Introduk.on.llbiokemi Kontak.nfo: Föreläsare:LisbethOlsson,lisbeth.olsson@chalmers.se Ansvarigförinledandebiokemiundervisningen,Eva Albers,albers@chalmers.se Programansvarigförbioteknologiprogrammet, franzen@chalmers.se Varförbehövervivetanågotombiokemi? FöraMförståhurlevandeorganismerfungerarochär uppbyggda FöraMförstånaturen,hurolikaorganismer interagerar FöraManvändakunskapimedicinskaoch näringsmässigasammanhang,förståvårkroppoch förståochbotasjukdomar FöraMkunnaanvändaenzymeroch mikroorganismeriindustriellaprocesser FöraMkunnamedverka.lleMmiljösmartsamhälle BiokemiQIntroduk.on Studieravlivetpå molekylärnivå Livärkemi ByggsuppavmolekylerQ struktureroch minne Använderenergifrån kemiskareak.oner Kolbaseradkemi VaMenkemi 3 1
Vadärliv?Qdefini.on Förökasig(görakopioravsigsjälvt) Bildabyggnadsmaterial Informa.onomuppbyggnaden(gener) Överförs.llnästagenera.on Energifrånnäringsmolekylersom brytsner TainenergiQochbyggnadsmolekyler u.från Anpassasig.llomgivningen Växaochrepareraskador Formeravliv Celler:Encelligaochmul.celluläraorganismer Avgränsningmotomgivningensomskyddförgenernaoch möjlighetamu\öraspecifikakemiskareak.oner Virusejlevande Växter Djur Bakterier Jäst Alger LivetsmolekylerQAtomer 6 2
LivetsmolekylerQAtomer ~28avgrundämnenahiMasiorganismer 7 Atomer ~92C,H,O,N,P,S 6grundämnenvanligast Spårämnen,främst metallatomer Frånatomer.llmolekyler livetskemi Livetsmolekylerbaseradepåkol(organiskamolekyler) Enkolatomkanbindafyraatomer C Kedjormedkolatomer BindaandraatomerfrämstH,OochN,ävenSochP VaMenkemi MolekylerlöstaivaMen Vätebindning 9 3
Molekyler AtomersäMsihop.llmolekyler(monomerer) Aminosyror Kolhydrater(socker) Nukleo.der Monomerer.llpolymerer EMfåtalenheterkankombineraspåmångaolikasäM,får mångaolikapolymerer,fårstorvaria.oniegenskaper Ev.binderinandragrupper Metalljoneroch/ellerorganiskaföreningar,föraM ymerligarefleregenskaper Monomererochpolymerer Kolhydrater Monosackarider Polysackarider Aminosyror Proteiner Nukeo.der Nukleinsyror (DNAochRNA) Terminologi monomerqoligomerqpolymer(makromolekyl) 4
Grundämnen Organiskaföreningar Makromolekyler(polymerer) Supramolecularassemblies Celler Cellensomlivetsbyggsten Encellärenseparatenhet EncelläravgränsadaveMmembran (plasmamembran)somseparerardenfrån omgivningen CellmembranetgercellenintegritetocheM koordineratkemisktsystem Specifiktransportovercellmembranet Inneicellenråderhomeostas CellensinremedförenlämpligmiljösåaM makromolekylerkanutövasinaspecialiserade funk.oner Allaorganismerbeståravceller Allacellerkommerfrånföregåendegenera.oner avceller Klassificeringavlevandeorganismer Byggde.llaMstartamedpålikandekänntecken BiokemiochnäringsmässigakravingårocksåI klassificeringen Klassificeringärinforma.onomevolu.on Gene.skinforma.onärnumeravik.gvid klassificering 5
GrupperingavcelltyperProkaryot/Eukaryot Prokaryot bakterier Eukaryot jäst,svampar,alger,växter,djur Prokaryota(celler Eukaryota(celler Storlek Små,0.2Q5µm Stora,10Q50µm Inrerumsindelning Nej Ja,mångaolikatyperav organeller PlaceringavDNA FriMicytoplasmansomen enskildmolekyl(nukleoid) Icellkärnaniformav kromosomer Idetprokaryotariketskiljermanpåbakterierocharkea Proteobacteria Azotobacter Nitrosomonas Pseudomonas Camphylobacter Escherichia Green sulfur bacteria Green nonsulfur bacteria Gram + bacteria Bacillus Staphylococcus Streptomyces Leuconostoc Corynebacterium Cyanobacteria Prokaryoter) Bacteria Extremophiles Ascomycetes Aspergillus Penicillium Archaea Candida Saccharomyces Plants Eukaya Fungi Eukaryoter) Animals Basidiomycetes mushrooms 6
Exempel'hur'på'hur' mikroorganismer'kan'se'ut4 Prokaryoter Kännetecknasav: Kanlevapåmångaolikatyperavenergikällor Kanvaraorganotrofer,fototroferellerlitotrofer Kanlevaiextremamiljöer Leversomenskildacellermenkanförekommaikedjor ellergrupper Harooaencellvägg Mångakaninteodlasilaboratoriet Uppbyggnadprokaryotcell 7
