Kursplan för Biofysikalisk kemi

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnBiophysical chemistry
  • KurskodKFK022
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPBIO
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik
  • InstitutionKEMI OCH KEMITEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 08113
  • Max antal deltagare50 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0119 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		 6 hp
  • 08 Jan 2024 em J
  • Kontakta examinator
  • Kontakta examinator
0219 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG		 1,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Generella kunskaper i kemi, inklusiva fysikalisk kemi. 

Syfte

Med "biofysikalisk kemi" menar vi tillämpandet av koncept och verktyg från fysikalisk kemi, t.ex. i form av modeller (termodynamik, kvantmekanik, kinetik) och analytiska verktyg (fluorescensspektroskopi, hydrodynamik, mikroskopi) på problem av biologisk signifikans. Biologiska system är komplexa och deras funktion är baserad på ett flertal makromolekyler (DNA, RNA, proteiner, polysackarider) och definierade aggregat (lipidmembran) samt en mängd olika receptor-ligand-interaktioner. Ett typiskt tillvägagångssätt för förståelse är därför att noggrant karakterisera minimalistiska modellsystem med biofysiska samt biofysikal-kemiska metoder och sedan lägga till ökad komplexitet för att mer och mer likna det cellulära eller biologiska system man vill lära sig att förstå bättre. Eftersom det är metoderna, snarare än problemen, som definierar fältet inom biofysikalisk kemi, introducerar kursen dessa främst genom att visa hur de kan tillämpas på studier av DNA och RNA. Principerna är dock generella och exempel på hur teknikerna är lika applicerbara på proteiner kommer att presenteras. Kursens mål är en fördjupning av generell fysikalisk kemi med fokus på biofysiska och biologiska tillämpningar samt på fluorescens som metod och som nödvändig bas för framtida fördjupning inom det snabbt växande fältet för fluorescensbaserad mikroskopi. Denna kunskap och dessa metoder är lämpliga för dem som senare vill arbeta t.ex. i läkemedelsindustrin eller med biokemisk, biofysisk, bioteknisk eller biomedicinsk forskning. Tillsammans med andra kurser i spektroskopi och analytisk kemi, yt- och kolloidkemi, organisk syntes, samt molekylärbiologi eller mikrobiologi, bidrar kursen med en generell plattform för problemlösning i biovetenskapsområden men är också användbar i t.ex. nanovetenskapliga och polymer/material/energivetenskapliga sammanhang.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Studenterna blir tränade i att förstå och diskutera principer, teorier och metoder (fokus på fluorescens) inom biofysikalisk kemi främst applicerad på nukleinsyror (DNA och RNA) men även på andra biomolekyler. När kursen är avslutad ska studenterna kunna:
  • beskriva viktiga moderna biofysikal-kemiska och biofysiska metoder och dess användbarhet inom kemi, biologi, fysik samt i forskning inom läkemedelsutveckling
  • beskriva karakteristika hos DNA och RNA som är relevanta för att förstå dess biologiska funktion
  • teoretiskt förklara och ha förståelse för fenomenet fluorescens
  • teoretiskt förklara och ha förståelse för molekylers elektroniska tillstånd och deras betydelse för absorptionsprocesser, fluorescens och vidare till spektroskopi (även polariserad)
  • teoretiskt förklara, ha förståelse för och kunna använda sig av fluorescensbaserade metoder (inklusive polariserade och tidsupplösta metoder)
  • teoretiskt förklara och i biologiska och läkemedelsmässiga sammanhang applicera kinetik, kinetisk analys, termodynamik, molekylär igenkänning samt intermolekylära krafter (receptor-ligand-interaktioner)
  • använda sina teoretiska kunskaper inom spektroskopi och fluorescens för vidare effektiv fördjupning inom och användning samt utveckling av fluorescensbaserade mikroskopimetoder
  • teoretiskt förklara och ha förståelse för design och utveckling av biologiskt relevanta fluorescenta molekyler inklusive GFPerna (Green Fluorescent Protein och dess analoger i andra färger)
  • genomföra analys av biomolekylär struktur och dynamik i lösning med metoder inom biofysikalisk kemi
  • ha förståelse för och till del kunna genomföra experiment på enkelmolekylnivå (bl.a. med användning av nanokanaler inom DNA-nanoteknologi)
  • uppnå en teoretisk grund inom biofysikalisk kemi som bidrar till deras möjlighet att bidra till utveckling av nya analytiska verktyg, biotekniska metoder och terapeutiska strategier för nukleinsyrebaserade system
  • praktiskt tillämpa ett antal av de biofysikaliska metoder som presenteras i kursen
  • tillämpa laborativ försöksplanering samt genomföra litteraturstudier
  • formulera en vetenskaplig rapport samt kunna muntligen presentera vetenskapliga resultat

Innehåll

Kursen innehåller föreläsningar inom följande fokusområden: a) Receptor-ligand-interaktioner (drug-target; intermolekylära krafter), b) DNA, RNA samt nukleinsyrebaserade läkemedel, c) molekylära tillstånd och absorptionsprocesser, d) exciterade tillstånd och fluorescens, e) fluorescensmetoder, f) fluorescenta molekyler (inkl. GFPer), g) fluorescens i struktur- och dynamikstudier, h) mikroskopi, i) biofysiska studier av DNA/RNA på enmolekylsnivå.

Organisation

Föreläsningar, Övningar och Laborativt Projekt

Litteratur

"Principles of Fluorescence Spectroscopy" (Joseph Lakowicz) samt komplement som meddelas vid kursens start

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig avslutande tentamen (6 ECTS) samt godkända laborativa projekt (1.5 ECTS)

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.