Pensum/l?ringskrav

L?rebok

David L. Nelson og Michael M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry, 4 utgave, WH Freeman and company 2005 Basingstoke, England. ISBN:?0-7167-4339-6.

Pensumbeskrivelse og l?ringsm?l

PENSUMLISTE OG L?RINGSM?L

MBV1030 GENERELL BIOKJEMI

L?REBOK: David L Nelson og Michael M Cox LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY, 4. utgave ISBN 0-7167-4339-6 MBV1030 ¨C Pensumliste og l?ringsm?l

Forord Det er biokjemiens hovedm?lsetning ? ?ke v?r innsikt i hvorledes alt liv i bunn og grunn er et resultat av fysikkens lover og grunnstoffenes kjemiske egenskaper. Som det st?r i l?reboken: "Biochemistry asks how the remarkable properties of living organisms arise from thousands of different lifeless biomolecules...... The study of biochemistry shows how the collections of inanimate molecules that constitute living organisms interact to maintain and perpetuate life animated solely by the physical and chemical laws that govern the nonliving universe....... Although biochemistry provides important insights and practical applications in medicine, agriculture, nutrition, and industry, its ultimate concern is with the wonder of life itself." Hvorledes kan for eksempel en sammensetning av "livl?se¡± molekyler som igjen er sammensatt av relativt f? forskjellige grunnelementer gi opphav til menneskets "bevissthet" - den som ikke lar seg fascinere av biokjemiens g?ter lar seg overhode ikke fascinere!

Pensumet er stort (ca. 500 "lesesider") og inneholder mange "detaljer" vi forventer du skal kunne. Vi har derfor fors?kt ? gj?re tilegningen av pensumet noe enklere ved at vi for hvert kapittel har beskrevet/spesifisert det vi forventer du b?r kunne. Enkelte steder spesifiserer vi at du skal kunne gjengi (for eksempel en formel/reaksjonsvei), andre steder at du bare skal kunne gjenkjenne: merk deg hva denne forskjellen inneb?rer.

Pensumbeskrivelsen kan isolert sett virke noks? uforst?elig. Meningen er at du skal lese den parallelt med l?reboken - kapittel for kapittel! Bruk blyant og papir n?r du skal l?re pensumet - det er n?dvendig for ? l?re reaksjonsveiene og formlene.

Etter hvert kapittel er det et sett med oppgaver - alle svarene st?r bakerst i boken. Oppgavene som er mest relevante for pensum er spesifisert i pensumbeskrivelsen. Du b?r (les: skal) se p? disse oppgavene. Det er fort gjort hvis du kan stoffet - de fleste oppgavene vil da v?re enkle. Har du misforst?tt noe derimot, blir du avsl?rt. Enkelte oppgaver vil ogs? gi deg viktig tilleggs- informasjon. Bakerst i boken finner du en omfattende ordliste - benytt den n?r det trengs.

Jon Nissen-Meyer,h?sten1993/h?sten2000/h?sten2004 Winnie Eskild, h?sten 2005/h?sten 2006

KAPITTEL 1: The Foundations of Biochemistry

Pensum: Hele kapitlet

Det meste som st?r i dette kapitlet b?r v?re kjent stoff fra MBV1010: Cellebiologi og genetikk og KJM1010: ¡±Kjemiske prinsipper og strukturer¡±. Kapitlet er en innledning til senere kapitler og gir en oversikt over emner som senere i boken blir gjennomg?tt betydelig mer detaljert. Cellen kan betraktes som den strukturelle og funksjonelle enheten for alle levende organismer og i dette kurset skal vi gjennomg? mange av de biokjemiske prosessene som er n?dvendige for at en celle skal kunne overleve og formere seg. De biokjemiske prosessene vi vil studere i dette kurset foreg?r hovedsakelig inne i celler, og de er ofte lokalisert til helt bestemte cellul?re organeller.

NB! S?rg for at dere kjenner til ordene/begrepene nedenfor og at dere kjenner forskjellen p? prokaryote og eukaryote celler (se Figurene 1-3, 1-6, 1-7, Tabell 1.3, og ordlisten bak i boken).

plasmamembran cytoplasma cytosol nucleus (cellekjerne) nukleoid genom eukaryote celler prokaryote celler endocytose eksocytose endoplasmatisk reticulum ribosomer lysosomer nukleolus mitokondrier kloroplaster Golgiappararet aerobic/anaerobic Noen andre ord/begreper fra dette kapitlet som dere kan merke dere, og som dere kommer til ? h?re mye mer om i senere kapitler hvor de vil f? en mer utfyllende forklaring:

deoksyribonukleinsyre (DNA) ribonuklein syre (RNA) proteiner enzymer katabolisme anabolisme metabolisme adenosin trifosfat (ATP) mutasjoner overgangstilstand (transition state) aktiveringsenergi (activation energy) nativ konformasjon polysakkarider lipider

NB! L?r navn/struktur p? de forskjellige funksjonelle gruppene vist i Figur 1-15 (side 14) med en gang - det vil gj?re det lettere ? tilegne seg pensumet. Navnene p? disse funksjonelle gruppene kommer ofte til ? bli benyttet senere.

NB! Det er viktig at dere forst?r betydningen av: ¡±stereoisomers¡± (se side 16), ¡±chiral center¡±, ¡±enantiomers¡± og ¡±diastereomers¡± (se side 17-18 og Figurene 1-19 og 1-20). Dere b?r ogs? forst? hva man mener med ? si at "interaksjoner mellom biomolekyler er stereo-spesifikke" (se side 20), og hvorfor slike interaksjoner er stereospesifikke. Merk dere betydningen av ¡±configuration¡± og ¡±conformation¡± og forskjellen i betydningen av de to begrepene (se sidene 16-19 og 116-117). Se ogs? ordlisten (glossary) bak i l?rerboken for betydningen av ordene nevnt ovenfor.

Betrakt beskrivelsen av makromolekylene i dette kapitlet som en innledning til en mer detaljert gjennomg?else av proteiner, nukleinsyrer, polysakkarider og lipider som kommer i senere kapitler. Strukturen p? enhetene (byggesteiner) som inng?r i de forskjellige makromolekylene (Figur 1-10, side 10) kommer dere ogs? til ? se i senere kapitler. Dere kan vente til senere kapitler med ? studere disse strukturene i detalj. Det er forel?pig tilstrekkelig at dere forst?r at proteiner er makromolekyler hvor 20 aminosyrer (6 av disse vist i Figur 1-10 a) inng?r som byggesteiner, nukleinsyrer (DNA og RNA) er makromolekyler hvor basene vist i Figur 1-10 b inng?r som byggesteiner, lipider er molekyler hvor forbindelsene vist i Figur 1-10 c kan inng? som byggesteiner, og polysakkarider er makromolekyler hvor sukkermolekyler som vist i Figur 1-10 d inng?r som byggesteiner.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 1 anbefales: 1-13.

KAPITTEL 2 : Water

Pensum: Hele kapitlet

I dette kapitlet blir vannets egenskaper gjennomg?tt. Vann utgj?r 70% eller mer av vekten til de fleste levende organismer. De aller fleste av de intracellul?re biokjemiske prosessene foreg?r i et vandig milj? - en kan si at vann er l?sningsmiddelet hvori biokjemiske reaksjoner finner sted. Vannets kjemiske og fysiske egenskaper p?virker makromolekylenes struktur og de biokjemiske prosessene som foreg?r i en celle. Derfor er det viktig ? kjenne til vannets egenskaper.

NB! Det er viktig at dere forst?r i) hvorledes vannmolekylets struktur gj?r det mulig for vannmolekyler ? danne hydrogenbindinger seg imellom, ii) betydningen disse hydrogenbindingene har for vannets fysiske og kjemiske egenskaper (sider 47-49), iii) hvorfor ioniske og polare stoffer er l?selige i vann, men ikke upolare stoffer (sider 49-53), iv) at vannmolekylene oppn?r den mest stabile tilstand (uordnet tilstand) ved ? p?tvinge hydrofobe interaksjoner (sider 52-53) og at ¡±weak interactions are crucial to macromolecular structure and function¡± (side 54-56).

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep: "hydrogen bond" (hydrogen-binding), "hydro-philic", "hydrophobic", polar, "nonpolar", "amphipathic", "micelles", "hydrophobic interactions", "van der Waals interactions", "hydrolysis reactions", osmosis, og isotoniske, hypotoniske og hypertoniske l?sninger.

NB! Store deler av dette kapitlet omhandler syre-baser (sider 60-68). Dette b?r v?re kjent stoff siden det er repetisjon av pensum i KJM1010: Kjemiske prinsipper og strukturer. L?r det hvis dere ikke kan det! Det er n?dvendig ? kunne dette for ? l?se oppgaver som omhandler aminosyrenes og peptidenes syre-base egenskaper. Slike oppgaver gis ofte til eksamen - merk dere det (advarsel, advarsel!). Dere kommer ogs? borti slike oppgaver i MBV2020- Laboratoriekurs i biokjemi og molekyl?rbiologi og regne?velsene.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 2 anbefales: 2, 3, 5-16.

KAPITTEL 3: Amino Acids, Peptides and Proteins

Pensum: f.o.m. side 75 t.o.m. side 88 (resterende del av dette kapittelet - sider 89-110 - dekkes i MBV 2020-Laboratoriekurs i biokjemi og molekyl?rbiologi, MBV3030-Proteinenes biokjemi og i MBV4020-Arbeidsmetoder i molekyl?rbiologi og biokjemi II). I dette kapitlet blir strukturen og egenskapene til aminosyrene gjennomg?tt. De 20 aminosyrene vist p? side 79 (Figur 3-5) er byggesteinene i alle proteiner. De forskjellige aminosyrene har forskjellige sidekjeder, og disse sidekjedene p?virker aminosyrenes egenskaper og derigjennom proteinenes egenskaper.

Dette kapitlet gir ogs? en innf?ring i noen av proteinenes egenskaper. Proteiner er makromolekyler og de best?r av flere aminosyrer "bundet" sammen via peptidbindinger. Proteinene har mange forskjellige og viktige funksjoner: noen proteiner - enzymene - katalyserer biokjemiske reaksjoner, andre proteiner deltar i transport og lagring av molekyler. Proteiner kan ogs? i) delta i regulering av cellul?re og fysiologiske prosesser, ii) bidra med ? gi struktur (h?r, fingernegler best?r av proteiner) og bevegelse (actin og myosin er viktige proteiner i muskel).

NB! Dere b?r: (i) kunne navnene p? alle 20 aminosyrene vist i Figur 3-5, (ii) kunne gjengi strukturen til alle 20 aminosyrene (merk dere hvilke aminosyrer har en uladet hydrofob (nonpolar) sidekjede, uladet hydrofil (polar) sidekjede, negativ ladet sidekjede (sure aminosyrer), positivt ladet sidekjede (basiske aminosyrer)), og (iii) vite hvordan de forskjellige sidekjedene p?virker aminosyrenes egenskaper (og n?r vi kommer til proteiner og peptider, hvordan de forskjellige aminosyrene kan p?virke egenskapene til proteinene som de er en del av) (sider 78-80).

NB! Dere b?r vite at alle aminosyrene bortsett fra glysin har minst ett "chiral center" og hva dette inneb?rer (sider 76-77).

NB! Dere b?r kjenne til aminosyrenes syre-base egenskaper og titreringskurver (sider 81-85), og f?lgende ord/begrep: "zwitterion", "amphoteric", "ampholyte", isoelektrisk punkt.

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep: peptid, polypeptid, "amino-terminal" (N-terminal), "carboxyl-terminal" (C-terminal), og vite hvordan en peptidbinding ser ut (side 85).

NB! Ved lesing av dette kapitlet er det viktig at dere f?r forst?else for i) de mange forskjellige og viktige funksjoner proteiner har i biologiske systemer og for ii) proteinenes oppbygning og st?rrelse.

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep: "conjugated protein", "prosthetic group", "lipoproteins", "glycoproteins", "metalloproteins", "primary structure" (prim?rstruktur) ¡±secondary structure¡± (sekund?rstruktur), ¡±tertiary structure¡± (terti?rstruktur), og ¡±quaternary structure¡± (kvart?rstruktur) (side 88).

