Moduleraamwerk: Biochemie 314 - 2004

  1. Naam en kode van module

    Biochemie 314 - Gevorderde Biochemiese Onderwerpe I
    11053 314

  2. Dosente en kontakbesonderhede

    Modulekonvenor: Proteïenbiochemie: Molekulêre selfisiologie:
    Prof JM Rohwer Dr M Rautenbach Prof JL Snoep
    Kamer A108, JC Smutsgebou Kamer A115, JC Smutsgebou Kamer A114, JC Smutsgebou
    Tel.: 021 808-5843 Tel.: 021 808-5872 Tel.: 021 808-5844
    E-pos: jr@sun.ac.za E-pos: mra@sun.ac.za E-pos: jls@sun.ac.za
     
    Prakties:    
    Dr AC Swart Me Z Allie Me RP Louw
    Kamer A120, JC Smutsgebou Kamer A117, JC Smutsgebou Lab A139, JC Smutsgebou
    Tel.: 021 808-5864 Tel.: 021 808-5883 Tel.: 021 808-5877
    E-pos: acswart@sun.ac.za E-pos: zyno@sun.ac.za E-pos: rpl@sun.ac.za

  3. Doel van die module

    Daar word gestreef om die volgende in studente te ontwikkel:

    • vakkennis tov: proteïensuiwering en ontrafeling van proteinstruktuur en funksie; praktiese tegnieke wat gebruik word in proteïensuiwering; funksionele beskrywing van metaboliese regulering, toepaslike termodinamiese en kinetiese beginsels, en waarom die klassieke beskrywing tekort kom;
    • vaardigheid tov ontsluiting en verwerking van vakinformasie vanuit elektroniese en tradisionele bronne;
    • numeriese vaardighede in biochemiese berekeninge;
    • visuele konseptualiseringsvaardighede (interpretasie van grafieke);
    • probleemanalise, probleemoplossing en laterale denke (saambring van verskillende konsepte om 'n probleem op te los);
    • praktiese vaardigheid tov die sekere praktiese tegnieke in proteïensuiwering;
    • vaardighede tov logiese analise en kritiese evaluering van eksperimentele data vanuit proteïensuiwering en analise;
    • skryfvaardigheid in terme van die logiese uiteensetting en argumentvoering in probleemgebaseerde take en in verslae oor eksperimentele data;
    • algemene vaardighede in laboratoriumwerk naamlik tydsbeplanning, tydsindeling, groepswerk/spanwerk, verantwoordelikheidsin, rekenaarvaardigheid.

  4. Die uitkomste van die module

    Afdeling A: Gevorderde proteïenbiochemie

    Na voltooiing van die afdeling moet die student met nodige vakkennis en vaardigheid:

    1. die verskillende fraksioneringstegnieke wat in weefselvoorbereiding gebruik word kan noem en verduidelik tov basiese beginsels;
    2. die invloed van eksterne faktore soos pH, temperatuur, ioniese sterkte, organiese oplosmiddels en detergente op proteïenkonformasie en oplosbaarheid kan verduidelik;
    3. kan verduidelik hoe oplosbaarheid/stabiliteit, grootte, netto-lading en bindingspesifisiteit gebruik word in proteïenisolasie;
    4. die basiese beginsels van die volgende skeidingsmetodes kan verduidelik: ultrasentrifugasie, uitsouting en insouting, elektroforese, SDS-PAGE, iso-elektriese fokussering, gelpermeasie-chromatografie, ioonuitruilingchromatografie, normale fase chromatografie, omgekeerde fase chromatografie;
    5. die verskillende metodes wat gebruik kan word om 'n proteïen se massa te bepaal kan noem en verduidelik hoe elke metode werk;
    6. die verskillende vlakke van proteïenstruktuur met voorbeelde vanuit spierproteïene kan bespreek;
    7. die termodinamika van proteïenvouing en denaturasie kortliks kan verduidelik deur te verwys na die rol van nie-kovalente interaksies en die hidrofobiese effek;
    8. die verskillende metodes en chemiese reaksies wat gebruik word om primêre struktuur te bepaal kan noem en te bespreek ten opsigte van spesifieke voorbeelde;
    9. die basiese beginsels van die volgende spektrometriese tegnieke kan bespreek: ligspektrofotometrie, sirkulêre dichroïsme, infrarooispektrometrie, kernmagnetiese resonansspektrometrie, X-straalkristallografie;
    10. die spesifieke tegnieke wat gebruik word om elke 2o, 3o en 4o strukture te bepaal bespreek;
    11. die belangrikste proteïene in spiersametrekking kan bespreek tov hul struktuur (2o, 3o en 4o en hoër orde)-funksie verwantskappe en rol in proses van spiersametrekking volledig kan beskryf;
    12. gegee die kritiese parameters in ultrasentrifugasie, radiane/sekonde, omwentelinge per minuut, k-faktor van rotor, sentrifugasiekrag en relatiewe sentrifugale krag kan bereken;
    13. gegee data van 'n eksperiment (SDS-PAGE, gelpermeasie chromatografie of massaspektrometrie) om massa te bepaal, die data krities kan ontleed tov die proteïen se Mr en suiwerheid;
    14. gegee data van chromatografie (gelpermeasie, ioon-uitruiling en HPLC) van proteïene/peptiede, die data kan ontleed tov die chromatografiese parameters en proteïen/peptied se karakter en suiwerheid;
    15. gegee data van 'n skeidingproses van proteïene of peptiede, die data kan ontleed tov 'n proteïen of peptied se karakter en suiwerheid;
    16. 'n protokol te kan voorstel en/of verdedig vir die isolasie van 'n proteïen waarvan die karakter bekend is (soos 'n bekende spierproteïen);
    17. gegee die volgorde van verskeie peptiede die eluasievolgorde/retensie op 'n spesifieke, gelpermeasie-, ioonuitruiler-, silika- en C18*-silikakolom kan voorspel en verduidelik (*C2, C4 of C8);
    18. 'n protokol te kan voorstel en/of verdedig tov die bepaling van 'n peptied se aminosuurvolgorde;
    19. gegee die data van 'n volgordebepalingsekperiment van 'n peptied, die peptied se aminosuursamestelling, Mr en volgorde kan aflei;
    20. gegee die proteïen se aminosuursamestelling, afleidings te kan maak oor die proteïen se oplosbaarheid;
    21. gegee die spektrometriese data (UV/Vis, CD- of IR-spetra) van 'n proteïen/peptied dit krities analiseer en afleidings te kan maak oor proteïen/peptied se struktuur en/of konsentrasie;
    22. 'n protokol te kan voorstel en/of verdedig tov die karakterisering van 'n proteïen se 2o, 3o en 4o struktuur;
    23. data tov geïsoleerde spierproteïene krities kan evalueer en verduidelik;
    24. vakinformasie tov proteïensuwering vanuit beide elektroniese en tradisionele bronne kan onttrek, verwerk en skriftelik kan weergee met logiese uitleg en argumente in 'n taak.

    Afdeling B: Molekulêre selfisiologie

    Na voltooiïng van hierdie afdeling moet die student met nodige vakkennis en vaardigheid:

    1. die klassieke (teksboek) beskrywing van metaboliese regulering en sy tekortkominge verstaan en kan verduidelik;
    2. snelheidskenmerke kan gebruik (teken en interpreteer) as grafiese gereedskap om metaboliese gedrag kan beskryf;
    3. die konsep van DG as dryfkrag vir 'n chemiese reaksie kan verstaan, beskryf en toepas in berekenings;
    4. kan onderskei tussen DG, DG0, DG', DG0', G en Keq;
    5. kan onderskei tussen die chemiese en biochemiese standaardtoestande;
    6. ewewigskonsentrasies vir substrate en produkte van 'n enkele reaksie of twee gekoppelde reaksies kan bereken, gegee Keq of DG0 waardes en aanvangskondisies;
    7. kan onderskei tussen oop en geslote sisteme;
    8. kan onderskei tyssen ewewig en die bestendige toestand;
    9. die omkeerbare Michaelis-Menten vergelyking (met of sonder onkompeterende produkinhibisie) in berekenings en probleme kan toepas;
    10. die Haldane verwantskap kan gebruik om die omkeerbare Michaelis-Menten vergelyking te transformeer;
    11. die betekenis van elke term in die omkeerbare Hill-vergelyking (met en sonder allosteriese effektors) kan definiëer, en die vergelyking kan toepas in berekenings;
    12. kan onderskei tussen parameters en veranderlikes in 'n metaboliese sisteem;
    13. kontrole-koëffisiente, elastisiteitskoëffisiente en responskoëffisiente wiskundig, grafies en in woorde kan definiëer;
    14. elastisiteitskoëffisiente en kontrole-koëffisiente vanaf snelheidskenmerke kan bereken, en 'n fisiese interpretasie van die resultate kan gee;
    15. die fabriek-analogie van aanbod en aanvraag vir metaboliese sisteme kan verduidelik;
    16. grafies kan wys wat is die termodinamiese en kinetiese bydraes tot die aanbod-snelheidskenmerk van 'n metaboliese pad, vir die volgende meganismes: massawerking, omkeerbare Michaelis-Menten met en sonder onkompeterende produkinhibisie, omkeerbare Hill;
    17. funksionele differensiasie in metaboliese sisteme kan definiëer, en vanaf 'n snelheidskenmerk kan aflei of 'n sisteem funksioneel gediferensieerd is of nie;
    18. homeostase in intermediaatkonsentrasies kan definieer, en vanaf 'n snelheidskenmerk of vanaf kontrolekoëffisiente kan aflei of 'n intermediaat homeostaties gebuffer is of nie;
    19. die funksionele beskryfwing van metaboliese regulering verstaan en kan verduidelik, en hoe dit die tekortkomings van die klassieke beskrywing kan oorkom.

    Praktika

    Na afloop van die praktiese module moet die student met nodige vakkennis en vaardigheid:

    1. die volgende tegnieke kan verduidelik tov basiese beginsels: gelfiltrasie chromatografie, katioonuitruilchromatografie, spektrofotometriese proteïenbepalings, ensiemessaïering en SDS-poliakrielamiedgelelektroforese (SDS-PAGE);
    2. die volgende tegnieke prakties kan deurvoer: gelfiltrasie chromatografie, katioonuitruilchromatografie, spektrofotometriese proteïenbepalings, ensiemessaïering en SDS-Poliakrielamiedgelelektroforese (SDS-PAGE);
    3. die basiese en praktiese beginsels van gelfiltrasie- en ioonuitruilingschromatografie kan toepas om proteïenmengsels te skei;
    4. verdunnings kan bereken om sodoende proteïenkonsentrasies en ensiemaktiwiteit data te kan verwerk;
    5. die basiese en praktiese beginsels van SDS-PAGE kan toepas om die molekulêre massa van onbekende proteïene te bepaal;
    6. 'n eksperimentele werksprotokol kan opstel;
    7. eksperimentele data vanuit prakties kan verwerk, krities analiseer en bespreek;
    8. 'n eksperimentele verslag kan skryf in die formaat en skryfstyl van artikels in biochemiese joernale;
    9. algemene vaardighede in laboratoriumwerk naamlik tydsbeplanning, tydsindeling, groepwerk/spanwerk, verantwoordelikheidsin, rekenaarvaardigheid bemeester.

