Medicinsk biokemi och biofysik Termin 1, Läkarprogrammet Den friska människan 1 (DFM1) Moment 2: Matsmältning och ämnesomsättning HT07 Läshänvisningar och specifika kunskapsmål Avsnitt 3 CELLENS BYGGSTENAR OCH CELLULÄR KOMMUNIKATION Innehåll: * Introduktion till kolhydraters och lipiders struktur och funktion * Proteiners struktur, egenskaper och funktion * Enzymer och deras verkan samt vitaminers funktion * Grundläggande organisk och fysikalisk kemi samt nomenklatur * Cellulär kommunikation och introduktion till membrantransport. Litteratur: Champe, Harvey & Ferrier (CHF): Biochemistry 4th ed. (2007). Alberts et al. (Alberts): Molecular Biology of THE CELL, 4:e uppl. (2002). Lab.kompendium Digestion (avsnitt 5) samt föreläsnings- och seminarieanteckningar. Allmäna mål: redogöra för: Cellens kemiska byggstenar, cellulär kommunikation och membrantransport (S1-S2). Specifika mål: Kommentar: De specifika kunskapsmålen som finns angivna på de följande sidorna, är indelade i mål som du skall kunna redogöra för/beskriva och andra mål som du skall känna till. Med kunna avses en mera sammansatt (detaljerad/ exakt) kunskap och med känna till en enklare form av kunskap som snarare avser principer än detaljer. OBS - känna till skall dock ej tolkas såsom att det är mindre viktigt utan att detaljnivån på kunskapsmålen är på en enkel nivå SOLO-nivå (S1).
Reviderad 2007-10-17 ÅRö (MBB) + reviderad 080107 KOLHYDRATER CHF: kap 7:I-II, 11:I-II, 11:IVA, 14:I-II, 14:V (ytligt) och14:vi-vii, 17:V-VI och 27:VI. Alberts: sid 59-61, fig. 2.26, 116-117, 120, 1090-1096. beskriva (definiera) vad en kolhydrat är och vilka olika funktioner de har. redogöra för strukturen hos monosackariderna glukos, ribos, deoxyribos, och fruktos m.h.a. Fischer (F)- och Haworth (H)-projektion. redogöra för strukturen hos följande övriga kolhydraters struktur: galaktos (H), maltos och isomaltos (H), laktos (H) och sukros (H). beskriva vilket asymmetriskt kol som avgör om ett socker är L eller D, respektive eller. förklara begreppen enantiomer, epimer, anomer och mutarotation. definiera vad som menas med en glykosidbindning samt kunna beskriva hur en sådan kan klyvas (hydrolys och fosforolys). redogöra för skillnaden mellan och ß-glykosidbindningar och förstå den biologiska relevansen av denna skillnad. beskriva strukturen hos polysackariderna stärkelse (amylos och amylopektin), cellulosa och glykogen som alla är exempel på homoglykaner. heteroglykanerna heparin och kondroitinsulfats samt hyaluronsyra principiella uppbyggnad (ej formler), förekomst och funktion. proteoglykanernas och glykoproteinernas principiella uppbyggnad (ej formler) och funktion. LIPIDER CHF: kap 15:I, 16:I-II, 17:I-II, fig. 17.7 o17.9 (ytligt17:iiid-e), 17:V-VI, 18:I-II och 27:VB1-5. Alberts: sid 61-62 och 118-119. beskriva (definiera) vad en lipid är och vilken funktion olika typer/klasser av lipider (t.ex. fettsyror, triacylglyceroler [triglycerider], fosfolipider och steroider) har. redogöra för följande lipiders specifika struktur (formelmässigt) resp. principiella uppbyggnad: fettsyror (palmitinsyra, stearinsyra, linolsyra, linolensyra och arakidonsyra) resp. mono-, di-, triacylglyceroler; fosfolipiderna (fosfatidyletanolamin, fofatidylkolin och fosfatidylserin) och kolesterol. beskriva membraners principiella struktur (inkl. bindningar och hur det påverkas av omättade fettsyror och kolesterol). beskriva membranproteiners (se nedan) olika funktioner och principiella uppbyggnad. vad som menas med ett amfifilt ämne och vad en detergent är. stereospecifik numrering (sn-) och vad som menas med -fettsyror och essentiella fettsyror. fosfolipiden fosfatidylinositols och cardiolipins principiella uppbyggnad, förekomst och funktion. sfingosin, ceramid, sfingomyelin och glykolipiders principiella uppbyggnad och funktion. 2
