Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Chemia II stopień Sylabus modułu: : Przedmiot C związany ze specjalnością (0310-CH-S2-003) Nazwa wariantu modułu (opcjonalnie): Chemoinformatyka (061) 1. Informacje ogólne koordynator modułu rok akademicki 2013/2014 semestr forma studiów sposób ustalania oceny końcowej modułu Prof. zw. dr hab. inż. Jarosław Polański III stacjonarne Ocena końcowa ustalana na podstawie 2 kolokwiów i oceniania ciągłego obejmujących treści wykładu i laboratoryjnych, przeprowadzanych w trakcie laboratorium. 2. Opis dydaktycznych i pracy wykład prowadzący treści Prof. Jarosław Polański, dr Andrzej Bąk 061_fs_1 Wykład omawiający podstawowe zagadnienia projektowania molekularnego Treści : 1. Wstępne zagadnienia chemoinformatyki. Geneza przedmiotu chemoinformatyka. Chemoinformatyka a chemometria. Dane Gromadzenie i kompleksowość danych. Informacja. Przetwarzanie danych. Model. Wiedza. Przestrzeń chemiczna i biologiczna. Cząsteczka w zapisie wektorowym. Populacja cząsteczek chemicznych. Informatyka a chemia. Kodowanie cząsteczek chemicznych. Sposoby przedstawiania wzorów empirycznych cząsteczek organicznych i nieorganicznych. Reprezentacja i przeszukiwanie struktur chemicznych. Topologia molekularna. Notacja liniowa. Notacja liniowa Weiswessera. ROSDAL. Notacja liniowa Sybyl. Kody i stereochemia w SMILES. Wprowadzanie i wyprowadzanie (input/output) struktur chemicznych. Molfiles i SDfiles. Inne formaty plików. Edytory molekularne. Modelowanie molekularne. Generatory struktur 2D i 3D. Budowanie modeli in silico. (2 godz. J. Polanski). 2. Podstawy mechaniki molekularnej. Podstawy semiempirycznych metod chemii

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 kwantowej. Podstawy dynamiki molekularnej. Podstawy grafiki molekularnej. Zastosowanie modelowania molekularnego w chemoinformatyce. Powierzchnie cząsteczkowe, van der Waalsa, Connolly ego. Powierzchnie dostępne i niedostępne dla rozpuszczalnika. Powierzchnie jamy enzymatycznej. Izo-powierzchnie gęstości elektronowej. Kwantochemiczne deskryptory powierzchni i kształtów molekularnych Mezeya (2 godz. J. Polański) 3. Reprezentacja reakcji chemicznych. Typy reakcji Centrum reakcji. Efekty fizykochemiczne. Rozkład ładunków. Proste metody ilościowej interpretacji reaktywności chemicznej. Kodowanie reakcji chemicznej. Notacja Dugundji- Ugi ego B+R=E. Nazwy chemiczne generowane in silico. Nomenklatura chemiczna. Dane w cemii. Podstawowa teoria baz danych. Wyszukiwarki internetowe. Poszukiwanie struktur i podstruktur. Beilstein Hanbook of Organic Chemistry. Beistein CrossFire plus Reactions oraz zaawansowane bazy danych niezbędne w badaniach chemicznych. (2 godz. J. Polański) 4. Komputerowo wspomagane odkrywanie wiedzy przez eksplorację baz danych. Literatura chemiczna. Drukowane i cyfrowe źródła literatury chemicznej. Formułowanie zaawansowanych zapytań do bazy Beilstein Hanbook of Organic Chemistry. Graf reakcji chemicznych. Architektura chemii. Formułowanie zaawansowanych pytań do systemu baz danych Discovery Gate. Synteza i retro synteza chemiczna in silico. Nomenklatura syntonów. Operacje na syntonach. Modyfikacje syntonu. Umpolung. Synton vs reagent. Drzewo syntez. Komputerowo wspomagane projektowanie syntez chemicznych. (CASD) CHMTRN (CHeMistry TraNslator). LHASA. WODCA. Symulowanie reakcji chemicznych In silico. EROS. (2 godz. J. Polański) 5. Wspomagana komputerowo analiza struktur chemicznych. Problemy in silico syntez w poszukiwaniu właściwości. Komputerowo wspomagane projektowanie molekularne. Projektowanie leków in silico. Problemy in silico skriningu ze strategią brut force w poszukiwaniu leków. Problemy in silico w metodach kontrolowanych przez docelowy receptor. In silico projektowanie w oparciu o budowę ligandu oraz receptora. Modelowanie QSAR in silico. Prosty model regresyjny Hanscha. Deskryptory molekularne. Wielowymiarowość w QSAR. Wzrost wymiarowości QSAR od 1D do 6D QSAR. ( 2 godz. A. Bąk) 6. Problemy analizy danych w QSAR. Porównawcza analiza pola cząsteczkowego (CoMFA) przykładem metody QSAR metoda analizy danych niezależnych od receptora. Porównawcza analiza energii wiązania (COMBINE) - przykładem zaawansowanej analizy danych zależnych od receptora w modelowaniu QSAR. Problemy prawdopodobieństwa w projektowaniu molekularnym. Kompleksowość danych biologicznych. Redukcjonizm w chemii i chemoinformatyce. Problemy analizy danych masowych. Koncepcja lekoprzydatnosci (drug-likeness i druggability). Różnorodność molekularna ( molecular diversity). Domena QSAR. (2 godz. A. Bąk) 7. Bioinformatyka. Chemia a informacja. Chemia a informatyka. Problemy in silico farmakogenomiki. Genetyka chemiczna. Problemy in silico w proteomice i innych. Internet rewolucja oddziaływań międzyludzkich. Chemiczne zasoby Internetu. Obliczenia rozproszone w chemoinformatyce. Handel internetowy w chemii i chemoinformatyce. Internet a filozofia i rozwój chemo(informatyki). Nowe trendy w chemoinformatyce (3 godz. A. Bąk)

