Lärandemål för kursen Människokroppens kemi (7,5 hp)
(Tandläkarprogrammet Termin 1)
(Version 100910)
Kursens mål och innehåll
Kursens syfte är att ge de baskunskaper i fysikalisk kemi, medicinsk biokemi samt
oral biokemi som är nödvändiga för de fortsatta studierna i cellbiologi, fysiologi,
farmakologi, cariologi och parodontologi. Denna kemiska allmänbildning bidrar till
förståelse av organismens allmänna uppbyggnad och funktioner på molekylär och
cellulär nivå. I den orala biokemin behandlas kemi av särskilt intresse för
processerna i munhålan.
Kursens innehåll samlas under de övergripande rubrikerna Fysikalisk kemi,
Medicinsk biokemi och Oral biokemi. Observera dock att innehållet föreläses på ett
integrerat sätt, de olika avsnitten kommer således ej exakt i denna ordning. Vidare
tenteras hela kursen vid ett tillfälle.
Fysikalisk kemi: Definitioner och allmänna begrepp. Atomers och molekylers
byggnad. De olika typerna av kemisk bindning. Syra-bas-jämvikter och
buffertsystem. Lösningars kolligativa egenskaper (främst osmos och osmotiskt
tryck).
Medicinsk biokemi: Stereokemi. Kemisk uppbyggnad och funktion för kolhydrater,
lipider, proteiner och nukleinsyror. Enzymologi. Digestion och absorption av olika
ämnesgrupper i magtarmkanalen. Metabolism av kolhydrater, lipider, aminosyror
och nukleotider. Transport av syrgas och koldioxid i blod. Hormoner.
Plasmaproteiner. Hemostas.
Oral biokemi: Omfattar biokemi som är specifik för munhålan, speciellt för
tändernas hårdvävnad och saliven. Salivens oorganiska och organiska kemi med
tyngdpunkt på förmågan att skydda munhålan (oorganiska joner, glykoproteiner,
pH-buffring). Plackets biokemi. De hårda tandvävnadernas kemi med tyngdpunkt
på biologiska kalciumfosfater.
Kommentar: De specifika kunskapsmålen som finns angivna nedan är indelade i
fakta som skall kunnas och andra kunskaper som skall kännas till. Med kunna
avses en detaljerad/exakt kunskap, och med känna till en ytligare form av kunskap
som snarare avser principer än detaljer. OBS - känna till skall ej tolkas som att det
är mindre viktigt utan det handlar om detaljnivån.
1
Fysikalisk kemi
Kemisk bindning
Kunna:
Atomers och molekylers byggnad. Begreppet polaritet, vad menas med en dipol. Beskriva och
förstå olika typer av kemisk bindning (kovalent bindning och icke kovalent bindning:
jonbindning, vätebindning, van der Waals bindning och hydrofoba interaktioner). Beskriva
begreppet solvatisering och förstå dess biologiska betydelse (ex jonkanaler, bindningsstyrka).
Känna till:
Förstå hur atomers sammansättning ger upphov till deras olika elektronegativitet. Elektronskal,
hybridiseringstyper, ädelgasstruktur, valenselektron.
Vattenlösningar
Kunna:
Vattenmolekylens egenskaper, polaritet, vätebindning, vatten som lösningsmedel. Hur polaritet
och tendens till vätebindningar avgör vad som kan lösa sig i vatten. Hur salter löser sig i vatten,
hydratiseringsskal. Olika koncentrationsangivelser ((os)molaritet, (os)molalitet, ekvivalens/l,
%w/v). Begreppet löslighetsprodukt.
Känna till:
Kroppsvattnets fördelning på olika vätskerum. Huvuddragen av innehållet av lösta ämnen i de
olika vätskerummen, viktiga skillnader.
Syra-Bas
Kunna:
Kemisk jämvikt, protolys som exempel på kemisk jämvikt, massverkans lag. pH-begreppet.
