BMB532: Fundamental Biokemi (10 ECTS)

STADS: 01012901

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: cse@bmb.sdu.dk

Yderligere undervisere
lfo@bmb.sdu.dk
b.vester@bmb.sdu.dk
wuestner@bmb.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Kurset kan ikke følges af studerende, der har bestået BMB502 og BMB503.

Faglige forudsætninger:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have bestået FF503 og FF502 eller tilsvarende fag.
• Have kendskab til grundlæggende matematiske og fysiske begreber såsom logaritme og eksponentialfunktioner, lineær algebra, simple første ordens differential ligninger, fysiske størrelser (inkl. tryk, kraft, temperatur).
• Have kendskab til grundlæggende kemi (inkl. aftemning af kemiske reaktioner, pH, ionstyrke, ligevægt, kemisk navngivning).
• Have kendskab til grundlæggende biologisk kemi (inkl. strukturer af biologiske molekyler (nukleinsyrer, protein, lipider), opbygning af celler samt subcellulære organeller, struktur af biologiske membraner, glykolyse, cellular respiration).
• Kunne anvende basalt laboratorieudstyr (inkl. pipetter).

Formål
Kurset har til formål:

1. at give den studerende en grundig indføring samt basale færdigheder i de kinetiske og termodynamiske principper der danner grundlaget for biokemiske reaktionsveje og reguleringen af disse, og
2. at præsentere den studerende for metabolismens reaktionsveje og deres regulering.

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i kurserne FF502 og FF503, og giver et fagligt grundlag for at studere emnerne biofysik, metabolisk og hormonal regulering, prokaryot og eukaryot metabolisme, bioanalytiske teknikker, der er placeret senere i uddannelsen.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til at undersøge enzym- og membranprocesser samt metabolisme.
• Give færdigheder i spektrofotometri og oxymetri.
• Give viden om membraners og enzymers virkemåde og integration i metabolisme.

Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• anvende metoder inden for kemisk kinetik og enzymkinetik til teoretisk og praktisk bestemmelse af karakteristiske konstanter, som nulte første og anden ordens hastighedskonstanter, enzymers KM og turnover number  
• anvende teori om kemisk kinetik og enzymkinetik til at opskrive hastighedsudtryk for ukatalyserede og enzymkatalyserede kemiske reaktioner 
• anvende klassisk termodynamik på biologiske problemstillinger 
• forklare, hvorledes enzymers aktiviteter reguleres, herunder allosteri og effekten af pH 
• forklare forskellige modeller til fortolkning af biologiske membraners opbygning, samt hvorledes stoffer transporteres igennem disse 
• forklare termodynamikken af transport af molekyler og ioner over biologiske membraner (Fick’s lov for diffusion; passiv og aktiv transport)
• identificere biologiske membraners kemiske bestanddele, og beskrive strukturerne aflipider 
• beskrive de termodynamiske aspekter af lipid selv-aggregering i vandig opløsning
• identificere forskellige membranstrukturer (lipid polymorfi) 
• og anvende termodynamiske principper (anden lov) til at forklare membran faseovergange
• forklare fase diagrammer for lipid blandinger (Gibb’s faseregel og ”lever” reglen)
• beskrive eksperimentelle teknikker til undersøgelse af enzymer og membraner, herunder spektrofotometri, spektrofluorometri og differential scanning kalorimetri
• beskrive reaktionsmekanismer for simple enzymkatalyserede reaktioner 
• beskrive binding af ligander til membranreceptorer 
• beskrive det termodynamiske og kinetiske grundlag for metabolisme samt forklare den frie energi og ligevægtskonstantens betydning for koblede reaktioner i metabolismen og ATP´s universelle rolle heri 
• beskrive transport af glukose og lipider i blodet og hvorledes cellulære optagelse finder sted 
• beskrive metabolitter, enzymer og coenzymer fra glycolysen gluconeogenesen, citronsyrecyklus, glyoxylatcyklus og principperne for regulering og integrering af reaktionsvejene 
• beskrive fotosyntesens lysreaktioner og CO2-fikseringsmekanisme i planter 
• beskrive reaktionsvejen og den overordnede regulering for metabolitter, enzymer og coenzymer i pentose fosfat vejen
• beskrive metabolitter, enzymer, coenzymer i glykogen- og og den centrale fedtsyremetabolisme samt reguleringen heraf 
• beskrive virkningen af hormonerne insulin, glukagon og adrenalin på de metaboliske omsætningsveje i hjerne, muskler, lever og fedtvæv 
• beskrive de mekanismer der ligger til grund for den hormonelle påvirkning af blodets indhold af glukose og fedtsyrer

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Termodynamik, herunder termodynamikkens 1. og 2. hovedsætning med hovedvægt på begrebet entropi
• Eksperimentelle teknikkeri biokemi og biofysik, især spektrofotometri og fluorescens spektroskopi/mikroskopi
• Elemenær kemisk kinetik
• Simpel Michaelis-Menten kinetik
• Bisubstratreaktioner
• Kooperativitet og allosteri
• Regulering af enzymaktivitet
• Eksempler på enzymreaktionsmekanismer
• Modeller af biologiske membraner
• Biologiske membraners kemiske sammensætning
• Kemisk struktur af lipid molekyler
• Membran polymorfi og fase diagrammer for lipid blandinger
• Diffusion af stoffer gennem membraner
• Aktiv og passiv membrantransport
• Ionkanaler
• Membranreceptorer
• Metabolisme: basale begreber og principper
• Glykolyse og gluconeogenese
• TCA
• Oxidativ phosphorylation
• Glycogen metabolisme
• Lipidmetabolisme, herunder fedtsyre syntese og nedbrydning
• Fotosyntesens lysreaktioner og CO2-fikseringsmekanismer
• Integration af metabolisme

Litteratur

• L. Folke Olsen: Enzyme kinetics, Provided via e-learn.
• Daniel Wüstner: Notes, Provided via e-learn.
• David L. Nelson and Michael M. Cox: LEHNINGER: PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY, 7th edition, 2017 W. H. Freeman and Company.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver

1. Rapporter over laboratorieøvelser. Bestået rapporter er en forudsætning for at indstille sig til eksamen. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. Nærmere bestemmelser om frister og evt. genaflevering offentliggøres via Blackboard. (01012912).

Eksamen- og censurform:

1. Skriftlig eksamen uden hjælpemidler (4 timer), ekstern censur, karakter efter 7-trinsskalaen. Nærmere beskrivelse af eksamensreglerne vil blive offentliggjort under 'Course Information' på kursets side i BlackBoard. (10 ECTS). (01012902).

Reeksamen i samme eksamenstermin eller i umiddelbar forlængelse heraf.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 54 timer
Træningsfase: 42 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 26 timer
 - Laboratorieøvelser: 16 timer

Aktiviteter i studiefasen

• Selvstudium af lærerbogen
• Skriftlige hjemmeopgaver og laboratorierapporter
• Selvstændig opsamling på intro- og træningsfasen
• Selvstændig forberedelse til laboratorieøvelser
• Repetition op til eksamen

Undervisningsform

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 9. januar 2017 til 31. august 2018.