Institutionen för Medicinsk Biokemi och Biofysik Biomedicinprogrammet (kandidat) Medicinsk biokemi 2010 Medicinsk biokemi: Kursens innehåll 2010 I Dugga och i Tentamen Endast i Duggan Kolhydrater och lipider se nedan kolhydratmetabolism resp. lipidmetabolism (struktur). Regulatoriska strategier Berg kap 10. Förel: Proteiner i metabolismen. Reglering av enzymaktivitet. Allostert reglerade enzym. Feed-back inhibering. Kovalent modifiering med fokus på fosforylering och defosforylering. Proteolytisk aktivering. Berg kap 14 t.o.m. 14.2. Förel: Signaltransduktion. Hormonella signaltransduktionssystem: Glukagon och adrenalins signaltransduktion (cykliskt AMP-PKA-systemet, fosfatidylinositol-ip 3 /DAG-PKC-systemet), insulins signaltransduktion (IRS-PI-3K, akt/pkb), glukokortikoidernas signaltransduktion. Extracellulär matrix Berg sid 312-314. (Alberts sid 1090-1118.) Förel: Extracellulär matrix. Olika typer av bindväv inkl celler: fibroblaster, adipocyter. Samband mellan bindväv och ECM, hur ECM bildas och hur det är sammansatt kemiskt. Följande molekylers struktur i allmänhet och funktioner i synnerhet: Kollagen, elastin, glykosaminoglukaner, integriner. Basalmembranets struktur och funktion. Heteroglykanerna heparin, hyaluronsyra och chondroitinsulfat: principiell uppbyggnad och funktion. Proteoglykaners principiella uppbyggnad och struktur. Digestion och absorption Berg kap 9.1, 23.1, 11.2 t o m sid 312, sid 434, 451, 22.1, sid 749. Förel: Digestion och absorption. Kompendium: Digestion och absorption. Digestion av kolhydrater, lipider och proteiner i gastrointestinalkanalen. Funktion av gastrin, sekretin och CCK. Digestionsenzymernas lokalisation och funktion. Colipas. Proproteasernas aktivering. Endo- resp. exopeptidaser. Miljöns betydelse för digestionen. Gallans betydelse för digestion och absorption. Skillnader mellan gallsyror och gallsalter samt de två vanligaste primära gallsalterna. Enterohepatiska kretsloppet. Laktosintolerans. Steatorrhé. Mekanismerna för absorption av kolhydrater, aminosyror/dipeptider och lipider. Enzymmekanismen för serinproteaser. Energimetabolism Berg kap 15, 27.4. Förel: Introd. till intermediärmetabolism. Fri energi och jämvikt. ATP som energibärare, strukturell bakgrund. Pyrofosfatas.
Nukleosiddifosfatkinas, kreatinkinas. Red/ox-coenzym: NAD, NADP och FADH. Katabolism och anabolism. Reglering av metabola vägar. Energi till muskelarbete. Kolhydratmetabolism Kolhydraters struktur Berg kap 11.1. 11.2 t.o.m. sid 312. Förel: Kolhydrater och lipider. Se också föreläs AOK-kursen. Aldos, ketos, uronsyra. Anomerer. Mekanismen vid cyklisering, ringöppning samt bildning och hydrolys av glykosidbindning. Fischer- och Haworthprojektion, stereoformler för konformationer. Strukturformler för monosackariderna glukos, galaktos, fruktos, ribos och deoxyribos, och för disackariderna isomaltos, laktos och sukros (glukosidbindningarna viktiga!). Homoglykanerna cellulosa, stärkelse och glykogen: struktur (formler), förekomst och funktion. Glykolysen. Berg kap 16. Förel: Glykolys, glukoneogenes. Glykolysens hela reaktionssekvens med namn, strukturformler för förståelse, enzymnamn och ev. coenzym. ATP-förbrukande steg, ATP-producerande steg = substratfosforyleringar, redox-reaktioner (aerobt resp. anaerobt). Energiutbytet i glykolysen. ATP-bildning under aeroba resp. anaeroba förhållanden. Vad menas med "högenergiföreningar" och vilka bildas i glykolysen? Varför