Definition av syra och bas, vatten som syra/bas, amfolyter, vattnets jonprodukt. Skillnaden
mellan svaga och starka syror respektive baser. Vad pKa och pKb beskriver. Hur en titrerkurva
uppkommer och vad den beskriver (t ex för aminosyror). Hur en buffert verkar, vad
buffertjämvikten beskriver, räkna på buffertar. Vilka buffertar som finns i kroppens olika
vätskerum, deras egenskaper.
Känna till:
De vanligaste syrorna och baserna, de vanligaste buffertarna. Betydelsen av begreppet
partialtryck, dels för en gas i gasblandning, dels för en gas löst i vätska.
Osmos och osmotiskt tryck, tonicitet
Kunna:
Passiv transport, diffusion. Betydelsen av passiv transport för ämnen som syrgas, koldioxid,
kolsyra, urea. Innebörden av begreppet osmos, varför osmos uppstår. Betydelse för transport av
vatten över ett semipermeabelt membran. Allmänna gaslagen. Uppkomst av osmotiskt tryck.
Beräkna osmotiskt tryck. Kolloidosmotiskt tryck, Donnan-jämvikten, tonicitetsbegreppet
(hyperton/isoton/hypoton lösning). Principer för aktiv transport över cellmembran.
Känna till:
Hur skillnader i kroppsvätskornas sammansättning uppkommer som resultat av de olika
transportprocesserna (diffusion, osmos, aktiv transport). Övriga kolligativa egenskaper (ångtryck,
kokpunkt och fryspunkt). Sambandet mellan fryspunktsnedsättning och osmolalitet. Ideal
lösning, konsekvenser av avvikelse från idealitet.
2
Medicinsk biokemi
Kolhydrater
Kunna:
Beskriva kolhydraters principiella uppbyggnad och funktioner. Beskriva strukturen för
monosackariderna glukos, ribos, deoxiribos och fruktos m.h.a. Fischer (F) - och
Haworthprojektion (H). Strukturmässigt beskriva följande övriga kolhydraters struktur:
glyceraldehyd (F), dihydroxyaceton (F), galaktos (H), maltos (H), laktos (H) och sukros (H).
Beskriva vilket asymmetriskt kol som avgör om ett socker är L eller D, respektive α eller β.
Förstå begreppen epimer och anomer. Definiera vad som menas med en glykosidbindning samt
kunna beskriva hur en sådan kan klyvas (hydrolys och fosforolys). Förstå skillnaden mellan αoch β-glykosidbindningar och den biologiska relevansen av denna skillnad. Beskriva strukturen
för polysackariderna (homoglykaner) stärkelse, cellulosa och glykogen.
Känna till:
Heteroglykanerna heparin och hyaluronsyras principiella uppbyggnad (ej formler) och funktion.
Proteoglykanernas och glykoproteinernas principiella uppbyggnad (ej formler) och funktion.
Mekanismen för den enkla typreaktionen mellan en alkohol och aldehyd som illustration till vad
som händer vid ringslutning av monosackarider.
Lipider
Kunna:
Definiera vad som menas med en lipid samt kunna beskriva de olika lipidklassernas generella
strukturer (fettsyror, triglycerider=triacylglyceroler, fosfolipider och steroider), fysikaliska
egenskaper och funktioner. Beskriva formelmässigt följande lipiders struktur resp. principiella
uppbyggnad: fettsyror (palmitinsyra, stearinsyra, linolsyra, linolensyra och arakidonsyra) resp.
mono-, di-, triacylglyceroler; fosfolipider (fosfatidyletanolamin, fosfatidylkolin, fosfatidylserin)
och kolesterol. Kunna beskriva membraners principiella uppbyggnad och sammanhållande
krafter. Förstå fosfolipidernas betydelse i biologiska membraner. Beskriva den s.k. “fluid
mosaic“-modellen av membraners stuktur. Membranproteiners olika funktioner och principiella
uppbyggnad.
