Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zasadniczym celem jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami i narzędziami obliczeniowymi stosowanymi modelowaniu biomolekularnym.

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł jest modułem wybieralnym. Moduł jest realizowany w semestrze czwartym i obejmuje 15 godzin wykładu i 15 godzin laboratorium. Moduł kończy się zaliczeniem.

Materiały dydaktyczne: Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dostępne ze strony domowej kordynatora

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	G.Patrick	Chemia leków	PWN.	2013
2	A. Kaczmarek-Kędziera, M. Ziegler-Borowska, D. Kędziera	Chemia obliczeniowa	Wyd. Nauk. UMK.	2014
3	W. Kołos, J. Sadlej	Atom i cząsteczka	WNT Warszawa.	1998
4	P. G. Higgs, T. K. Attwood	Bioinformatyka i ewolucja molekularna	PWN, Warszawa.	2008

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1

T. Pietryga, K. Rydel-Ciszek

Instrukcje laboratoryjne

Katedra Chemii Fizycznej.

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Rejestracja na dany semestr

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Podstawowa wiedza w zakresie chemii ogólnej, fizycznej i organicznej.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Znajomość podstaw obsługi komputera, praw termodynamiki chemicznej i kinetyki chemicznej, podstaw budowy białek.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Kompetencja współdziałania i pracy w zespole.

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	Ma podstawową wiedzę o metodach modelowania molekularnego.	wykład, laboratorium	zaliczenie cz. pisemna, test pisemny, raport pisemny	K_W02+ K_U05+	P6S_UW P6S_WG
02	Potrafi modelować proste reakcje chemiczne i badać oddziaływania ligand-receptor.	laboratorium	raport pisemny, obserwacja wykonawstwa	K_W02+ K_U04+ K_K03+	P6S_KR P6S_UW P6S_WG
03	Posiada podstawową wiedzę o bazach danych biomolekularnych.	wykład, laboratorium	raport pisemny, obserwacja wykonawstwa	K_U01+ K_U14+ K_K01+ K_K03+	P6S_KK P6S_KR P6S_UK P6S_UO P6S_UW
04	Ma podstawową wiedzę nt. zastosowań dokowania molekularnego.	wykład, laboratorium	zaliczenie cz. pisemna, raport pisemny, obserwacja wykonawstwa	K_U14+ K_K03+	P6S_KR P6S_UO
05	Ma podstawową wiedzę w zakresie badania zależności struktura-aktywność QSAR.	wykład, laboratorium	zaliczenie cz. pisemna, raport pisemny	K_W06+ K_U14+ K_K03+	P6S_KR P6S_UO P6S_WG

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
4	TK01	Podstawy metod modelowania molekularnego: mechaniki molekularnej, dynamiki molekularnej, Monte Carlo. Siły molekularne. Podstawy molekularnej mechaniki kwantowej: metody ab initio, metody półempiryczne, metody wykorzystujące funkcjonały gęstości DFT. Optymalizacja geometrii biocząsteczek. Wybrane bazy danych biomolekularnych. Pobieranie informacji z biologicznych baz danych. Podstawy modelowania struktury przestrzennej białek. Modelowanie wielkości charakteryzujących fizykochemiczne właściwości układów biologiczno-chemicznych. Analiza konformacyjna. Zastosowanie metod modelowania molekularnego w badaniu reaktywności układów biochemicznych: badanie termodynamiki i stanów przejściowych reakcji. Dokowanie molekularne: metody dokowania, funkcje oceny oddziaływania liganda (leku) z receptorem (białkiem). Badanie zależności QSAR struktura-aktywność biologiczna. Rodzaje indeksów strukturalnych i techniki ich obliczania.	W15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05
4	TK02	1. Bazy danych struktur biomolekularnych. Pobieranie informacji z biologicznych baz danych. Wizualizacja struktur i właściwości fizykochemicznych biocząsteczek. Manipulowanie strukturą białka i liganda. Modelowanie wielkości charakteryzujących fizykochemiczne właściwości układów biologiczno-chemicznych. 2. Modelowanie reakcji chemicznej (termodynamiki, stanów przejściowych) na przykładzie reakcji leku z wybranym receptorem. 3. Badanie zależności QSAR struktura-aktywność biologiczna. Obliczanie deskryptorów QSAR. 4. Procesy dokowania molekularnego. Badanie oddziaływania liganda z receptorem (białkiem).	L15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 4)	Przygotowanie do kolokwium: 13.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Studiowanie zalecanej literatury: 2.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 4)	Przygotowanie do laboratorium: 2.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 2.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 2.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 4)		Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 4)	Przygotowanie do zaliczenia: 6.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Zaliczenie pisemne wykładu obejmujące cały zakres materiału. Ocena z zaliczenia zależy od ilości zdobytych punktów: 3,0 (50,0 %-60,0%) MP ; 3,5 (60,1%-70,0%) MP; 4,0 (70,1%-80,0%) MP; 4,5 (80,1%-90,0%) MP; 5,0 (90,1%-100%) MP. MP oznacza maksymalną liczbę punktów, możliwą do uzyskania.
Laboratorium	Prawidłowe wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych objętych harmonogramem i poprawne sporządzenie sprawozdania pisemnego z każdego ćwiczenia. Kolokwium zaliczeniowe - ocena końcowa z laboratorium - L
Ocena końcowa	Ocena końcowa (K): K= 0,50 * W* w + 0,50 * L * w; gdzie: W, L, oznacza odpowiednio pozytywną ocenę z zaliczenia wykładu i laboratorium, w- współczynnik uwzględniający termin zaliczenia: w=1,0 pierwszy termin, w=0,9 drugi termin, w=0,8 trzeci termin. Ocena jest zaokrąglona zgodnie z WKZJK.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	K. Rydel-Ciszek	DFT Studies of the Activity and Reactivity of Limonene in Comparison with Selected Monoterpenes	2024
2	P. Chmielarz; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak	Bio-Inspired Iron Pentadentate Complexes as Dioxygen Activators in the Oxidation of Cyclohexene and Limonene	2023
3	K. Rydel-Ciszek	The most reactive iron and manganese complexes with N-pentadentate ligands for dioxygen activation—synthesis, characteristics, applications	2021
4	P. Chmielarz; A. Miłaczewska; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak	‘Oxygen-Consuming Complexes’–Catalytic Effects of Iron–Salen Complexes with Dioxygen	2021
5	P. Błoniarz; P. Chmielarz; T. Pacześniak; K. Rydel-Ciszek; A. Sobkowiak; K. Surmacz; I. Zaborniak	Iron-Based Catalytically Active Complexes in Preparation of Functional Materials	2020