11053 BIOCHEMIE
244 (16) Intermediêre metabolisme
Om die Biochemie 244 student:
· toe te rus met die nodige kennis en vaardighede om enige metaboliese pad, bekend of onbekend,:
o se metaboliete te kan karakteriseer, uit te ken, en hul eienskappe en gedrag te kan voorspel m.b.v. die kennis verwerf in Biochemie 214
o te kan beskryf t.o.v.:
§ die funksie van die pad in die metabolisme as geheel
§ die chemiese prosesse wat daarin plaasvind
§ die reguleringsmeganismes betrokke wat die funksie van die pad beïnvloed
o se skakeling met ander metaboliesepaaie te kan voorspel;
· spesifieke take te gee waardeur die student leer om wetenskaplike inligting te ontsluit, te verwerk, en weer te gee, sowel mondelings as skriftelik;
· te leer hoe om ‘n eksperiment te beplan, boek te hou van die proses en ‘n wetenskaplike verslag daaroor te skryf;
· spesifieke basiese, wetenskaplike, praktiese vaardighede te laat aanleer en geleenthede te verskaf waar hierdie vaardighede geoefen kan word;
geleenthede te gee om syfer en probleem oplossing vaardighede in die Biochemiese konteks in te oefen en te bemeester.
Tema A: Energetika van die
lewe
|
||
|
L1 |
Energie in die Biosfeer & Gibbs-energieveranderinge |
|
|
L2 |
Die verband tussen DG, Keq & C |
|
|
L3 |
Strategieë om reaksies waar DG > 0 spontaan te laat verloop. |
|
|
L4 |
Geaktiveerde
metaboliete
|
|
Tema B: Inleiding tot
metabolisme
|
||
|
L5-6 |
Inleiding tot metabolisme, Oksidasie & reduksie. |
|
|
L7-8 |
Funksionele koppeling |
|
|
L9-11 |
Metaboliese paaie |
|
Tema C: Glikolise
|
||
|
L12 |
Inleiding tot koolhidraatmetabolisme |
|
|
L13 |
Individuele reaksies van Glikolise |
|
|
L14 |
Glikolise, Gibbs-energieverandering, nettoreaksie & ATP-koppelingskoëffisiënte |
|
|
L15 |
Ander substrate en regulering van glikolise |
|
Tema D: SSS en
Glioksilaatsiklus
|
||
|
L16 |
SSS, omskakeling na asetiel-CoA, netto reaksie & ATP-koppelingskoëffisiënt |
|
|
L17 |
Gibbs-energie van die SSS, Regulering, Anaplerotiese reaksies, Glioksilaat siklus |
|
Tema E: Oksidatiewe
Fosfosrilering
|
||
|
L18 |
Oksidasie-Reduksie, oksidatiewe fosforilering, Elektrontransport |
|
|
L19 |
Elektrontransport & Mitchell se teorie |
|
|
L20 |
P/O-waarde, Effektiwiteit en belang van oksidatiewe fosforilering |
|
Tema F: Glukoneogenese
|
||
|
L21 |
Glikoneogenese |
|
|
L22 |
Resiproke regulering van Glikoneogenese en glikolise |
|
|
L23 |
Glikogeensintese en styselsintese |
|
|
L24 |
Ander koolhidraatmetabolisme en regulering van koolhidraatmetabolisme |
|
Tema G: Lipiedmetabolisme
|
||
|
L25 |
Lipiedmetabolisme |
|
|
L26 |
Lipiedoksidasie |
|
|
L27 |
Alternatiewe lipiedoksidasies |
|
|
L28 |
Lipiedsintese |
|
|
L29 |
Regulering van lipiedmetabolisme |
|
Tema H: Fotosintese
|
||
|
L30 |
Fotosintese & Ligafhanklike reaksies |
|
|
L31 |
Fotosintese & Ligonafhanklike reaksies |
|
|
L32 |
Fotorespirasie, C4- & CAM plante, regulering van fotosintese |
|
Tema I: Stikstofmetabolisme
|
||
|
L33 |
Stikstofsiklus, Stikstoffiksering & Stikstofasssimilasie |
|
|
L34 |
Glutamaat, Glutamine & a-ketoglutaraat se rolle |
|
|
L35 |
Aminosuurmetabolisme & die Ureumsiklus. |
|
Tema J: Integrasie van
energiemetabolisme
|
||
|
L36 |
Kompartementering, koördinering & integrasie van metabolisme |
|
|
L37-38 |
Verskillende metaboliese kondisies se invloed op metaboliese paaie |
|
|
L39-40 |
Metaboliese stres |
|
Algemene Uitkomste
Die Biochemie 214 student moet, gegee ‘n spesifieke onderwerp,:
·
die wetenskaplike inligting aangaande die onderwerp kan ontsluit deur
gebruik te maak van primêre bronne soos navorsingsartikels en sekondêre bronne
soos teksboeke en oorsigartikels,
·
die informasie kan opsom verwerk, en krities analiseer
·
die informasie saamehangend en logies kan
weergee in ‘n skriftelike seminaar voorberei m.b.v. ‘n gespesifiseerde
teksverwerkingsprogram en volgens spesifieke riglyne.
