F1 Flashcards
(14 cards)
Att kunna resonera kring definitionen av biokemi som forskningsämne. Vad är biokemi?
Förklarar biologiska processer på molekylär och cellulär nivå.
En gren inom livsvetenskapen (life science).
Ett tvärvetenskapligt ämne mellan biologi och kemi.
Bygger på experimentella observationer, men inkluderar även teoretiska modeller och simuleringar.
Biokemiska experiment utförs ofta utanför cellen (in vitro).
Hur använde människor biokemin i en av dem äldsta industriella processerna?
Fermentering av socker till alkohol är en av de tidigaste biokemiska tillämpningarna.
Eduard Buchner visade att fermentering kunde ske med jästextrakt utan levande celler → in vitro.
Han upptäckte att enzymer i jäst katalyserar omvandlingen av socker till etanol och koldioxid.
Detta var ett genombrott som visade att biokemiska reaktioner kan ske utanför levande organismer.
Inom vilka viktiga områden tillämpas biokemiska kunskaper idag?
- Läkemedelsutveckling: Förståelse av naturliga ämnens struktur, syntes och verkningsmekanismer.
- Medicinsk forskning: Upptäcka och förstå sjukdomar på molekylär nivå.
- Bioteknik: Användning av enzymer, mikroorganismer och genetiskt material i industrin.
- Näringslära och metabolism: Hur kroppen bryter ner och använder näringsämnen.
- Miljövetenskap: Nedbrytning av föroreningar och utveckling av hållbara processer.
Att kunna beskriva bakteriecellers generella uppbygnad
Ingen cellkärna – DNA finns i en nukleoid (ej membranomsluten).
DNA ofta i form av en enda cirkulär kromosom + plasmider.
Cytoplasma innehåller ribosomer, enzymer, metaboliter, oorganiska joner.
Cellvägg av peptidoglykan ger form och skydd.
Cellmembran (plasmamembran) reglerar transport in och ut ur cellen.
Inga membranbundna organeller.
Att kunna beskriva eukaryota cellers generella uppbygnad
Cellkärna – omsluten av kärnmembran, innehåller DNA organiserat i kromosomer.
Cytoplasma innehåller organeller och cytoskelett.
Cellmembran – fosfolipidmembran som reglerar ämnesutbyte.
Cellvägg finns i växtceller (ej i djurceller), består av cellulosa.
Funktionen hos ’cellkärnor’, ‘organeller’, ’cytoplasma’, ’cellväggar’ och ’cellmembran’.
Cellkärna:
- Funktion: Cellens kontrollcentrum. Innehåller det genetiska materialet (DNA).
- Huvuduppgifter:
– Reglerar genuttryck och celldelning.
– Här sker transkription (DNA → RNA).
– Omges av ett dubbelt membran (nukleärt membran) som skyddar DNA:t.
Organeller
- Strukturer med specialiserade funktioner i eukaryota celler. Här är de viktigaste:
- Mitokondrier
– Funktion: Cellens “kraftverk”. Producerar ATP via cellandning.
- Endoplasmatiskt retikulum (ER)
– Rough ER: Syntes av proteiner (tack vare ribosomer).
– Smooth ER: Syntes av lipider, avgiftning.
- Golgiapparaten
– Funktion: Modifierar, sorterar och transporterar proteiner/lipider.
- Lysosomer
– Funktion: Bryter ned oönskat cellmaterial med hjälp av enzymer.
- Peroxisomer
– Funktion: Oxiderar fettsyror och avgiftar cellen från reaktiva syrearter.
- Kloroplaster (endast i växter)
– Funktion: Fotosyntes – omvandlar ljusenergi till kemisk energi (ATP + glukos).
- Vakuoler (främst i växtceller)
– Funktion: Lagrar vatten, joner, näringsämnen och avfallsprodukter.
Cytoplasma
- Funktion: Intracellulär vätska där många reaktioner sker.
- Ger stöd till organeller och möjliggör transport inom cellen.
Cellvägg
- Funktion:
– Ger struktur och mekaniskt skydd.
– Består ofta av cellulosa (växter) eller peptidoglykan (bakterier).
Cellmembran
- Reglerar transport in/ut ur cellen (selektiv permeabilitet).
- Består av ett dubbelt fosfolipidlager med proteiner.
- Involverat i signalöverföring och celligenkänning.
Att kunna vilka atomslag är vanliga inom biologiska molekyler.
C, H, O, N, P, S
Att kunna vilka funktionella grupper är vanliga inom biologiska molekyler.
Hydroxyl (-OH)
Amino (-NH₂)
Karboxyl (-COOH)
Fosfat (-PO₄²⁻)
Sulfhydryl (-SH)
Aldehyd (-CHO)
Keton (C=O)
Ester (-COOR)
Eter (R-O-R’)
Methyl (-CH₃)
Att kunna redogöra för de fyra klasser av biologiska molekyler som ansvarar för huvuddelen av biokemiska processer i celler.
- Proteiner
- Beståndsdelar: Aminosyror
- Bindningstyp: Peptidbindningar
- Funktioner
– Katalysatorer
– Struktur
– Transport
– Reglering
– Försvar - Nukleinsyror (DNA och RNA)
- Beståndsdelar: Nukleotider (fosfat + socker + kvävebas)
- Bindningstyp: Fosfodiesterbindningar
- Funktioner
– Lagrar genetisk information: DNA.
