FF503: Kemi, Biologi og Molekylær Biologi - Den empiriske eksperimentelle videnskab (20 ECTS)

STADS: 01014901

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset begynder i efterårssemesteret og fortsætter i forårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: kaspargr@sdu.dk
Email: snv@sdu.dk
Email: jakobm@bmb.sdu.dk
Email: fbj@biology.sdu.dk

Yderligere undervisere
cse@bmb.sdu.dk
f.kir@bmb.sdu.dk
belcheva@bmb.sdu.dk
dec@biology.sdu.dk
lasse@biology.sdu.dk
cloescher@biology.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen

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

• have kendskab til matematik på A-niveau fra gymnasiet
• have kendskab til kemi svarende til minimum B-niveau fra gymnasiet

Formål
Det overordnede formål med FF503 er at introducere kemi, biologi og cellebiologi på universitetsniveau, illustrere disse fags indbyrdes relationer og at bygge bro mellem gymnasie- og universitetsundervisning.

Kurset vil på et kemisk grundlag give en introduktion til centrale biologiske emner fra celleniveau over organismen og til økosystemer, samt introducere sammenhængen mellem arvelighed og evolution. Kurset vil fokusere på den almene, fysiske og organisk kemi herunder de biologiske makromolekyler, generelle begreber og reguleringsmekanismer inden for celler og membraner, evolution og økologi, samt på generelle begreber og reguleringsmekanismer indenfor biokemi, molekylærbiologi, fysiologi og økologi. Kurset vil på et organisk-kemisk grundlag give en introduktion til metabolisme, molekylær biologi og fysiologi.

Kurset bygger ovenpå de kompetencer, som de studerende har med fra gymnasiet og giver det nødvendige kemiske og biologiske fundament for alle life science studerende. Det vil hermed danne grundlaget for videregående kemiske, biologiske og molekylær- og cellebiologiske studier samt for integration af kemi og biologi med andre fagområder.

I forhold til uddannelsernes kompetenceprofil har kurset fokus på følgende specifikke kompetencer indenfor den angivne studieretning.

Biomedicin:

• kendskab til teorier og eksperimentelle metoder inden for molekylær biologiens og biomedicinens centrale områder
• viden om den videnskabelige terminologi, der anvendes indenfor de molekylærbiologiske og biomedicinske fagområder
• at kunne forstå hvorledes naturvidenskabelig viden opnås ved et samspil mellem teori og eksperiment
• anvende en række laboratorieteknikker, herunder teknikker inden for biokemi og molekylær biologi
• indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde med en professionel tilgang på baggrund af gruppebaseret projektarbejde
• identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring i forskellige læringsmiljøer

Biokemi og Molekylær Biologi:

• viden om teori og eksperimentelle metoder inden for de biokemiske og molekylær biologiske fagområder
• viden om den videnskabelige terminologi, der anvendes indenfor de biokemiske og molekylær biologiske fagområder
  at kunne forstå hvorledes naturvidenskabelig viden opnås ved et samspil mellem teori og eksperiment
• undersøge konkrete biokemiske og molekylærbiologiske fænomener teoretisk og/eller eksperimentelt
• anvende udvalgte teknikker inden for fagområderne biokemi og molekylær biologi
• indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde med en professionel tilgang på baggrund af erfaring med gruppebaseret projektarbejde
• identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring i forskellige læringsmiljøer

Farmaci:

• at anvende fagområders teorier og metoder
• vidensdannelse og eksperimentelle metoder inden for det farmaceutiske område og tilstødende fagområder
• tilegne sig ny viden på en effektiv og selvstændig måde og anvende denne viden reflekterende
• forstå hvorledes viden om naturen opnås ved et samspil mellem teori og eksperiment
• identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring
• indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde med en professionel tilgang på baggrund af erfaring med gruppebaseret projektarbejde

Kemi:

