Modelowanie molekularne - WCh PWR

Zał. nr 4 do ZW 33/2012
Politechnika Wrocławska
WYDZIAŁ CHEMICZNY
KARTA PRZEDMIOTU
Nazwa w języku polskim
Nazwa w języku angielskim
Kierunek studiów (jeśli dotyczy):
Specjalność (jeśli dotyczy):
Stopień studiów i forma:
Rodzaj przedmiotu:
Kod przedmiotu
Grupa kursów
Modelowanie molekularne
Molecular modeling
Interdyscyplinarne studia doktoranckie
III stopień, stacjonarna, studia doktoranckie
Wybieralny
DCH48
NIE
Wykład
Liczba godzin zajęć
zorganizowanych w
Uczelni (ZZU)
Liczba godzin
całkowitego nakładu
pracy studenta (CNPS)
Forma zaliczenia
Dla grupy kursów
zaznaczyć kurs końcowy
(X)
Liczba punktów ECTS
w tym liczba punktów
odpowiadająca zajęciom
o charakterze
praktycznym (P)
w tym liczba punktów
ECTS odpowiadająca
zajęciom wymagającym
bezpośredniego kontaktu
(BK)
Ćwiczenia Laboratoriu
m
Projekt
Seminarium
15
15
30
15
zaliczenie
na ocenę
zaliczenie
na ocenę*
3
3
1
1
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH
KOMPETENCJI
Podstawowa wiedza z fizyki, chemii oraz informatyki
1
C1
C2
C3
C4
C5
CELE PRZEDMIOTU
Zapoznanie doktorantów z konstrukcją trójwymiarowych modeli molekularnych
Zapoznanie doktorantów z metodami kwantochemicznymi
Zapoznanie doktorantów z teorią oddziaływań międzycząsteczkowych
Zapoznanie doktorantów z technikami modelowania agregatów biocząsteczek
Zapoznanie doktorantów z technikami modelowania reakcji chemicznych i
biokatalizatorów
PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Z zakresu wiedzy:
Osoba, która zaliczyła przedmiot:
PEK_W01 – zna matematyczne podstawy konstrukcji trójwymiarowych modeli
molekularnych oraz ich transformacji
PEK_W02 - ma podstawowe wiadomości o metodach obliczeniowych stosowanych w
modelowaniu molekularnym i zna ich zakres stosowalności
PEK_W03 - zna charakterystyki głównych składowych energii oddziaływań
międzycząsteczkowych
PEK_W04 - zna techniki projektowania ligandów i biokatalizatorów
Z zakresu umiejętności:
Osoba, która zaliczyła przedmiot:
PEK_U01 – potrafi skonstruować trójwymiarowy model cząsteczki w oparciu o przyjęte
typy hybrydyzacji
PEK_U02 – umie przewidzieć drogą obliczeń strukturę i właściwości cząsteczki
PEK_U03 - potrafi zaproponować możliwe struktury agregatów molekularnych
PEK_U04 - potrafi analizować oddziaływania ligandów z białkami
PEK_U05 - potrafi modelować dynamiczne właściwości agregatów molekularnych
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – wykład
Pojęcia podstawowe. Interdyscyplinarny charakter modelowania
molekularnego. Typowe zagadnienia rozwiązywane metodami
modelowania molekularnego. Źródła informacji strukturalnych.
Algorytm konstrukcji trójwymiarowych modeli molekularnych.
Wy1
Hybrydyzacja. Przykłady konstrukcji modeli molekularnych.
Podstawowe transformacje współrzędnych. Elementarne pojęcia
grafiki molekularnej. Techniki wizualizacji cząsteczek
chemicznych. Przegląd źródeł literaturowych.
Repetytorium podstawowych pojęć mechaniki kwantowej.
Przegląd metod obliczeniowych chemii kwantowej. Metoda HMO
Wy2
LCAO MO. Teoretyczne przewidywanie wielkości fizycznych.
Przewidywanie struktury izolowanych cząsteczek chemicznych.
2
Liczba
godzin
2
2
Wy3 Ćwiczenia i test z zakresu konstrukcji modeli molekularnych
Podstawowe pojęcia teorii oddziaływań międzycząsteczkowych.
Wy4 Rachunek zaburzeń. Charakterystyki głównych składowych energii
oddziaływań międzycząsteczkowych.
Wiązania wodorowe. Rozkład ładunku w cząsteczkach chemicznych
Wy5 i modele elektrostatyczne. Pola siłowe. Przewidywanie struktury
agregatów molekularnych.