kan glykolysen fortgå även under anaeroba betingelser? Vilka enzymsteg är viktiga för glykolysens reglering? Hur regleras resp enzym? Glukoneogenesen. Berg kap 16. Förel: Glykolys, glukoneogenes. Var i kroppen sker glukoneogenesen? Vilka är de viktigaste prekursorerna (substrat) för denna process? De steg som skiljer denna reaktionssekvens från en omvänd glykolys ska kunnas i detalj (strukturformler för förståelse, enzymer, substrat och produkt). Energikonsumtion vid bildning av glukos från laktat. Glukoneogenesens reglering. Laktatmetabolism, Coris cykel. Mitokondrien, citronsyracykeln och oxidativ fosforylering. Berg kap 17 (ej 17.5), 18. Förel: Citronsyracykeln och oxidativ fosforylering. Mitokondriens principiella uppbyggnad, spec det inre mitokondriemembranets struktur och funktion. Transport av substrat över det inre mitokondriemembranet. Skyttelsystem för reducerade coenzymer. Pyruvats inträde i citronsyracykeln. Oxidativ dekarboxylering, resp. karboxylering av pyruvat (strukturformler för förståelse, enzymer, coenzymer, reglering). Citronsyracykelns samtliga reaktionssteg med namn, strukturformel för förståelse, enzym och ev. deltagande coenzym. Pyruvat- och α-ketoglutaratdehydrogenaserna (uppbyggnad, coenzymer samt dessas funktion). Energiutbytet i citronsyracykeln. Reglering, hastighetsbestämmande steg. Kopplingar mellan citronsyracykeln och glykolysen. Elektrontransportkedjans uppbyggnad. Vilka typer av föreningar bildar redoxpar? Principen för redoxparens inbördes ordning. Återoxidation av NADH resp. FADH 2. Enzymkomplexens funktion. Mobila carriers. Oxidativ fosforylering, ATP-syntas uppbyggnad och reglering. Glykogen. Berg kap 21. Förel: Glykogenmetabolism och HMP-shunten. Vilka enzymer deltar i glykogenesen och vilka funktioner har de? Hur går aktiveringen av glukos till? Vad menas med glykogenprimer och glykogenin, vilken funktion har detta protein? Vilka enzymer är nödvändiga för glykogenolysen och hur tillgår processen? Hur regleras glykogenomsättningen via hormoner och allostera effektorsubstanser, och hur skiljer sig detta mellan olika organ? I vilka organ lagras glykogenet och vilken metabol roll spelar de
olika glykogendepåerna? HMP-shunten. Berg kap 20.3-20.4. Förel: Glykogenmetabolism och HMP-shunten. Formelmässig förståelse fram till ribos-5-fosfat. NADPH-producerande steg, reglering. HMPshuntens viktigaste funktioner. Lipidmetabolism Lipiders struktur. Berg kap 12-12.2. Föreläs: Kolhydrater och lipider samt lipidsyntes. Strukturformler för följande lipider: Oljesyra, palmitinsyra, stearinsyra, linolsyra, linolensyra, arakidonsyra. Mono-, di-, tri-acylglyceroler. Stereospecifik numrering. Fosfatidsyra, fosfatidylkolin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin, fosfatidylinositol, lysofosfatidylkolin. Kolesterol, inkl numrering av kolatomer. Cholsyra. Begreppet omega-fettsyror och strukturen för omega3-fettsyrorna EPA och DHA. Lipidsyntes, obesitas. Berg kap 22-22.1, 22.4-22.6, sid 774-775. Förel: Biosyntes av lipider, samt förel: Leptin. Vad är lipogenesen och när äger denna process rum? Vilken betydelse har denna process hos människa? Vilka enzymsystem behövs för nysyntes av fettsyror? Hur går fettsyrasyntesen till (strukturformler och princip) och vilken subcellulär lokalisation har den? Vilken fettsyra bildas primärt? Vilket coenzym behövs och i vilka processer bildas det? Förlängning och införande av dubbelbindningar i