• viden om kemiens grundlæggende vidensdannelse og eksperimentelle metoder, herunder organisk kemi, fysisk kemi og teoretisk kemi
• at kunne forstå hvorledes den naturvidenskabelige viden opnås ved et samspil mellem teori og eksperiment
• at kunne forstå og reflektere over teorier, metoder og praksis inden for det kemiske fagområde
• at kunne tilegne sig viden på en effektiv og selvstændig måde og kunne anvende denne viden reflekterende
• anvende metoder til at undersøge konkrete kemiske fænomener teoretisk og/eller eksperimentelt
• beskrive, formulere og formidle problemstillinger og resultater til enten fagfæller og ikke-specialister eller samarbejdspartnere og brugere
• indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde med en professionel tilgang og i gruppebaseret projektarbejde
• identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring i forskellige læringsmiljøer

Målbeskrivelse
Ved kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• beskrive en celles opbygning og funktionen af dens centrale organeller
• beskrive celledeling og koble denne til nedarvning
• redegøre for basale genetiske love, og lave simple arvelighedsberegninger ud fra disse
• forklare de grundlæggende principper i evolution
• forklare betydningen af forskellige typer af kemiske bindinger
• identificere simple molekyler og ioner samt opskrive Lewis-strukturer og geometrier herfor
• anvende Le Chateliers princip på en kemisk ligevægt og foretage beregninger af ligevægtsblandinger herunder pH-beregninger i forbindelse med syre/base-systemer
• identificere reaktionstyper af nulte, første og anden ordens kinetik samt anvende begrebet aktiveringsenergi
• identificere og anvende begreberne enthalpi, entropi, varmekapacitet, fri energi og opløselighedsprodukt i simple beregninger.
• foretage beregninger af koncentrationer, potentialer og ligevægtskonstanter ud fra Nernsts ligning
• aflæse og optegne organisk kemiske strukturformler samt genkende grundstrukturer og funktionelle grupper
• anvende nomenklaturreglerne for simple organiske molekyler samt genkende almindelige trivialnavne.
• forklare begreberne ”hydrofil” og ”hydrofob”, genkende molekyler med disse egenskaber og relatere disse begreber til molekylers struktur og organisering
• anvende grundbegreberne indenfor stereokemi og isomeri samt begreberne konfiguration og konformation.
• beskrive udvalgte fødekæder og økologiske kredsløb og forklare den kemiske baggrund for omsætningerne i disse.
• forklare homeostase af udvalgte komponenter på organ- og organisme-niveau
• beskrive og forklare fordeling af fremmedstoffer i levende organismer
• angive de almindelige funktionelle grupper i organiske molekyler og redegøre for deres reaktioner
• anvende simple mekanismer i forklaringen de mest almindelige reaktioner
• forklare de vigtigste aspekter af nukleofil substitution, elektrofil addition, elimination, kondensation, hydrolyse, oxidation og reduktion.
• foreslå simple organiske synteser ud fra grundstruktur og funktionelle grupper
• genkende og navngive de funktionelle grupper i biologiske makromolekyler, og herfra redegøre for deres kemiske grundstruktur.
• skitsere mekanismen for non-kovalente kræfter, der virker i biomolekyler og forklare disse kræfters betydning for molekylernes struktur
• anvende stereokemisk nomenklatur på organiske molekyler og biomolekyler
• opskrive central metaboliske omsætningsveje og forklare deres betydning for cellens stof- og energiomsætning
• genkende de almindelige kemiske reaktioner i metaboliske omsætningsveje
• redegøre for flow af genetisk information i en celle, herunder regulering af gen-ekspression
• redegøre for den fysiologiske funktion af udvalgte organer
• forklare udviklingen af populationer i økosystemer
• forklare nervesystemets funktion, herunder in- og output til dette.
• forklare de vigtigste hormoners funktion
• integrere viden fra kemi, biologi og biokemi
• at have stiftet bekendtskab med forsøgsdesign og kontrolforsøg i et videnskabsteoretisk perspektiv
• relatere teoretisk viden til praktiske eksperimenter og iagttagelser
• arbejde selvstændigt og sikkert i et laboratorium, herunder sikker håndtering af kemikalier
• tage noter, arbejde reproducerbart og anvende standardkurver i forbindelse med laboratoriearbejde