Uitkomste van Teorie
Die Biochemie 244 student moet:
·
Met betrekking tot die energetika van die sel
o
Die begrippe standaard Gibbs-energieverskil (DG°), Standaard
biochemiese Gibbs-energieverskil (DG°´), Biochemiese
Gibbs-energieverskil (DG°´), ewewigskonstante (Keq) en
massawerkingskonstante (G) kan definieer, gebruik
in berekeninge en andersins toepas in die interpretasie van metaboliese
probleme.
o
Die verskille tussen standaardkondisies, Biochemiese standaardkondisies en
Biochemiese kondisies kan noem en die metaboliese gedrag kan voorspel op grond
van hierdie kondisies.
o
Die konsep strategieë vir die koppeling van reaksies met positiewe
Gibbs-energie waardes aan die met negatiewe Gibbs-energiewaardes noem en toepas
in metaboliese paaie.
o
Die konsepte koppelingsagente en geaktiveerde metaboliete kan definieer en
hierdie entiteite uitwys in metaboliese paaie.
·
Met betrekking tot metabolisme
o
Die konsepte anabolisme en katabolisme kan omskryf en onderskei op grond
van oksidasie/reduksie, energieproduksie/energiegebruik en reduseerekwivalente.
o
Die verskille in die rolle van NADH en NADPH kan noem.
o
Die begrip funksionele koppeling kan definieer en toepas op intermediêre
metabolisme.
o
Primêre, sekondêre en algemene koppelingsagente kan uitwys in metaboliese
paaie en die onderskeid kan verduidelik.
o
Die begrip stoigiometrie kan definieer en die verskillende tipes stoigiometrie
kan uitwys.
o
Die fases van metabolisme ken en kan uitwys in sowel anaboliese as
kataboliese paaie.
o
Die konsep van aktivering kan omskryf en die rasionaal daaragter kan
weergee asook geaktiveerde metaboliete in metaboliese paaie uitwys.
·
Met betrekking tot glikolise
o
Vir glikolise kan aantoon waar in die sel dit plaasvind, in watter organe
dit plaasvind en wat die substraat en produk is vir sowel aërobiese as
anaërobies glikolise.
o
Kan aantoon waar en hoe die substraat ontstaan asook waarheen die produk(te)
gaan en waarvoor dit (hulle) gebruik word.
o
Die metaboliese belang van die anaërobiese reaksies van glikolise kan
verduidelik binne die konteks van energie lewering in selle.
o
Die regulering van glikolise kan weergee en koppel aan die energiestatus
van ‘n sel.
·
Met betrekking tot die sitroensuursiklus
o
Kan aantoon in watter organel die siklus funksioneer, in watter organe dit
funksioneer en wat die rol daarvan is binne die konteks van die metabolisme.
o
Die koppeling van die sitroensuursiklus met sowel anabolisme as katabolisme
kan verklaar en ook aandui hoe en waarmee dit gekoppel word.
o
Die konsep anaplerotiese reaksies kan definieer, sulke reaksie kan uitwys
en die rol van sulke reaksie in die gladde verloop van die siklus verduidelik.
o
Die herkoms van substrate vir die siklus kan gee en die gebruik van
tussenprodukte van die siklus deur ander metaboliese paaie kan verklaar.
o
Die regulering van die sitroensuursiklus kan verklaar in terme van die
koolstof- en energievloei in die sel.
o
Die rol van die glioksilaatsiklus verklaar en die effek daarvan op die
vloei van koolstof en energie in die sel uitwys.
·
Met betrekking tot oksidatiewe fosforilering
o
Kan uitwys waar in die sel dit plaasvind en aantoon watter funksies dit
vervul.
o
Die substrate en produkte van oksidatiewe fosforilering uitwys asook die
rol en werking van die elektrontransportstelsel kan verklaar.
o
Die werking van die komponente van die elektrontransportstelsel kan
verklaar en die rol wat elkeen speel by funksies soos elektrontransport,
protonverplasing en suurstofverbruik kan uitwys.
o
Die ontstaan en funksie van die proton gradiënt kan verduidelik.
o
Die substrate vir die verskaffing van elektrone aan die
elektrontransportstelsel ken en hulle herkoms kan verduidelik.
o
Die rol van die onderskeie membraantransportstelsels kan koppel aan die
produkte of substrate vir reaksies in die elektrontransportstelsel en oksidatiewe fosforilering asook die
proton- en ladingsgradiënte.