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 3 anbefales: 2, 3, 4 og 6-13

KAPITTEL 4: The Three-Dimensional Structure of Proteins Pensum: f.o.m. side 116 t.o.m. side 125, samt sider 147 og 148 (resterende del av dette kapittelet - sider 126-146 og 149-153 - dekkes i MBV3030-Proteinenes biokjemi) Dette kapitlet gjennomg?r proteinenes struktur mer detaljert enn foreg?ende kapittel.

NB! Det er viktig at dere kjenner bindinger/interaksjoner som bestemmer/stabiliserer proteinenes struktur: peptidbindinger, disulfidbroer, hydrogenbindinger, elektrostatiske (ionic) interaksjoner, hydrofobe interaksjoner, van der Waals interaksjoner. Merk dere at de fysiske og kjemiske egenskapene til vann som ble diskutert i kapittel 2, er av stor betydning for hvilken konformasjon et protein antar (sider 117-118).

NB! I forbindelse med proteinenes sekund?rstruktur b?r dere vite hva en alfa-heliks-struktur og beta-konformasjon er. Dere b?r ogs? vite at atomene i "peptidbindingen" ligger i et plan (sider 118-119). Videre er det viktig at dere forst?r hvorledes tilstedev?relsen av enkelte aminosyrer eller grupper av aminosyrer kan destabilisere eller stabilisere alfa-heliks strukturen (se sider 121-122). Prolin for eksempel bryter eller for?rsaker en b?y i alfa-heliks strukturen.

NB! Dere b?r ogs? kjenne f?lgende ord/begreper: "conformation" (konformasjon) - dette er ikke det samme som "configuration" (se sider 16-19, 116-117) - ¡±fibrous proteins¡± (fiberprotein), ¡±globular proteins¡± (globul?re protein), "protein denaturation" og "renaturation" (og hva slags forhold kan f?re til at et protein denaturerer, se side 147).

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 4 anbefales: 1, 3, 4, 5, 6, og 7.

KAPITTEL 5: Protein Function

Kapittel 5 utg?r: For ? belyse proteinenes egenskaper ytterligere gjennomg?r en i dette kapittelet strukturen og funksjonen til en rekke proteiner, blant disse er myoglobin, hemoglobin, antistoff og muskelproteiner. Dette temaet dekkes i MBV3030-Proteinenes biokjemi, og er ikke pensum i MBV1030-Generell biokjemi. KAPITTEL 6: Enzymes

Pensum: f.o.m. side 190 t.o.m. side 205, samt Box 6-1 f.o.m. side 209 t.o.m. side 212 f.o.m. side 225 t.o.m. side 228 (resterende deler av dette kapittelet dekkes i MBV3030 Proteinenes biokjemi) Dette kapitlet omhandler enzymer - makromolekyler som katalyserer kjemiske reaksjoner i biologiske systemer. Nesten alle enzymer er proteiner. Det er noen f? unntak - enkelte RNA-molekyler kan ogs? katalysere reaksjoner. NB! Dere b?r vite at (og forst? hva en mener med): 1) Enzymer p?virker reaksjonshastigheten, ikke reaksjonslikevekten; 2) Enzymer ?ker reaksjonshastigheten ved ? senke aktiveringsenergien; 3) "Activation energies are energy barriers to chemical reactions. These barriers are crucial to life itself..... Enzymes lower activation energies seletively for reactions that are needed for cell survival" (side 195).

NB! Dere b?r vite at (og forst? hvorfor/hva en mener med): "An enzyme completely complementary to its substrate would be a very poor enzyme.... Such an enzyme impedes the reaction, stabilizing the substrate instead" og "in order to catalyze reactions, an enzyme must be complementary to the reaction transition state" (side 197 og Figure 6-5).

NB! Andre ting dere b?r merke dere ved lesning av avsnittet "How Enzymes Work": "Binding energy is a major source of free energy used by enzymes to lower the activation energies of reactions" og videre: "Two fundamental and interrelated principles provide a general explanation for how enzymes use noncovalent binding energy. 1. Much of the catalytic power of enzymes is ultimately derived from the free energy released in forming many weak bonds and interactions between an enzyme and its substrate. This binding energy contributes to specificity as well as to catalysis. 2. Weak interactions are optimized in the reaction transition state; enzyme active sites are complementary not to the substrates per se but to the transition states through which substrates pass ass they are converted to products during an enzyme reaction.¡± V?r klar over hvilke svake bindinger/interaksjoner det her er snakk om.

NB! Dere b?r kunne utlede Michaelis-Menten og Lineweaver-Burk ligningene, og vise at Michaelis-Menten konstanten (Km) er lik substratkonsentrasjonen n?r Vo er lik 1/2Vmaks.

NB! Dere b?r vite hva man mener med: "reversible inhibition", "irreversible inhibition" (reversibel/irreversibel hemming), "competitive inhibition", ¡±mixed inhibition¡±/"uncompetitive inhibition" (konkurrerende/ikke-konkurrerende hemming, se Figur 6-15, side 209), "allosteric enzymes", "feedback inhibition".

NB! Dere b?r forst? hvorfor et enzyms pH optimum kan si noe om hvilke aminosyrer som er av betydning for enzymets aktivitet (side 212).

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep (engelsk ver.): cofactor, coenzyme, prosthetic group, holoenzyme, apoenzyme, active site, substrate, transition state, activation energy, reaction intermediates, rate-limiting step, induced fit, general acid-base catalysis, covalent catalysis,

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 6 anbefales: 4-11, 13, 15-16, 18.

KAPITTEL 7: Carbohydrates and Glycobiology

Pensum: f.o.m. side 238 t.o.m. ?verst p? side 252 (resterende deler av dette kapitlet dekkes i MBV3030 Proteinenes biokjemi)

Karbohydrater, som er omtalt i dette kapittelet, har mange og meget forskjellige funksjoner i biologiske systemer. Monosakkarider kan fungere som en energikilde ved oksydering (omtalt i kapittel 14). Monosakkarider kan ogs? fungere som en byggesteiner ved oppbygging av andre molekyler/strukturer. Polysakkarider kan fungere som opplagsn?ring, de kan ha en strukturell funksjon (fungere som strukturelementer i biologiske system, for eksempel i celleveggen til planter og bakterier), og de kan ha en "signalfunksjon" n?r de er bundet til proteiner og lipider (glykoproteiner og glykolipider).

Litt om terminologi: Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep: "monosaccharides" (monosakkarider), "oligosaccharides" (oligosakkarider), "polysaccharides" (polysakkarider), aldose, ketose, trioser, tetroser, pentoser, heksoser, heptoser (og hva det vil si ? ha aldo eller keto som prefiks i hver av de 5 siste ordene, se nederst p? side 239).

Stereoisomerer: Siden alle monosakkaridene (bortsett fra dihydroksyaceton) har minst ett "chiral" karbon atom finnes de i minst to stereoisomere former (et molekyl med n chiral atomer kan ha 2n stereoisomerer). Dere b?r vite hvordan L- og D- "isomerformene" for et monosakkarid er definert og hvilken form er av st?rst biologisk betydning. Dere b?r ogs? vite hva "Fischer projection formulas" er, og kunne tegne formelen ved bruk av "Fischer projections" for de nedenfor nevnte monosakkaridene. Dere b?r vite hva man mener med: "epimers".

NB! Dere b?r med engang l?re (dvs. dere skal kunne gjengi) formlene (ved bruk av Fischer projections) p? f?lgende monosakkarider vist i Figur 7-3 (side 241) (formlene er vist ved bruk av Fischer projections i denne figuren): D-Glyceraldehyd, D-Erythrose, D-Ribose, D-Glukose, Dihydroksyaceton, D-Ribulose, D-Xylulose, D-Fruktose. Dette er eksamenspensum. Noen av disse monosakkaridene inng?r i metabolske reaksjonsveier som dere skal lese om senere (bl.a. i kapittel 14 og 20). Noen av disse monosakkaridene inng?r ogs? som en del av st?rre molekyler som dere kommer til senere. Det vil bli lettere ? l?re disse formlene og reaksjonsveiene hvis dere l?rer formlene p? monosakkaridene n?! Dere b?r ogs? vite hvordan man nummererer karbonatomene i monosakkarider.

NB! Dere b?r vite at monosakkarider med fem eller flere karbonatomer danner en ringstruktur, og i den forbindelse b?r dere kjenne hva man mener med: alfa- og beta-isomerer, mutarotasjon, pyranose-ring, furanose-ring, hemiacetal, hemiketal, anomerer, anomeric-karbon. Dere b?r kunne gjengi ringstrukturen p? D-glukose og D-fruktose (dvs alfa og beta formene av "D-glucopyranose" og "D-fructofuranose" (Figur 7-7)), og ringstrukturen p? D-ribose (sistnevnte inng?r i nukleinsyrene, og ringstrukturen er beskrevet i neste kapittel Figur 8-3, side 274)).

NB! Dere b?r vite at enkelte av hydroksylgruppene i noen monosakkarider kan bli erstattet med andre grupper (se Figur 7-9, side 244). Forbindelsene vist i Figur 7-9 inng?r ofte i karbohydratdelen til glykolipider, glykoproteiner og i karbohydratdelen av celleveggen til bakterier. Av strukturene i Figur 7-9 b?r dere kunne gjengi strukturen p? alfa og beta-D-glukosamin, og alfa og beta-D-glukose-6-fosfat (b?r v?re enkelt n?r dere allerede kan strukturen p? ringformen av D-glukose (glukopyranose)).

NB! Dere b?r kjenne f?lgende begrep/ord: "reducing sugars" og "reducing end", "O- (eventuelt N-) glycosidic bond" (glykosidbinding), "glycans", "starch" (stivelse), "glycogen", "cellulose", ¡±dextran¡± og "chitin". N?r det gjelder stivelse, glykogen, cellulose, dekstran og chitin b?r dere vite: hvilke monosakkarid som inng?r i makromolekylet, om makromolekylet er forgrenet eller ikke, forekomst og funksjon. N?r det gjelder glykogen, stivelse og cellulose b?r dere ogs? kjenne de to typene av glykosidbindinger som inng?r.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 7 anbefales: 1-6, 10, 12, 15.

KAPITTEL 8: Nucleotides and Nucleic Acids

Pensum: f.o.m. side 273 t.o.m. side 292 f.o.m. side 300 t.o.m. side 302 (resterende deler av dette kapittelet dekkes i MBV3040 Nukleinsyrenes biokjemi og i MBV4010 Arbeidsmetoder i molekyl?rbiologi og biokjemi I)

Nukleotidene er byggesteinene til nukleinsyrene, som er makromolekyler som inneholder den genetiske informasjonen. Syntese av alle proteinene, og derigjennom de fleste av cellens bestanddeler, er et resultat av informasjonen som er lagret i nukleinsyrene. Hvorledes dette skjer blir gjennomg?tt i den siste del av boken. I den siste del av boken vil dere ogs? f? en bedre gjennomg?else av hva man mener med ribosomalt RNA, messenger RNA og transfer RNA enn det dere f?r i dette kapitlet. I dette kapitlet blir nukleotidene og nukleinsyrenes struktur gjennomg?tt. I tillegg til ? v?re byggesteiner til nukleinsyrene (cellens arvestoff), har nukleotidene ogs? andre funksjoner, og noen av disse funksjonene blir omtalt i siste del av dette kapitlet.

NB! Dere b?r kunne gjengi strukturen p? de to purinene adenin (A) og guanin (G), og de tre pyrimidinene tymin (T), cytosin (C), og uracil (U) (se Figur 8-2, side 274).

