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Teaching

Vorlesungen im Wintersemester 2017/18

Spektroskopische Methoden in der Bioanorganischen Chemie/Spectroscopic Methods in Bioinorganic Chemistry for Master Students

Description: Bioinorganic Chemistry lies at the interface of inorganic chemistry and biochemistry. To understand the fundamental processes in nature where metal ions and inorganic elements are key players is the essence of bioinorganic chemistry. The bioinorganic chemist’s toolbox expands well past the usually employed methods in organic chemistry where for example NMR and IR are routinely used. During this semester you will be introduced to the main spectroscopic methods used for the characterization of proteins, metalloenzymes and metals at the center of important biological processes (photosynthesis, oxygen transport, nitrogen fixation etc.). Electron Paramagnetic Resonance EPR, Circular Dichroism CD and Magnetic Circular Dichroism MCD Spectroscopy or Mößbauer Spectroscopy will be discussed among other methods. You will learn about the underlying physical principles but also get practical tips for data interpretation and sample preparation. Ultimately, this lecture should help you decide which methods can be used for the characterization of a given coordination complex, metalloenzyme or bioinorganic problem/reaction mechanism.

Enzymes are not your thing? No problem! These methods apply to other fields as well. For example, the Mars Rovers Spirit and Opportunity both had Mini-Mößbauer spectrometers on board to help analyze iron compounds in soil samples. EPR is often used to study organic radicals.

Interested? Lecture will take place Fridays from 9-11pm in the Willstätter Lecture Hall. (T1IG-4-M) 2SWS, The lecture will be held in English.

Content

  1. Mössbauer spectroscopy
  2. X-ray absorption spectroscopy (XAS)
  3. UV/Vis spectroscopy
  4. Ligand Field Theory Revisited
  5. Circular Dichroism (CD) and Optical Rotatory Dispersion (ORD)
  6. Magnetic Circular Dichroism (MCD)
  7. Resonance Raman and IR Spectroscopy
  8. Electrochemical Methods and Spectroelectrochemistry
  9. Case Study: Spectroscopic Methods in Bioinorganic Chemistry: Blue to Green to Red Copper Sites
  10. Electron Paramagnetic Resonance
  11. Kinetics and Reactive Intermediates in Bioinorganic Chemistry
  12. Case study: T.Rex tissues, hemoglobin and spectroscopy - Fact, theory, evidence and data (Heme compounds in dinosaur trabecular bone , A role for iron and oxygen chemistry in preserving soft tissues, cells and molecules from deep time, Evidence of preserved collagen in an Early Jurassic sauropodomorph dinosaur revealed by synchrotron FTIR microspectroscopy)

Quizzes: Please download the free Socrative App or go to the Socrative Website to participate in the quizzes that I will upload regularly during the semester. The virtual classroom key for socrative will be supplied during the lecture.

Literature: Suppelmentary material will be uploaded to the Moodle Course Spectro BioAC the Key will be given out during the lecture, alternatively please email lena.daumann@cup.lmu.de for the key.
Recommended Books: Mössbauer Spectroscopy and Transition Metal Chemistry - Fundamentals and Applications, Gütlich, Bill, Trautwein, Springer 2011. Molekülsymmetrie und Spektroskopie, Lorenz, Kuhn, Berger und Christen, De Gruyter, 2015. Applications of Physical Methods to Inorganic and Bioinorganic Chemistry, Scott and Lukehart, Wiley, 2007. Inorganic Electronic Structure and Spectroscopy, Volume I and II, Solomon and Lever, Wiley 2006


Vorträge im Rahmen des AC-F-Praktikums

http://www.cup.lmu.de/ac/stierstorfer/ac-f-lectures.html

Bisher betreute Themen:

  • A hybrid bioinorganic approach to solar-to-chemical conversion
  • Rare-Earth Separation Using Bacteria
  • Making the invisible visible: fluorescent sensors for zink imaging in cells
  • Recycling von seltenen Erden mit Hilfe von ionischen Flüssigkeiten
  • Carbon Monoxide: Why is it poisonous and how can we treat CO poisoning – introducing Neuroglobin
  • Synthesis and reactivity of OEC analogues
  • Trivialent Lanthanide Complexes as Luminescent Sensors for Organophosphorus Chemical Warfare Agents
  • Mammut-Hämoglobin: Evolutionäre Anpassung an kalte Lebensräume

Themen im kommenden WS 17/18

  • Directed evolution of cytochrome c for carbon–silicon bond formation: Bringing silicon to life. (bereits vergeben)
  • Neue Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Elektronendonation und Reaktivität in P450. (bereits vergeben)
  • Abiological Catalysis by Artificial Heme Proteins Containing Noble Metals in Place of Iron (bereits vergeben)
  • Minerals with metal-organic framework structures (bereits vergeben)

Mögliche zukünftige Themen: Korallenriffe im Klimawandel - Einfluss steigender CO2 Konzentrationen auf Carbonatgleichgewicht und Biomineralisation.