Eukaryoter Växter,djur,alger,jäst,svampar Sommikroorganismerellermul.celluläraorganismer Harorganeller,inrerummedspecialiserade funk.oner Imul.celluläraorganismerfinnsävenspecialiserade celltyper Organellerieukaryotaceller Organell( Plasmamembran/ cellmembran Cellvägg(växter,jäst) Cellkärna Mitokondrier Funk2on( Selek.vpermeabelavgränsningförinQochuMransportav näringochavfallsprodukter Extraskyddförmekaniskpåverkan Förvaringavdengene.skainforma.onen,därreplika.on ochtranskrip.onsker Bildningavkemiskenergimolekyl(ATP)frånreducerade elektronbärare Endoplasma.skt Gerenytapåvilkenribosomernakanbinda,vilka.llverkar re.culummedribosomer proteiner Golgiapparaten Kloroplaster(växter) Utsöndringavavfallsprodukter,modifieringochmognad avproteiner Platsförfotosyntes,omvandlingavljus.llkemisk energimolekyl(atp) Eukaryotcell djur 8
Dyreceller) Eukaryotcell växter 9
ModellorganismerQEukaryotasystem Jäst,Saccharomyces+cerevisiae+ Backtrav,Arabidopsis+thaliana+ Mask,C.+elegans+ Fruk\luga,Drosophila+ mus 10
Jästsommodellorganism Enkelcellig Robustmedmångaindustriellaapplika.oner Kanodlasienklanäringsmedier Växerlikasnabbsombakterier Kanförökasigsexuelltellerasexuellt Cellensbeståndsdelarochderasfunk.oner Encelläruppbyggdavlipider,kolhydrater,proteiner, nukleinsyror,småorganiskaochoorganiska molekyler Lipider(feMer) strukturer,energiöverföringoch lagring Kolhydrater energilagring,delinukleinsyror, strukturer Proteiner katalysatorer(enzymer),transport, strukturer Nukleinsyror lagringavgene.skinforma.on(dna), energibärare(atp) 11
Byggaencell Cytoplasma enzymer,vamen Plasmamembran lipider,proteiner CellväggQkolhydrater RibosomerQnukleinsyror Kromosom/nukleoid DNAQnukleinsyror Mitokondrier/kloroplaster Membranmedenzymer Livetsprocesser Förvaringochutryckavgene.skinforma.on(mallen förcellensuppbyggnad) Tainkolu.frånföraMbyggauppcellmaterial Enkällaförkolsomomvandlas.lllämpligastartmolekyler AnvändaenzymerföraMkatalyserareak.oner Byggauppcellmaterialfrånstartmolekylerna Tainenergiu.frånochöverföra.llenanvändbar form,se.llam.llgångocheoerfråganäribalans ATP(kemiskenergi) NADH(reducerandeenergiförredoxreak.oner) Lagringochöverföringav gene.skinforma.on DNAQlagringav informa.onförhuralla cellensproteinerserut Processer Replika.on Transkrip.on Transla.on 12
Kromosomerbärpåvåragener VarjekromosomärenDNAmolekylsomär ihopveckladm.h.a.särskildaproteiner,histoner Detfinnsmångagenerpåvarjekromosom Våragener VarjegenkodarföreMprotein Sekvensenavnukleo.dbasergersekvensenav aminosyror(3baser=1kodon/1aminosyra) Nukleo.dbasernaiDNAärC,G,A,T Förevarjegenfinnsenpromotorregionsomstyr genumrycket:ökatochminskatumryck EMstartkodonmarkerarvargenenbörjarocheM slutkodonvargenenslutar UppbyggnadavDNA 13
BasparningidubbelhelixavDNA Basparning Närencelldelarsig behövsdengene.ska informa.onenkopieras ochöverföras.lldetvå nyacellerna KanskeföraMbasparning mellannukleo.dbaserna görambådasträngarna bärpåinforma.onen Vadhänder:DNA molekylenkopierassådet blirtvåiden.ska molekyler,deöverförs.ll varsinnycell Replika.on 14
Replika.on Transkrip.on FöraMproteinerska bildasbehöver geninforma.onen överföras.ll ribosomerna Vadhänder:DNAQ sekvensenförengen kopierasiformavmrna (messengerrna) ImRNAmolekylenfinns basernac,g,a,u 15
Transkrip.on Promoterregionochstartkodon Promotornhjälper.llaMstartatranskrip.onen Kanstyranivånavutrycket Transla.on Vidribosomernai cytoplasmansker proteinsyntesen mrnamolekylerärmallför proteinsyntesenochden måstetransporterasfrån cellkärnan.llcytoplasman trnamolekylertransporterar aminosyror.llribosomerna Vadhänder:Proteinkedjan byggsuppu.frånsekvensen förenmrnamolekyl 16
Transla.on ak.vering,ini.ering Transla.onenärenavdemestenergikrävande processernaicellen Transla.on förlängning,avslutning 17