The Cell

1
The Cell

• Kurslitteratur Purves, Sadava, Orians Heller
  LIFE The Science of Biology (6. el 7. upplagan)
• Kap. 2-7
• Nätupplaga hittas på adressen www.whfreeman.com/th
  elifewirebridge2/

2
Innehåll

1. Inledning
2. Små molekyler
3. Stora molekyler
4. Cellen
5. Cellmembranen
6. Energi, enzymer och metabolism
7. Metaboliska processer i cellen

3
1. Inledning
Från atomer till biosfären
Atom ? Molekyl ? Cell ? Vävnad ? Organ ? Organism
? Population ? Samhälle ? Ekosystem ? Biosfär
Fig. 1.6
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
4
2 Små molekyler

• All materia består av atomer

Fig. 2.2 Heliumatomen
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

• Atomer är alltid neutralt laddade (har lika många
  protoner som elektroner)

5

• Ett grundämne består av samma slags atomer
• Viktigaste grundämnen i människas kropp kol,
  väte, kväve, syre, fosfor och svavel (98 av
  biomassan)
• Atomer identifieras på basen av hur många
  protoner de har atomnummer
• Alla atomer förutom vanligt väte har en eller
  flera neutroner i sin kärna
• Summan av protoner och neutroner i en atoms kärna
  massnummer

6
Isotoper
Fig 2.4
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

• Samma grundämne men olika antal neutroner, dvs.
  olika massnummer och olika vikt
• Normalt förekommer isotoperna i ett visst
  förhållande till varandra
• Ett ämnes atomvikt är medeltal av isotopernas
  atomvikter med hänsyn till deras förekomst
• Ex. H atomvikt 1,008

7

• Elektroner
• Står för reaktiviteten hos ett ämne
• Alla kemiska reaktioner uppstår genom ett utbyte
  av elektroner
• Elektronorbital det utrymme där en elektron
  förekommer åtminstone 90 av tiden
• Elektroner snurrar alltid runt sin egen axel,
  medsols eller motsols
• En given orbital kan fyllas med två elektroner
  med motsatt spinn

8

• Orbitaler bildar olika lager runt kärnan

Fig. 2.7
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
9

• Kemiska bindningar
• Genom att dela på elektroner kan två atomer
  länkas samman
• En molekyl består alltid av två eller flera
  atomer
• Kovalent bindning när två atomer delar lika på
  elektroner
• Enkel bindning ett par e delas (2 e)
• Dubbelbindning två par e delas (4 e)
• Trippelbindning tre par e delas (6 e)
• H, C, O och N bildar de starkaste kovalenta
  bindningarna, viktiga i levande material

10
Fig. 2.8
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
11

• Molekyler
• Består av flera atomer som hålls samman genom
  kemiska bindningar
• Grundämnesmolekyl samma slags atomer
• Kemisk förening olika slags atomer
• Molekylformeln visar hur många atomer av varje
  ämne det finns i molekylen
• Skrivs nere till höger, ex. Metan CH4 består av 1
  kolatom och 4 väteatomer
• Strukturformeln berättar hur atomerna är bundna
  till varandra

12

• Molekylvikt summan av atomvikterna
• Molekylvikten ger den relativa storleken hos en
  molekyl

Fig. 2.9
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
13

• Joner och jonbindningar
• Många ämnen joniseras i vatten, dvs. bindningarna
  mellan atomerna bryts och atomerna blir
  elektriskt laddade joner
• Katjoner joner med positiv laddning
• Anjoner joner med negativ laddning
• Ex. HCl i vatten ? H Cl- (stabila joner ty
  bådas yttre skal är fyllda)
• Grupper med atomer kan också bilda joner
• Ex. NH4, SO42-

