høst 2017

MBI-2001 Biokjemi - 10 stp

Sist endret: 06.10.2017

Ansvarlig fakultet

Det helsevitenskapelige fakultet

Studiested

Tromsø |

Søknadsfrist

1. juni.

Emnetype

Studenter som har emnet som obligatorisk i sin studieplan samt studenter som er interessert i biokjemi. Emnet kan tas som enkeltemne.

Opptakskrav

Generell studiekompetanse eller realkompetanse + Matematikk R1 eller (S1+S2) og enten Matematikk (R1+R2) eller Fysikk (1+2) eller Kjemi (1+2) eller Biologi (1+2) eller Informasjonsteknologi( 1+2) eller Geologi (1+2) eller Teknologi og forskningslære (1+2).

Søknadskode 9336 - enkeltemner i realfag. Anbefalt forkunnskap: KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi og MBI-1001 Celle- og molekylærbiologi

Innhold

Introduksjon til metabolismen (2t): Definisjon av metabolismen; nettverket av biokjemiske reaksjoner. Enzymers rolle i metabolismen. Sentrale metabolitter som dannes under nedbrytning (katabolisme) av næringsstoffene (protein, fett, nukleinsyrer og karbohydrater) kan brukes i biosyntese (anabolisme) av ulike makromolekyler. Sammenheng mellom ulike metabolismeveier. Energi frigjort ved katabolske reaksjoner blir i hovedsak bevart i form av ATP, som brukes til å drive (bl.a.) anabolske prosesser. Metabolismen reguleres gjennom påvirkning av konsentrasjons- og aktivitetsnivået til enzymer. 

Karbohydrat metabolisme 1 (2t):Bruksområder for glukose, formålet med glykolysen og glukoneogensen, hhv anaerob oksidasjon (energiproduksjon) og biosyntese av glukose (glukoseproduksjon). Typer enzymatiske reaksjoner og samordnet regulering av de to reaksjonsveiene. Pentose-fosfatveien som gir opphav til reduksjonsmiddelet NADPH og ribose for nukleotidproduksjon. Pyruvats alternative skjebner.

Karbohydratmetabolisme 2 (2t): Formålet med sitronsyresyklusen; typer enzymatiske reaksjoner og regulering. Sitronsyresyklusens rolle som amfibolsk reaksjonsvei og konsekvenser av lavt glukosenivå, som ved langvarig sult og diabetes type 1.

Karbohydratmetabolisme 3 (2t): Beskrivelse av mitokondriet og kompleksene i elektron-transportkjeden. Den kjemiosmotiske teori: Omdanning av potensiell energi i form av energirike elektronbærere NADH og FADH2 til en protongradient, som videre omsettes til ATP. Ulike nivåer av kobling: Elektronoverføring og eksport av protoner fra matrix; tilbakestrøm av protoner til matrix og ATP-syntese. Gjensidig avhengighet.

Karbohydratmetabolisme 4 (2t): Regulering av karbohydratmetabolismen: Faktorer som bestemmer aktiviteten til de ulike reaksjonsveiene (glykolyse, glukoneogenese, sitronsyre-syklus og oksydativ fosforylering, samt glykogenmetabolisme). Beskrivelse av metabolismen under faste og diabetes og effekten av hormonene glukagon og insulin på metabolismen.

Lipidmetabolisme 1 (2t): Fordøyelse, transport og deponering i fettvev av triacylglyseroler; funksjonene til gallesyrer, lipaser, chylomikroner og glukose (i fettvev). Lipasereaksjonen. Mobilisering av fett i fettvev; transport, aktivering, import i mitokondrier (i muskel) og b-oksidasjon av fettsyrer. Produksjon og anvendelse av ketonlegemer.

Lipidmetabolisme 2 (2t): Biosyntese av triacylglyseroler (i fettvev) og fosfolipider; glyseroneogenese og triacylglyserol syklus. Lipoproteiner og lipid omfordeling. Kolesterolsyntese og balanse.

Aminosyremetabolisme 1 (2t): Katabolisme av proteiner og aminosyrer. Opptak og omsetning av proteiner. Enzymatisk nedbrytning av aminosyrer (glutamin syntetase, glutamat dehydrogenase, aminotransferaser og koenzymet pyridoksalfosfat). Transport av aminogruppa til lever og Glukose-alanin syklus. Ureasyklus som fører til utskillelse av overskuddet av nitrogen.

Aminosyremetabolisme 2 (2t): Oversikt over nitrogenmetabolismen (fiksering og biogenese av organisk nitrogen). Metabolsk sammenheng mellom aminosyrer og intermediater i karbohydrat-metabolismen (glukogene og ketogene aminosyrer). Aminosyrer som utgangspunkt for biologisk aktive aminer, hormoner, neurotransmittorer og medisinske aspekter ved disse. Eksempel på defekter i aminosyre-katabolismen (Phenylketonuria).