Anorganisch-chemisches Kolloquium

T1ZI-MP, Donnerstags 17.00-19.00 ct, Baeyer


NEU: Seminar zur Vorbereitung auf Prüfungen (Staatsexamen - nicht vertieft) im Fach Chemie

Donnerstags, 9.00-12.00 ct, E 0.013, Start 19.10. 2017. Wir fangen auf den Wunsch der Studenten um Punkt 9 Uhr an!

In Teil 1 dieses Seminars werden wir die wichtigsten Themengebiete der allgemeinen, anorganischen und physikalischen Chemie wiederholen. Teil 2 (Organische Chemie) wird ab der Mitte des Semesters von Frau Dr. Claudia Meier gehalten.

Dieses Seminar richtet sich insbesondere an Studenten die Chemie (nichtvertieft) auf Lehramt studieren. Alte Aufgaben aus Staatsexamen werden im Rahmen der Vorlesung besprochen und Konzepte werden im Zusammenhang mit technischen Prozessen und Phänomenen im Alltag diskutiert. In der ersten Stunde werden wir uns außerdem auf die Inhalte, die wir verstärkt behandeln werden einigen (je nachdem ob und wo Wiederholungs- oder zusätzlicher Erklärungsbedarf besteht).

Nützliche Infos: Folien und begleitendes Material gibt es vor jeder Vorlesung im Moodle Kurs zum Download, der Einschreibschlüssel wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Wenn Sie ein Smartphone besitzen, können Sie sich die Socrative App herunterladen oder die Socrative Webseite aufrufen. Ich werde regelmäßig während der Vorlesung multiple Choice und kurze Aufgaben stellen, die Ihnen helfen sollen den gelernten Stoff zu vertiefen und einzuüben. Der dazugehörige virtuelle Classroom Key wird ebenfalls in der Vorlesung bekannt gegeben.


Oberseminar Bioinorganic Chemistry

Mondays 9.15-11.00 or Wednesdays 9.15-11.00 (together with AK Klüfers)

We 18.10. Martin Semiannual Security Instructions (D 0.001)

We 8.11. Henning Insight into the Hemiketal Mechanism of PQQ (D 0.001)

Mo 13.11. Lauren Laccase and Copper Enzymes in Bioremediation of BPA (K 00.015)

Mo 20.11. Surbhi Biochemical Interactions of REE with Plants (K 00.015)

Mo 27.11. Niko Fe(IV)=O Chemistry (K 00.015)

We 6.12. Bere Mechanistic Studies of REE-Methanol Dehydrogenase (D 0.001)

Mo 18.12. Henning Coordination Chemistry of PQQ (K 00.015)

We 20.12. Sabrina Bachelorarbeit Vortrag (D 0.001)

We 17.1. Surbhi Biochemistry of REE (D 0.001)

Mo 22.1. Bere Methanol Dehydrogenase Assays (K 00.015)

We 31.1. Lauren O2-Activation by Laccase and Tyrosinase Biomimetics

Niko O2-Activation by TET-enzyme Biomimetics (D 0.001)

Mo 5.2. Lena Thriving in Science - Getting the most out of graduate school (K 00.015)



Vorlesungen im Sommersemester 2017


Anorganisch-chemisches Kolloquium

T1ZI-MP, Donnerstags 17.00-19.00 ct, Baeyer

Auch dieses Semester haben wir wieder spannende Vorträge im Programm!

Vorträge

Bioanorganische Chemie - AC6

FINDET STATT: Ab dem 25.04.2017 bis 25.07.2017 immer Dienstags um 10.00-11.35 Uhr im Wieland Hörsaal

Achtung! Wir fangen auf Ihren Wunsch früher mit der Vorlesung an und machen 5 Minuten Pause! Seien Sie bitte pünktlich um 10 Uhr im Hörsaal!

Nützliche Infos: Folien und begleitendes Material gibt es vor jeder Vorlesung im Moodle Kurs zum Download, der Einschreibschlüssel wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Wenn Sie ein Smartphone besitzen, können Sie sich die Socrative App herunterladen. Ich werde regelmäßig während der Vorlesung multiple Choice und kurze Aufgaben stellen, die Ihnen helfen sollen den gelernten Stoff zu vertiefen und einzuüben. Der dazugehörige virtuelle Classroom Key wird ebenfalls in der Vorlesung bekannt gegeben.