·
Met betrekking tot glukoneogenese
o
Die plasing van glukoneogenetiese reaksie in die sel ken asook die organe
waarin dit voorkom kan aandui.
o
Die ooreenkomste en verskille tussen glukoneogenese en glikolise wat betref
reaksies en beheerstelsels kan uitwys en koppel aan die funksies van die twee
paaie.
o
Die doel/funksie van glukoneogenese kan verduidelik en die funksionering
kan verklaar in terme van aansluitende metaboliese sisteme.
·
Met betrekking tot lipiedmetabolisme
o
Die fases van lipiedkatabolisme ken en kan koppel aan die heersende
toestand in aansluitende metaboliese paaie.
o
Die lokaliteit in die sel en organe waarin lipiedkatabolisme en anabolisme
plaasvind ken en kan verklaar in terme van die res van die metabolisme en
fisiologie van die organisme.
o
Die stapsgewyse proses betrokke by die oksidasie van verskillende tipes
vetsure ken en kan toepas.
o
Die roete wat produkte van vetsuuroksidasie sal volg om by energielewerende
metabolisme aan te sluit ken en kan verklaar.
o
Die begrippe ketogenese, ketoonoksidasie, asidose, ketose en ketonurie kan
definieer en kan verklaar in terme van lipied- en ander metabolisme.
o
Die regulering van lipied anabolisme en katabolisme ken en in verband kan
bring met die energiestatus van die sel/organisme asook die verloop van
aansluitende metaboliese paaie.
o
Die konsep essensiële vetsure kan definieer en in verband kan bring met die
vetsuursintese stelsels van die betrokke organisme.
·
Met betrekking tot fotosintese
o
Die komponente, samestelling en algemene funksionering van ‘n
fotosintetiese stelsel ken en kan verduidelik in terme van koolstof - en
energievloei.
o
Die prosesse betrokke by die omskakeling van ligenergie na chemiese energie
ken en kan verduidelik in terme van begrippe soos foto-oksidasie, fotoreduksie,
fotofosforilering, die protongradiënt, pH-verskille, en CO2 -fiksering.
o
Begrippe soos C3-, C4-, CAM, en fotorespirasie kan definieer en op grond van
energiebenutting, ATP gebruik, reduseerekwivalente en koolstofvloei onderskei.
o
Die rol van lig in die regulering van fotosintese kan verklaar en koppel
aan bepaalde ensieme, asook faktore soos pH en ioonkonsentrasies.
o
Die verskillende roetes vir die sintese van mono-, di- en polisakkariede
ken en kan gebruik.
·
Met betrekking tot stikstofmetabolisme
o
konsepte soos die stikstofsiklus, stikstoffiksering en stikstofassimilasie
kan definieer en gebruik in die uitklaring van prosesse betrokke by die
stikstofvloei in selle en organismes.
o
Die Ureumsiklus kan gebruik om energie- stikstof- en koolstofvloei in ‘n
organisme te verklaar.
o
Die konsepte ketogeniese en glukogeniese aminosure kan definieer en gebruik
om die koolstof vloei in ‘n organisme te verklaar.
o
Die rol van transaminering en aminosuuroksidasie kan verduidelik in die
konteks van die benutting van koolstof en die herbenutting of uitwerping van
stikstof.
·
Met betrekking tot die integrasie en regulering van energiemetabolisme
o
Vir alle metaboliese paaie in die kursus die produkte kan identifiseer as
substrate van ander paaie en alle substrate kan koppel aan ‘n metaboliese pad.
o
Alle metaboliese paaie kan groepeer in terme van energielewering of
energiegebruik.
o
Gebalanseerde reaksies kan skryf vir enige metabolies pad, bekend of
onbekend.
o
Vir alle metaboliese paaie, bekend of onbekend,
ATP-koppelingskoëffisiënte kan bepaal.
o
Vir alle bekende metaboliese paaie die regulering kan koppel aan die
regulering van aansluitende metaboliese paaie.
o
Die vloei van koolstof en energie tussen verwante metaboliese paaie kan
volg en verklaar in terme van die behoeftes van die sel onder spesifieke
metaboliese kondisies.
o
Die gedrag van verwante metaboliese paaie kan voorspel en verklaar onder
bepaalde streskondisies.
o
Veranderings in die verhoudings van
geaktiveerde en ongeaktiveerde metaboliete kan verklaar en/of voorspel onder
bepaalde metaboliese kondisies.
