MÅLBESKRIVNING
Allmänt
Kursens syfte är att ge de studerande kunskaper om den molekylära grunden för
cellers struktur och funktion. En förståelse för ämnet som möjliggör för studenten att
självständigt läsa och förstå vetenskaplig litteratur inom ämnesområdet eftersträvas.
De teoretiska studierna åtföljs av laborativa moment som avser att åskådliggöra
betydelsefulla metoder, ge de studerande en viss praktisk färdighet i experimentellt
arbete, en träning i samarbete och problemlösning, samt en ökad datorkompetens.
*Stryer = Biochemistry, 7th edition (2011) Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L .
W.H. Freeman and company, New York
*Cooper = The Cell, a Molecular Approach 6th edition (2013) Cooper, G.M. Hausman, R.E.
ASM Press, Washington DC
Block 1. CELLENS BYGGSTENAR OCH BIOKEMINS VERKTYG
Lärandemål för block 1
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva hur biologiska makromolekyler (proteiner, kolhydrater, lipider,
nukleinsyror) är uppbyggda, och förklara sambanden mellan deras struktur
och funktion.
Moment
Nyckelord
Mål
Studenten ska kunna
Cellbiologi och modern
medicin: mitokondrien som
exempel
Introduktion till modern
cellbiologi
Redogöra översiktligt för det
cellbiologiska perspektivet på
dagens medicin
Lipider: Struktur, syntes och
funktion
Stryer kap 12 sid 357-366,
kap 26, sid 801-802
Energi-lager:
Fria fettsyror och
triacylglycerol
Beskriva lipiders struktur och
biologiska funktioner
Membranlipider:
Amfipatibegreppet
Kolesterol (struktur ska
kunnas)
Fosfolipider (principiell
struktur ska kunnas)
Glykolipider
(principiellstruktur ska
kunnas)
Bildning av miceller och
membraner
Transportformer:
Översiktligt om lipoproteiners
struktur och funktion
Aminosyror. Struktur,
syntes och funktion
Stryer kap 2, kap 24
Primära aminosyror:
uppbyggnad, isomerer och
joniseringstillstånd. De 20
Redogöra för proteiners
struktur, och
proteinstrukturens beroende
Stryer sid 320-321, 750-751,
842-843, 1003, 1081-1082.
aminosyrornas struktur och
kemiska egenskaper.
av aminosyrornas egenskaper
Syntes av aminosyror
(översiktligt)
Aminosyror som precursorer
för biomolekyler
Kolhydrater. Struktur,
syntes och funktion
Stryer kap 11 sid 329-343,
345-352 + sid 487-488
Från aminosyror till 3D
struktur
Stryer kap 2, förutom detaljer
kring konstruktion av
Ramachandran-diagram.
Kolhydraters struktur:
stereokemi, isomeri,
ringbildning, glykosidisk
bindning
Monosackarider: glukos
(struktur ska kunnas),
galaktos, Nacetylglukosamin, Nacetylgalatosamin, fucos,
sialinsyra
Disackarider: laktos
Galaktosemi
Laktosintolerans
Glykokonjugat:
glykoproteiner (N-linked +
O-linked) /glykolipider
/proteoglykaner (principiell
struktur ska kunnas)
Diversitet - AB0systemet
Peptiders kemiska
uppbyggnad,
peptidbindningens
egenskaper, speciella
egenskaper hos prolin och
cystein.
Innebörden av uppdelningen
primär-, sekundär, tertiär- och
kvartärstruktur.
De viktigaste
sekundärstrukturernas
uppbyggnad: alfa-helix, betaflak och 'reverse turn'.
(Detaljerna kring konstruktion
av Ramachandran-diagram
ingår inte.)
Principer för stabilisering av
proteiners tre-dimensionella
struktur samt innebörden av
begreppen 'veckning',
'kooperativitet', 'denaturering',
'sekundärstruktur-propensitet'
och 'strukturprediktion'.
Olika typer av visualisering av
proteinstrukturer.