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Cellers opbygning og biomembraner
• Cellecyklus, meiose og mitose
• Genetik
• Evolution – historie og mekanismer
• Atomstruktur i relation til det periodiske systems opbygning
• Koncepter angående kemisk binding og molekylstruktur
• Kulbrinter, funktionelle grupper, stereokemi og nomenklatur
• Hydrofobe og hydrofile egenskaber
• Kemisk ligevægt, herunder syrer og baser og heterogene ligevægte
• Termodynamik, herunder dennes 1. lov, energi og enthalpi, og 2. lov, entropi og fri energi
• Elektrokemi
• Reaktionskinetik
• Økologiske kredsløb og fødekæder
• Økotoksikologi - fordeling af fremmedstoffer i levende organismer
• Fysiologisk regulering af vand, salte, gasser og temperatur
• Organisk kemiske grupper og deres reaktioner
• Biologiske makromolekylers struktur og funktion
• Hormoner
• Nervesystemet; Sensoriske og motoriske mekanismer
• Populationer og økosystemer
• Metabolisme
• Informationsflow fra gen til protein

Litteratur

• Blackman et al: Chemistry, 2nd ed..

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

Forudsætningsprøver

1. Deltagelse i laboratorieøvelser i efteråret er en forudsætning for deltagelse i eksamenselement a). Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. (01014832).
2. Deltagelse i laboratorieøvelser er en forudsætning for deltagelse i eksamenselement e). Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. (01014922).

Eksamen- og censurform:

1. Godkendelse af skriftlige rapporter over laboratorieøvelser, afvikles i løbet af efteråret. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. (2 ECTS). (01014812).
2. Obligatoriske opgaver, opgaverne består i en kombination af skriftlige hjemmeopgaver og digitale opgaver i efteråret. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. (3 ECTS). (01014822).
3. Skriftlig eksamen, afholdes i januar. Alle hjælpemidler tilladt. Ekstern censur efter 7-trinsskalaen. (10 ECTS). (01014802).
4. Projektopgave, et tværfagligt projekt, som udføres i studiegrupperne i foråret. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse. (2 ECTS). (01014902).
5. Godkendelse af skriftlige afrapporteringer over laboratorieøvelser, samt en række digitale opgaver (E-tests) i foråret, der besvares individuelt. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse ved underviser. (3 ECTS). (01014912).

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 80 timer
Træningsfase: 124 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 92 timer
 - Laboratorieøvelser: 32 timer

Aktiviteter i studiefasen Studiefase: 90 timer
Undervisningsform
Introfasen består af forelæsninger, hvor der gives en introduktion til kursets emner samt skabes overblik og emnerne perspektiveres. Dialog til forelæsninger skabes primært ved brug af at "classroom response system" som fx Poll Everywhere.

Træningsfasen består af dels eksaminatorietimer og dels laboratorieøvelser på mindre hold. Der prioriteres i eksaminatorietimer "active learning", hvor de studerende involveres og anspores til at deltage aktivt i undervisningen i højest mulig grad fx ved opgaveløsning i grupper eller andet arbejde i grupper eller selvstændigt arbejde. Til laboratorieøvelser arbejder studerende i par eller mindre grupper med praktiske øvelser indenfor kursets fagområder.

I studiefasen tilstræbes det, at de studerende arbejder med stoffet på anden vis end gængs eksaminatorieundervisning. Studiefasen kan evt. bruges som forberedelse til eksaminatorietimer eller der kan evt. direkte afrapporteres arbejde fra studiefasen i eksaminatorietimer. Kooperativ læring tænkes ind som en del af studiefasen. I projektet i foråret vælges et emne/emner, der giver de studerende mulighed for at kæde de hidtil underviste fagområder sammen. Aktiviteter i studiefasen:

• Arbejde i studiegrupper (skemalagt studiefase), herunder anvendelse af kooperativ læring
• Projektarbejde i studiegrupper
• Udarbejdelse af projektrapport

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

Bemærkninger
Kurset kan ikke følges af studerende, der har bestået KE535 Kemi for biologer eller FF507.
Administrativ bemærkning: Efterårs UVA 01014801 og forårets UVA 01014901

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2017 til 31. august 2018.