Känna till:
Vad som menas med ett amfifilt ämne och vad en detergent är. Stereospecifik numrering (sn-)
och vad som menas med ω-fettsyror. Principiell uppbyggnad, förekomst och funktion för
kolesterolderivat (gallsyror/gallsalter) och följande fosfolipider: fosfatidylinositol, cardiolipin
och sfingosin. Glykolipiders (bl.a. ceramid) principiella uppbyggnad och funktion. Begreppet
förtvålning och vad som sker vid hydrolys och bildning av estrar. Fria radikalers påverkan på
cellmembranet. Begreppen mättade och omättade fettsyror och vad som menas med essentiella
fettsyror.
Proteiner
Kunna:
Beskriva den generella strukturen och funktionen för aminosyror. Namnge och klassificera de 20
olika aminosyror som initialt byggs in i våra proteiner. Förutsäga de olika aminosyrornas
egenskaper utifrån sidokedjans struktur. Ange vilka aminosyror som är grenade. Beskriva
peptidbindningens egenskaper och struktur. Beskriva proteiners strukturer på olika nivåer
(primär, sekundär, tertiär, kvartär) och vilka typer av kemiska bindningar som verkar
stabiliserande på de olika nivåerna. Specifikt beskriva strukturtyperna α-helix, kollagen-helix,
"ß-pleated sheet", "reverse turn", loopar och bindningstyper involverade i dessa strukturer.
Definiera begreppen motiv (supersekundär struktur), domän (modul) och subenhet. Definiera
begreppet denaturering och förstå mekanismerna bakom olika denatureringssätt.
3
Känna till:
Olika typer av posttranslationella modifieringar (ex. klyvningar, hydroxyleringar, γkarboxyleringar, N- och O- glykosylering, fosforylering och defosforylering, disulfidbryggor,
sulfateringar, fettmodifieringar (ex farnesyl o prenyl) och betydelse för olika peptiders/proteiners
funktion. Proteinindelningsbegreppen fibrösa (t.ex. kollagen) och globulära proteiner (t.ex.
hemoglobin) samt konjugerade proteiner (ex glykoproteiner, hemproteiner och metalloproteiner).
En- och trebokstavsbeteckning-systemen för aminosyror.
Enzymers funktion
Kunna:
Redogöra för hur en reaktion påverkas av sitt enzym (jämvikt, aktiveringsenergi,
reaktionshastighet), den aktiva ytans funktion, läge/lokalisation och begreppet specificitet.
Förklara i termodynamiska termer hur ett enzym verkar och i detta sammanhang innebörden av
Gibbs fria energi (ΔG), vad ΔG säger om en reaktions benägenhet att ske spontant. Beskriva hur
enzymaktiviteten påverkas av pH, temperatur och inhibitorer (irreversibla, reversibla:
kompetitiva, nonkompetitiva). Michaelis-Mentens ekvation (grafiskt utseende) samt redogöra för
den metabola betydelsen av storheterna Vmax och Km för ett givet enzym. Definiera och förstå den
funktionella betydelsen av begreppen kovalent modifiering (reversibel och irreversibel) och
alloster enzymreglering (ex fosfofruktokinas) samt andra sätt att reglera enzymaktivitet (t ex
geninduktion och nedbrytning). Definiera begreppen isoenzym och zymogen (proenzym).
Redogöra för sambanden mellan enzym-coenzym (holo-, apo- och coenzym) och vitamincoenzym-cofaktor. Beskriva vilken betydelse cofaktorer (metalljoner, coenzymer, proteiner) har
för enzymers funktion och struktur. De två huvudkategorierna av coenzymer (gruppöverförande
respektive väteöverförande).
Förstå parametrar som är av betydelse för ett ämnes reaktionsbenägenhet (induktiva effekter,
steriska effekter, resonanseffekter). Beskriva fosfatgruppens uppbyggnad och förstå hur dess
bindning till vissa föreningar kan fungera som "energibärare". Förstå och definiera vad som
menas med oxidation och reduktion i biologiska system. Beskriva de strukturella likheterna
mellan "energibäraren" ATP, AMP (byggsten i DNA) och coenzymet NAD+.
Känna till:
Begreppen nukleofil respektive elektrofil. Mekanismerna för enkla typreaktioner som tjänar som
grund för förståelsen av biologiskt förekommande reaktioner: reaktioner med vatten, oxidation
och reduktion i systemet alkohol - aldehyd - karboxylsyra (fysiologiskt: enzymerna
alkoholdehydrogenas och aldehyddehydrogenas).