Nukleotidmetabolisme (2t): Nysyntese og gjenbruk av nukleotider.Nysyntese av puriner (AMP og GMP) via IMP. Pyrimidin syntese. Omdanning av ribonukleotider til deoxyribonukleotider vha enzymet ribonukleotid reductase. Dannelse av TMP vha Thymidin syntetase. Nedbrytning av puriner til urinsyre.

Metabolisme oppsummering (2t): Metabolismens nettverk; de fleste metabolitter deles av flere enzymer. Fra makromolekyl til monomer (fordøyelse) av lipid, karbohydrater og proteiner. Skjebnen til monomerer etter opptak (fett, glukose, aminosyrer). Oversiktskart over stadiene i karbohydrat-, aminosyre-, nukleotid- og lipidmetabolismen. Metabolsk kontrollanalyse.

Biosignalering (2t): Generelle mekanismer for signaloverføring med eksempler: G-protein-koblede enzymer, reseptor enzymer, steroid hormoner. Regulering av cellesyklus, abnormaliteter i forbindelse med utvikling av kreft. Ulike mekanismer for regulering av enzymaktivitet og regulering av cellesyklus.

Hormonregulering (2t): Beskrivelse av organer involvert i hormonproduksjon, klassifisering av hormoner etter struktur og lokalisering av reseptor. Eksempler på hormoner med ulike funksjoner. Hormoners rolle i regulering av metabolismen under ulike omstendigheter, eksemplifisert med glukagon, insulin, epinefrin og leptin.

Replikasjon (2t): Semikonservativ DNA syntese, replikasjonsstart, replikasjonsgaffelen. Replikasjons-initiering, elongering og terminering. Proteiner i DNA replikasjon (DNA pol.). Prokaryot DNA replikasjon. Mutasjoner. Reparasjon (Mismatch repair, Nucleotide excision repair, Base excision repair, Direct repair, rekombinasjons reparasjon eller SOS respons).

Transkripsjon (2t): Beskrivelse av RNA polymerase, definisjon av promoter og beskrivelse av prosessene initiering, elongering og terminering. Ulike stoffer som hemmer transkripsjon.

Proteinsyntese (2t): Den genetiske koden, mRNA, tRNA, rRNA, ribosom. Aktivering av aminosyren. Beskrivelse av prosessene initiering, elongering og terminering, folding og modifisering av polypeptidkjeden. Antibiotika som hemmer av proteinsyntesen og degradering av proteiner.

Rekombinant DNA (2t): Fokus på kloning, restriksjonsenzymer og plasmider. Anvendelse av restriksjonsjonsenzymer og DNA ligase for å lage rekombinante DNA-molekyler. Prinsippet for og bruk av PCR. Prinsippet for hybridisering og bruk av hybridisering til å identifisere gener, eksemplifisert vha metoder som Southern plot og genekspresjons-microarray.

Kollokvier: Det avholdes 8 kollokvier á 2 timer, som dekker de sentrale temaene i pensum.

Labøvelser: To obligatoriske øvelser med innlevering av labjournal.

Labøvelse 1: Rekombinant DNA teknikk: Uttrykk av genet for grønt fluorescerende protein (GFP) fra Aequorea victoria i E.coli Formålet med oppgaven er å gi studentene en innføring i rekombinant DNA teknologi, ved at de skal utføre en enkel kloning av et gen. Genet koder for proteinet GFP (grønt fluorescerende protein), og skal puttes inn i en plasmid-vektor der det kan transkriberes og uttrykkes til protein. For å få dette til, må det rekombinante plasmidet overføres til bakterier, som induseres til å produsere proteinet genet koder for. Siden dette proteinet har evne til å fluorescere vil en vellykket kloning og induksjon av proteinuttrykk kunne sees i form av selvlysende grønne bakteriekolonier på agaroseplater. Studentene vil også lære seg å rense plasmid-DNA fra bakteriekulturer, og finne identiteten til forskjellige plasmider ved hjelp av restriksjonsenzym-kuttinger og separasjon av DNA-fragmenter på agarosegel.

Labøvelse 2: Metabolisme: Elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering. Denne øvelsen gir et innblikk i hvordan mitokondrier utfører elektrontransport og oksidativ fosforylering. Studentene skal blant annet se på hvordan ulike elektrondonorer, hemmere og andre faktorer påvirker elektrontransporthastigheten og ATP-syntesen. Prosessene studeres ved å tilføre stoffene til isolerte mitokondrier (respirasjonsmålinger) og cyanidforgiftede mitoplaster supplert med heterologt cytokrom c (spektrofotometriske målinger). Hastigheten av respirasjon/elektrontransport og graden av ATP syntese vil avhenge av elektronenes innfallsport (eller leveringssete) og hvorvidt de eventuelt blir hindret i å nå fram til den terminale (elektron)akseptoren. Koblingen mellom elektrontransport og ATP-syntese gjør at stoffer som påvirker sistnevnte indirekte også vil påvirke elektrontransporten.