Innebörden av begreppet
'post-translationell
modifiering' och de exempel
Beskriva kolhydraters
struktur och biologiska roller
(Kolhydratmetabolism dvs
nedbrytning av kolhydrater
för utvinnande av energi
ingår inte)
Redogöra för proteiners
struktur, och
proteinstrukturens beroende
av aminosyrornas egenskaper
Enzymer I
Stryer Kap 8. Fokus på
förståelse, ej matematiska
härledningar.
Enzymer II
Stryer, Kap 9
som nämns i Stryer.
Innebörd av och samband
mellan termodynamiska
grundbegrepp: entalpi,
entropi, fri energi.
Aktiveringsenergi,
övergångstillstånd, katalys.
Enzymer: definition, samband
mellan struktur och katalytisk
funktion. "Active sites" och
deras egenskaper.
Kemisk reaktionskinetik:
hastighetskonstanter och
deras samband med
jämviktskonstanten.
Redogöra för enzymkinetik
och reglering av
enzymkatalyserade reaktioner
Beskriva enzymers och coenzymers struktur och
funktion
(Avsnittet Enzymer II syftar
till att ge en orienterande
kunskap om de enzymer och
begrepp som beskrivs, men
avsnittet omfattar inte alla
detaljer i t ex olika
enzymatiska mekanismer.)
Enzymkinetik: bildningen av
enzym-substratkomplex som
intermediär. "Steady-state".
Antaganden som ligger till
grund för Michaelis-Mentens
ekvationer.
Michaelis-Mentens parametrar
KM och Vmax, och deras
innebörd (ej
härledning). Innebörden av
kcat.
Kompetitiva, okompetitiva
och non-kompetitiva
inhibitorer och deras inverkan
på de kinetiska parametrarna.
Transition-state analoger som
inhibitorer.
Kofaktorer och deras roll i
enzymkatalys. Vitaminer.
Kopplade enzymatiska
reaktioner som en metod att
generera energirika produkter
Exempel på
enzymkatalyserade
reaktioner:
• Proteaser. Chymotrypsin.
Den katalytiska triaden.
• Nukleaser. RNAs,
restriktionsenzymer.
• Kinaser och fosfataser.
• Syntaser
• Oxidoreduktaser
Att utforska proteiner
Stryer kap 3. Ej detaljer i
avsnitten 3.2, 3.4 och 3.6.
Innebörden av begreppet
'proteom' .
Skillnader i proteiners
kemiska och fysikaliska
Beskriva metoder för
undersökning av proteiners
struktur och funktion
egenskaper samt hur dessa
ligger till grund för olika
principer för renframställning
av proteiner. Gelfiltrering,
jonbyteskromatografi,
affinitetskromatografi, dialys.
Principer och tillämpning av
elektrofores (SDS-PAGE),
isoelektrisk fokusering, 2Delektrofores, analytisk
ultracentrifugering och massspektrometri.
Översiktlig beskrivning av
peptid-analys med hjälp av
Edman-degradering och andra
metoder baserade på
proteolys. (Diagonal
elektrofores ingår inte).
Översiktlig beskrivning av
protein-analys med
immunologiska tekniker och
'blottning'. Antikropp och
antigen. Skillnaden mellan
monoklonals och polyklonala
antikroppar m a p
igenkänning av antigen.
Principen för detektion av
antikroppar m h a ELISAmetoden.
Olika användningar av
syntetiskt tillverkade peptider.
(Detaljer kring peptidsyntes
ingår inte).
Förutsättningarna för
proteinstrukturbestämning
med röntgen-kristallografi och
NMR såsom de beskrivs i
Stryer. Fördelar och nackdelar
med dessa två metoder.