Ćwiczenia i test z zakresu przewidywania właściwości cząsteczek
Wy6 chemicznych oraz przewidywania struktury agregatów
molekularnych.
Modelowanie oddziaływań w receptorach i centrach aktywnych
Wy7 enzymów. Projektowanie leków. Elementy dynamiki molekularnej.
Modelowanie struktury białek przez homologię.
Analiza aktywności katalitycznej enzymów i projektowanie
Wy8
biokatalizatorów.
Suma godzin
2
2
2
2
2
1
15
Forma zajęć – seminarium
Se1
Se2
Se3
Se4
Se5
Se6
Se7
Se8
N1
N2
N3
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego (przewidywanie struktury białek, modelowanie
przez homologię)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego (techniki nakładania cząsteczek, dokowanie,
przewidywanie stanów protonacji)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego(modelowanie receptorów, sensorów, przełączników
molekularnych, motorów molekularnych)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego( wykorzystanie algorytmów genetycznych, sieci
neuronowych w modelowaniu molekularnym)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego( projektowanie leków)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego(modelowanie widm IR, Ramana, UV, NMR)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego(modelowanie reakcji chemicznych, stanów
przejściowych)
Referaty uczestników dotyczące wybranych technik modelowania
molekularnego(projektowanie biokatalizatorów)
Suma godzin
STOSOWANE NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
Wykład z prezentacją multimedialną
Rozwiązywanie zadań
Referat z prezentacją multimedialną
3
Liczba
godzin
2
2
2
2
2
2
2
1
15
OCENA OSIĄGNIĘCIA PRZEDMIOTOWYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Oceny (F – formująca Numer
Sposób oceny osiągnięcia efektu kształcenia
(w trakcie semestru), P przedmiotowego
– podsumowująca (na
efektu kształcenia
koniec semestru))
F1 (wykład)
PEK_U01
Test cząstkowy I
F2 (wykład)
PEK_U02
Test cząstkowy II
PEK_U03
P1 (wykład) = F1 + F2
P2 (seminarium)
PEK_W01
Referaty z prezentacjami multimedialnymi
PEK_W02
PEK_W03
PEK_W04
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
LITERATURA PODSTAWOWA:
[1] L. Piela, Ideas of quantum chemistry, Elsevier, 2006.
[2] A.R. Leach, Molecular Modeling: Principles and Applications, 2 wydanie, Prentice
Hall, 2001
[3] H.D. Hotje, Molecular modeling. Basic principles and applications, 3 wydanie, Wiley,
2008
[4] T. Schlick, Molecular modeling and simulation, Springer, 2002.
[5] F. Jensen, Introduction to computational chemistry, Wiley, 2006 (2-nd Ed)
[6] J.M. Goodman, Chemical Applications of Molecular Modeling, RSC, 1999.
[7] J.P. Doucet, J. Weber, Computer-Aided Molecular Design, 1996,Academic Press,
1996
[8] G.H. Grant, W.G. Richards, Computational chemistry, Oxford Sci. Publ., 1995
OPIEKUN PRZEDMIOTU
(Tytuł, Imię, Nazwisko, adres e-mail)
Prof. dr hab.inż. W. Andrzej Sokalski,
[email protected]
4
MACIERZ POWIĄZANIA EFEKTÓW KSZTAŁCENIA DLA PRZEDMIOTU
Modelowanie molekularne
Z EFEKTAMI KSZTAŁCENIA NA STUDIACH DOKTORANCKICH
Wykład i seminarium
Przedmiotowy Odniesienie przedmiotowego efektu
efekt
do efektów kształcenia
kształcenia
zdefiniowanych dla kierunku studiów
i specjalności
(o ile dotyczy)**
(wiedza)
D3-W02, I3-W02, D3_W03, I3_W03
PEK_W01
Cele
przedmiotu
***
C1
PEK_W02
D3-W02, I3-W02, D3_W03, I3_W03
C2
PEK_W03
D3-W02, I3-W02, D3_W03, I3_W03
C3
PEK_W04
D3-W02, I3-W02, D3_W03, I3_W03
C4, C5
5
Treści
programowe
***
Wy1,Wy3
Se1, Se2
Wy2,Wy6
Se3, Se4
Wy4, Wy6
Se5, Se6
Wy7, Wy8
Se7,Se8
Narzędzia
dydaktyczne
***
N1,N2, N3
N1,N2, N3
N1,N2, N3
N1,N3