NB! Ved ? koble et monosakkarid (2-deoksy-D-ribose eller D-ribose) til de ovenfor nevnte basene f?r man dannet nukleosidene (lyser?dt i Figur 8-4, side 275): deoksyadenosin, deoksyguanosin, deoksytymidin, deoksycytidin, adenosin, guanosin, uridin, og cytidin. Ved s? ? koble p? en fosfatgruppe til nukleosidene f?r en dannet nukleotidene (ogs? vist i Figur 8-4): Navnene p? disse f?r en ved legge til 5?-monofosfat etter navnet p? nukleosidene (se Figur 8-4). Symbolene dAMP, dGMP .... AMP..... som vist i Figur 8-4 benyttes ofte som forkortelse p? de forskjellige nukleotidene. Dere b?r kunne gjengi strukturen p? alle nukleotidene og nukleosidene vist i Figur 8-4 (dere b?r selvf?lgelig ogs? vite forskjellen p? nukleotid og nukleosid). Dere har allerede kommet langt med ? l?re strukturene hvis dere kan strukturen p? ribose og basene vist i Figur 8-2. Dere beh?ver ikke l?re strukturen p? de modifiserte basene som er vist i Figur 8-5 side 276. Det er tilstrekkelig at dere vet at modifiserte baser - spesielt metylerte - forekommer i DNA og RNA.

NB! Dere b?r selvf?lgelig kunne gjengi hovedtrekkene i strukturen til DNA og RNA: Prim?rstruktur: Ved ? koble sammen nukleotidene som er vist i Figur 8-4 slik at fosfatgruppen p? et nukleotid blir koblet til 3?-hydroksylgruppen p? et annet nukleotid f?r en dannet en lang kjede av nukleosider som henger sammen via fosfat bundet til 5?-hydroksylgruppen p? et nukleosid og 3?-hydroksylgruppen p? neste nukleosid (det er dannet fosfodiesterbindinger mellom nukleosidene) (se Figur 8-7). Er monosakkaridet i nukleosidene ribose har en dannet ribonukleinsyre (RNA), er monosakkaridet deoksyribose (hydrogen istedenfor en hydroksyl-gruppe i posisjon 2?) har en dannet deoksyribonukleinsyre (DNA). Basene adenin, guanin, cytosin og tymin benyttes i DNA. I RNA benyttes ogs? adenin, guanin og cytosin, men uracil blir benyttet istedenfor tymin (se Figur 8-7). Merk dere at nukleinsyrekjedene (Figur 8-7) ikke er symmetriske: de har en 3?-hydroksylende (3?-ende) og en 5?-hydroksylende (5?-ende). Man pleier ? skrive 5?-enden p? venstre side og 3?-enden p? h?yre side.

Sekund?rstruktur: Pyrimidin og purin basene i DNA og RNA (polynukleotidkjedene) er relativt flate og hydrofobe molekyler. En kan tenke seg at disse basene stikker ut fra polynukleotidkjedens hydrofile "ryggrad" som best?r av fosfat og ribose/deoksyribose. Basene kan legge seg opp p? hverandre, flatside mot flatside, slik at en f?r s?kalt "hydrophobic stacking". DNA molekylet vil som regel inneholde to slike polynukleotidkjeder tvunnet sammen i en "spiralstruktur" hvor den hydrofile "ryggraden" til de to kjedene vender ut mot de hydrofile omgivelsene og de hydrofobe basene i de to kjedene vender inn mot hverandre (se Figur 8-15, side 282). Basene i den ene kjeden danner hydrogenbindinger med basene i den andre kjeden: man f?r s?kalt baseparring. Adenin og tymin vil danne hydrogenbindinger med hverandre og dermed baseparre, og det samme vil guanin og cytosin gj?re (se Figur 8-11 p? side 279, Figur 8-15 p? side 282, og Figur 8-16 p? side 283). Denne baseparringen f?rer til at et DNA molekyl med to kjeder vil inneholde like mange adeniner som tyminer, og like mange guaniner som cytosiner (Chargaffs regel), og de to kjedene sies ? v?re komplement?re (complementary) med hverandre (se side 283). Merk dere at de to kjedene har forskjellig "retning", de sies ? v?re antiparallelle (se side 282). Dere b?r vite hvilke grupper p? basene som deltar i hydrogenbindingene (dvs dere b?r kunne gjengi strukturene vist p? h?yre side i Figur 8-11 p? side 279).

RNA inneholder som regel bare en kjede, men det kan oppst? baseparring innen denne ene kjeden hvis der finnes komplement?re omr?der. Det kan da dannes s?kalt h?rn?l-strukturer ved at kjeden kan folde tilbake p? seg selv (se Figur 8-26 og 8-27 p? side 289). RNA kan ogs? baseparre med komplement?re DNA eller RNA kjeder.

I tillegg til de ordene som ovenfor er skrevet med fremhevet skrift, b?r dere vite hva en mener med: oligonukleotider, polynukleotider, "palindrome", "major groove", "minor groove", "denaturation/renaturation", "anneal".

Dere b?r kjenne til ¡±hypochromic/hyperchromic effect¡± (se side 291-292).

Nukleotidene har ogs? andre funksjoner enn ? v?re byggesteiner for nukleinsyrene. Ved ? koble en eller flere fosfat grupper p? 5?-hydroksylgruppen p? et nukleosid f?r man et nukleotid (se Figur 8-4 p? side 275, og Figur 8-39 p? side 300). Nukleotider som inneholder tre fosfatgrupper (nucleoside triphospates) slik som vist i Figur 8-39 og 8-40 benyttes som energikilde av cellen - spesielt ATP. Dere b?r vite det som st?r i Figur 8-39 og 8-40, og merke dere det som st?r skrevet p? side 300 om ATP som "energikilde" - dere kommer til ? h?re mye om ATP senere!

Nukleotider inng?r ogs? som deler av kofaktorer/koenzymer til enzymer, som vist i Figur 8-41. Dere kommer ogs? senere til ? h?re mer om koenzymene vist i Figur 8-41. Dere skal kunne gjenkjenne strukturen p? disse koenzymene og vite hvilken del er den "funksjonelle" delen (dette vil bli gjennomg?tt i senere kapitler).

Dere b?r kjenne til nukleotidenes funksjon som "second messengers", og kunne gjengi strukturen til cAMP og cGMP (side 302).

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 8 anbefales: 1, 2, 3, 6, 7, 9 og 11.

KAPITTEL 9: DNA-Based Information Technologies

Kapittel 9 utg?r: I dette kapitlet beskrives metoder/teknikker som benyttes regelmessig innen "rekombinant DNA arbeid" (s?kalt rekombinant DNA-teknologi/genetic engineering). Dette temaet dekkes i MBV2020-Laboratoriekurs i biokjemi og molekyl?rbiologi og i MBV4010-Arbeidsmetoder i molekyl?rbiologi og biokjemi I.

KAPITTEL 10: Lipids

Pensum: f.o.m. side 343 t.o.m. side 355

Dette kapitlet omhandler lipider. I motsetning til proteinene og nukleinsyrene som har karakteristiske strukturelle og til dels funksjonelle s?rtrekk, utgj?r lipidene en gruppe stoffer som strukturelt og funksjonelt er innbyrdes noks? forskjellige - til stor frustrasjon for studenter. Det som kjennetegner lipidene er at de er relativt ul?selige i vann (hydrofobe). Noen av lipidenes biologiske funksjoner er ?: 1) fungere som energilager, 2) danne viktige strukturer (biologiske membraner), 3) fungere som kofaktorer for enzymer, 4) fungere som hormoner og cellul?re "budbringer"-molekyler.

NB! Dere b?r kunne gjengi den generelle formel for en fettsyre og triglyserid (triacylglycerol). Dere b?r ogs? kjenne til den "forenklede nomenklaturen" til fettsyrene (for eksempel, f?lgende b?r v?re en enkel sak for dere: skriv strukturen til i) 12:0, ii) 16:1(9), iii) 20:2(9,12), iv) 20:4(_5,8,11,14)). Men, dere beh?ver ikke huske navnene (hverken "common names" eller "systematic names") p? de forskjellige fettsyrene. I forbindelse med fettsyrer b?r dere vite hva en mener med: "saturated" (mettet), "unsaturated" (umettet), "cis/trans configuration". Dere b?r kjenne til: (i) hvorledes fettsyrenes lengde og antall dobbeltbindinger p?virker fettsyrenes egenskaper, (ii) hvilke lengder p? fettsyrene er vanligst, og (iii) at dobbeltbindingene i fettsyrer sjeldent er "conjugated".

NB! Dere b?r kunne gjengi den generelle strukturformelen for glycerofosfolipider (se Figuren ?verst p? side 350) og strukturformelen for glycerofosfolipidene fosfatidyl-etanolamin, -cholin, -serin, og -glycerol (se Figur 10-8, side 350).

NB! Dere b?r kunne gjenkjenne den generelle strukturformelen p? sfingolipider (se Figuren ?verst p? side 353) og den karakteristiske "steroidkjernen" til lipider som tilh?rer "sterolgruppen" (og vite at kolesterol, steroidhormoner, og enkelte vitaminer inneholder en slik "steroidkjerne").

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 10 anbefales: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10.

KAPITTEL 11: Biological Membranes and Transport

Pensum: f.o.m. side 369 t.o.m. side 383 (- 376-379) (resterende deler av dette kapittelet dekkes i MBV3030 Proteinenes biokjemi)

Dette kapitlet omhandler biologiske membraners struktur og egenskaper.

NB! Dere b?r kjenne til hvordan amfipatiske lipider oppf?rer seg n?r de blandes med vann: dannelse av "micelles", "bilayers", og "liposomes", og hvorfor slike strukturer dannes (sider 372-373, Figur 11-4). Dannelsen av disse strukturene minner om dannelsen av biologiske membraner.

NB! Dere b?r kjenne til den flytende mosaikk-modellen (fluid mosaic model) for biologiske membraner. I denne sammenheng b?r dere ogs? vite: 1) hvordan/hvorfor plastisiteten/mykheten/stivheten (degree of fluidity) til membraner p?virkes av lipidsammensetning og temperatur, og 2) at det er stor bevegelse av lipider og proteiner i membranen - ¡°integral¡± membranproteiner ¡°flyter¡± i en sj? av lipider¡±. Men proteinene og lipidene foretar ikke s?kalt ¡°flip-flop¡± - hvorfor ikke?

N?r det gjelder membranproteiner b?r dere vite: 1) hva ¡°integral¡± (intrinsic, integrerte) proteiner og ¡°peripheral¡± (extrinsic, perifere) proteiner er, 2) hvordan disse to proteintypene er forskjellige m.h.t.: i) hydrofobisitet/hydrofilisitet, og ii) forhold som m? benyttes for ? frigj?re disse proteinene fra membranen (se sider 373-374, og Figur 11-6) og 3) at membranen er asymmetrisk m.h.t. membranproteinene og lipidene. Hvilken side av plasmamembranen vil du finne karbohydratdelen av et membran-assosiert glykoprotein?

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 11 anbefales: 3-6, 11-15.

KAPITTEL 12: Biosignaling:

Kapittel 12 utg?r (deler gjennomg?es i MBV3030 Proteinenes biokjemi)

KAPITTEL 13: Principles of Bioenergetics

Pensum: f.o.m. side 481 t.o.m. side 516 (dvs hele kapitlet)

Sidene 481-491 kan betraktes som en innledning til metabolismen - dere b?r merke dere figurene 1-4 p? sider 482-484. Figur 4 gir en grov oversikt over metabolske reaksjonsveier dere kommer til ? lese mer om i kommende kapitler. Det er lett ? miste oversikten n?r dere begynner med detaljene - da kan det l?nne seg ? kikke p? Figur 4. Dere b?r vite hva man mener med: metabolisme, katabolisme, og anabolisme - se side 482 og Figur 3 p? side 483. Sidene 489-495 gir en kort og relativ enkel innf?ring i noen prinsipper og begreper innen termodynamikken som det er n?dvendig ? kunne for videre lesing av pensum. Sidene 507-511 gir en kort beskrivelse av oksydasjon-reduksjons reaksjoner (redoksreaksjoner). Det aller meste av dette b?r v?re kjent stoff siden mye av det er repetisjon av pensum i generell kjemi (KJM1010: Kjemiske prinsipper og strukturer). L?r det hvis dere ikke kan det! Det er n?dvendig ? kunne dette for ? f? full forst?else av enkelte temaer som taes opp senere.

