eiwitten - studiegids UGent

Studiefiche
Vanaf academiejaar 2014-2015
Algemene biochemie: eiwitten (C001416)
Cursusomvang
(nominale waarden; effectieve waarden kunnen verschillen per opleiding)
Studiepunten 5.0
Studietijd 125 u
Contacturen
37.0 u
Aanbodsessies en werkvormen in academiejaar 2016-2017
A (semester 1)
hoorcollege
20.0 u
werkcollege
10.0 u
Lesgevers in academiejaar 2016-2017
Savvides, Savvas
WE10
Aangeboden in onderstaande opleidingen in 2016-2017
Bachelor of Science in de chemie
Verantwoordelijk lesgever
stptn
5
aanbodsessie
A
Onderwijstalen
Nederlands
Trefwoorden
biochemie, bio(macro)moleculen, enzymen
Situering
Bijbrengen van en inzicht verwerven in de basisconcepten betreffende de biochemie en
structuur van de diverse biomoleculen met een nadruk op eiwitten en de structuurfunctie verwantschappen ervan. Inzicht verwerven in de basisconcepten van de
enzymologie/enzymkinetiek en metabolische pathways.
Inhoud
• Waarom Biochemie?: Beknopte samenvatting en review van situering/omkadering
• van de biochemie in de biologische wetenschappen, chemische evolutie en
• oorsprong van het leven. Een eiwitwereld!
• (Bio)chemie in een waterige omgeving: eigenschappen van water, water als een
• oplosmiddel, hydrofoob effect, amphifiele moleculen, zuur-base chemie in
• biologische systemen, buffers, ionisatie van water, pH/pKa relaties.
• De ‘building blocks’ van eiwitten: review van typen aminozuren en hun algemene
• chemische en structurele eigenschappen, ionisatievermogen, pH/pKa relaties,
• Henderson-Hasselbach vergelijking, Aminozuren in de contekst van een eiwit (pKa
• afwijkingen etc), peptidebindingen (chemische aspecten ervan).
• Primaire structuur van eiwitten en biochemische methoden : diversiteit en belang van
• de eiwitsequentie in relatie met eiwitexpressie, isolatie/zuivering en karakterisering.
• Principes achter de voornaamste biochemische methoden voor de zuivering en
• karakterisering van eiwitten (e.g. chromatografische methoden, SDS-PAGE,
• spectrophotometrische methoden, Wet van Beer etc).
• Secundaire/Tertiaire/Quaternaire structuur van eiwitten: peptidebindingen (structureel
• gezien), polypeptideketen, rol van de hoofdketen, rol van de zijketens, opbouw van
• secundaire structuur, Ramachandran plots, tertiaire structuur, ‘protein folding
• problem’, quaternaire structuur, Exploratie van de fysicochemische principes en
• krachten die aan de basis liggen van de stabiliteit van een eiwit (Wauterstofbruggen,
• zoutbruggen, hydrofobe interacties (e.g. pi-pi electron interacties etc),
• elektrostatische interacties, polaire interacties etc). “Succevolle” eiwitfolds.
• Eiwitsymmetrie. Glycoproteinen.
• Eiwitten als universele bindings- en katalyseplatformes: Moleculaire landschap van
• een eiwit. Exploratie van de fysicochemische principes en krachten die aan de basis
• liggen van de interactie tussen een eiwit en een moleculaire partner
• (Wauterstofbruggen, zoutbruggen, hydrofobe interacties (e.g. pi-pi electron
• interacties etc), elektrostatische interacties, polaire interacties etc). Bindingsites,
• Bindingsepitopen, ‘Lock-and-Key’, ‘Induced-fit’, Multiple bindingsites,
(Goedgekeurd)
1
• Oppervlakcomplementariteit, Relatie tussen thermodynamische parameters en een
• bindingsevenement (Enthalpie vs Entropie), Toepassing van de Gibbs vrije energie
• bij een bindingsevenement, Cooperativiteit/allosterie. Modulaire structuren,
• eiwitflexibiliteit, eiwitdynamica, domeinbewegingen. Eiwit structuur-functie
• verwantschappen: Relatie tussen de opvouwing (fold) van een eiwit en de functie.
• Exploratie van de verschillende moleculaire partners van eiwitten (eiwitten,
• DNA/RNA, kleine verbindingen, metabolieten, geneesmiddelen, cofactoren, WATER,
• gassen etc).