Hemoglobin
Stryer kap 7
Myoglobins och
hemoglobins struktur
inklusive porfyrinring och Fe
Ko-operativitet - jämförelse
av syrebindningsförmågan
hos myoglobin och
hemoglobin
Alloster reglering - effekter
+
av CO2, H och BPG –
molekylär bakgrund till
dessa effekter
Myoglobins och
hemoglobins
mättnadskurvor - dvs
syretransport till vävnader
Jämförelse av HbF (fetalt
hemoglobin) och HbA (adult
hemoglobin) – konsekvens
Den molekylära bakgrunden
till sickle-cell anemi
Beskriva hur proteiners
funktion är beroende av
proteinstrukturen och
enskilda aminosyrors
egenskaper
Nukleotider: Struktur,
syntes och funktion
Stryer sid 113-122, kap 25
Principiell struktur för
nukleotider och nukleosider,
det strukturella underlaget för
komplementär basparning,
fysikaliska principer för
dubbelsträngade DNA/RNA
molekylers stabilitet
(vätebindningar, stacking
interaktioner och
elektrostatisk repulsion).
Beskriva byggstenarna för
DNA och RNA
Proteinreglering:
posttranslationella
modifieringar och reglerad
turnover
Stryer sid 698-703, Cooper
sid 335-338
Fosforylering; Ser/Thekinaser och Tyr-kinaser
Fosfataser
Reglerad nedbrytning av
proteiner (ubiquitinylering
och proteasomen).
Beskriva mekanismer för
reglering av proteiners
aktivitet samt mekanismer för
omsättning av proteiner
BLOCK 2. GRUNDLÄGGANDE CELL- OCH MOLEKYLÄRBIOLOGI
Lärandemål för block 2
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva hur nukleinsyrebaserade makromolekyler (DNA och de olika
formerna av RNA) är uppbyggda, och förklara sambanden mellan deras
struktur och funktion.
- beskriva överföringen av genetisk information från DNA till protein.
- beskriva hur mikrobers genom är uppbyggd, och förklara hur uttrycket av
gener regleras
- sammanfatta och jämföra information från vetenskaplig litteratur inom
ämnesområdet
Moment
Nyckelord
DNA/RNA struktur och
funktion
Stryer kap 4, kap 28 sid 849866, kap 29 sid 883-901
DNA molekylens topologiska
egenskaper: superhelicitet och
topoisomeraser
Kromosom, gen, virus,
bakteriofag, plasmider,
transposoner.
rRNA, tRNA, mRNA. snRNA
Mål
Studenten ska kunna
Beskriva
- Primärstruktur och
sekundärstruktur för DNA
och RNA
- Den biologiska funktionen
för DNA
- Funktioner hos RNA
Molekylärbiologiska begrepp:
replikation, transkription,
translation, den genetiska
koden, läsram.
Enzymatiska aktiviteter inom
molekylärbiologin:
DNA polymeras, RNA
polymeras, reverse
transcriptase, ribosomen,
endonukleas, exonukleas,
restriktionsendonukleaser,
DNA ligas.
Den prokaryota cellen,
plasmider och bakteriofager
Kompendium,
Kromosom
Plasmider
Överföring av genetiskt
material hos bakterier
(transformation, konjugation,
transduktion, transposition).
Beskriva det bakteriella
genomets organisation
Prokaryota genom och dess
replikation
Stryer kap 4 sid 122-131, kap
28 sid 849-864,
Cooper kap 6 sid 191-205
Replikonbegreppet
Struktur och funktion hos
DNA polymeras I och III
Processivitet och proofreading
Replikationsgaffeln och den
prokaryota replisomen
Reglering av den den
prokaryota cellcykeln.
Klyvning, ligering och
förmering av DNA
Hybridiserings- och
sekveneringstekniker för
identifiering av DNA eller
Beskriva hur bakteriella
genom replikeras
Molekylärbiologiska
metoder
Cooper sid 118-135
Stryer kap 5
Beskriva basala metoder för
att karaktärisera och
manipulera RNA och DNA
RNA
Mainpulering av genuttryck
RNAi-mekanismen
Prokaryot transkription och
genreglering
Stryer kap 29 sid 883-893, kap
31,
Cooper kap 7 sid 239-245 och
275-277
Struktur och funktion hos
RNA polymeras
Operonbegreppet
Promotor
Operator
Initiering och terminering av
transkription.