PROTEINER CHF: kap 1-4, 20:I-II (ytligt), 28:IV, 28:XIIIA1-2, 29:I och 31:VI. Alberts: sid 47-58, 62-63, 67, 110-115, 129-152, 156-161, 354-363 och 1096-1103. beskriva den generella strukturen och funktionen för aminosyror. namnge de 20 (ibland 21) olika aminosyrorna som byggs in i våra proteiner samt kunna ange trebokstavsbeteckningen för dessa. utifrån strukturen hos de olika aminosyrornas sidokedjor, förutsäga de olika aminosyrornas egenskaper i olika fysiologiska miljöer. beskriva peptidbindningens egenskaper och struktur. beskriva proteiners strukturer på olika nivåer (primär, sekundär, tertiär, kvartenär) och vilka typer av kemiska bindningar som verkar stabiliserande på de olika nivåerna. beskriva och förstå olika typer av kemisk bindning som är av betydelse för den tredimensionella strukturen av våra proteiner (kovalent bindning: disulfidbryggor och icke kovalent bindning: jonbindning, vätebindning, van der Waals-bindning och hydrofoba interaktioner). beskriva sekundärstrukturtyperna -helix, kollagenhelix, -skikt (" -pleated sheet") och "reverse turn" samt kunna ange vilka bindningstyper som är involverade i dessa strukturer. beskriva vad som menas med begreppen loop, motiv (supersekundärstruktur), domän (modul) och subenhet. beskriva strukturen för de globulära typproteinerna hemoglobin (fetalt och adult) och myoglobin samt känna till deras allmänna funktion. Kunna i detta sammanhang beskriva den prostetiska gruppen heme s principiella uppbyggnad och funktion (även strukturpåverkan vid bindning av O 2 ). förklara hur hemoglobin kan fungera som buffert samt kunna förklara begreppen kooperativitet (O 2 ) och allosteri (H +, CO 2, 2,3-BPG). beskriva fibrösa proteiners allmänna struktur och egenskaper och speciellt typproteinet kollagens specifika uppbyggnad, dess posttranslationella modifieringar och vilken betydelse dessa har för strukturen, samt förstå betydelse av vitamin C för vissa av dessa. redogöra för begreppet denaturering och analysera mekanismerna bakom olika denatureringssätt. hur proteiner kan fungera som förstadier till biologiskt aktiva peptider. olika typer av posttranslatoriska protein- och peptidmodifieringar (t.ex. klyvning, hydroxylering, -karboxylering, N- och O-glykosylering, fosforylering, disulfidbryggor, fett-modifieringar) och deras betydelse för funktion. proteinindelningsbegreppen fibrösa och globulära proteiner samt konjugerade proteiner (ex. glykoproteiner, hemproteiner och metalloproteiner). principer för proteinveckning (chaperoner, protein-disulfid-isomeras, peptidyl-prolylisomeras) [se också koncept translationen DFM1.2]. systemen med tre- respektive enbokstavsbeteckningar för aminosyror. vad som menas med begreppet essentiella aminosyror. 3
ENZYMER OCH VITAMINER CHF: kap. 5, 6:I-IV, 11:V2 (ytligt), 19:IIB, 28:I-X och 28:XIII. Alberts: sid 68-91, 122-123, 158 (fig. 3.39), 142-143, 162-182, 358-362, 1010-1012 (ytligt). Laborationskompendium Digestion (avsnitt 5). redogöra för hur en reaktion påverkas av sitt enzym (jämvikt, aktiveringsenergi, reaktionshastighet), den aktiva ytans funktion, läge/lokalisation och begreppet specificitet förklara i termodynamiska termer hur ett enzym verkar och i detta sammanhang kunna förklara innebörden av Gibbs fria energi och vad G kan säga om en reaktions benägenhet att ske spontant beskriva hur enzymaktiviteten påverkas av ph, temperatur och inhibitorer (irreversibla, reversibla: kompetitiva, nonkompetitiva) redogöra för den metabola betydelsen av storheterna V max och K m för ett givet enzym definiera och förstå den funktionella betydelsen av begreppen kovalent modifiering (reversibel och irreversibel) och alloster enzymreglering (ex fosfofruktokinas) redogöra för olika andra sätt att reglera enzymaktivitet (t.ex. genaktivering, nedbrytning). definiera begreppen isoenzym och zymogen (proenzym) redogöra för sambanden mellan enzym-coenzym (holo-, apo- och coenzym) och vitamincoenzym-cofaktor beskriva vilken betydelse cofaktorer (metalljoner, coenzymer, proteiner) har för enzymers funktion och struktur (typenzym karboxypeptidas A) beskriva principer för katalytisk funktion (typenzymer serinproteaser) och kunna beskriva denna enzymgrupps uppbyggnad, funktionella enheterna i aktiva centrumet och katalytiska mekanism. funktionen