  5. Taalspesifikasie

    A

  6. Verpligte studiemateriaal

    • Voet, D. & Voet, J.G. (1995) Biochemistry, 2nd Edition, John Wiley & Sons Inc.
           OF
      Voet, D. & Voet, J.G. (2004) Biochemistry. Volume 1, Biomolecules, Mechanism Of Enzyme Action And Metabolism, 3rd Edition. John Wiley & Sons, Inc.
    • Wilson, K. & Walker, J. (2000) Principles and Techniques of Practical Biochemistry, Cambridge University Press, 5th edition.
    • Aanvullende notas oor Molekulêre Selfisiologie (sal uitgedeel word).
    • Opsionele handboek: Lodish, H. et al. (2000) Molecular and Cell Biology, W.H. Freeman & Co., 4th edition.

  7. Leergeleenthede

    Lesings: alle lesings vind plaas in lesinglokaal A203, JC Smutsgebou
      Maandag 10:00-10:50 (3de periode)
      Dinsdag 08:00-08:50 (1ste periode)
      Vrydag 11:00-11:50 (4de periode)
     
    Praktika: Woensdagmiddag 14:00-17:00
      Rooster en groepindeling sal deur Dr AC Swart uitgedeel word.
     
    Tutoriale: Rooster sal later bekendgemaak word.

  8. Assessering

    Die Biochemie 314 module word d.m.v. deurlopende evaluering geassesseer. Daar is dus geen eksamen nie en elke assesserings-geleentheid dra 'n persentasie by tot die finale prestasiepunt.

    1. Wyses van assessering
      • Geskrewe toets in midsemester toetsreeks (oor proteïenbiochemie)
      • Geskrewe toets in eksamentyd (oor molekulêre selfisiologie en proteïenbiochemie)
      • Taak oor proteïenbiochemie wat studente self in eie tyd moet voltooi
      • Assessering van prakties (bestaande uit: twee skriftelike toetse, rowwe verslae en 'n finale laboratoriumverslag)

    2. Plek en tyd van assesseringsgeleenthede

      Teorie

      • Midsemestertoets op 24/03/2003 om 19h00 in die Eerstejaar-Chemiegebou (onderste en boonste lesingsale)
      • Toets in eksamentyd op 12/06/2003 om 09h00 (Saterdagoggend!) in die Eerstejaar-Chemiegebou

      Prakties

      • Skriftelike toets tydens Sessie 4, lokaal A203 JC Smutsgebou
      • Skriftelike toets op 26/05/2003 om 14h00 in die Eerstejaar-Chemiegebou

    3. Omkeertyd en formaat van terugvoer

      Indien moontlik, sal take en toetse binne 3 weke nagesien en aan studente teruggehandig word.

    4. Berekening van klas- en prestasiepunt

      Die teorie tel 70% en die prakties tel 30% van die finale prestasiepunt. Daar is 'n slaag-subminimum vir beide die teorie en die praktiese komponente van die module. Dit beteken dus dat as u minder as 50% behaal vir òf die teorie òf die prakties, u Biochemie 314 as geheel sal druip!

      Die teoriepunt (in totaal 70% van prestasiepunt) word as volg saamgestel:

      • Midsemestertoets (16%)
      • Toets in eksamentyd - proteïenbiochemie (16%)
      • Toets in eksamentyd - molekulêre selfisiologie (23%)
      • Taak oor proteïenbiochemie (15%)

      Die praktiese komponent tel 200 punte wat saam 30% tot die prestasiepunt bydra:

      • Skriftelike toets tydens Sessie 4 (20 punte)
      • Skriftelike toets op 26/05/2003 (75 punte)
      • Uiteensetting van eksperimentele prosedures/vloeidiagram, verwerking van resultate, rowwe verslae (55 punte)
      • Finale laboratorium verslag (50 punte)

  9. Ander spesiale vereistes

    As u 'n assesseringsgeleentheid gemis het weens siekte, moet u binne 7 dae 'n siektesertifikaat by die modulekonvenor inhandig om in aanmerking te kom vir 'n siektetoets.