Inhalt:

1. Allgemeines, Transport und Speicherung von Metallionen, Störungen des Metallhaushalts, Chemische und Biologische Evolution, Verfügbarkeit, Mangel und Toxizität von Elementen, biologische Liganden und deren Bindungsmodi, Kinetische und thermodynamische Stabilität, Eisentransport: Ferritin/Transferrin/Siderophore, Chelattherapie, Menke, Wilson und Hämochromatose Krankheitsbilder

2. Freie Metallionen in Biologischen Systemen: Alkalimetalle (Ionophore, Ionenkanäle, Valinomycin, Gramicidin, Tetrodotoxin Na+/K+ ATPase)

3. Erdalkalimetalle Magnesium und Calcium: ATP, RuBISCO, Calmodulin/Calsequestrin, Ca-Methanoldehydrogenasen, Lanthanid-abhängige MDH

4. Metalle im Zentrum der Photosynthese: Photosystem I+II, Chlorophyll, Wasseroxidation, bioinspirierte Komplexe, künstliche Photosynthese

5. Biomineralisation: Endo-/Exoskelette, Osteoporose, Magnetit-Sensoren in Magnetotaktischen Bakterien und Brieftauben, Kieselalgen und Brennnessel, Kroallen und Ozeanversauerung, das andere CO2 Problem, Gleichgewichte

6. Zink und Cadmium: Carboanhydrase (CA), Cadmium abhängige-CA und Modellkomplexe, Alkoholdehydrogenase, Aldehyddehydrogenase, Phosphatasen, Bioremediation, Metallo-ß-lactamasen und Antibiotika

7. Sauerstofftransport durch Metalloproteine und Atmungskette: O2-transport durch Hämoglobin/Myoglobin/Hämocyanin und Hämerythrin, Cytochrom c Oxidase, Giftigkeit von CN vs CO, Reaktive Sauerstoffspezies, Superoxiddismutase, Katalase

8. Elektronentransfer durch Metalloproteine: Redoxpotentiale, Kupferproteine, Eisen Schwefel Cluster, Ferredoxin, Rieskezentren und Modelle, Cytochrome, Ru(Bipy)2ImHis Tags für Elektronentransferstudien, Marcus Theorie

9. Mechanismen von ausgewählten Metalloenzymen: Molybdoproteine, Xanthinoxidase und Allopurinol, Sulfitoxidase, Nitrogenasen und Modelle, Urease, Cytochrom P450, Hydrogenase, Violette Saure Phosphatase

10. Organometallische Biomoleküle: Cobalamin, Vitamin B12, Kupfer-Sensoren für Ethylen

11. Metalle in der Medizin: Metallkomplexe für therapeutische und diagnostische Zwecke, Technetium, Gd-MRI Kontrastreagenzien, Cisplatin, PhotoCORMS, PET, Radionuklide, Auranofin, Malaria, Lithium

Literatur:

The Chemistry of Evolution - The Development of our Ecosystem, R.J.P. Williams, J.J.R. Fraústo da Silva, Elsevier 2006

Concepts and Models in Bioinorganic Chemistry, H.-B. Kraatz, N. Metzler-Nolte VCH 2006

Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity, I. Bertini, H.B. Gray, E. I. Stiefel Univ Science Books 2006

Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide, W. Kaim, B. Schwederski, A. Klein 2nd Edition Wiley 2013

Principles of Bioinorganic Chemsitry, S. J. Lippard, J. M. Berg, USB, Mill Valley 1994

Konzepte der allgemeinen, anorganischen und physikalischen Chemie (für nicht-vertieftes Lehramt zur Vorbereitung auf das Staatsexamen)

FINDET STATT: Ab dem 26.04.2017 bis 26.07.2017 immer Mittwochs um 11.15-13.00 Uhr im C3.003

In der Vorlesung werden wir die wichtigsten Themengebiete der allgemeinen, anorganischen und physikalischen Chemie wiederholen. Aufbau der Vorlesung orientiert sich an den Basiskonzepten und dem bayerischen LehrplanPlus und richtet sich insbesondere an Studenten die Chemie (nichtvertieft) auf Lehramt studieren. Alte Aufgaben aus Staatsexamen werden im Rahmen der Vorlesung besprochen und Konzepte werden im Zusammenhang mit technischen Prozessen und Phänomenen im Alltag diskutiert. In der ersten Stunde werden wir uns außerdem auf die Inhalte, die wir verstärkt behandeln werden einigen (je nachdem ob und wo Wiederholungs- oder zusätzlicher Erklärungsbedarf besteht).