NB! N?r det gjelder termodynamikk og redoksreaksjoner generelt b?r dere vite hva en mener med: forandringer i Gibbs fri-energi (G), "exergonic" og "endergonic" reaksjoner, forandringer i entalpien (H), "exothermic" og "endothermic" reaksjoner, forandringer i entropien (S), og sammenhengen mellom G, H og S n?r forandringene skjer ved konstant trykk og temperatur (ligning 13-1 p? side 490). Definisjonen p? likevektskonstanten for en reaksjon b?r v?re kjent (ligning 13-2 p? side 491), og forholdet mellom G for en kjemisk reaksjon og reaksjonens likevektskonstant (ligningen ?verst p? side 492). Likes? hvorledes konsentrasjonen av reaktanter og produkter p?virker G for en reaksjon (ligning 13-3 p? side 494). Dere b?r kjenne til m?ten ? uttrykke redoksreaksjoner som "halvreaksjoner", og hva standard reduksjonspotensialet er, hvordan reduksjonspotensialet p?virkes av konsentrasjonen av reaktanter og produkter (ligning 13-4 og 13-5 p? side 510), og sammenhengen mellom forandringen i reduksjonspotensialet og Gibbs fri-energi (ligning 13-6 p? side 510).

NB! Merk dere: ATP (dere kjenner strukturen til dette nukleotidet fra kapittel 8) fungerer som cellens "energivaluta". Deler av energien cellen f?r ved nedbrytning (katabolisme) av n?ringsstoffer (for eksempel nedbrytning av karbohydrater eller fett) blir benyttet til ? lage ATP fra ADP og fosfat. Dvs en del av energien som blir frigjort ved "exergonic" katabolske reaksjoner benytter cellen til ? produsere et "energirikt" molekyl, ATP. Energien cellen f?r i form av ATP (se Figur 8-39 og 8-40 p? side 300 hvis dere ikke husker strukturen p? ATP, ADP og AMP) kan s? benyttes til ? drive frem "endergonic" prosesser (for eksempel anabolske reaksjoner som syntese av makromolekyler eller andre komponenter cellen har behov for, transport av molekyler over membraner mot en konsentrasjonsgradient, eller muskelbevegelse). Hvorfor tror du det l?nner seg for celler ? ha en slags "energivaluta" fremfor ? drive ren byttehandel med energi hvor alle "endergonic" prosesser/reaksjoner er direkte koblet til "exergonic" prosesser/reaksjoner? Et analogt sp?rsm?l er: hvorfor finner vi det mer hensiktsmessig ? benytte oss av et valutasystem n?r vi handler fremfor ? benytte et "byttehandel-system"? Det til tross for at det krever mye arbeid (energi) ? opprettholde et valutasystemet, samt at det kreves flere "mellomledd".

NB! Merk dere Figur 13-1 og tekst p? side 496 som gir en forklaring (4 punkter nevnt i tekst til figuren) p? hvorfor ATP er en s?kalt "energirik" forbindelse. Denne begrunnelsen gjelder til dels ogs? for andre "energirike" forbindelser: se f.o.m. side 497 t.o.m. f?rste avsnitt side 500.

NB! Merk dere f?lgende setning p? side 507: "The flow of electrons in oxidation-reduction reactions is responsible, directly or indirectly, for all work done by living organisms." Elektronene kommer fra n?ringsstoffer i redusert form (fett, karbohydrater) som blir oksydert via forskjellige katabolske reaksjonsveier som vi skal se n?rmere p?. Enzymer (for eksempel dehydrogenaser) som katalyserer oksydasjonen overf?rer elektronene fra disse n?ringsstoffene til koenzymene: NAD+, NADP+, FMN, og FAD (dere har sett strukturen p? NAD+ og FAD i kapittel 8, Figur 8-41, side 301, dere kommer til ? h?re mye om disse koenzymene senere). Noe av energien man f?r ut av disse "exergonic" redoksreaksjonene benyttes til slutt til syntese av cellens viktigste energivaluta, ATP. Strukturen p? den reduserte og den oksyderte formen p? de fire ovenfor nevnte koenzymene er ogs? vist i Figur 13-15 og 13-18 p? sidene 513 og 516. Som nevnt tidligere b?r dere kunne gjenkjenne strukturen p? disse fire koenzymene. Dere b?r vite at det er nicotinamidringen p? NAD+/NADH og NADP+/NADPH som blir redusert/oksydert, og hvordan denne ringen ser ut i redusert og oksydert tilstand. Liks? b?r dere vite at det er isoalloxazine-ringen p? FMN/FMNH2 og FAD/FADH2 som blir redusert/oksydert, og hvordan denne ringen ser ut i redusert og oksydert tilstand.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 13 anbefales (spesielt oppgave 9): 1, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 15, 18, 19, 20, 21, og 22. KAPITTEL 14: Glycolysis, Gluconeogenesis and the Pentose Phosphate Pathway

Pensum: f.o.m. side 521 t.o.m. side 555 (dvs hele kapitlet, men sider 536-537, 539, 542, 551 kan betraktes som kursorisk pensum) I f?rste del av dette kapitlet (sider 521-534) gjennomg?es glykolysen, som er den "katabolske" reaksjonskjeden som f?rer til at glukose blir omdannet til pyruvat: For hvert molekyl av glukose f?r en dannet 2 molekyler av pyruvat. Denne omdannelsen er koblet (coupled), slik at noe av energien som frigj?res ved denne omdannelsen benyttes til dannelse av 2 molekyler ATP og 2 molekyler NADH for hvert molekyl av glukose som blir omdannet til pyruvat (se ligning 14-1 p? side 523). I kapittel 16 skal vi se hvorledes pyruvat under aerobe forhold kan bli oksydert videre til CO2 via sitronsyresyklusen. Under anaerobe forhold kan pyruvat bli omdannet til andre forbindelser. Cellen kan under anaerobe forhold "kvitte" seg med overskudd av NADH ved ? redusere pyruvat til laktat (denne reaksjonen er katalysert av enzymet laktat-dehydrogenase). Enkelte mikroorganismer kan "kvitte" seg med overskudd av NADH under anaerobe forhold ved ? omdanne pyruvat til etanol og CO2 (katalysert av pyruvat-dekarboksylase og alkohol-dehydrogenase). NB! Dere b?r kjenne disse to sistnevnte m?tene ? omdanne pyruvat p?, de er omtalt i dette kapitlet p? sidene 538 og 540, se ogs? Figur 14-3 p? side 525. Dere b?r kunne gjenkjenne strukturen p? koenzymet thiamine pyrofosfat (Figur 14-13 a), og vite hvorledes thiazoliumringen i dette koenzymet medvirker i dekarboksylerings-reaksjoner (Figur 14-13 c)

NB! Dere b?r kunne gjengi glykolysen: dvs Figur 14-2 p? side 524 (dere b?r kunne gjengi reaksjonskjeden, med navn og struktur p? forbindelsene som inng?r, navn p? hva slags type enzymer som inng?r (kinase, dehydrogenase, isomerase o.s.v.), om reaksjonstrinnene er reversible eller irreversible, og dere b?r selvf?lgelig ogs? vite i hvilke trinn ATP og NAD inng?r). Dere har allerede kommet langt med ? l?re glykolysen hvis dere har l?rt strukturen p? karbohydratene slik som ble anbefalt ved gjennomg?else av kapittel 7.

NB! Glykogen (og stivelse i planter) er et polysakkarid best?ende av glukoseenheter. Det fungerer som opplagsn?ring. Hvilken fordel har cellen av ? lagre glukose i form av et makromolekyl som glykogen fremfor som glukose molekyler (se side 248)? Dere b?r kjenne til hvorledes glukose blir spaltet fra glykogen og derved klargjort for glykolysen. Dette gjennomg?es i dette kapitlet (se sider 534-536, og Figur 14-10 ) og noe mer detaljer i neste kapittel (se sider 562-563 og Figur 15-3 og 15-4).

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep: heksokinase, kinase, "substrate-level phosphorylation", mutase, isomerase, isozymes.

Som nevnt ovenfor brytes glukose ned via glykolysen for ? generere ¡±energirike¡± molekyler (ATP, NADH) som cellen trenger til ? kunne gjennomf?re livsviktige energikrevende prosesser. En viktig energikrevende prosess er syntese av glukose via glukoneogenesen (gluconeogenesis) og denne reaksjonsveien gjennomg?es ogs? i dette kapitlet.. I motsetning til nedbrytning av glukose (som er en "eksergonisk" - og katabolsk - prosess hvor det inng?r oksideringstrinn), s? er syntesen av glukose en ¡±endergonisk¡± (og anabolsk) prosess hvor det inng?r reduksjonstrinn. For ? syntetisere glukose via glukoneogenesen m? det derfor forbrukes ¡±energirike¡± molekyler (ATP) og reduserte forbindelser (NADH), s? her kommer ATP og NADH generert via katabolske reaksjonsveier (som eksempelvis glykolysen) til nytte.

P? samme m?ten som med gykolysen b?r dere kunne gjengi reaksjonstrinnene i glukoneogenesen (se Figur 14-16 p? side 544). I den forbindelse b?r dere kunne gjengi reaksjonskjeden, med navn og formel p? forbindelsene som inng?r, navn p? hva slags type enzymer som inng?r (kinase, dehydrogenase, isomerase o.s.v.), om reaksjonen er reversibel eller irreversibel, og dere b?r selvf?lgelig ogs? vite i hvilke trinn ATP, GTP og NAD inng?r. Dere har allerede kommet langt med ? l?re glukoneogenesen hvis dere kan glykolysen: de to reaksjonsveiene er bare forskjellige i tre trinn. Merk dere hvor (og p? disse trinnene hvordan) glukoneogenesen er forskjellig fra glykolysen. Merk dere at de to reaksjonsveiene er forskjellige der termodynamiske forhold krever det, og at reaksjonsveiene reguleres via enzymer som inng?r i trinn hvor de to reaksjonsveiene er ulike.

N?r dere gjennomg?r reaksjonsveier som f?rer til syntese og nedbrytning av en og samme forbindelse (som eksempelvis syntese og nedbrytning av glukose via h.h.v. glukoneogenesen og glykolysen) b?r dere merke dere at synteseveien og nedbrytningsveien ofte har mange likhetstrekk, men er sjeldent (les aldri) helt identiske. Det er to grunner til at de ikke kan v?re helt identiske: (i) Nedbrytning er ofte totalt sett i utgangspunktet en eksergonisk prosess, mens syntesen i utgangspunktet ofte er totalt sett en endergonisk prosess. For at synteseveien skal bli termodynamisk mulig m? den derfor ofte "kobles" til eksergoniske reaksjoner (som eksempelvis forbruk av ATP i glukoneogenesen), mens dette i samme grad ikke er n?dvendig for nedbrytningsveien . (ii) For ? oppn? en hensiktsmessig uavhengig regulering av nedbrytning og syntese (cellen vil selvf?lgelig ikke bryte ned og syntetisere glukose p? en og samme tid) m? reguleringen skje via forskjellige enzymer, som igjen inneb?rer forskjellige reaksjonsveier.

NB! Selv om mest glukose blir brutt ned via glykolysen (og cellen f?r derved dannet ATP), s? finnes det andre reaksjonsveier hvorved glukose kan brytes ned. En av disse veiene er pentosefosfatveien (pentose phosphate pathway) som gjennomg?es i siste del av kapitlet. Denne reaksjonsveien b?r dere kunne gjengi (Figur 14-21 og 14-22, sidene 550 og 552). Denne reaksjonsveien har en annen funksjon enn glykolysen i det en f?r dannet andre mellomprodukter som er viktige for cellen: bl.a. ribose som er n?dvendig for syntese av nukleinsyre (husk at ribose inng?r i nukleinsyrene og nukleotidene) og NADPH som er et viktig "reduserende agens" i forskjellige syntese-reaksjonsveier (anabolisme) (for eksempel syntese av fettsyrer).

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 14 anbefales: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 og 23.

KAPITTEL 15: Principles of Metabolic Regulation: Glucose and Glycogen

Pensum: f.o.m. side 560 t.o.m. side 591

Som nevnt i forbindelse med kapittel 14 er glykogen (og stivelse i planter) et polysakkarid som fungerer som opplagsn?ring og best?r av glukoseenheter. Hva er fordelen ved at glykogen er forgrenet (se side 568)? Dere b?r kjenne reaksjonene som f?rer til syntese av glykogen fra glukose (se sider 565-570 og Figur 15-7, 15-8 og 15-9) og reaksjonene f?rer til at glukose blir spaltet fra glykogen og derved klargjort for glykolysen (se sider 562-563 og Figur 15-3 og 15-4).