Anbefalte forkunnskaper

KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi, KJE-1002 Organisk kjemi, MBI-1001 Celle- og molekylærbiologi

Hva lærer du

Målet for emnet er å utvikle kunnskaper om metabolisme og informasjonsbiologi og deres betydning for organismers funksjon. Etter fullført emne skal studenten kunne beskrive de sentrale trekk i energimetabolismen som gir opphav til ATP. Studenten skal videre kunne beskrive sentrale reaksjonsveier for nedbrytning og biosyntese av karbohydrater, aminosyrer, lipider og nukleotider. Studenten skal kunne gjøre rede for de underliggende mekanismer for replikasjon, transkripsjon og protein syntese, samt få en introduksjon til rekombinant DNA teknologi. Målet er å oppnå et integrert perspektiv. Studenten skal beskrive grunnlaget for eksperimentelle forsøk og vise ferdigheter i praktisk laboratoriearbeid som skal belyse arbeidsmetoder og deler av stoffet.

Undervisnings- og eksamensspråk

All undervisning foregår på norsk.

Undervisning

Undervisningen vil bestå av forelesninger, gruppearbeid og laboratorieundervisning.

Eksamen

3 timers skriftlig skoleeksamen som bedømmes med bokstavkarakter A-F, der F er ikke-bestått.

Arbeidskrav

  • Gjennomført sikkerhetsopplæring i forkant av laboratoriekurs
  • Laboratoriekurs med innlevering av laboratorierapport

Kontinuasjonseksamen/utsatt eksamen

Kontinuasjonseksamen avholdes i starten av påfølgende semester for dem som ikke besto eksamen. Utsatt eksamen arrangeres samtidig med kontinuasjonseksamen i tilfeller hvor studenten har levert gyldig legeattest til ordinær prøve.

Tidligere eksamensoppgaver publiserers i Fronter

Dato for eksamen

Skriftlig prøve 13.12.2017

Eksamensdato er foreløpig og vil kunne bli endret. Endelig eksamensdato kunngjøres ved oppslag på det enkelte fakultet primo mai for vårsemesteret og primo november for høstsemesteret.

Timeplan

Studiepoengreduksjon

BIO-251 Biokjemi 10 stp
BIO-254 Biokjemi teoretisk del 9 stp
BIO-2306 Biokjemi - teoridel 10 stp
BIO-2307 Biokjemi - laboratoriedel 5 stp
FAR-1211 Cellebiologi, biokjemi og praktisk farmasøytisk kjemi 5 stp
MBI-1102 Biokjemi, organisk kjemi og biokjemiske analysemetoder 10 stp

Pensum

Informasjon om pensum vil bli oppgitt ved oppstart av emnet.
Undervisning Høst 2017
Første oppmøte: Se timeplan. Første oppmøte er obligatorisk, mer praktisk informasjon om emnet blir gitt da.
Forelesninger prof. Terje Johansen
f.aman. Trond Lamark
f.lekt. Gaute Martin Hansen
prof. Jan Olof Winberg
prof. Ole Kristian Greiner-Tollersrud
Gruppe 1 (biomedisin, bioteknologi) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Gruppe 2 (biomedisin, bioteknologi) prof. Terje Johansen
f.aman. Trond Lamark
f.lekt. Gaute Martin Hansen
prof. Ole Kristian Greiner-Tollersrud
Gruppe 3 (Akvamedisin, ernæring) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Gruppe 4 (biomedisin, bioteknologi + andre studieprogram) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Lab metabolisme gr. 1 (biomedisin, bioteknologi) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Lab metabolisme gr. 2 (biomedisin og bioteknologi) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Lab metabolisme gr. 3 (Akvamedisin og erneæring) f.lekt. Gaute Martin Hansen
Lab enzymkinetikk - gr. 1 (Ernæring må velge denne gruppen) prof. Jan Olof Winberg
Lab enzymkinetikk - gr. 2 (Akvamedisin må velge denne gruppen) prof. Jan Olof Winberg
Lab enzymkinetikk - gr. 3 (biomedisin, bioteknologi) prof. Jan Olof Winberg
Lab enzymkinetikk - gr. 4 (biomedisin, bioteknologi) prof. Jan Olof Winberg


Kontakt

gmh0.bmp

Hansen, Gaute M


Telefon: +4777645368 gaute.hansen@uit.no

Skip to main content