Overordnede kursusmål
Kursets formål er at give indsigt i termodynamik og
transportprocesser på længdeskalaer af individuelle biomolekyler og
andre makromolekyler. Målet er at give dig en forståelse af de
kræfter og fænomener som driver molekylære vekselvirkninger i
biologiske og biokemiske systemer og enheder på nano- til
mikroskala.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Udføre beregninger af Gibbs fri energi til at forudse
reaktioners ligevægtskonstanter
- Forklare fænomenet solvatisering og dens betydning for
reaktioners ligevægt og kinetik
- Analysere bindingsstyrke- og kinetik-parametre i et defineret
system
- Forklare makroskopisk diffusion og forskellige typer af
randbetingelser
- Anvende Ficks ligninger til diffusionsproblemer og løse simple
diffusionsproblemer
- Forklare diffusionsfænomener på mikroskopisk længdeskala og
beregne diffusionskoefficienten fra en bevægelsesbane
- Beregne løsninger til simple strømningsproblemer og fortolke
resultaterne
- Anvende en COMSOL app for en biosensor til at kvantificere
biosensorens respons
- Analysere et defineret system med hensyn til molekylær
transport
- Forklare variation i biologiske populationer og anvende de
korrekte statistiske værktøjer til at måle variationen
- Beskrive biologiske barrierer og forklare transportmekanismer
der tillader nanomaterialer at passere
- Vælge de bedste eksperimentelle værktøjer til at vurdere om et
givet materiale opfylder de opstillede krav (f.eks. kvalitet,
bindingseffektivitet, transport)
Kursusindhold
Kurset introducerer molekylær termodynamik fra et kemisk, fysisk,
og biologisk perspektiv.
I første del af kurset belyser vi kræfterne der virker mellem
makromolekyler eller mellem disse molekyler og faste overflader, og
endvidere den store betydning af entropi for at forstå og forudsige
molekylære vekselvirkninger, inklusive bindingsaffinitet og
bindingskinetik mellem en analyt og det molekyle som analytten skal
binde sig til.
I anden del vil vi undersøge både passive og aktive
transportmekanismer og forbinde disse egenskaber med biologiske og
bioanalytiske processer. Du vil også blive introduceret til
numeriske simuleringsredskaber til at analysere egenskaber af
simple biosensor udformninger.
I den tredje og sidste kursusdel vil vi give et overblik over
vigtige analysemetoder til at beskrive molekulære vekselvirkninger
og transportegenskaber med et udgangspunkt i konkrete anvendelser i
forskning og industri.
Litteraturhenvisninger
Molecular Driving Forces (Statistical Thermodynamics in Biology,
Chemistry, Physics and Nanoscience), Second Edition, Ken. A. Dill
and Sarina Bromberg, Garland Science. ISBN 978-0-8153- 4430-8.
Howard Berg: Random Walks in Biology, 1993, 152 p., Princeton
University Press, ISBN 0691000646
Kursusnoter vil blive gjort tilgængelige i løbet af kurset og vil
udgøre en del af curriculum.
Sidst opdateret
05. maj, 2020