Regulering av glykolysen og glukoneogenesen (sider 575-583): merk dere hvorledes enzymene hexokinase, fosfofruktokinase-1 (PFK-1), fruktose 1,6-bisfosfatase-1 (FBPase-1) og pyruvatkinase reguleres og hvorledes fruktose 2,6-bisfosfat p?virker glykolysen og glukoneogenesen.

Regulering av syntese og nedbrytning av gykogen (sider 583-591): merk dere enzymene glycogenfosforylase (Figurene 15-24, 15-25 og 15-26) og glykogensyntase (Figur 15-27) reguleres.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 15 anbefales: 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11.

KAPITTEL 16: The Citric Acid Cycle

Pensum: f.o.m. side 601 t.o.m. side 625 (dvs hele kapitlet) I kapittel 14 s? vi hvordan cellen kunne f? dannet ATP ved nedbrytning av glukose til pyruvat via glykolysen. Hvordan pyruvat videre blir omdannet beror p? om man har aerobe eller anaerobe forhold (se Figur 14-3 p? side 525). Som nevnt i kapittel 14 f?r man videre dannet laktat (melkesyre) eller etanol under anaerobe forhold. Er det tilstrekkelig med oksygen (aerobe forhold) blir pyruvat istedenfor videre nedbrutt til CO2 og H2O via sitronsyresyklusen (citric acid cycle) som er omtalt i dette kapitlet, og som et resultat av dette f?r cellen dannet enda mer ATP. (Dannelse av H2O skjer egentlig f?rst ved oksydativ fosforylering (omtalt i kapittel 19) n?r NADH og FADH generert bl.a. i sitronsyresyklusen reduserer O2 til H2O).

NB! Ved oksydativ-dekarboksylasjon blir pyruvat f?rst omdannet til acetyl-CoA og CO2 ved hjelp av pyruvat-dehydrogenase komplekset: Se Figur 16-2, dere b?r kunne gjengi reaksjonen i Figur 16-2, og kjenne til de fem koenzymene som deltar i reaksjonen. Dere b?r kunne gjenkjenne strukturen til alle fem koenzymene: NAD, FAD, TPP, CoA-SH (koenzym A), og lipoate, og vite hvilken del av disse koenzymene som er den reaktive gruppen. Dere b?r i grove trekk vite hvordan den reaktive gruppen medvirker i de typer av reaksjoner disse koenzymene deltar i. NAD og FAD er (sammen med NADP og FMN) omtalt i kapittel 8 og 13 (Figur 8-41, side 301; Figur 13-15, side 513; og Figur 13-18, side 516). Disse fire koenzymene fungerer som "elektronb?rere" i oksydasjons-reduksjons-reaksjoner. Pyruvat blir oksydert i reaksjonen vist i Figur 16-2, og ved denne oksyderingen g?r elektronene innom FAD f?r de til slutt blir overlevert til NAD. TPP fungerer i dekarboksyleringsreaksjoner. TPP var omtalt i kapittel 14 i forbindelse med dekarboksylering av pyruvat til acetaldehyd, som s? videre ble omdannet til etanol (se Figur 14-13 p? side 541). I reaksjonen vist i Figur 16-2 medvirker TPP igjen til dekarboksylering av pyruvat, men denne gangen blir produktet acetyl-CoA. Strukturen til CoA-SH er vist i Figur 16-3 p? side 603 (CoA-SH er ogs? omtalt i kapittel 8, Figur 8-41, side 301). Strukturen til lipoate er vist i Figur 16-4, side 603.

NB! Pyruvat-dehydrogenase-komplekset er et eksempel p? et multienzymkompleks hvor en kan oppn? s?kalt "substrate channeling" (sider 604-605, se ogs? side 622). Hva tror du er fordelen med ? ha multienzymkomplekser fremfor ? ha "enkeltst?ende enzymer"? Hvilke ulemper tror du det har?

NB! Sitronsyresyklusen er vist i Figur 16-7 p? side 607. Dere b?r kunne gjengi sitronsyresyklusen som vist i figur 16-7: D.v.s. (a) strukturene som vist med navn og plassering i syklusen, (b) hvor koenzymer og GTP inng?r, og (c) navnene p? enzymene som inng?r p? de forskjellige trinnene og om trinnene er reversible eller irreversible. I eukaryoter foreg?r reaksjonene som inng?r i sitronsyresyklusen i mitokondriene. Dere b?r kjenne "energiutbytte" fra sitronsyresyklusen (se Figur 16-13 p? side 615).

NB! Dere b?r vite hvorfor man sier at sitronsyresyklusen er en amfibolisk reaksjonsvei (amphibolic pathway), og hva en mener med "anaplerotic" reaksjoner (sider 616-617). Dere b?r kjenne til ett eksempel p? en anaplerotic reaksjon: dannelse av oxaloacetat ved karboksylering av pyruvat med CO2, katalysert av pyruvat karboksylase. Dere b?r kunne gjen-kjenne strukturen p? biotin. Biotin er en prostetisk gruppe som medvirker i denne karboksy-leringsreaksjonen. Dere b?r kjenne til hva som er den "reaktive" delen i biotin og i grove trekk hvordan den medvirker til karboksylering av pyruvat (d.v.s. dere beh?ver ikke kunne Figur 16-16 i detalj, men vite hvor CO2 binder seg til biotin for s? ? bli overf?rt til pyruvat).

NB! Regulering av sitronsyresyklusen: Her gir Figur 16-18 p? side 621 en god oversikt over hva dere b?r kunne - l?r og forst? den! N?r det gjelder denne figuren b?r dere vite hvorledes ATP/ADP/AMP, NADH/NAD+ og acetyl-CoA/CoA p?virker pyruvat-dehydrogenase, sitratsyntase, isositrat-dehydrogenase og _-ketogluterat-dehydrogenase.

NB! Dere b?r kunne gjengi glyoksylatsyklusen (figur 16-20, side 624), og forst? hvorfor denne syklusen gj?r det mulig for en celle ? omdanne lipider til glukose. Vertebrater har ikke enzymene (isocitrate-lyase og malate-synthase) som er n?dvendige for glyoksylatsyklusen og kan derfor ikke omdanne lipider til glukose.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 16 anbefales: 1-5, 7, 9-16, 18, 19, 20.

KAPITTEL 17: Fatty Acid Catabolism

Pensum: f.o.m. side 631 t.o.m. side 639, 650-652

I kapittel 14 s? vi hvordan cellen kan danne ATP ved nedbrytning av glukose til pyruvat via glykolysen, og i kapittel 16 hvordan pyruvat videre kan bli omdannet til acetyl-CoA og s? videre nedbrutt til CO2 via sitronsyresyklusen (citric acid cycle). Som et resultat av dette f?r cellen generert ATP. I dette kapitlet tar en for seg hvorledes fettsyrer blir omdannet til acetyl-CoA via beta-oksydasjon. Acetyl-CoA dannet via beta-oksydasjon kan s? videre bli nedbrutt via sitronsyresyklusen p? samme m?te som acetyl-CoA dannet via glykolysen; og man f?r generert ATP. Ved opphopning av acetyl-CoA vil en del bli omdannet til ketonlegemer

NB! Som glykogen, tjener triglyserider som opplagsn?ring. Hvilke fordeler er det ? benytte triglyserider som opplagsn?ring fremfor glykogen? Hvilke fordeler er det ? benytte glykogen som opplagsn?ring fremfor triglyserider? Se side 345 (kapittel 10) og side 631. Hvorfor har triglyseridene et h?yt energiinnhold per vektenhet? - hvorfor er det s? mye h?yere enn energiinnholdet til glykogen?

I tillegg til ? tjene som opplagsn?ring, kan "fettlageret" like under overflaten hos dyr tjene som isolasjon mot kulde og som "st?tdemper".

NB! Dere b?r kjenne til (gjengi) reaksjonene som katalyseres av acyl-CoA synthetase som vist i Figur 17-5, side 635. Hvilken betydning for disse reaksjonene har hydrolysen av pyrofosfat katalysert av "inorganic pyrophosphatase"?

NB! Dere b?r kjenne hvorledes fettsyrer transporteres inn i mitokondriene (se Figur 17-6, side 636). Dere b?r kunne gjenkjenne strukturen til karnitin (side 636) og vite hvorledes fettsyrene binder seg til karnitin.

NB! I celler som har mitokondrier, foreg?r beta-oksydasjon i mitokondriene. Dere b?r kunne gjengi reaksjonstrinnene i beta-oksydasjon av fettsyrer, vite hvor de forskjellige koenzymene inng?r, og "hva slags" enzym som inng?r p? hvert trinn (d.v.s. dehydrogenase, hydratase, dehydrogenase og acetyltransferase). Alt dette st?r i figur 17-8 a, side 638.

NB! Utfra ditt kjennskap til glykolysen, beta-oksydasjon av fettsyrer, sitronsyresyklusen, og oksydativ fosforylering (oksydativ fosforylering blir omtalt i kapittel 19) b?r du kunne regne ut hvor mange ATP molekyler man f?r generert ved: (i) omdannelse av et molekyl av glukose-6-fosfat til CO2 og H2O, (ii) "avspaltning" av et glukose molekyl fra glykogen og omdannelse av dette molekylet til CO2 og H2O, og (iii) omdannelse av en fettsyre (med kjent lengde) til CO2 og H2O. Hvis du starter med en fri fettsyre m? du huske p? at du f?rst m? investere to "energirike bindinger" (ATP til AMP og fosfat) for ? danne fettsyre-CoA.

NB! Dere b?r vite hvordan glyseroldelen av triglyserider brytes ned (g?r inn i glykolysen) og kunne regne ut antall ATP molekyler en f?r dannet ved omdannelse av et glyserolmolekyl til CO2 og H2O. (D.v.s. dere b?r kunne gjengi Figur 17-4, side 635).

NB! Dere b?r kjenne til (gjengi) reaksjonene som f?rer til dannelse av ketonlegemer.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 17 anbefales: 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9 (f?rste del), 10, 15, og 16.

KAPITTEL 18: Amino Acid Oxidation and the Production of Urea

Pensum: f.o.m. side 656 t.o.m. side 671 I foreg?ende kapitler har vi sett hvordan nedbrytning/oksydering av karbohydrater (nedbrytning av glykogen/glukose via glykolysen, og under aerobe forhold videre via sitronsyresyklusen) og lipider/fettsyrer (nedbryting av fettsyrer via beta-oksydasjon og s? videre via sitronsyresyklusen) genererer "metabolsk energi". Aminosyrene tilh?rer den tredje (og siste) klasse av molekyler som ved oksydativ nedbrytning kan tilf?re celler betydelig mengder med "metabolsk energi", og dette blir omtalt i kapittel 18. Frie aminosyrer tilgjengelig for nedbrytning dannes ved at: (a) normal syntese og nedbrytning av cellul?re proteiner resulterer i et "overskudd" av frie aminosyrer, (b) mangel p? annen n?ring resulterer i nedbrytning av kroppens proteiner til frie aminosyrer som igjen kan brytes ned for derved ? f? generert "metabolsk energi", og (c) store mengder av proteiner i dietten resulterer i inntak av st?rre mengder aminosyrer enn det som er n?dvendig for proteinsyntese (kj?ttspisende dyr f?r en betydelig andel av sin "metabolske energi ved ? oksydere aminosyrer, mens planter og plantespisende dyr f?r bare en liten eller ubetydelig andel av sin energi p? denne m?ten).

Ved nedbryting av aminosyrene fjernes alfa-aminogruppen slik at en f?r dannet en alfa-ketosyre, som s? videre kan omdannes til CO2 og H2O (se Figur 18-1). Merk dere den sentrale plass sitronsyresyklusen har i nesten alle "nedbrytingsprosesser": (1) Forbindelsene som blir dannet ved nedbryting av glukose via glykolysen kan nedbrytes videre via sitronsyresyklusen, (2) Forbindelsene som blir dannet ved nedbryting av fettsyrer via beta-oksydasjon kan nedbrytes videre via sitronsyresyklusen, og (3) etter fjerning av aminogruppen(e) kan karbonskjelettet til aminosyrene "kanaliseres" inn i sitronsyresyklusen hvor de enten kan brytes videre ned eller v?re utgangspunktet for anabolske prosesser (se Figur 18-15, kursorisk pensum).

