KE810: Biouorganisk kemi (5 ECTS)

STADS: 10012701

Niveau
Kandidatkursus forhåndsgodkendt som PhD-kursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i efterårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: mckenzie@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen.

Faglige forudsætninger:
Studerende som tager kurset, forventes at have et grundlæggende kendskab til fysisk, uorganisk og organisk kemi, strukturerne af simple (bio) organiske molekyler, formler for simple metalsalte, pH og nogle af de teknikker (magnetiske, vibrationelle og optiske spektrosokopier og røntgendiffraktion), som anvendes til at udføre strukturbestemmelse.

Typisk er det kemistuderende som tager dette kursus, men emnet er tværfagligt, og studerende fra biologi, BMB, biomedicin, fysik og farmaci kan potentielt være interesserede. Individuelle projekter og dermed kravet om forkundskaber kan skræddersys i overensstemmelse hermed.

Formål
Formålet med kurset er at give de studerende mulighed for at rationalisere de væsentlige roller for de "uorganiske" grundstoffer i biologi og geobiosfæren.

Kurset giver baggrund for studerende der er interesseret i biokemi, materialer, medicinal uorganisk kemi, enzymatisk katalyse, strukturel kemi og bioteknologi.

Kurset bygger videre på viden erhvervet i KE525 eller tilsvarende, men der er en stor grad af fleksibilitet med hensyn til indhold, der kan skræddersys til specifikke interesser.

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

• Give kompetence til at forudsige og forstå funktionen af d-blok (overgangs) metalioner i metalloenzymer og dermed det kemiske grundlag for sunde og syge tilstande i levende organismer, herunder mennesker.
• Forstå indflydelsen på de biologiske kredsløb for vigtige elementer, C, H, N, S, P osv.
• Bruge online-ressourcer som Protein Data Bank og søge, finde og læse primær litteratur

Målbeskrivelse
At de studerende opnår fundamentalt kendskab til biokemi af udvalgte grundstoffer og overvejende sporstoffer.

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

• Forstå grundstoffernes typiske roller og kemi af, især de metalioner, der er essentielle for levende systemer, f.eks. strukturelle, recognition, sensor roller og redox- og ikke-redox katalytiske roller.
• Rationalisere specifikke metalioners rolle i metalloenzymer til at katalysere energiske og stereo- og enantioselektivt vanskelige reaktioner
• Vurdere reaktionsmekanismer foreslået for den biologiske aktivering af små molekyler igennem og sammenligninger til kendte kemi af elementerne.
• Forklare grundprincipperne i brugen af optiske, vibrations- og magnetisk resonans, Mossbauer spektroskopier, røntgen diffraktion og fluorescens, elektrokemiske og andre udvalgte metoder til karakterisering af biomolekylære forbindelser indeholdende ethvert element i det periodiske system
• Foreslå spektroskopiske og andre teknikker egnet til undersøgelse af specifikke metalloenzymer.
• Kunne læse og forstå primære forskningsartikler og kritisk vurdere fortolkningen af data fra en række forskellige teknikker.
• Forklare den gensidige afhængighed af livsformer og geologi gennem udveksling af elementer og kemikalier og virkningen af livet på stofomsætning i biosfæren.
• Forklare potentialet til behandling af sygdomme hos mennesker gennem manipulation af genetiske og miljømæssige elementære ubalancer.
• Bruge gratis databaser, især Protein Data Bank til download af krystalstrukturkoordinater, analysere strukturen og udarbejde egne diagrammer.

Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• De biologiske væsentlige elementer og deres roller
• Homeostase
• Genetiske og miljømæssige sygdomme associeret med elementær ubalance
• Strukturerne af fælles motiver i metalloenzymers aktive sites
• Transport af O₂
• Reaktive Oxygen Species (ROS) og deres ødelæggelse
• Aktiveringen af O₂ fra Fe, Cu og Mn enzymer til de selektive oxidationsreaktioner, der er nødvendige i biosyntesen af aminosyrer, DNA, RNA, hormoner osv
• Aktiveringen af H₂O af Mo enzymer til selektive oxidationer
• Kvælstof-cyklus
• Metaller som Lewis-syrer i hydrolyseenzymer
• Bioorganometallisk kemi
• Reaktioner af små molekyler CO, NO, H₂, osv. med metalloenzymer
• De vigtige co-faktorer i fotosyntese og hydrogenase enzymer og dermed natures skabelon til kunstig fotosyntese
• Metaller i medicin
• Organiske stoffer og antibiotika som in vivo metal ion-chelatorer
• Vitaminer og mineraler
• Radioisotop-imaging og terapi (inklusiv besøg til OUH PET center)
• Magnetisk resonans-imaging (MRI)
• Biomineralisering

Litteratur

• Artikler der lægges på Elearn.
• Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein: Bioinorganic Chemistry - Inorganic Elements in the Chemistry of Life: An Introduction and Guide, 2nd Edition, ISBN: 978-0-470-97523-7.

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

Forudsætningsprøver

1. Præsentation af emner for klassen og aktiv deltagelse i diskussioner. Bestået/ikke-bestået, intern bedømmelse af underviser. (10012712).

Eksamen- og censurform:

1. Individuel projektrapport skrevet om et emne valgt ud fra interesse, baggrund og fremtidige mål. Ekstern censur, 7-trinsskala. (5 ECTS).(10012702).

Reeksamen i samme eksamenstermin eller i umiddelbar forlængelse heraf.
Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 16 timer
Træningsfase: 26 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 20 timer
 - Ekskursion: 6 timer

Aktiviteter i studiefasen
Aktiviteter i studiefasen:

• Selvstudium af lærebogen
• Litteratursøgning til eget projekt

Undervisningsform

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren. Dog altid på Engelsk ved deltagelse af internationale studerende.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2016 til 31. august 2018.