Positiv och negativ reglering
Repressorer och aktivatorer,
inducers och co-repressorer
Koppling av transkription och
translation.
Proteinsyntes
Stryer kap 30,
Cooper kap 8 sid 297-322
tRNA stuktur
Aminoacylering av tRNA
Ribosomens struktur och
funktion
Mekanismen för proteinsyntes
Regleringsmekanismer för
proteinsyntesen.
Beskriva
- Överföring av genetisk
information från DNA till
mRNA
- Reglering av uttrycket av
bakteriella genom
Beskriva överföringen av
genetisk information från
mRNA till protein
BLOCK 3. DEN EUKARYOTA CELLENS MOLEKYLÄRA BIOLOGI
Lärandemål för block 3
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva överföringen av genetisk information från DNA till protein.
- beskriva cellcykeln och dess reglering, samt hur humana cellers DNA
replikeras.
- beskriva hur det humana genomet är uppbyggdt och förklara hur uttrycket
av gener regleras.
- beskriva mekanismer för uppkomst av DNAskador och mutationer, samt
mekanismer för reparation av DNAskador.
- självständigt läsa och förstå vetenskaplig litteratur inom ämnesområdet.
Eukaryot DNA replikation
Stryer kap 28, kap 25 sid
761-762 + 771-776
Cooper kap 6, kap 3 sid 9899, sid 180-181, sid 205-207
Reglering av eukaryot
genexpression
Stryer kap 32,
Cooper sid 71-180, sid 251275, sid 359-362
Stryer kap 28, Cooper kap 7
Syntes av dNTPs
Replikatorsekvenser (ARS,ori)
initieringsproteiner
(ORC,CDC6, MCM)
Reglering med fosforylering
och proteolys
Den eukaryota
replikationsgaffeln (DNA
polymeras alfa/delta/epsilon,
PCNA, RFC, RPA, DNA ligas)
Nybildning av kromatin på
replikerat DNA (epigenetisk
nedärvning)
Telomerer, telomeras och
cellåldrande.
Basal och aktiverad
transkription
RNA polymeras I, II och III
Generella (basala)
transkriptionsfaktorer och
promotoraktivering
Sekvensspecifika
transkriptionsfaktorer
(aktivatorer) och binding till
regulatoriska regioner
Eukaryota repressorer och coaktivatorer
Interaktion mellan
transkriptionsaktivatorer och
mediatorn hos RNA
polymeras II
Fosforylering av CTD
Posttranskriptionella
modifieringar av
primärtranskriptatet
(capping, polyadenylering,
splicing)
Posttranskriptionell
modifiering av pre-mRNA: 7metylguanosin(m7G) capping
(sk 5´capping), poly-A svans,
splicing och mekansismen
bakom denna.
Spliceosomladdningen
snRNP
Alternativ splicing och dess
Beskriva hur humana cellers
DNA replikeras
Beskriva
- Den eukaryota
kromosomens uppbyggnad
- Överföringen av genetisk
information från DNA till
mRNA hos eukaryoter
- Regleringen av
transkriptionen hos
eukaryoter
- Modifieringar av eukaryot
mRNA
innebörd för proteinuttrycket
RNA editing
Rekombination och
transposition
Stryer kap 28, sid 1007-1009,
1027-1031
Cooper sid 219-233, sid 115118, sid 726-727, sid 37
Det humana genomet
Stryer kap 5 sid 163-167, (kap
6)
Cooper sid 118-124, sid 153162, 166-169
Cellkärnans arkitektur
Cooper kap 9+ sid 659-671
Homolog rekombination
Site-specifik rekombination
och dess betydelse för
diversifieringens av
immunglobulingener och Tcellreceptorgener under
immunsystemets utveckling
Somatisk hypermutation
Class switch rekombination
Transposoner och retrovirus
Gener och pseudogener
Sekvensinnehåll (unika och
repeterade sekvenser, LINES,
SINES, satelliter,
mikrosatelliter)
Funktionella element av
betydelse för kromosomal
stabilitet (ARS, centromer,
telomer)
Genorganisation (enhancer,
promotor, exon, intron,
genfamiljer, pseudogener)
Mekanismer för
genomevolution
(retrotransposition,
rekombination,
genduplikation,
exonshuffling, replikationsfel)
Kärnmembran, nukleär
lamina, kärnporer, nukleol
Sjukdomar vid defekter i
nukleär lamina
Beskriva mekanismer för
rearrangemang av DNA och
dessas betydelse för kontroll
av genuttryck i specifika
celltyper (immunsystemets
diversitet), replikation av
retrovirus samt evolutionära
betydelse
Beskriva det humana
genomets uppbyggnad
Beskriva cellkärnans
uppbyggnad och mekanismer
för transport över
kärnmembranet
Transport över
kärnmembranet (NLS,
importin/exportin, Ran,
energiberoende,
koncentationsgradienter,
reglerad transport,
substratspecificitet)
Cellcykelberoende
förändringar i kärnans
struktur Kromsomlokalisation
Nukleära kompartments,
nukeolen och bildning av
ribosomer.