Digestion, sekretion och absorption
Kunna:
Beskriva digestion av kolhydrater, lipider och proteiner i matsmältnings-kanalen och i detta
sammanhang ange salivens betydelse för kolhydratnedbrytning samt magsaftens betydelse för
proteinnedbrytning. Beskriva de olika digestionsenzymernas lokalisation (var de bildas, resp. är
aktiva) och funktion. Proproteasernas (zymogeners) aktivering. Betydelse av enteropeptidaser.
Colipasets roll vid fettdigestionen. Redogöra för gallsalternas betydelse vid digestion och
transport av fett, enterohepatiska kretsloppet. Mekanismer för absorption av kolhydrater,
aminosyror/dipeptider och lipider i tarmmukosan. Pankreas med den exokrina sekretionens
sammansättning, reglering och funktion. Betydelse av de endokrina hormonerna gastrin, sekretin
och CCK för digestionen.
4
Känna till:
Klinik: Magsår (ulcus pepticum). Laktosintolerans (orsak och symtom). Orsaker till steatorré
(pankreatit, gallsten).
Hormoner involverade i intermediärmetabolismen
Kunna:
Definiera begreppet hormon samt begreppen endokrin, parakrin och autokrin cellsignalering.
Redogöra för de viktigaste hormonerna (insulin, glukagon, adrenalin, cortisol), principiell
uppbyggnad och effekter. Beskriva olika typer av receptorproteiners (7-transmembran-receptorer,
insulinreceptorn och steroidreceptorer) allmänna uppbyggnad och koppling intracellulärt
(signaltransduktion: G-proteiner, cAMP-systemet och tyrosinkinas-PKB samt genaktivering via
transkriptionsfaktorer).
Känna till:
Andra intracellulära signalsystem såsom fosfatidylinositol och Ca2+/calmodulin.
Glykolysen
Kunna:
Beskriva glykolysens reaktionssekvens. För de olika reaktionerna ange substrat, produkt, enzym
och ev. coenzym. Ange vilka reaktioner som är ATP-förbrukande, ATP-producerande =
substratfosforyleringar. Energiutbytet i glykolysen. ATP-bildning under aeroba resp. anaeroba
förhållanden. Definiera vad som menas med “högenergiföreningar“, vilka som bildas i
glykolysen, och förklara vad som karakteriserar dem. Förstå laktatdehydrogenasets betydelse för
den anaeroba glykolysen. Beskriva glykolysens reglering. Redogöra för bildningen och
betydelsen av 2,3-BPG i röda blodkroppar.
Glykogenomsättningen
Kunna:
Redogöra för enzymer som deltar i glykogenesen och deras funktioner. Beskriva aktiveringen av
glukos. Redogöra för enzymer som är nödvändiga för glykogenolysen och hur processen tillgår.
Glykogenomsättningens reglering via hormoner och allostera effektorsubstanser. I vilka organ
glykogenet lagras och vilken metabol roll de olika glykogendepåerna spelar.
Känna till:
Hur glykogendepåernas omsättning påverkas under vila, svält och fysiskt arbete.
Glukoneogenesen
Kunna:
Leverns, resp. njurarnas betydelse för denna process. De viktigaste prekursorerna. De steg som
skiljer denna reaktionssekvens från en omvänd glykolys. Energikonsumtion vid bildning av
glukos från laktat. Glukoneogenesens reglering. Coris cykel.
Citronsyracykeln
Kunna:
Beskriva oxidativ dekarboxylering samt karboxylering av pyruvat (enzymer, coenzymer,
reglering). Hur de olika stegen går till (formler som hjälp). Redogöra för citronsyracykelns
reaktionssteg, speciellt redox-reaktioner, substratfosforylering, dekarboxyleringssteg.
Energiutbytet i citronsyracykeln. Reglering av citronsyracykelns aktivitet. Kopplingar mellan
citronsyracykeln och glykolysen.
