Kursplan för Biofysikalisk kemi

Kursplan fastställd 2024-02-07 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 08128
  • Max antal deltagare50 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0119 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH		 6 hp
  • 15 Jan 2025 fm 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:

  • förstå och tillämpa (bio)fysikalisk kemi (t.ex. termodynamik, kemisk jämvikt och kinetik som är relevant i biologiska sammanhang) och biofysikaliska metoder
  • förstå och beskriva fenomenet fluorescens, molekylära tillstånd, fluorescensbaserade metoder, fluoroforer och dess relevanta tillämpningar i kemi, biologi och läkemedelsindustri
  • förstå och beskriva fluorescensbaserad mikroskopi och ett antal enmolekyltekniker som är relevanta inom bio- och läkemedelstillämpningar
  • praktiskt tillämpa ett antal av de biofysikaliska metoder som presenteras i kursen
  • tillämpa laborativ försöksplanering samt genomföra litteraturstudier
  • formulera en vetenskaplig rapport samt muntligen kunna 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. I mer detalj handlar kursen om:

  • modern biofysikalisk kemi och biofysikaliska metoder och dess tillämpning inom kemi, biologi, fysik samt forskning inom läkemedelsindustri
  • teoretiskt förklara och förstå molekylers elektroniska tillstånd och dess implikationer på absorptionsprocesser, fluorescens och inom spektroskopi (inklusive polariserad)
  • teoretiskt förklara, förstå och använda fluorescensbaserade metoder (inklusive polariserade och tidsupplösta metoder)
  • teoretiskt förklara och i biologisk och läkemedelskontext tillämpa kinetik, kinetiks analys, termodynamik, molekylär igenkänning och intermolekylära krafter (receptor-ligand-interaktioner)
  • lära studenterna hur de kan använda sin teoretiska kunskap inom spektroskopi och fluorescens för ytterligare effektiv specialisering inom och användning och utveckling av fluorescensbaserade mikroskopimetoder 
  • teoretiskt förklara och förstå design och utveckling av biologiskt relevanta fluorescenta molekyler inklusive GFPer (gröna fluorescenta proteiner och dess analoger i andra färger)
  • lära studenterna hur man utför analys av biomolekylär struktur och dynamik med hjälp av biofysikaliska metoder
  • lära studenterna att förstå och delvis utföra enmolekylbaserade biofysikexperiment (t.ex. genom att använda nanokanaler inom DNA-nanoteknologi)
  • lära studenterna att nå en teoretisk nivå i biofysikalisk kemi som möjliggör deras deltagande i utveckling av nya analytiska verktyg, bioteknologiska metoder och terapeutiska strategier för nukleinsyrabaserade läkemedel
  • karakteristika för DNA och RNA som är relevanta för att förstå deras biologiska funktion
  • teoretiskt förklara och förstå fenomenet fluorescens

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.