Intro till virologin + Viral
genetik
Cooper sid 37-38, 115-118,
Stryer sid 126
Virus allmänna egenskaper
(genom, kapsid, hölje)
Klassificering och
virusfamiljer
Virusgenetik:
Mutation och rekombination
Reassortment
Selektionstryck
Fylogeni
Beskriva virusspecifika
genetiska mekanismer
Fenotypisk blandning
Virus-cell interaktioner
Cooper sid 37-35, 723-727,
kompendium
Virala attachment proteins
VAPs
Receptorförhållanden, coreceptorer
Penetrationsförhållanden
Lytiska virusinfektioner inkl.
patogenes på cellulär nivå
Onkolatenta
virusinfektioner, latens på
cellulär nivå, virusorsakad
cellulär transformation
Redogöra för mekanismer för
virus påverkan på eukaryota
celler (viral patogenes)
Den eukaryota cellcykeln
Cooper kap 16
Cellcykelns indelning (G0, G1,
S, G2, mitos)
Kromatinförändringar under
cellcykeln
Mitosens faser och dess
reglering
Skillnader mitos/meios
Cellcykelns reglering
(cykliner och cyklinberoende
kinaser, proteolytisk
degradation) Checkpoints
(onkgener och
tumörsuppressor gener)
Cellcykelreglering och cancer
Beskriva den eukaryota
cellcykeln och dess reglering
Vetenskaplig
litteratur/frågestund
Introdultion till biomedicinsk
vetenskaplig litteratur med
utgångspunkt från aktuella
artiklar
Självständigt läsa och förstå
vetenskaplig litteratur inom
ämnesområdet.
BLOCK 4. EUKARYOT CELLBIOLOGI: CELLENS UPPBYGGNAD OCH
TILLVÄXTREGLERING
Lärandemål för block 4
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva cellbiologiska skeenden (interaktion med omgivningen, transport,
intracellulär signalering, cellens rörlighet, programmerad celldöd och
mikrob-cell interaktion).
Moment
Nyckelord
Mål
Genomisk stabilitet hos
eukaryoter
Cooper sid 207-219
Mekanismer för uppkomst av
DNA skador och mutationer
hos prokaryoter och
eukaryoter.
Beskriva mekanismer för
uppkomst av DNA skador och
reparationsmekanismer hos
eukaryoter, kopplingen mellan
genetisk instabilitet och
sjukdom (cancer, åldrande,
strålbehandling och
cytostatika, ärftliga
sjukdomar), insikter i modern
cancerteori sambandet DNAreparation och cancer).
Molekylära mekanismer för
reparation av DNA skador:
Base-excision repair
Nucleotide-excision repair
Mismatch repair
Reparation av
dubbelsträngsbrott: (homolog
rekombination)
Koppling mellan
transkription och reparation.
Studenten ska kunna
Likheter och skillnader mellan
prokaryota och eukaryota
cellers
reparationsmekanismer.