• Eiwitevolutie: Elementen en principes van eiwitevolutie op het niveau van sequentie,
• structuur en functie. Sequentie-structuur verwantschappen. Enkele populaire
• sequentie motieven en hun vertaling naar structurele motieven.
• Beginselen in de enzymologie en de enzymkinetiek: Concept van katalyse in
• biologische systemen, Michaelis-Menten Kinetiek, Co-factoren, Enzyminhibitie
• (Competitieve, niet competitieve, gemengde inhibitie), Enzyminhibitie en regulatie,
• Stabilisatie van de enzymatische transitietoestand. Landschap van actieve sites.
• ‘Case studies’ over populaire enzymes van biomedisch/industrieel belang en vanuit
• topics in metabolisme.
• Metabolisme: Basisprincipes en design. Koppeling van energetisch ongunstige
• reacties aan energetsich gunstige reacties. Het belang van ATP hydrolyse. Het
• belang van co-factoren. Regulatie van metabolische pathways. Relaties tussen de
• verschillende metabolische pathways.
Begincompetenties
Deze cursus vergt een beginselen van organische scheikunde, biologie, fysica.
Eindcompetenties
De student verwerft een basiskennis in de biochemie en de structuur-functie relaties
achter de belangrijkste biochemische scenario’s.
Creditcontractvoorwaarde
Toelating tot dit opleidingsonderdeel via creditcontract is mogelijk mits gunstige beoordeling
van de competenties
Examencontractvoorwaarde
Dit opleidingsonderdeel kan niet via examencontract gevolgd worden
Didactische werkvormen
Hoorcollege, werkcollege
Toelichtingen bij de didactische werkvormen
Werkcolleges en oefeningen zullen geintegreerd worden in de lesmomenten. Het
formaat van de werkcolleges kan variëren afhankelijk van de bijhorende topics en zal
gebaseerd zijn op o.a. case studies, probleem gedreven scenarios, oefeningen via
computergraphics. Topics:
1 ‘Building blocks’, primaire structuur van eiwitten, pH/pKa/pI relaties, Buffers,
1 Henderson-Hasselbach veregelijking, eiwitzuivering, eiwitkarakterisering.
1 Secundaire/Tertiaire/Quaternaire structuur.
2 Opmerking: hier kan ik creatieve oefeningen opstellen o.a. scenarios over
1 hypothetische eiwtten die gezuiverd moeten worden, gedrag van covalent en niet1 covalent gebonden eiwitten op SDS-PAGE (o.a. oligomerische eiwitten, eiwitten met
1 een intersubunit disulfide-bruggen etc). Oefeningen over
1 secundaire/teritaire/quaternaire structuur.
3 Eiwitten als universele bindings- en katalyseplatformes. Elementen en principes van
1 eiwitevolutie op het niveau van sequentie, structuur en functie.
4 Enzymkinetiek, enzymologie, metabolisme.
Leermateriaal
Boek: Algemene Biochemie, Ampe en Devreese, ISBN: 9033489880
Uitreksels van powerpoint presentaties tijdens de lessen.
Additioneel materiaal, reviewartikels, en interactieve molecular graphics op MINERVA.
Referenties
Principles of Biochemistry, Voet, Praet and Voet, 4th edition
Vakinhoudelijke studiebegeleiding
Via werkcolleges: het ontwikkelen van in de biomoleculaire structuur en het
probleemoplossend denken. Gebruik van computerprogrammas om de structuren van
eiwitten de visualiseren en analyseren.
Individuele uitleg door lesgever op afspraak.
Interactieve begeleiding.
Evaluatiemomenten
periodegebonden evaluatie
(Goedgekeurd)
2
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de eerste examenperiode
Schriftelijk examen met open vragen
Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de tweede examenperiode
Schriftelijk examen met open vragen
Evaluatievormen bij niet-periodegebonden evaluatie
Tweede examenkans in geval van niet-periodegebonden evaluatie
Niet van toepassing
Toelichtingen bij de evaluatievormen
Toetsen van inzicht in de basisconcepten; kunde : kunnen toepassen van deze
basisconcepten in concrete probleemstellingen
Eindscoreberekening
85% van schriftelijk examen
15% van in silico taak
(Goedgekeurd)
3