– Överför genetisk information: mRNA.
– Strukturell och katalytisk roll i ribosomer: rRNA och tRNA.
– Reglering av genuttryck. - Kolhydrater (Sockerarter)
- Beståndsdelar: Monosackarider (t.ex. glukos)
- Bindningstyp: Glykosidbindningar
- Funktioner
– Energikälla
– Struktur
– Signalering & igenkänning - Lipider
- Beståndsdelar: Fettsyror och glycerol (ej alltid polymerer)
- Bindningstyp: Esterbindningar
- Funktioner
– Membranstruktur
– Energilagring
– Signalering
– Isolering & skydd
Att kunna förklara ursprung och omsättningen av energin, som driver biokemiska processer i alla levande organismer.
Levande organismer behöver energi för att:
- Driva kemiska reaktioner
- Upprätthålla struktur och ordning
- Förflytta sig och växa
- Replikera DNA och syntetisera proteiner
Varifrån kommer energin?
1. Fotosyntetiska organismer (autotrofer):
- Använder solenergi som fångas upp av kloroplaster.
- Omvandlar ljusenergi till kemisk energi i form av ATP och NADPH.
2. Icke-fotosyntetiska organismer (heterotrofer):
- Får energi genom att oxidera organiska molekyler (t.ex. glukos).
- Energi frigörs i katabola reaktioner, och lagras tillfälligt i ATP.
Omsättning av energi i celler
- Energi överförs i cellen via bärarmolekyler som ATP, NADH, FADH₂.
- Katabolism = nedbrytning → frigör energi
- Anabolism = uppbyggnad → kräver energi
Att kunna beskriva vad en makromolekyl är och vilka klasser som bildas genom polymerisering av biomolekyler.
Makromolekyl:
- En makromolekyl är en polymer – en stor molekyl som består av många upprepade enheter (monomerer).
- De skapas genom kovalenta bindningar mellan dessa monomerer.
- Makromolekyler spelar en central roll i struktur, funktion och informationsöverföring i cellen.
Fyra klasser av makromolekyler bildade genom polymerisering
- Proteiner
- Nukelinsyror
- Polysackarider
- Lipider
– Ej typiska polymerer, men kan byggas från glycerol och fettsyror
Att känna till konceptet Gibbs fria energi.
Ett mått på hur mycket användbar energi som finns tillgänglig för att utföra arbete under en kemisk reaktion.
ΔG=ΔH−TΔS
ΔG < 0 Reaktionen är spontan och frigör energi (exergon)
ΔG > 0 Reaktionen är icke-spontan (endergon) och kräver energi
ΔG = 0 Systemet är i jämvikt
Att kunna redogöra för lagring av genetisk information och hur den bearbetas i cellen, inklusive biokemins centrala dogma kring flödet av genetisk information.
Lagring av genetisk information
- Genetisk information lagras i DNA (deoxiribonukleinsyra).
- DNA består av nukleotider: fosfat + deoxiribos + kvävebas (A, T, G, C).
- DNA finns i cellkärnan hos eukaryoter och i nukleoid hos prokaryoter.
- Sekvensen av kvävebaser kodar för all cellens struktur och funktioner.
- DNA-strängarna hålls samman av vätebindningar mellan komplementära baser (A-T, G-C).
Bearbetning av genetisk information – Biokemins centrala dogma
- Centrala dogmat: DNA → RNA → Protein
- Replikation
- DNA kopieras när cellen delar sig.
- Kräver enzymet DNA-polymeras.
- Skapar en identisk kopia av arvsmassan. - Transkription
- En specifik gen på DNA används som mall för att bilda RNA.
- Sker i cellkärnan (hos eukaryoter).
- Katalyseras av RNA-polymeras.
- Ger upphov till mRNA (budbärar-RNA). - Translation
- mRNA översätts till ett protein i ribosomen.
- Varje tre nukleotider (kodon) kodar för en aminosyra.
- Involverar tRNA (transport-RNA) och rRNA (ribosomalt RNA).
- Aminosyror binds samman till polypeptidkedjor (proteiner).
Mutationer = förändringar i DNA-sekvensen – kan vara skadliga, neutrala eller gynnsamma.
Att kunna summeriskt redogöra för våra cellers evolutionära ursprung.
Gemensamt ursprung
- Alla levande organismer härstammar från en gemensam urcell (LUCA).
- LUCA hade DNA, RNA, ribosomer och grundläggande metabolism.
Evolutionens mekanism
- Mutationer i DNA ger genetisk variation.
- Naturligt urval bevarar fördelaktiga mutationer.
- Gradvisa förändringar → nya arter över tid.
Molekylära bevis för gemensamt ursprung
- Alla celler använder samma genetiska kod.
- Likheter i DNA-sekvenser och proteinstrukturer mellan organismer.
- Bevarade metabola vägar (t.ex. glykolys, citronsyracykeln).
Livets träd
- Tre domäner:
– Bakterier
– Arkéer
– Eukaryoter
- Eukaryoter uppstod genom endosymbios (mitokondrier & kloroplaster från bakterier).
Celltyper
- Prokaryoter: saknar cellkärna, enklare struktur.
- Eukaryoter: har kärna och organeller.
DNA och ärftlighet
- DNA lagrar all genetisk information.
- Replikation möjliggör självkopiering.
- Mutationer → evolution över generationer.