Cellmembranets arkitektur
och egenskaper
Stryer sid 366-380
Principiell uppbyggnad av
biologiska membran:
membranlipider och
membranproteiners struktur
och placering i membranet.
Barriärfunktionen
Membrandomäner
Glykokalyx struktur
Glykokalyx roll för
igenkänning - cell-cell + cellmikrob
Cell-cell-interaktioner
Celladhesionsmolekyler
Beskriva hur den eukaryota
cellmembranet är uppbyggt
Transport över biologiska
membran
Stryer kap 13, kompendium
Passiv transport:
- diffusion,
- faciliterad transport
Transportproteiner:
permeaaser (uniport),
jonkanaler
Drivkrafter:
- koncentrationsgradient
- elektrokemisk gradient
Beskriva mekanismer för
transport över cellmembranet
Aktiv transport:
- ATP-driven
- co-transport
Transportproteiner: pumpar,
co-transportörer (anti- resp
symport)
Drivkrafter/Energikällor:
ATP-hydrolys,
koncentrationsgradient
Osmos/osmotiskt tryck
Na+ kanalen
Na+/K+ pumpen
Laktospermeas
Bakteriorhodopsin
Sekretoriska passagen
Cooper kap 10 + sid 544-553
Morfologi och funktion hos
organeller och
transportformer i de
sekretoriska och endocytiska
vägarna
Postranslationell modifiering
av proteiner (glykosylering,
myristoylering mm)
Proteinsortering (till ER,
mitokondrier, kärna,
lysosom, membran)
Bildande av
transportvesiklar vid
receptorberoende transport
Bildande av
transportvesiklar vid
receptor-oberoende
transport
Fusion av transportvesikel
med targetorganell
Endocytos
Temadag: Evolution och
/eller intelligent design
Signaltransduktion
Cooper kap 15
Mekanism för G-proteinmedierad signalering
Fosfoinositid-kaskaden
Kalcium som intracellulär
messenger
Aktivering av receptorer
genom bildning av dimerer
Mitokondriens funktioner
Cooper sid 422-436
Mitokondriens uppbyggnad
Endosymbiosteorin
Det mitokondriella genomet:
struktur och funktion
Transport över
mitokondriens membran
Mitokondriens
innermembrans betydelse
för den oxidativa
fosforyleringen
Cellskelettets struktur: aktin,
intermediära filament,
mikrotubuli – uppbyggnad
och fuktion
Cell junctions
Cellskelettets betydelse för
cellrörlighet
Cellskelettet/Cellens
rörelseförmåga
Cooper kap 12
Beskriva mekanismer för
intracellulär transport och
endocytos
Diskutera den
naturvetenskapliga grunden
för medicinsk kunskap
Beskriva principer för
cellkommunikation via
signaltransduktionskaskader
Beskriva mitokondriens
uppbyggnad och funktioner
Beskriva cellskelettets
uppbyggnad och funktioner
organelltransport,
celldelning mm
Programmerad celldöd
(apoptos)
Cooper sid 681-692
Morfologiska och molekylära
kännetecken på apoptos
Initiering av apoptos:
Kaspaser och och
mitokondriens roll vid
reglering
Redogöra för mekanismer för
programmerad celldöd och
dess reglering, samt
apoptosens roll i fysiologiska
och patologiska sammanhang
Trofiska faktorer och cell
överlevnad
Skillnader mellan apoptos och
nekros.
Bakterie-cell interaktioner
Kompendium
Bakterieadhesion och
invasion i eukaryota celler
Mekanismer för
bakteriepåverkan på
eukaryota signalsystem
Temadag cancer
Cooper kap 18 översiktligt
Följande strukturer ska kunna redogöras för i detalj:
Kolesterol
Glukos
De 20 aminosyrorna
För fölande komponenter ska principiell struktur kunnas:
Fria fettsyror
Triglycerider
Fosfolipider
Glykolipider
Nukleotider och nukleosider
Redogöra för mekanismer för
bakteriers påverkan på
eukaryota celler (bakteriell
patogenes)
Förstå och redogöra för de
genetiska principerna för
tumöruppkomst