Die Biochemie 214 student moet:
· In span konteks vanaf ‘n gegewe beskrywing van ‘n eksperiment ’n vloeidiagram kan opstel wat die eksperiment opsom en die beplanning weergee, insluitende watter apparaat, chemikalieë en glasware benodig word, die tyd wat vir elke stap benodig word, asook die werksverdeling tussen die paarmaats.
· Vanaf die opgestelde vloeidiagram ’n eksperiment kan deurvoer en in ‘n laboratoriumwerkboek waarnemings en gevolgtrekkings gemaak kan aanteken, resultate verkry korrek kan opteken en die nodige berekenings en verwerkings van die resultate kan doen om sinvolle afleidings en gevolgtrekkings daaruit te kan maak.
· Vanaf gegewe of verworwe data :
o kontroles benodig kan identifiseer of voorstel
o
die data kan verwerk, insluitend enige
nodige berekenings doen of grafieke
trek , sodat geldige afleidings en goed beredeneerde gevolgtrekkings gemaak kan word
o
’n verslag skryf wat:
·
m.b.v.
‘n woordverwerker en sigbladprogram saamgestel is
·
Die
volgende afdelings bevat:
· Inleiding met doelstelling
· Metode
· Resultate
· Gevolgtrekking
·
Die teoretiese onderbou van die
eksperiment of tegnieke gebruik duidelik bespreek (inleiding)
·
‘n
logiese en samehangende beskrywing van die eksperiment bevat (metode en
resultate)
· ‘n goed beredeneerde gevolgtrekking van die resultate bevat
· verbaal in klein groepkonteks aangebied en bespreek word.
o die mees basiese biochemiese tegnieke (bv. weging, die opmaak van oplossings, pipettering, die maak van verdunnings, die hantering van chromatogramme, en spektofotometrie),
o die korrekte gebruik van instrumente (bv. skale en spektrofotometers) en
o die korrekte gebruik van apparaat (bv. pipette, burette, volumetriese flesse, mikropipette, pipetopsuiers).
· Konsepte (bv. dimensionele konsekwentheid, die korrekte gebruik van eenhede, massas, volumes, oplossings, konsentrasies, verdunnings, ewewigsreaksies, bufferwerking, ligabsorpsie, ensiemkinetika en chromatografie) as onderbou van die praktika bemeester om sodoende resultate te kan verwerk, verklaar en voorspel.
Die kursus word deurlopend
geëvalueer en dit bied voldoende geleenthede vir die student om vas te stel of
die uitkomste bevredigend bemeester word.
·
Evalueering van die teoretiese aspekte van die
module geskied deur die skryf van twee oopboek toetse om ons
onderigbenadering van verstaan, gebruik en toepasing van konsepte te ondersteun
en die nodigheid vir die memorisering van feite uit te skakel.
·
Evaluering van die teoretiese onderbou van die
praktika en wetenskaplike metode geskied dmv ‘n oopboek praktiese teorie
toets en van praktiese vaardighede d.m.v. ‘n praktiese vaardigheids
toets waar studente spesifieke praktiese opdragte moet kan uitvoer.
Vloeidiagramme word as deel van die laboratoriumwerkboek geevalueer en
elke student moet ook een wetenskaplike verslag indien vir evalueering.
·
Komunikasie vaardighede, nl.
seminaar, wetenskaplike verslag en mondeling, word geevalueer volgens ‘n
spesifieke stel riglyne wat aan die studente verskaf word.
·
Eweknie beoordeling word
deurentyd in die kursus gebruik om verskeie redes: dit moedig studente aan om
‘n sekere vlak van vertroudheid met die materiaal te handhaaf en om aktief deel
te neem aan die leerproses, en studente leer om volgens ‘n stel riglyne ‘n
produk te evalueer en hoe om op ‘n hoë kognitiewe vlak met kennis om te gaan.
·
Punte samestelling:
o Prestasie punt: 40% Prakties en 60% Teorie met sub-minima vir beide gedeeltes van 50%
o Teorie:
§ Oopboek toets 1 35%
§ Seminaar 18%
§ Tutoriaal toetse 12%
§ Oopboek toets 2 35%
o Prakties:
§ Praktiese wetenskaplike verslag 20%
§ Praktiese Vaardigheidstoets 20%
§ Oopboek Praktiese Teorietoets 35%
§ Mondeling oor praktikum 10%