KE810: Biouorganisk kemi

Det Naturvidenskabelige Studienævn

Undervisningssprog: Engelsk
EKA: N540014122, N540014102
Censur: Intern prøve, en bedømmer, Ekstern prøve
Bedømmelse: Bestået/Ikke bestået, 7-trinsskala
Udbudssteder: Odense
Udbudsterminer: Efterår
Niveau: Kandidatkursus forhåndsgodkendt som Ph.d.-kursus

STADS ID (UVA): N540014101
ECTS-point: 5

Godkendelsesdato: 15-05-2023


Varighed: 1 semester

Version: Godkendt - aktiv

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. 

Se itslearning for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

Eksamensbestemmelser

Forudsætningsprøve a)

Tidsmæssig placering

Efterår

Udprøvninger

Præsentation og deltagelse

EKA

N540014122

Censur

Intern prøve, en bedømmer

Bedømmelse

Bestået/Ikke bestået

Identifikation

Fulde navn og SDU brugernavn

Sprog

Engelsk

Hjælpemidler

Oplyses på kurset.

ECTS-point

0

Uddybende information

Præsentation af individuelt projekt til klassen og deltagelse i præsentationer for andre studerende ved at stille spørgsmål.

Er en forudsætning for at deltage i eksamenselement a).

Eksamenselement a)

Tidsmæssig placering

Efterår og januar

Forudsætninger

Type Forudsætningsnavn Forudsætningsfag
Delprøve Forudsætningsprøve a) N540014101, KE810: Biouorganisk kemi

Udprøvninger

Portfolio

EKA

N540014102

Censur

Ekstern prøve

Bedømmelse

7-trinsskala

Identifikation

Fulde navn og SDU brugernavn

Sprog

Engelsk

Hjælpemidler

Skriftlig eksamen:

Eksamen er uden hjælpemidler. Dog er det tilladt at bruge en standard indbygget lommeregner i Windows/MAC. Derudover er  det tilladt at bruge Maple, Mathematica, Mathcad, MathLab, GeoGebra Apps, R, R-Studio, CAS TI-Nspire, Ms Excel og LibreOffice Calc. WordMat er tilladt, men anbefales ikke. Brugen af WordMat sker på eget ansvar, og der ydes ingen support for fejl forårsaget af programmet. Tegneprogrammet ChemBioDraw er tilladt. Endvidere er det også tilladt at anvende sprogoversættelsesordbøger (f.eks. dansk/engelsk, dansk/tysk, dansk/fransk og dansk/spansk osv.) i "ordbogsprogrammet" fra http://www.ordbogen.com/ i elektronisk form. Browserversionen er ikke tilladt. Alle andre ordbøger end ordbøger til oversættelse af sprog (f.eks. kemisk ordbog, klinisk ordbog osv.) skal være slukket i "ordbogsprogrammet" (ordbogsprogrammet).

Internet er ikke tilladt. Du må dog gå ind på kursets hjemmeside i itslearning i forbindelse med adgang til systemet DE-Digital Exam og udfyldelse af multiple-choice-spørgsmålene.

ECTS-point

5

Uddybende information

Portfolio bestående af  to dele:

  • teoretisk eksamen (1½ time) (50%)
  • rapport (50%).

Vejledende antal undervisningstimer

42 timer per semester

Undervisningsform

  • Introfase (forelæsning) - Antal timer: 16
  • træningsfase: Antal timer: 26, heraf 20 timer eksaminatorie og 6 timer ekskursion

Introfasen består af forelæsninger, hvor der opfordres til dialog mellem lærer. Her gives en kortfattet introduktion til kursets emner og vejen til kompetenceopnåelse som supplement til lærebogen, som de studerende forventes at studere selvstændigt. 

I træningsfasen opdyrkes kompetencer indenfor kursets centrale dele. Eksaminatorietimerne er baseret på problemløsning, præsentationer (inklusive produktion af en fælles poster omkring et bestemt tema), databehandling af tilgængelige proteindatabaser og en ekskursion til OUH. 

I studiefasen forventes de studerende at arbejde med selvstudium af lærebogen og kilder, som de selv finder igennem biblioteket og den primære forskningsbaserede litteratur, f.eks. tidskriftsartikler, til udarbejdelsen af en 10 siders skriftlig individuel opgave, som indleveres en uge før den mundtlige eksamen. De studerende forventes også at bruge en del af studiefasen på at samle op på træningsfasens opgaver til den mundtlig eksamen. 

Kurset forventes af have en jævn belastning igennem hele semesteret.

Aktiviteter i studiefasen:

  • Selvstudium af lærebogen
  • Litteratursøgning til eget projekt

Ansvarlig underviser

Navn E-mail Institut
Christine McKenzie mckenzie@sdu.dk Institut for Fysik, Kemi og Farmaci

Skemaoplysninger

Administrationsenhed

Fysik, kemi og Farmaci

Team hos Uddannelsesjura & Registratur

NAT

Udbudssteder

Odense

Anbefalede studieforløb

Overgangsordninger

Overgangsordninger beskriver, hvordan et kursus erstatter et andet kursus, når der ændres i et studieforløb.
Hvis der er lavet en overgangsordning for et kursus vil den fremgå af oversigten.
Se overgangsordninger for alle kurser på Det Naturvidenskabelige Fakultet.