5
Känna till:
Betydelsen av tiaminbrist för citronsyracykelns aktivitet. Den kliniska kopplingen till WernickeKorsakoff syndrom.
Mitokondrien
Kunna:
Beskriva mitokondriens uppbyggnad. Det inre mitokondriemembranets struktur och speciella
egenskaper. Principerna för transport av specifika substrat över det inre mitokondriemembranet.
Elektrontransport
Kunna:
Beskriva elektrontransportkedjans uppbyggnad. Typer av föreningar som bildar redoxpar.
Principen för redox-parens inbördes ordning. Förstå skillnaden i energiproduktion vid
återoxidation av NADH resp. FADH2. Redogöra för den oxidativa fosforyleringen.
Känna till:
Funktion och förekomst av "Uncoupling protein".
Lipogenesen och syntes av triacylglycerol
Kunna:
Redogöra för syntesen av triacylglyceroler i lever, fettväv och tarmmukosa.
Känna till:
Vilken betydelse lipogenes har hos människa. Enzymsystem som behövs för nysyntes av
fettsyror. Coenzymberoende. Fettsyrasyntesens reglering, dess subcellulära lokalisation, och
vilken fettsyra som bildas primärt.
HMP-shunten
Kunna:
Ange HMP-shuntens biologiska funktioner.
Fosfolipidbildning
Känna till:
Likheter och skillnader mellan fosfolipidsyntes och triacylglycerolsyntes.
Kolesterolomsättning och lipoproteiner
Kunna:
Strukturen för kolesterol. Kolesterolbiosyntesen till mevalonsyra. Huvudreglerande steg i
kolesterolbiosyntesen (substrat, produkt och enzym) och dessas reglering. Den endogena
kolesterolbiosyntesens koppling till dietärt kolesterolintag. De viktigaste lipoproteinerna
(chylomikroner, VLDL, HDL, LDL) och hur de skiljer sig åt med avseende på principiell
lipidsammansättning samt vilken funktion de har i kroppen. Varför fettet i chylomikroner och
VLDL framförallt tas upp av extrahepatiska vävnader (främst fettväv). Lipoproteinlipasets
funktion och reglering i fettväv resp. muskel.
Lipolys och ß-oxidation
Kunna:
Redogöra för reglering av hormonkänsligt lipas. Transport av fria fettsyror i plasma. Upptag av
fettsyror i olika organ. Metabolism av glycerol. Aktivering av fettsyror. Redogöra för karnitinskytteln och dess reglering. Fettsyrornas ß-oxidation. Energiproduktion vid oxidation av mättade
fettsyror.
6
Känna till:
Tillstånd med ökad lipolys och orsaker till detta.
Ketonkroppsbildning
Kunna:
Förstå den intermediärmetabola orsaken till ketonkroppsbildning. Känna till tillstånd med ökad
ketonkroppsbildning. Beskriva (ej formler) namn samt biosyntes av ketonkropparna och dess
lokalisation. Ange två förutsättningar för att en cell (eller ett organ) skall kunna nyttja
ketonkroppar som alternativt bränsle (alternativt till glukos).
Känna till:
Ketonkropparnas påverkan på kroppens syra-basbalans. Begreppet ketoacidos.
Aminosyrametabolism
Kunna:
Mekanismerna för transaminering. Deltagande α-ketosyror och enzymer. ALAT och ASAT.
Glutamatdehydrogenasets roll vid den oxidativa deamineringen. Ureacykelns funktion,
lokalisation, uppbyggnad samt reglering. Funktion och nedbrytning av kreatinfosfat. Begreppet
katekolamin och omvandling av fenylalanin till adrenalin. Bildning av serotonin.
Känna till:
Enzymdefekt vid fenylketonuri.
Nukleotider och nukleinsyror, nukleotidmetabolism
Kunna:
Basernas strukturer. Uppbyggnad av nukleotider och nukleosider. Principiell uppbyggnad för
ATP. ATP som energibärare. Hur RNA samt DNA är uppbyggt. Omvandlingen av nukleotider i
varandra.