Det som er statarisk pensum i dette kapitlet omhandler hovedsakelig reaksjonsveiene som f?rer til at aminogruppen fjernes fra aminosyrene, samt aminogruppens videre skjebne (ureasyklusen). Den videre omdannelsen av karbonskjelettet og hvorledes det kan bli kanalisert inn i sitronsyresyklusen er ikke pensum i MBV1030, men dekkes i MBV3030: Proteinenes biokjemi.

NB! Merk dere den sentrale rollen aminosyren glutamat spiller n?r det gjelder "katabolisme av aminogrupper". I forbindelse med overf?ring av aminogrupper fra aminosyrer til alfa-ketoglutarat med dannelse av glutamat b?r dere: (a) kjenne til hva slags reaksjoner aminotransferaser (eller transaminaser) katalyserer (se side 660 og Figur 18-4), (b) vite at pyridoksalfosfat er en "prostetisk" gruppe i disse enzymene, (c) kunne gjenkjenne strukturen til pyridoksalfosfat, og (d) vite hvilken del av pyridoksalfosfat binder aminogruppen (se Figur 18-5a p? side 661 og ?verste del av Figur 18-6 p? side 662). I forbindelse med den videre fjerning av aminogruppen fra glutamat og dannelse av NH4+ og alfa-keloglutarat b?r dere kjenne til oksydativ-deaminerings-reaksjonen katalysert av glutamat-dehydrogenase (se Figur 18-7 p? side 663). Dere b?r i denne sammenheng ogs? vite hva man mener med transdeaminering.

NB! Merk dere den sentrale rollen glutamin og til dels alanin spiller n?r det gjelder transport av aminogrupper/NH4+ til leveren. Hvorfor m? man benytte et "transport-molekyl" som for eksempel glutamin for ? transportere NH4+/aminogrupper fra andre deler av kroppen til leveren? Hvorfor er det "hensiktsmessig" at glutamin benyttes til dette i stedet for glutamat? Hvorfor er det "hensiktsmessig" at muskelceller benytter alanin i stedet for glutamin til transport av aminogrupper til leveren? (se sider 662-665).

NB! Ureasyklusen er vist i Figur 18-10 p? side 666. Dere b?r kunne gjengi ureasyklusen: D.v.s. (a) strukturene som vist med navn og plassering i syklusen, og (b) hvor og hvordan ATP/AMP inng?r. Reaksjonene som inng?r i ureasyklusen foreg?r i levercellene: dels i mitokondriene, dels i cytosolen. Dere b?r kjenne hvor mye "energi" som kreves for ? gjennomf?re syklusen (se side 669). Dere b?r vite hvorledes nitrogen fra aminogruppene i aminosyrer "kanaliseres" fra aminosyrer til ureasyklusen: D.v.s. se sammenhengen mellom det som var nevnt ovenfor i forbindelse med glutamat, glutamin og alanin og ureasyklusen (hvorledes Figurene 18-2, 18-4, 18-7, og 18-10 "henger sammen").

NB! Avsnittet om ¡±genetic defects in the urea cycle...¡± (sider 669-670) kan betraktes som kursorisk pensum.

Noen sp?rsm?l: I hvilket organ finner ureasyklusen sted? Hvorledes kvitter bakterier seg med NH4+? Benytter de ureasyklusen? Hvorledes kvitter fisk og fugler seg med NH4+ (se Figur 18-2b)? Benytter de ureasyklusen?

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 18 anbefales: 1, 2, 3, 6, 7, 14 og 15.

KAPITTEL 19: Oxidative Phosphorylation and Photo-phosphorylation

Pensum: f.o.m. side 690 t.o.m. side 744 (dvs hele kapitlet), men sider 697-701, 706, og 710-712 kan betraktes som kursorisk pensum

I foreg?ende kapitler har vi sett hvordan cellen kan f? dannet (1) NADH + H+ av NAD+ og (2) FADH2 av FAD ved nedbrytning/oksydering av i) karbohydrater (nedbrytning av glykogen/glukose via glykolysen, og videre via sitronsyresyklusen) ii) lipider/fettsyrer (nedbryting av fettsyrer via beta-oksydasjon og s? videre via sitronsyresyklusen) , og iii) aminosyrer (reaksjonsveiene som f?rer til nedbrytning av aminosyrenes karbonskjelett er ikke pensum). Dette kapitlet omhandler oksydativ fosforylering. Ved denne prosessen f?r cellen generert "metabolsk energi" i form av ATP ved at NADH og FADH2 blir oksydert tilbake til NAD+ og FAD, mens O2 blir redusert til H2O. En del av den avgitte energien for denne "eksergoniske" prosessen benyttes til fosforylering av ADP til ATP: derav navnet oksydativ fosforylering.

Kapitlet omhandler ogs? en annen prosess, fotofosforylering. Denne prosessen har visse likhetstrekk med oksydativ fosforylering. Ved fotofosforylering f?r celler generert "metabolsk energi" i form av ATP ved at H2O blir oksydert til O2, mens NADP+ blir redusert til NADPH + H+. Energien til ? drive denne "endergoniske" reaksjonen f?es fra lys ("pigmentmolekyler" "aktiveres" og kommer i en "h?y energi tilstand" ved absorbsjon av lys). Fotofosforylering foreg?r i planter (i kloroplastene i plantens celler) og i fotosyntetiske bakterier.

NB! I eukaryote celler foreg?r oksydativ fosforylering i mitokondriene. Dere b?r kjenne mitokondrienes "anatomi" som beskrevet i Figur 19-1, p? side 691. Hvor i eukaryote celler finner f?lgende reaksjonsveier sted (i mitokondriene eller cytosolen): sitronsyresyklusen, beta-oksydasjon, oksydasjon av aminosyrene, ureasyklusen, glykolysen? (se side 691 og 666).

• Hvilken reaksjon katalyseres av "pyridine nucleotide transhydrogenase"?
• Benyttes NADH eller NADPH som reduserende agens ved anabolske reaksjoner?
• Benyttes NADH eller NADPH som reduserende agens (elektrongiver) ved oksydativ fosforylering?

NB! Dere b?r kunne gjenkjenne strukturen til ubiquinone/ubiquinol (coenzyme Q) og vite hvilken del av molekylet blir forandret ved reduksjon/oksydasjon (Figur 19-2, side 693). Dere b?r vite hva som kjennetegner cytokromer, og dere b?r kunne gjenkjenne strukturen til porfyrin. Dere b?r vite hva som kjennetegner jern-svovel proteiner (sider 693-694).

NB! Dere b?r forst? hvorledes en utfra kjennskap til reduksjonspotensialer og bruk av hemmere kan dedusere rekkef?lgen p? komponentene som inng?r i elektrontransportkjeden (sider 694-696 og Figur 19-6).

NB! N?r det gjelder elektrontransportkjeden (respirasjonskjeden) beh?ver dere ikke kunne alle detaljene som st?r i boken (side 697-701, kursorisk), men dere b?r vite at (se Figur 19-15 p? side 703): (a) NADH dehydrogenase komplekset (kompleks I) oksyderer NADH + H+ til NAD+ samtidig som det reduserer ubiquinone (UQ) til ubiquinol (UQH2 ). Komplekset er et stort flavoprotein som inneholder en rekke polypeptidkjeder og det er lokalisert i mitokondrienes innermembran. Oksydasjon/reduksjon av dette komplekset f?rer til transport av H+ inn i omr?det mellom mitokondrienes inner- og yttermembran. (b) Succinat dehydrogenase (kompleks II). Dette enzymkomplekset inng?r i sitronsyresyklusen ved at det oksyderer succinat (ravsyre) til fumarate (fumarsyre) (se Figur 16-7 p? side 607) og enzymets prostetiske gruppe, FAD, blir redusert til FADH2. Enzymet inng?r ogs? i elektrontransportkjeden ved at det deretter reduserer UQ til UQH2 samtidig med at enzymets prostetiske gruppe blir oksydert tilbake til FAD. Dette komplekset er ogs? lokalisert i mitokondrienes innermembran. (c) Ubiquinone (UQ) er fettl?selig (se strukturen i Figur 19-2 p? side 693) og har bevegelsesfrihet i mitokondrienes innermembran. Etter at UQ har blitt redusert til UQH2 av kompleks I eller kompleks II kan UQH2 diffundere i membranen over til kompleks III. Merk dere at kompleks I reduserer UQ direkte, ikke via kompleks II. Merk dere ogs? at acyl-CoA dehydrogenase som inng?r i det f?rste trinnet i beta-oksydasjon av fettsyrer (se Figur 17-8 p? side 638) reduserer UQ "direkte" (via noen mellomledd, men ikke via kompleks I eller II) (se Figur 19-8, side 697): Acyl-CoA dehydrogenase har FAD som en prostetisk gruppe og denne gruppen blir redusert til FADH2 ved beta-oksydasjon av fettsyrer (side 638). Via noen mellomledd (som ikke inkluderer kompleks I eller II, og som ikke er pensum) kan enzymet s? redusere UQ til UQH2, samtidig med at enzymets prostetiske gruppe blir oksydert tilbake til FAD. Ogs? andre dehydrogenaser (glycerol-3-fosfat dehydrogenase) reduserer UQ utenom ? g? via kompleks I eller II (se side 19-8, side 697). (d) Kompleks III er enzymkomplekset ubiquinone-cytokrom c oksydoreduktase. Komplekset inneholder cytokrom c1, to typer cytokrom b, og en rekke andre proteiner. Komplekset oksyderer UQH2 tilbake til UQ, samtidig som det reduserer cytokrom c. I denne prosessen fungerer komplekset som en protonpumpe, ved at det pumper H+ inn i omr?det mellom mitokondrienes inner- og yttermembran. Dette inneb?rer at kompleks III m? ha en asymmetrisk orientering i innermembranen. (e) Cytokrom c blir redusert av kompleks III og blir s? oksydert tilbake igjen ved ? redusere kompleks IV. Merk dere at cytokrom c1 og cytokrom c er to forskjellige proteiner. Cytokrom c1 inng?r i kompleks III. Cytokrom c er et "peripheral" membranprotein som er "l?selig" assosiert (via elektrostatiske interaksjoner) med yttersiden av mitokondrienes innermembran. Det er ikke et utpreget hydrofobt protein. (f) Kompleks IV er cytokrom-oksydase og inneholder to typer cytokrom a. Komplekset blir redusert av cytokrom c og s? oksydert tilbake igjen ved at det reduserer O2 til H2O. Det utf?rer dette ved ? overf?re fire elektroner samtidig per O2 molekyl slik at en f?r dannet to molekyler H2O uten ? generere meget reaktive (og skadelige) delvis reduserte mellom-produkter som hydrogenperoksyd. Som et resultat av dette f?r en ogs? her overf?rt H+ til omr?det mellom mitokondrienes ytter- og innermembran.

Figur 19-15 gir en oversikt over elektrontransportkjeden. Merk dere hvilke trinn en f?r overf?rt H+ til omr?det mellom ytter og innermembranen. Bakterier har ikke mitokondrier, men de kan ha en elektrontransportkjede som har mange fellestrekk med den man finner i mitokondriene i eukaryote celler. Elektrontransportkjeden i bakterier er lokalisert i cellens plasmamembran (se side 721).

NB! Hvorfor blir det dannet ca. 1 ATP molekyl mer pr. elektronpar ved reduksjon av O2 til H2O n?r NADH er elektrondonor enn n?r succinat er elektrondonor? Hvor mange ATP molekyler pr. elektronpar tror du blir dannet n?r acyl-CoA dehydrogenase er elektrondonor?

NB! Dere b?r kjenne i grove trekk den kjemiosmotiske modell/teori for oksydativ fosforylering (som beskrevet i Figur 19-17 p? side 705). Ut fra denne modellen, gi en forklaring p? hvordan DNP (strukturen vist p? Figur 19-19, side 707) hemmer generering av ATP via oksydativ fosforylering, men ikke transport av elektroner gjennom elektrontransportkjeden (DNP er hydrofobt og en svak syre)?

