Lärandemål för kursen Människokroppens kemi (7,5 hp)
(Tandläkarprogrammet Termin 1)
(Version 160918)
Kursens mål och innehåll
Kursens syfte är att ge de baskunskaper i allmän kemi, medicinsk kemi 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. Inom den orala biokemin behandlas kemi av särskilt intresse för
processerna i munhålan.
Kursens innehåll samlas under de övergripande rubrikerna Allmän kemi,
Medicinsk kemi 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.
Allmän 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 kemi: 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
Allmän 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, oktettregeln, valenselektroner.
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/w, w/v resp v/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 pK a och pK b 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,
2
kokpunkt och fryspunkt). Sambandet mellan fryspunktsnedsättning och osmolalitet. Ideal lösning,
konsekvenser av avvikelse från idealitet.
Medicinsk kemi
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 kolhydrater: 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 beskriva hur en
sådan kan klyvas (hydrolys och fosforolys). Förstå skillnaden mellan α- och βglykosidbindningar 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. Vad
som händer vid ringslutning av monosackarider.
Lipider
Kunna:
Definiera vad som menas med en lipid samt beskriva de olika lipidklassernas generella strukturer
(fettsyror, triglycerider = triacylglyceroler, fosfolipider och steroider), fysikaliska egenskaper och
funktioner. Beskriva strukturen av fettsyrorna palmitinsyra, stearinsyra, linolsyra, linolensyra och
arakidonsyra samt den principiella uppbyggnaden av mono-, di- och triacylglyceroler. Beskriva
strukturen av fosfolipiderna fosfatidyletanolamin, fosfatidylkolin och fosfatidylserin samt
principiell uppbyggnad av steroiden kolesterol och av kolesterylestrar. Beskriva membraners
principiella uppbyggnad och sammanhållande krafter. Förstå fosfolipidernas betydelse i
biologiska membraner. Beskriva den s.k. “fluid mosaic“-modellen för 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. 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 generell struktur och funktion 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 struktur 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 och prenyl)) och deras betydelse för
peptiders/proteiners funktion. Indelningsbegreppen fibrösa (ex. kollagen) och globulära proteiner
(ex. hemoglobin) samt konjugerade proteiner (ex. glykoproteiner, hemproteiner och
metalloproteiner). Systemen med en- resp trebokstavsbeteckningar 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 (∆G), vad ∆G 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 V max och K m 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:
Enzymklasser. Begreppen nukleofil respektive elektrofil.
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. Proproteasers (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.
Känna till:
Klinik: Laktosintolerans (orsak och symtom). Orsaker till steatorré (pankreatit, gallsten).
4
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 går till.
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 respektive elektrontransportkedjan.
Känna till:
Betydelsen av tiaminbrist för citronsyracykelns aktivitet. Den kliniska kopplingen till WernickeKorsakoff syndromet.
5
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. FADH 2 . Redogöra för den oxidativa fosforyleringen.
Känna till:
Funktion och förekomst av "Uncoupling proteins".
Lipogenesen och syntes av triacylglycerol
Kunna:
Beskriva fettsyrasyntesen med centrala enzymer, coenzymer och reglering. Redogöra för syntesen
av triacylglyceroler i lever, fettväv och tarmmukosa.
Känna till:
Vilken betydelse lipogenes har hos människa. Fettsyrasyntesens subcellulära lokalisation och
vilken fettsyra som bildas primärt.
HMP-shunten
Kunna:
Ange HMP-shuntens biologiska funktioner samt koppling till glykolysen och produktion av
NADPH.
Fosfolipidbildning
Känna till:
Likheter och skillnader mellan fosfolipidsyntes och triacylglycerolsyntes.
Kolesterolomsättning och lipoproteiner
Kunna:
Principiell uppbyggnad av 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
(kylomikroner, VLDL, LDL, HDL) och hur de skiljer sig åt med avseende på principiell
lipidsammansättning och apolipoproteiner samt vilken funktion de har i kroppen. Varför fettet i
kylomikroner 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 samt perilipin och nedbrytning av
triacylglyceroler i fettväv. Redogöra för transport av fria fettsyror och glycerol i plasma samt
upptaget av fettsyror i olika organ. Beskriva metabolismen av glycerol och aktiveringen av
fettsyror. Redogöra för karnitin-skytteln och dess reglering samt 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. Begreppen metabol acidos och
ketoacidos.
Aminosyrametabolism
Kunna:
Mekanismerna för transaminering. Deltagande α-ketosyror och enzymer. ALAT (ALT) och
ASAT (AST). 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. Bildningen av serotonin.
Enzymdefekt vid fenylketonuri.
Nukleotider och nukleinsyror, nukleotidmetabolism
Kunna:
Uppbyggnad av nukleotider och nukleinsyror. Skillnaderna mellan DNA och RNA. Basparning.
Principiell uppbyggnad av ATP samt ATP som energibärare. Principerna för replikation,
transkription och translation.
Känna till:
Hur ATP bildas. Nukleotiders olika funktioner i cellen. De hastighetsbegränsande stegen vid de
novo-syntes respektive återvinning av nukleotider. Xantinoxidasreaktionen.
Verkningsmekanismen för Allopurinol. Principen för bildning av deoxyribonukleotider, enzymet
ribonukleotidreduktas. Hur nukleosidanaloger kan användas mot virusinfektioner.
Hormonell reglering av Ca2+-omsättningen
Kunna:
Förekomsten av Ca2+ i skelett, tänder, och i kroppsvätskorna. Parathormon och Vit D 3 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, lipoproteinkomplex, 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. Betydelsen av serpiner och antikoagulationssystem. 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. Orsaker till blödarsjuka.
Oral biokemi
Oral Biochemistry
Hard Tissue Biochemistry
Hard tissue components of the tooth: enamel, dentin, cementum and bone.
Inorganic composition of the different hard tissue components
Organic composition of the different hard tissue components.
Arrangement of mineral crystal structure of the inorganic ions, biochemistry of how mineral
crystals deposit and dissolve, role of precursor crystals in mineral crystal formation.
Mechanisms by which tissues mineralize (how organic matrix is produced and aligns, how
mineral crystals are deposited), nucleation via matrix mediated mineralization and matrix vesicle
mineralization (heterogeneous and homogeneous nucleation). How crystal growth occurs.
Role of fluoride in maintaining tooth integrity.
Hard tissues in health and disease.
Saliva
Whole saliva composition
Saliva’s inorganic ions and their function in saliva
Saliva’s organic molecules and their function in saliva
How saliva is produced and secreted
What factors affect saliva production and composition?
How to collect and test saliva
Role of fluoride in the oral environment
Role of saliva in health and disease
Gingival crevicular fluid (GCF)
GCF composition (inorganic and organic) and relationship to saliva in healthy and disease.
GCF production
8
Pellicle and plaque
Composition and biochemistry of pellicle and plaque
Role of fluoride in formation of pellicle and plaque
Role of pellicle and plaque in health and disease
9