Känna till:
De hastighetsreglerande stegen i purin- och pyrimidinmetabolismen vid de novo-syntes resp.
återvinning av nukleotider. Xantinoxidasreaktionen.Verkningsmekanismen för allopurinol.
Principerna för bildning av deoxyribonukleotider, enzymet ribonukleotidreduktas. Hur det
antivirala medlet Acyclovir verkar. Replikation av DNA (dNTP till DNA), betydelsen av
basparning.
Hormonell reglering av Ca2+ -omsättningen
Kunna:
Förekomsten av Ca2+ i skelett, tänder, och i kroppsvätskorna. Parathormon och Vit D3 funktioner
vid kalcium och fosfatomsättningen i människokroppen.
Plasmaproteiner
Kunna:
Blodets fördelning i plasma och blodkroppar. Plasmans relativa sammansättning och vad som
menas med serum. Viktiga exempel på plasmaproteiner, deras egenskaper och funktion (albumin,
globuliner, glykoproteiner, lipoproteiner, metallbindande proteiner, antikropparnas struktur och
funktion). Vad som menas med akutfasproteiner och deras kliniska användning. Viktiga exempel
(CRP).
Känna till:
Separation och analys med ex vis gelelektrofores, isoelektrisk fokusering.
7
Syrgas- och koldioxid-transport
Kunna:
Hemoglobinets översiktliga struktur, egenskaper och tre funktioner (syrgastransportör,
koldioxidtransportör, pH-buffert). Hemoglobinets syrebindningskurva (tetramer ger
kooperativitet). Högerförskjutning av syrebindningskurvan, orsaker och betydelse (hur de tre
funktionerna samverkar). Buffertarnas funktion vid gastransport, den funktionella kopplingen
mellan syretransport till vävnaden samt koldioxidtransport från vävnaden.
Känna till:
Övriga Hb-former (Met-Hb, HbF, Thalassemi, CO-förgiftning, Sickle-cell anemi).
Blodkoagulation
Kunna:
Hemostasens tre faser, dvs. vasospasm, trombocytaggregering och koagulation. Basala fakta om
trombocyten och dess funktioner. Enkelt koagulationsschema med Faktor VII, XII, X, II
(trombin) och I (fibrinogen). Betydelsen av kaskadsystem. Betydelsen av γ-karboxyglutaminsyra
samt allmänt om vitamin K och vitamin K-brist. Hämning av koagulationsprocessen med heparin
eller dikumarol/Waran. Principen för fibrinolys.
Känna till:
Vad som menas med "AP-behandling" = behandling med "blodförtunnande" medel och vad man
som tandläkare måste vara observant på när sådana patienter behandlas.
Oral biokemi
Salivens biokemi
Kunna:
Faktorer som påverkar salivens kemiska sammansättning.
Salivens oorganiska joner: Vätejonen och pH. Natrium, klor, bikarbonat, fosfat, kalcium,
magnesium, fluor. Salivens buffertkapacitet.
Salivens innehåll av organiskt material: Urea, sialin, aminosyror, glukos, citrat och laktat. Mucin,
α-Amylas, lysozym, laktoferrin. Tiocyanat och salivperoxidas-systemet. Immunoglobuliner.
Agglutininer. Histatiner. Kalciumfosfatutfällningshämmande salivproteiner (staterin, prolinrika
proteiner (PRP)).
Känna till:
Salivsekretionens fysiologi. Sialometri.
Gingivalvätskan
Kunna:
Gingivalvätskans oorganiska joner. Gingivalvätskans organiska ämnen.
Pellikeln och plackets biokemi
Kunna:
Pellikeln och plackets biokemi.
Tandhårdvävnadernas biokemi
Kunna:
De vanligaste tandmineralen (kalciumfluorid, brushit, oktakalciumfosfat, amorfa kalciumfosfat,
hydroxylapatit, fluorapatit). Upplösning och utfällning av kalciumfosfat.
Känna till:
Röntgendiffraktions-metoden. De vanligaste tandmineralens kristallstruktur. Tandvävnadernas
organiska fas (emaljens organiska ämnen, dentinets organiska ämnen).
8