fettsyror och subcelluär lokalisation, syntes av arakidonsyra från linolsyra. Fettsyrasyntesens reglering. Syntes av triacylglyceroler i lever, fettväv och tarmmukosa. Bildning av glycerol-3-fosfat. Obesitas, ärftlighet, BMI. Ob- och Db-gener. Viktminskningsmetoder. Effekter av leptin, leptinmutationer. Fosfolipider. Berg kap 26-26.1. Förel: Biosyntes av lipider. Nysyntes av fosfolipiderna fosfatidylkolin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin och fosfatidylinositol. Omvandling av fosfatidylserin till fosfatidyletanolamin och fosfatidylkolin, samt av fosfatidyletanolamin till fosfatidylserin. Funktionen av fosfolipas A 1, A 2, C och D. Fosfolipidernas roll i cellen. Principiell struktur och funktion: Fosfatidylglycerol, kardiolipin, sfingolipider, gangliosider: Kolesterol. Berg kap 26.2-26.4. Förel: Biosyntes av lipider. Syntesen formelmässigt från acetyl-coa till mevalonsyra. Principen för den inre syntesen av kolesterol. Hastighetsreglerande steg (substrat, produkt och enzym) och dess reglering. Lipoproteiner. Berg kap 26.3, sid 346. Förel: Lipoproteiner. Vilka är de vanligaste lipoproteinerna och hur skiljer de sig åt med avseende på principiell lipidsammansättning? Vilken funktion har de? Varför tas fettet i chylomikroner och VLDL framför allt upp av extrahepatiska vävnader (främst fettväv och muskler)? Lipoproteinlipasets funktion och reglering i fettväv resp. muskel. Funktionen hos apoproteinerna B, C-II och E samt PCAT. LDL-receptorns betydelse. Upptag av olika lipoproteiner (chylomicron remnants [-återstoder], HDL och LDL). Förstå och kunna förklara uttrycken det onda och det goda kolesterolet. Atheroskleros, teorier om upppkomst. Behandling av hyperkolesterolemi. Lipolys och ketonkroppar. Berg kap 22-22.3. Förel: Lipolys, betaoxidation och ketonkroppsbildning. Lipolysen och dess hormonella reglering. Tillstånd med ökad lipolys och orsaker till detta. Transport av fria fettsyror i plasma. Varför tar levern upp en stor del av fettsyrorna? Var och
hur glycerol metaboliseras. Aktivering av fettsyror. Karnitinskytteln. Fettsyrornas β-oxidation (formler). Energiproduktion vid fullständig oxidation av fettsyror. Skillnader och likheter mellan nysyntes och β-oxidation av fettsyror. Metabolism av omättade fettsyror. Ketonkropparnas namn och struktur. I vilket organ bildas de? Vid vilka tillstånd och varför bildas ett överskott av ketonkroppar, och vilka effekter får det? Biosyntesen och dess lokalisation (inkl strukturformler). I vilka organ och hur kataboliseras ketonkroppar? Ketonkroppsbildningens reglering. Steroidhormoner. Berg sid 749-755. Kompendium. Förel: Steroidhormoner. De viktigaste stegen i bildningen och inaktiveringen av steroidhormoner och vitamin D, samt dessas struktur och nomenklatur. Hydroxylering med cytokrom P450. Principiell funktion för mineralkortikoider, glukokortikoider, könshormoner och vitamin D 3. Cellulära verkningsmekanismen för steroidhormoner. Prostaglandiner, leukotriener. Berg sid 643-644. Kompendium. Förel: Prostaglandiner/Leukotriener. Struktur, nomenklatur och bildning av prostaglandiner, tromboxaner och leukotriener. Verkningsmekanismen för aspirin. De viktigaste biologiska funktionerna för eikosanoider. Isolering och kvantitering av leukotriener. Tillägg till tentamen Aminosyror, enkolpoolen Berg kap 23, 24.2 t o m sid 693 (ej biosyntes av essentiella), 24.4. Förel: Aminosyrametabolism, urea, enkolpool. Strukturen