Nützliche Infos: Folien und begleitendes Material gibt es vor jeder Vorlesung im Moodle Kurs zum Download, der Einschreibschlüssel wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Wenn Sie ein Smartphone besitzen, können Sie sich die Socrative App herunterladen. Ich werde regelmäßig während der Vorlesung multiple Choice und kurze Aufgaben stellen, die Ihnen helfen sollen den gelernten Stoff zu vertiefen und einzuüben. Der dazugehörige virtuelle Classroom Key wird ebenfalls in der Vorlesung bekannt gegeben.

Oberseminar (Bioanorganische Chemie und Koordinationschemie)

T1IC-P-DA, Oberseminar, 2.0 SWS, Mittwochs 09:00 bis 11:00, zusammen mit dem AK Klüfers in D0.001

http://www.chemie.uni-muenchen.de/ac/kluefers/homepage/L_oberseminar.html

Vorträge im Rahmen des AC-F-Praktikums

http://www.cup.lmu.de/ac/stierstorfer/ac-f-lectures.html

Bisher betreute Themen:

im WS 2016/17

  • A hybrid bioinorganic approach to solar-to-chemical conversion
  • Rare-Earth Separation Using Bacteria

Im SoSe 2017

  • Making the invisible visible: fluorescent sensors for zink imaging in cells
  • Recycling von seltenen Erden mit Hilfe von ionischen Flüssigkeiten
  • Carbon Monoxide: Why is it poisonous and how can we treat CO poisoning – introducing Neuroglobin
  • Synthesis and reactivity of OEC analogues
  • Trivialent Lanthanide Complexes as Luminescent Sensors for Organophosphorus Chemical Warfare Agents
  • Mammut-Hämoglobin: Evolutionäre Anpassung an kalte Lebensräume

*Hinweis: da mittlerweile sechs Vorträge von mir dieses Semester betreut werden, können derzeit leider keine zusätzlichen Themen von mir ausgegeben werden*

Themen im kommenden WS 17/18

  • Directed evolution of cytochrome c for carbon–silicon bond formation: Bringing silicon to life (bereits vergeben)
  • Abiological Catalysis by Artificial Heme Proteins Containing Noble Metals in Place of Iron
  • Minerals with metal-organic framework structures
  • Berkelium Coordination Chemistry
  • weitere Themen auf Anfrage

Vorlesungen im Wintersemester 2016/17

Vorlesung zum Forschungspraktikum für Studierende des Lehramts

wann und wo? 2 SWS, Do 11–13 ct, Seminarraum C 3.003

Erster Teil der Vorlesung wurde von Prof. Klüfers gehalten: http://www.chemie.uni-muenchen.de/ac/kluefers/homepage/L_laf_vorlesung.html

Im zweiten Teil werden wir die Konzepte und Prinzipien bioanorganischer Systeme besprechen sowie Grundlagen und Anwendungen der Koordinationschemie wiederholen.

Oberseminar (Bioanorganische Chemie und Koordinationschemie)

T1IC-P-DA, Oberseminar, 2.0 SWS, Do 9.00-11.00 Uhr in C4.005, zusammen mit dem AK Klüfers

http://www.chemie.uni-muenchen.de/ac/kluefers/homepage/L_oberseminar.html

Anorganisch-chemisches Kolloquium

T1ZI-MP, Donnerstags 17.00-19.00 ct, Baeyer

Auch dieses Semester haben wir wieder spannende Vorträge im Programm:

ac-kolloquium-lmu_wi…pdf

Konzepte der allgemeinen, anorganischen und physikalischen Chemie (für nicht-vertieftes Lehramt zur Vorbereitung auf das Staatsexamen) - Terminbesprechung in der 1. Vorlesungsstunde

T1LU1-L , Vorlesung, 2.0 SWS, Moodle Kurs Konzepte in AC/PC

Mittwochs, 8.30-10.00 Uhr, Raum C1.003!

In der Vorlesung werden wir die wichtigsten Themengebiete der allgemeinen, anorganischen und physikalischen Chemie wiederholen. Aufbau der Vorlesung orientiert sich an den Basiskonzepten und dem bayerischen LehrplanPlus und richtet sich insbesondere an Studenten die Chemie (nichtvertieft) auf Lehramt studieren. Alte Aufgaben aus Staatsexamen werden im Rahmen der Vorlesung besprochen und Konzepte werden im Zusammenhang mit technischen Prozessen und Phänomenen im Alltag diskutiert. In der ersten Stunde werden wir uns außerdem auf die Inhalte, die wir verstärkt behandeln werden einigen (je nachdem ob und wo Wiederholungs- oder zusätzlicher Erklärungsbedarf besteht).

Spektroskopische Methoden in der Bioanorganischen Chemie/Spectroscopic Methods in Bioinorganic Chemistry for Master Students

see current semester.