NB! Dere b?r kunne gjengi "malate-aspartate shuttle" med formler, navn, og hva slags type enzymer som inng?r (dehydrogenase, aminotransferase) i de forskjellige trinnene (se Figur 19-27 p? side 715 ). NB! Merk dere det som st?r om regulering av oksydativ fosforylering (dere b?r vite hva en mener med acceptor control of respiration) (side 716). Det som er pensum i forbindelse med regulering av glykolysen og sitronsyresyklusen er nevnt ovenfor i forbindelse med kapittel 15 og 16. Figur 19-31 og tekst p? side 718 repeterer noe av dette.

NB! Fotosyntesen kan deles i to prosesser: (1) en lysavhengig prosess hvor cellen "omdanner" energi fra lys til "metabolsk energi" ved generering av ATP og NADPH, og (2) en lys-uavhengig prosess hvor cellen benytter generert ATP og NADPH til ? redusere CO2, og videre syntetisere glukose og andre organiske forbindelser. For planter foreg?r begge disse prosessene inne i cellens kloroplaster. Dere b?r kjenne kloroplastenes struktur (se figur 19-38 p? side 724). I den sammenheng b?r dere kjenne f?lgene ord/begrep: thylakoider, grana, stroma, klorofyll. Den resterende delen av dette kapitlet omhandler den lysavhengige prosessen. Den lys-uavhengige prosessen (karbonfikserings-reaksjonene) blir omtalt i kapittel 20.

NB! Hvilken fordel har planter av ? ha to slags klorofyll (for eksempel klorofyll a og b) og i tillegg til dette ogs? andre pigmenter ("accessory pigments" som karotenoider og "phycobilins") som absorberer lys ved forskjellige b?lgelengder (se sider 723-728)?

NB! Dere b?r kjenne elektron-transportveien for fotosystem I og II i planter som beskrevet i figur 19-49 p? side 733 og vite at transport av elektroner gjennom system I og II f?rer til generering av NADPH og transport av H+ gjennom thylakoidmembranen. Analogt med oksydativ fosforylering, f?rer H+-gradienten som blir dannet over membranen til generering av ATP (se side 740-742 og Figur 19-58 p? side 742). Dere b?r kjenne til syklisk fotofosforylering og hvorfor den er n?dvendig (se sider 741-742). Alt i alt b?r dere i grove trekk kunne forklare hvordan planter utnytter lys for ? danne energirike molekyler.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 19 anbefales: 1-10, 12, 13, 17-21, 31, 32.

KAPITTEL 20: Carbohydrate Biosynthesis in Plants and Bacteria

Pensum: f.o.m. side 751 t.o.m. midt p? side 763 Kapitlene f.o.m. 14 t.o.m. 18 omhandler bl.a. hvorledes cellen bryter ned de tre n?ringsstoffene i) karbohydrat (eksempelvis glycogen til glukose, og glukose videre til pyruvat - eventuelt melkesyre/laktat - og pyruvat eventuelt til acelyl-CoA og s? videre til CO2 via sitronsyresyklusen), ii) lipid (eksempelvis triglyserider til glycerol og fettsyrer, og fettsyrer til acetyl-CoA via beta-oksidasjon, og eventuelt acetyl-CoA videre til CO2 via sitronsyresyklusen) og iii) protein (spaltes til aminosyrer hvoretter aminogruppen fjernes og ¡±detoksifiseres¡± ved h.h.v. transdeaminering og ureasyklusen, og karbonskjelettet omdannes/spaltes til produkter som kan mates inn i sitronsyresyklusen). Nedbrytning av disse n?ringsstoffene er "eksergoniske" katabolske reaksjoner som kobles til dannelse av ¡±energirike molekyler¡± (ATP, NADH) som cellen trenger til ? kunne gjennomf?re livsviktige energikrevende prosesser. Dere b?r ha merket dere hvorledes reaksjonsveiene for nedbrytning av de forskjellige forbindelsene konvergerer mot sitronsyresyklusen. Ved nedbrytning blir n?ringsstoffene oksidert (og koenzymer som NAD(P) og FAD redusert). Dere b?r ha merket dere (omtalt i kapittel 19) hvorledes elektronene fra den oksidative nedbrytningen kan bli kanalisert gjennom elektrontransportkjeden (NADH og FADH2 blir derved oksidert til hhv NAD+ og FAD mens O2 blir reduser til H2O) for generering av det ¡±energirike molekylet¡± ATP.

I de neste kapitlene skal vi se hvorledes cellen syntetiserer molekyler som er n?dvendige for at cellen skal kunne overleve: syntese av aminosyrer i kapittel 22, syntese av lipider i kapittel 21 og syntese av karbohydrat i dette kapitlet (og i kapittel 14 og 15 med gjennomg?else av syntese av glukose fra pyruvat via glukoneogenesen og syntese av glycogen fra glukose). Slike anabolske reaksjoner er (som regel) reduksjonsreaksjoner, s? her kommer NADH/NADPH generert ved katabolske reaksjoner til nytte. Anabolske reaksjoner er ogs? som regel i utgangspunktet "endergoniske" og m? derfor kobles til "eksergoniske" reaksjoner (for eksempel hydrolyse av ATP til ADP eller AMP) slik at den totale reaksjonen (syntese reaksjonen inklusiv "koblingsreaksjonen") blir eksergonisk og dermed termodynamisk mulig. Her kommer ATP generert ved katabolske reaksjoner til nytte.

Som illustrert ved glukoneogenesen krever karbohydratsyntesen i dyreceller at utgangspunktet er et karbonskjelett som inneholder minst 3 karboner som alle er i en mer redusert tilstand enn CO2. Planteceller derimot kan ved en prosess kalt CO2-fiksering eller karbon-fiksering produsere enkle reduserte karbonforbindelser ved ? benytte kun CO2, og ATP og NADPH som cellen genererer ved fotofosforylering som "drives" av energien fra absorbert lys (som beskrevet i foreg?ende kapittel). Disse karbonforbindelsene kan planteceller videre benytte til syntese av karbohydrater. Fotosyntesen utgj?r disse to prosessene: 1) fotofosforylering drevet av energien fra absorbert lys, og 2) karbon-fiksering med syntese av karbohydrater. Kapittel 20 beskriver reaksjonsveiene som inng?r i karbon-fiksering med syntese av karbohydrater.

NB! Dere skal kunne gjengi Calvinsyklusen (ofte ogs? kalt the photosynthetic carbon reduction cycle) noe mer detaljert enn vist i Figur 20-4 p? side 754: (a) I trinn 1 Figur 20-4 b?r dere vite hvilket karbon i ribulose-1,5-bisfosfat CO2 bindes til (se Figur 20-7 p? side 756, detaljene i denne figuren og Figurene 20-8, 20-11 og 20-12 kan betraktes som kursorisk pensum), og dere b?r vite at rubisco (ribulose-1,5-bisfosfat karboksylase) katalyserer denne reaksjonen. Strukturbeskrivelsen av dette enzymet (sider 754-755) er kursorisk pensum. (b) Detaljene i trinn 2 (Figur 20-4) kan dere fra glykolysen: det er en reversering av tilsvarende trinn i glykolysen, men merk dere at NADPH benyttes i den anabolske prosessen mens NADH benyttes i den katabolske "glykolytiske" reaksjonsveien. (c) Det tredje og siste trinnet (Figur 20-4) er beskrevet i detalj i Figur 20-10 p? side 759 .

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 20 anbefales: 1, 2, 3, 6, 9.

KAPITTEL 21: Lipid Biosynthesis

Pensum: f.o.m. side 787 t.o.m. midt p? side 797

Merk dere de mange varierte og spennende funksjonene lipidene har i tillegg til deres funksjon som opplagsn?ring og hovedkomponent i membraner (se introduksjonen p? side 787) - lipidene er ikke fult s? kjedelige som en i f?rste omgang kan f? inntrykk av (det samme kan vel ogs? sies om karbohydratene).

Dette kapitlet tar for seg reaksjonsveiene for syntese av lipider. Som for andre anabolske reaksjoner er dette reduserende endergoniske reaksjoner og krever derfor forbruk av NADPH og ATP. Som pensum for MBV1030 begrenser vi oss til ? se p? syntesen av fettsyrer. NB! Som nevnt ovenfor i forbindelse med kapittel 16 b?r dere kunne gjenkjenne strukturen p? biotin som er en prostetisk gruppe som medvirker i karboksyleringsreaksjoner (se Figur 16-16 p? side 619, og Figur 21-1 p? side 788) og dere b?r kjenne hva som er den "reaktive" delen i biotin. Dere b?r kunne gjengi reaksjonsveien som f?rer til syntese av malonyl-CoA (d.v.s. dere b?r kjenne Figur 21-1 i grove trekk) og reaksjonsveien som f?rer til syntese av fettsyrer som vist i figurene 21-2 og 21-3. Beskrivelsen av virkem?ten og strukturen til fettsyresyntase (sider 790-794) kan betraktes som kursorisk pensum, men merk dere hvor mye som kreves av ATP og NADPH ved syntese av fettsyrer (nederst side 793). Dere kan ogs? betrakte regulering av fettsyresyntesen (teksten p? sider 796-797) som kursorisk pensum.

NB! Dere b?r kunne gjengi "acetate shuttle" som vist i Figur 21-10 p? side 796, men med formler.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 21 anbefales: 1-7.

KAPITTEL 22: Biosynthesis of Amino Acids, Nucleotides, and Related Molecules Pensum: f.o.m. side 833 t.o.m. midt p? side 838, men dere kan betrakte sider 833-836 som kursorisk pensum

I dette kapitlet beskrives reaksjonsveiene som f?rer til syntese av aminosyrer og metabolisme av nukleotider. Dette dekkes i MBV3030-Proteinenes biokjemi og MBV3040-Nukleinsyrenes biokjemi og er derfor ikke pensum i MBV1030, men dere b?r kjenne til hvorledes NH4+ blir tatt opp i biomolekyler via glutamat og glutamin (se sider 837-838). Dere b?r se dette i sammenheng med det som er pensum i kapittel 18: hvorledes aminogrupper fjernes fra biomolekyler.

KAPITTEL 23: Hormonal Regulation and Integration of Mammalian Metabolism. Kapittel 23 utg?r

KAPITTEL 24: Genes and Chromosomes

Pensum: f.o.m. side 921 t.o.m. side 931 f.o.m. del 24.3 p? side 938 t.o.m. side 945, men dere kan betrakte sider 940-941 som kursorisk pensum Den siste delen av boken tar for seg hvorledes informasjon er lagret i genmaterialet (beskriver den molekyl?re basis for "genetisk informasjon"), hvorledes "genetisk informasjon" blir overf?rt fra en cellegenerasjon til neste, og hvorledes informasjonen blir uttrykt. Den genetiske informasjonen er lagret i DNA (enkelte ganger i RNA). Nukleinsyrer og nukleotider st?r derfor helt sentralt i det de kommende kapitler omhandler, og det er derfor n?dvendig at dere kan de delene av kapittel 8 som er pensum - hvis dere ikke kan dette b?r dere repetere kapittel 8 f?r dere begynner med del III.

Ved gjennomlesning av dette kapitlet b?r dere f? en "f?ling for" hva den relative og absolutte st?rrelsen p? DNA molekyler/kromosomer er i forskjellige organismer/celler, og dermed ogs? en forst?else for hvilken formidabel oppgave det er for cellen ?: (i) Syntetisere s? store mengder av DNA "feilfritt" for derved ? kunne overf?re informasjonen til neste cellegenerasjon, (ii) "Oppbevare" DNAen uten at det oppst?r permanente skader og (for mange) mutasjoner, (iii) "Pakke" DNAen p? en organisert m?te slik at den f?r plass inne i en celle eller viruskappe.

