KE810: Biouorganisk kemi (5 ECTS)

STADS: 10003601

Niveau
Kandidatkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.
1. kvartal

Ansvarlige undervisere
Email: chk@ifk.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Skemaændringer:
: Skemaændringer efter ønske fra IFK.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Uorganisk Kemi-del af KE512 og Organisk Kemi KE505 forudsættes kendt.

Kursusintroduktion
Det næste avancerede trin efter det voldsomme fremskridt inden for ”genomics” og ”proteomics” på det seneste indeholder en undersøgelse af alle de stoffer som liv er afhængigt af, samt de stoffer vi finder – med fuldt overlæg eller på anden måde - i vore omgivelser (fødevarer, terapi, symptomer og toksiner). Mange sygdomme er forårsaget af en elementær ubalance forårsaget af genetiske defekter i forbindelse med metalbindende proteiner. Målsætningen for kurset er at forstå vigtigheden af alle grundstofferne, som er essentielle for alt liv. Der lægges særlig vægt på d-blok-elementerne, som kun findes i spormængder, samt strukturer og funktioner for biomolekyler, (f.eks. metalloenzymer), biomaterialer (f.eks. knogler) og metalforbindelser som vekselvirker med biologiske systemer (f.eks. lægemidler).

Forventet læringsudbytte
Ved kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• • Forklare at ”uorganisk kemi” er essentielt for alt liv! • Beskrive de mest almindelige metal-co-faktor-typer og beskrive deres reaktiviteter og biologiske roller • Beskrive redox-egenskaber af metalioner i biologiske energiomdannelsesprocesser: elektonoverførsler, fotosyntese og respiration • Sammenligne reaktivitet af metalloenzymer med deres industrielle modstykke, katalysatorer • Relatere biologisk koordinationskemi til denne i mere enkle analoger og forklare viden fra studier af specifikke modelforbindelser • Diskutere potentiel brug af metalloenzymer og modeller i ny (bio)teknologier • Diskutere hvor brugbare bestemte spektroskopiske og andre teknikker er i karakteriseringer af biomolekyler og “modeller” som indeholder d-blok-metaller • Genkende sygdomme associerede med metalion-under- og overskud og disfunktioner i udtrykket af metalloenzymer • Samle viden om gamle og nye metalbaserede terapeutica og diagnostikker • Bruge databaser såsom “the protein data bank” og visualisere Røntgenkrystal- og NMR-strukturer ved brug af freeware. • Kritisk at evaluere litteraturen inden for området

Emneoversigt
• Metalion co-faktorer som medvirker ved biosynteserne og nedbrydningen af biomolekyler, såsom aminosyrer, proteiner, nukleotider, hormoner og vitaminer. Aktivering og optagelse af udbredte men ikke-reaktive små molekyler (O2, N2, H2, CO, CO2, CN-, CH4, H2, NH3, NO3-, NO)
• O2-bindinger og transport (Fe, Cu)
• Lysabsorption, O2-udvikling og ladningsoverførsel i fotosyntese (Mn, Mg, Cu, Fe, Ca)
• O2-reduktion i respiration (Fe, Cu, Zn)
• Biologisk N2, H2, CO2, CH4 fiksering (Fe, Mo, Ni)
• Elektronoverførsel (Cu, Fe/S)
• Oxidations/reduktionsreaktioner (Fe, Cu, Mo, Zn, Mn, Ni)
• Methyl- og acyloverførsel (Co, Ni, Cu)
• Hydrolysereaktioner (Fe, Mg, Zn, Ni)
• Radikaldannelse (Co, Fe)
• Anvendelsen af modelforbindelser i studiet af metalloenzymer
• Biomineralisering (Ca, Fe, fosfat)
• Grundstofkredsløb i biosfæren (f.eks. for C, N, O)
• Genregulering (Zn ”fingers”, Fe/S ”clusters”)
• Ionkanaler
• Arbejde med reaktive oxygenforbindelser (hydroxylradikaler, peroxider, superoxider)
• Metaltoksicitet
• Sygdom forårsaget af metal / metal-afhængige biomolekylære ubalancer
• Metalforbindelser i medicin (Pt, Li, Au) og medicinsk diagnosticering (Tc, Mn, Gd)
• Molekyl- og ionsensorer
• Frit tilgængelige databaser og visualiserings-freeware
• Eksperimentelle teknikker brugt ved undersøgelsen af biologiske ”uorganiske” forbindelser vil blive introduceret (f.eks. NMR, ESR, Mössbauer, Raman, IR, UV-synlige spektroskopier, Røntgen-krystallografi, EXAFS, XANES, magnetisk susceptibilitet, elektrokemi o.s.v.).

Litteratur

• I. Bertini, H. B. Gray, E. I. Stiefel and J. S. Valentine: Biological Inorganic Chemistry,Structure and Reactivity, University Science Books, 2007.

Pensum
Se pensumbeskrivelse.

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

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
(a) Rapport der bedømmes med med karakter efter 7-skalaen og ekstern censur. Karakteren indgår med 50 % i den samlede karakter for kurset.
(b) Mundtlig eksamen der bedømmes med karakter efter 7-skalaen og ekstern censur. Karakteren indgår med 50 % i den samlede karakter for kurset

Reeksamen efter 2. kvartal.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

Forelæsninger, antal timer 24.
Eksaminatorietimer/opgaveregning, antal timer 18.
Laboratorieøvelser, antal timer 8.
Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk, hvis der deltager internationale studerende, ellers undervises på dansk.

Bemærkninger
De studerende skal lave et 15 min oplæg af deres projekt for klassen.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2008 til 31. august 2010.