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 metody prowadzenia dydaktycznych (kontaktowych) pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca adres strony www Jak w opisie modułu 15 9 Praca ze wskazaną literaturą przedmiotu obejmująca samodzielne przyswojenie wiedzy odnośnie wskazanych zagadnień na wykładzie. Wykład obejmuje 6 spotkań po 2 godz. i 1 spotkanie 3 godz. J. Polański, A. Bąk Podstawy chemoinformatyki leków, Uniwersytet Śląski, 2010 Konwersatorium prowadzący treści dr Andrzej Bąk 061_fs_2 Ćwiczenia laboratoryjne obejmujące projekt obliczeniowy z zakresu chemoinformatyki i projektowania molekularnego Treści : 1. Chemoinformatyka wstęp teoretyczny. Problemy wprowadzania danych. (3 godz., A. Bąk) 2. Projektowanie molekularne notacja linowa cząsteczek, owanie SMILES, wybrane edytory molekularne (3 godz., A. Bąk) 3. Projektowanie molekularne standardy wymiany informacji strukturalnej, pakiety do modelowania molekularnego (3 godz., A. Bąk) 4. Projektowanie molekularne chemoinformatyczne bazy danych (3 godz., A. Bąk) 5. Omówienie projektu obliczeniowego zaliczenie laboratorium (3 godz., A. Bąk)

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 metody prowadzenia dydaktycznych (kontaktowych) pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca adres strony www Jak w opisie modułu Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych, samodzielną pracę oraz przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Ćwiczenia obejmują 5 spotkań po 3 godz. J. Polański, A. Bąk Podstawy chemoinformatyki leków, Uniwersytet Śląski, 2010 Praca zb. Pod red. A. Bąka Laboratorium projektowania molekularnego. Materiały do ćwiczeń, Uniwersytet Śląski, Opis sposobów efektów kształcenia modułu Kolokwium pisemne na zaliczenie (-y) 061_fs_1 Prof. Jarosław Polański Treść wykładów i laboratorium oraz wskazana 061_w_1 Skala ocen: 51-60% prawidłowych odpowiedzi 3, % prawidłowych odpowiedzi 3, % prawidłowych odpowiedzi 4, % prawidłowych odpowiedzi 4, % prawidłowych odpowiedzi 5,0 Pisemna weryfikacja wiedzy w oparciu o treści wykładów i ćwiczeń oraz wskazaną w sylabusie literaturę

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 5 sprawozdanie 061_fs_2 Dr Andrzej Bąk 061_w_3 Wykorzystanie treści merytorycznych i umiejętności nabytych w laboratorium Indywidualne ocenianie źródłowych ów programu Projekt obliczeniowy Kolokwium pisemne (-y) 061_fs_2 Dr Andrzej Bąk (-y) 061_w_2 Wykorzystanie treści merytorycznych i umiejętności nabytych w laboratorium Skala ocen: 51-60% prawidłowych odpowiedzi 3, % prawidłowych odpowiedzi 3, % prawidłowych odpowiedzi 4, % prawidłowych odpowiedzi 4, % prawidłowych odpowiedzi 5,0 Sprawdzian pisemny weryfikujący wiedzę oraz umiejętności w rozwiązywaniu zadań i problemów poruszanych w laboratorium chemoinformatycznym