NB! Dere b?r kjenne betydningen av f?lgende ord/begrep:

kromosom genom plasmid mutasjon satellitt-DNA centromer telomer introns exons kromatin histoner nukleosomer nukleoid gen "highly repetitive" segmenter "moderately repetitive" segmenter

Dere b?r kjenne til begrepet DNA "supercoiling", men den detaljerte beskrivelsen av supercoiling og DNA-"topology" som st?r fra side 932 til midt p? side 938 er ikke pensum i MBV1030, (dette dekkes i MBV3040-Nukleinsyrenes biokjemi).

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 24 anbefales: 1, 2, 4, 8 og 11.

KAPITTEL 25: DNA Metabolism

Pensum: f.o.m. side 948 t.o.m. ?verst p? side 958

Dette kapitlet omhandler DNA-syntese, DNA-reparasjon og DNA-rekombinasjon. Av dette er det bare DNA-syntesen som er pensum i MBV1030 (DNA-reparasjon og DNA-rekombinasjon (samt en mer utf?rlig gjennomg?else DNA-syntesen) dekkes i MBV3040-Nukleinsyrenes biokjemi).

NB! Dere b?r vite hva som menes med semikonservativ replikasjon og dere b?r kjenne Meselson-Stahl eksperimentet som bekreftet denne replikasjonsmodellen (se side 950, samt Figur 25-2).

NB! Dere b?r vite i hvilken "retning" DNA-syntetiseres og kjenne f?lgende begrep: Okazaki fragmenter, "leading strand" og "lagging strand" (se side 952, samt Figur 25-4). Dere b?r kjenne hovedtrekkene i DNA-syntesen: Merk dere at syntesen krever alle fire deoksynukleosid 5?-trifosfatene, DNA polymerase, templat, primer. Dere b?r kjenne hvilke funksjoner f?lgende enzymer/proteiner har i DNA-syntesen: helikaser, topoisomeraser, DNA-bindende proteiner, primase, DNA-ligase. Dere b?r vite hva en mener med: Klenow fragment, replisome. Hvilke funksjoner har DNA polymerase I, II, og III? Kan du angi en funksjon for 3?---->5?-eksonukleasen assosiert med DNA-polymerase? For 5?---->3?-ekso-nukleasen assosiert med DNA-polymerase I ? NB! Dere b?r kjenne betydningen av f?lgende ord/begrep: nukleaser DNaser eksonukleaser endonukleaser DNA-replikasjon proofreading

DNA-repair: Reparasjon av skader som oppst?r p? arvestoffet er helt n?dvendig for ? opprettholde liv. DNA-molekylets store st?rrelse ?ker selvf?lgelig sannsynligheten for at det kan oppst? en skade et eller annet sted p? molekylet, til tross for at DNA kjemisk sett er et relativt stabilt molekyl. Dette (kombinert med det at selv en enkel skade/forandring p? DNA kan f? katastrofale f?lger) gj?r det n?dvendig ? ha et DNA-reparasjonssystem. DNA-repair er ikke eksamenspensum for MBV1030, men dekkes i MBV3040-Nukleinsyrenes biokjemi.

DNA-rekombinasjon: DNA-rekombinasjon er viktig i det det f?rer bl. a. til "genetisk forandring/mangfoldighet", og det medvirker i "DNA-repair". Vi f?r heller ikke tid til ? dekke DNA-rekombinasjon i MBV1030 i den grad det fortjener, men det dekkes i MBV3040-Nukleinsyrenes biokjemi.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 25 anbefales: 1, 4, 5, 6, 7, 8 og 10.

KAPITTEL 26: RNA Metabolism

Pensum: f.o.m. side 995 t.o.m. ?verst p? side 1009 men BOX 26-1 p? side 1002 utg?r, og sidene 1004-1006 er kursorisk.

Pensum fra dette kapitlet omhandler hvorledes RNA blir syntetisert. Denne prosessen minner p? mange m?ter om DNA-syntesen, som ble gjennomg?tt i foreg?ende kapittel.

NB! Dere b?r kunne gjengi hovedtrekkene i RNA-syntesen (transkripsjon). -RNA-syntese ligner DNA-syntese: p? hvilke m?ter er de like? - p? hvilke m?ter er de forskjellige?

• I hvilken retning blir RNA syntetisert og er det behov for en primer?
• hvilken funksjon har _-underenheten av RNA-polymerase i E. coli?
• i motsetning til DNA-polymerasen mangler RNA-polymerase 3?--->5?-eksonuklease aktivitet: hvorfor er det ikke like viktig at RNA-polymerasen har en slik aktivitet som at DNA-polymerasen har det?

NB! Dere b?r kjenne f?lgende ord/begrep:

transkripsjon messenger RNA (mRNA) transfer RNA (tRNA) ribosomal RNA (rRNA) promotor consensus sekvens repressorer template strand nontemplate strand (coding strand) DNA-dependent RNA polymerase (RNA polymerase)

"RNA-processing" (sider 1007-1009): N?r det gjelder den videre prosessering av RNA etter syntesen er det kun sidene 1007-1009 som er pensum (se Figur 26-11, side 1007). Spesielt RNA i eukaryote celler blir prosessert etter syntese: introns blir fjernet ved en prosess kalt splicing, 5?-enden blir "capped" (se Figur 26-12, side 1008, for "cap-strukturen" - ikke pensum), og en "poly(A)-hale" (kan inneholde 200-300 adenylate-enheter) blir koblet p? 3?-enden.

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 26 anbefales: 2, 4, 5, og 9.

KAPITTEL 27: Protein Metabolism

Pensum: f.o.m. side 1034 t.o.m. midt p? side 1062, men BOX 27-1 p? side 1040-1041, BOX 27-2 p? side 1042-1043, og BOX 27-3 p? side 1048 er kursorisk.

De to foreg?ende kapitlene har tatt for seg hvorledes DNA og RNA blir syntetisert (replikasjon og transkripsjon). Ved replikasjon lager cellen en (eller flere) fullstendig(e) kopi(er) av den genetiske informasjonen i cellen slik at informasjonen kan overf?res til neste cellegenerasjon. Ved transkripsjon overf?res en (liten) del av den genetiske informasjonen i DNA til et RNA-molekyl, som s? kan "frakte" denne informasjonen til et sted i cellen hvor proteinsyntesen foreg?r - her blir informasjonen i RNA molekylet avlest slik at en f?r syntetisert et bestemt protein. (Hvorfor g? veien via RNA, hvorfor hadde det ikke v?rt enklere og raskere ? avlese DNA direkte "til protein"?). Dette kapitlet omhandler hvorledes den genetiske informasjonen blir avlest (eller oversatt/"translated": derav ordet translation som betegnelse for den delen av proteinsyntesen hvor den genetiske informasjonen i et mRNA spesifiserer rekkef?lgen p? aminosyrene i proteinet som mRNA koder for) slik at et bestemt/veldefinert protein blir syntetisert. I f?rste del av kapitlet beskrives den genetiske koden, og deretter hovedtrekkene i selve proteinsyntesen.

Den genetiske koden: Dere b?r vite at: (i) Et kodeord spesifiserer en bestemt aminosyre, eller et start- eller stoppsignal. (ii) Tre baser utgj?r hvert kodeord (codon). (iii) Kodeordene avleses "kontinuerlig", d.v.s. uten mellomrom eller "tegn" mellom kodeordene. (iv) Kodeordene avleses slik at siste base i et kodeord inng?r ikke i det p?f?lgende kodeordet. (v) Koden er "degenerert" (hva betyr det?). (vi) Koden er "universell" (hva betyr det?). (vii) De to f?rste basene i kodeordet er av st?rst betydning n?r det gjelder spesifisering av en aminosyre, siste base er ofte ikke avgj?rende ("wobble hypotesen"). Kan du gi en mulig forklaring p? hvorfor det er "hensiktsmessig" at en base i kodeordet ikke er av like stor betydning som de andre to n?r det gjelder spesifisering av aminosyren (se nederst p? side 1043)? (viii) Dere b?r vite i hvilken retning koden (og mRNA) avleses, og hvordan koden ser ut p? "templat DNA-tr?den" og "nontemplat DNA-tr?den" (coding strand). Merk dere hvordan retningen blir p? de to tr?dene! (her er det fort gjort ? rote!) (se oppgave 4 p? side 1079).

Dere b?r kjenne til hva en mener med: antikodeord (anticodon; Se Figur 27-8, side 1039: Merk at f?rst base i kodeord baseparrer med tredje base i antikodeord og at tredje base i kodeord baseparrer med f?rste base i antikodeord; se oppgave 8 p? side 1079), leseramme (reading frame), ?pen/lukket leseramme, start kodeord (initiation codon), stopp kodeord (termination codon).

Protein syntese: Sidene 1044-1045 gir en oversikt over 5 trinn i proteinsyntesen. Dere b?r kunne disse trinnene noe mer detaljert enn det som st?r p? disse to sidene. En mer detaljert beskrivelse st?r p? de p?f?lgende sidene i kapitlet. Trinn 1: Dere b?r kjenne til: (i) "kl?verblad"-strukturen til t-RNA med "anticodon-armen" og "amino acid armen" (Figur 27-12 p? side 1050), (ii) reaksjonen katalysert av aminoacyl-tRNA synthetase: dannelse av aminoacyl-AMP (b?r kjenne i grove trekk Figur 27-14) for aktivering, for s? videre overf?ring til tRNA (se Figur 27-15), og (iii) "proofreading" (korrektur lesning) p? dette trinnet (se sidene 1051-1053). Hvorfor kan en tolerere en mye h?yere feilprosent i proteinsyntesen enn DNA-syntesen (se midt p? side 1053). Trinn 2: Dere b?r kjenne til: (i) ribosomenes funksjon og struktur/sammensetning som vist i Figur 27-9d (ikke detaljene i figuren, som mol.vkt. og antall nukleotider), (ii) i hvilken "retning" proteinene blir syntetisert (se side 1054), og dannelse av "initieringskomplekset" som vist i Figur 27-20 p? side 1056 (hvilken funksjon har Shine-Dalgarno sekvensen i forbindelse med initiering av proteinsyntesen (side 1056 og Figur 27-21 p? side 1057)?). Trinn 3: Dere b?r kjenne elongeringen som beskrevet i Figur 27-23, 27-24, og 27-25. I forbindelse med elongeringsprosessen merk dere det som st?r om "proofreading on the ribosome" p? sidene 1061. Trinn 4: Dere b?r kjenne termineringen som beskrevet i figur 27-26 p? side 1062. F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 27 anbefales: 1-9.

KAPITTEL 28: Regulation of Gene Expression

Pensum: f.o.m. side 1081 t.o.m. side 1087, f.o.m. del 28.2 p? side 1092 t.o.m. midt p? side 1094.

Dette kapitlet tar for seg hvorledes cellen kan regulerer mengden av et protein - Figur 28-1 illustrerer p? hvilke trinn dette kan reguleres (dere b?r kjenne disse mulige reguleringstrinnene (Figur 28-1)). Trolig skjer den viktigste reguleringen p? transkripsjonsniv?et: d.v.s. regulering av gen-ekspresjon. Hvorfor er dette et "hensiktsmessig" reguleringstrinn (se ?verst side 1082)? En generell modell for gen-regulering blir s? presentert (se Figur 28-4, dere b?r kjenne hovedtrekkene i denne modellen som vist i figuren). Denne modellen blir s? illustrert med et eksempel: negativ regulering av lac operon (side 1085-1087). Dette eksempelet blir diskutert noe mer detaljert p? side 1092-1094 hvor det g?r frem at positiv regulering ogs? gj?r seg gjeldene. Dere b?r kjenne til reguleringen av lac operon som eksempel til ? illustrere generelle prinsipper om gen-regulering nevnt tidligere i kapittet (se Figur 28-18). Resten av kapitlet (utg?r) tar for seg en rekke andre eksempler p? regulering av gen-ekspresjon, b?de i prokaryote og eukaryote celler. Deler av kapitlet som omhandler strukturen p? DNA-bindingsproteiner (illustrert ved proteiner som regulerer gen-ekspresjon) g?r ogs? ut.

Dere b?r kjenne betydningen av f?lgende utrykk: "Housekeeping genes", "constitutive gene expression", "induction", "repression", "specificity factors", "repressors", ¡±activators", "operators", operon, "negative regulation", "positive regulation".

F?lgende oppgaver p? slutten av kapittel 28 anbefales: 2, 5 og 9.