av coenzymet liponsyra och biotin, funktionen av askorbinsyra och vitamin K samt funktionen och vilka vitaminer som ingår i NAD(P) +, FAD, tiaminpyrofosfat, coenzym A, pyridoxalfosfat, cobalamin, tetrahydrofolsyra den principiella uppbyggnad för NAD(P) + och FAD (modifierat vitamin, PP, ribos, adenin). olika enzymklasser (I-VI) och vilka typreaktioner de katalyserar Michaelis-Mentens ekvation (grafiskt utseende, förutsättningar, ekvationen och betydelse av ingående storheter samt hur ekvationen används) mekanismer och betydelse av proteinnedbrytning (sambanden ubiquitinering-proteasom samt caspaser-apoptos) [se dock koncept DFM1.2]. hur man utför en kinetisk enzymanalys vad som menas med 1:a, 0:te och 2:a ordningens kinetik. CELLULÄR KOMMUNIKATION OCH MEMBRANTRANSPORT CHF: kap. 8:II+IV, fig. 11.10-11.12, kap. 17:IIID1 (fig. 17.7-17.8), fig. 18.28, kap. 23:I-IIB, 23:III (enbart signaltransduktion). Alberts: sid 831-862, 872-876 och 880-883. Membrantransport, sid 184-185 och 616-631. (Boron & Boulpep, Medical Physiology, updated edition, 2005: kap 3 och 4, samt sid 131-134). definiera vad som menas med ett hormon (endokrint, parakrint, autokrint) [se dock koncept DFM1.2]. 4
beskriva den principiella strukturen hos hormonerna insulin, glukagon, adrenalin och cortisol. redogöra för dessa hormoners olika signaltransduktionssystem genom att beskriva de olika receptorproteinernas struktur (7-TM, insulinreceptorn och glukokortikoidreceptorn) och olika kopplingar intracellulärt (signaltransduktion, via camp-systemet och PKA, fosfatidylinositolkaskaden [Ca 2+ -DAG, PKC], Ca 2+ -calmodulin) samt för insulin (IRS, PIP 2, PKB) och glukokortikoiders (intracellulära DNA-bindande receptorer). [OBS På detta avsnitt nedgraderas målen till känna till, men ovanstående mål finns på avsnitt DFM1.6.1.] redogöra för olika transportprinciper över cellmembraner med utgångspunkt från konkreta exempel från mag-tarmkanalen och metabolismen [se dock lärandemål DFM1.6.1]. KEMISKA GRUNDER CHF: kap. 1:III, 6:I-IV och 6:VC. Alberts: sid 63-65, 74-75, 83-84, 90 (fig. 2.66), 98 (fig. 2.74 och 2.75), 110-115, 116 (isomers), 120-121, 773 (fig. 14.9), 783. oktettregeln samt definiera begreppen valenselektron och elektronegativitet (se nedan) definiera begreppen polaritet och beskriva vad som menas med en dipol beskriva begreppet solvatisering (specialfall hydratisering) och förstå dess biologiska betydelse (ex jonkanaler) förstå namn på enkla föreningar så att man kan förutsäga de kemiska egenskaperna. Speciellt viktigt är funktionella grupper och deras egenskaper systematiskt namn, trivialnamn och konstitutionsformel (strukturformel) för vatten, alkaner med 1-4 kol, alkoholer (metanol, etanol, glycerol), aldehyder (acetaldehyd, glyceraldehyd), ketoner (aceton), karboxylsyror (ättiksyra), amoniak, aminer, och för följande grupper: acyl (acetyl), metyl, hydroxyl, amid, amino, karboxyl, tiol, ester och fenyl definiera de stereokemiska begreppen cis-trans-isomerer och optiska isomerer (D/L) av aminosyror och kolhydrater redogöra för parametrar som är av betydelse för ett ämnes reaktionsbenägenhet (resonanseffekter, steriska effekter, induktiva effekter). beskriva fosfatgruppens uppbyggnad och redogöra för hur dess bindning till vissa föreningar kan fungera som "energibärare" beskriva ATPs principiella uppbyggnad och funktion som grupp- och energidonator förstå och definiera vad som menas med oxidation och reduktion i biologiska system (ex. oxidation och reduktion i systemet alkohol - aldehyd - karboxylsyra [fysiologiskt: enzymerna ADH och aldehyddehydrogenas]) beskriva de strukturella likheterna mellan "energibäraren" ATP, AMP (byggsten i DNA) och coenzymerna NAD + och FAD definiera begreppen ph, syrakonstant (pk a ) samt kunna beskriva hur en buffert fungerar kemiskt förklara hur ändringar i ph kan påverkan proteiners struktur och funktion. oktettregeln samt kunna definiera begreppen valenselektron och elektronegativitet hur man använder Fischerprojektioner massverkans lag och jämviktsbegreppet. 5