för samtliga aminosyror. Generell protein- och aminosyrametabolism. Proteasomen, ubiquitin. Essentiella aminosyror. Transaminering, mekanism och betydelse, ASAT och ALAT. Oxidativ deaminering. Syntes av urea (strukturformler för förståelsen, samt reglering och ATP-förbrukning). Glutamin, betydelse för syrabasbalansen. Glykogena och ketogena aminosyror vilka är helt ketogena? Oxidativ deaminering. Metionin och metylcykeln. Metabolism av Phe. Folsyra, THF, enkolfragment i enkolpoolen: Från vilka aminosyror, vad används enkolfragmenten till? Principiella sätt att påverka enkolpoolen med farmaka. Kreatin och kreatinfosfat. Bildning av serotonin och adrenalin. NO, syntes och betydelse. Oxidativ stress Berg kap 20.5, 24.4, sid 517-519. Förel: Oxidativ stress. Redoxreaktioner. Bildning och nedbrytning av syreradikaler. System som skyddar cellen mot toxiska syreradikaler. Glutation, struktur och roll. Glutationperoxidas, katalas. Cellens redoxsystem. Vit E och C. Alkohol, lever och hem Berg sid 446-447, 27.5, 24.4. Förel: Alkohol och lever. Kompendium. Alkohol. Alkoholmetabolism och dess reglering. Var i kroppen och var i cellerna sker reaktionerna? Genetiska skillnader i alkoholmetabolismen. Effekter av alkohol och dess metaboliter på intermediärmetabolismen. Hypoglykemi. Övriga alkoholeffekter. Akuta effekter på hjärnan. Farmakologisk behandling av alkoholberoende. Moderna teorier om hur cirrhos uppkommer.
Hem. Bildning och nedbrytning av hem. Syntes av ALA från Gly och succinyl-coa, bildning av porfobilinogen. Principiell struktur för porfyrinogener och porfyriner. Bildning av biliverdin, bilirubin, dess glukuronid. Icterus, olika typer och deras orsak. Nukleotider Berg kap 25. Förel: Nukleotider. Uppbyggnad av puriner/pyrimidiner, nukleosider, nukleotider. Nomenklatur. Formler för baserna i RNA och DNA. Härleda atomerna i puriner/pyrimidiner till respektive prekursor och förstå regleringen av purinsyntesen. Bildning och första steget i användning av PRPP. Karbamylfosfatsyntetas II. Salvage pathway för purinnukleotider. Principer för nedbrytning av AMP och GMP, xantinoxidas och sekvensen hypoxantin xantin urat. Allopurinol och dess betydelse för behandling av gikt. Bildningen av deoxyribonukleotider inklusive dttp, enkolpoolens betydelse. Principer bakom verkningsmekanismerna för farmaka som påverkar nukeotidsyntesen. Medfödda metabolismrubbningar Förel: Störningar i aminosyra-, kolhydrat- och lipidmetabolismen. Indelning. PKU. Metylmalonsyrauri. Galaktosemi. Hereditär fruktosintolerans. Betaoxidationsdefekter. Long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency. Diagnostik och behandling. Integrering av intermediärmetabolismen, blodglukos Berg 27. Förel: Integrering av intermediärmetabolismen. Samspel mellan olika organ vid svält, stress, näringsintag, muskelarbete, diabetes. Hormonella system, överföring av energirika föreningar mellan organ. Hormonell blodsockerreglering. Hormoner som deltar och deras effekter på intermediärmetabolismen. Varifrån kommer hormonerna och vid vilka tillfällen? Hur regleras glukosupptaget i olika vävnader? Glukostolerans och hur den bestäms. Förklara senkomplikationer vid diabetes: Sorbitol, glykering och oxidativ stress. Övrigt i tentamen Laborationer Lipidlaboration, leukotrienlaboration: Grundläggande principer för använda metoder. Artiklar Kunna sammanfatta och utnyttja vetenskapliga artiklar för att lösa frågeställningar.