14

• Joner med motsatt laddning attraherar varandra
  jonbindningar

Ex. NaCl består av Na och Cl- joner Bindningarna
bygger på elektrisk attraktion, atomerna delar
egentligen inte på elektronerna utan ena jonen
har e-paret hela tiden Löser sig lätt i
vatten Jonbindningar bryts lättare än kovalenta
bindningar
Fig. 2.13
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
15

• Vatten, H2O
• Den biologiskt viktigaste föreningen
• Ingen organism kan leva ett biologiskt aktivt liv
  utan vatten
• Vatten löser många ämnen
• De biologiskt intressanta reaktionerna sker i
  vatten
• Deltar också i många viktiga reaktioner
• Vatten kan joniseras (i mycket liten grad) H2O
  ? H OH-
• Dessa joner deltar i många viktiga kemiska
  reaktioner

16

• Polaritet
• I polära molekyler är laddningen inte jämnt
  fördelad i den kovalenta bindningen
• Ex. I H2O dras e-paret mera till syreatomen (syre
  är mera elektronegativt, ty syre har 8 protoner,
  medan H har endast 1 var)
• Syre får då en negativ delladdning medan vätena
  får positiva delladdningar

• Polariteten gör vattnet till ett bra
  lösningsmedel
• Metan är icke polärt, e-paret är jämnt fördelat
  mellan atomerna.

Fig. 2.11
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
17

• Vätebindningar
• Pga. vattnets polaritet blir vattenmolekylerna
  attraherade till varandra
• 1/10 av de kovalenta bindningarnas styrka
• Spelar en stor roll vid bildandet av stora
  molekyler, t.ex. proteiner och DNA

Fig. 2.12
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
18

• Interaktioner mellan icke polära molekyler
• Uppstår när oladdade molekyler kommer så nära
  varandra att deras elektronmoln kommer i kontakt
  med varandra
• Elektronerna hos en molekyl attraheras då svagt
  av kärnorna i den andra molekylens atomer
• Kallas van der Waals-interaktion
• Viktiga i stora molekyler

19

• Hydrofob interaktion
• När icke polära molekyler förs samman i t.ex
  vatten för att minimera kontakten med vatten,
  t.ex.olja i vatten bildar droppar
• Hydrofob skyr vatten
• Hydrofil tycker om vatten

20

• Kemiska reaktioner
• När atomer går samman eller molekyler byter
  bindningar med andra molekyler sker en kemisk
  reaktion
• Under reaktionens gång sker en uppspjälkning av
  de kemiska bindningarna och nya bildas
• Vid reaktioner sker energiförändringar
• Exoterm reaktion energi frigörs (spontan)
• Endoterm reaktion energi binds (energi måste
  tillföras för att reaktionen skall ske)
• Ex. förbränning av propan
• C3H8 5 02 ? 3 CO2 4 H20 energi

21
Fig. 2.15
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
22

• Organiska föreningar
• Innehåller alltid kol
• De enklaste organiska föreningarna är kolväten
• Metan CH4
• Etan CH3-CH3
• Propan CH3-CH2-CH2
• Dessa är mättade kolväten, har endast
  enkelbindningar
• Omättade kolväten har en dubbelbindning och kan
  reagera med väte
• Ex. CH2CH2 H2 ? CH3-CH3
• Fleromättade kolväten har flera dubbelbindningar
• Kolväten är brännbara, oljiga och icke polära
  (löser sig inte i vatten)

23
Funktionella grupper

• Hydroxylgrupp OH alkohol
• Karbonylgrupp
• Aldehyd CHO
• Keton COR (COCH3)
• Socker innehåller OH och karbonylgrupp
• Karboxylgrupp COOH syra
• Aminogrupp NH2 amin (baser)
• SH grupp viktig i proteiner
• Fosfatgrupp OPO32- viktiga i reaktioner som
  överför energi

Fig. 2.20
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
24
3 Stora molekyler

• Makromolekyler
• Fyra olika proteiner, nukleinsyror, kolhydrater
  och lipider
• Har en molekylvikt över 1000
• Är polymerer bildas genom att många små
  molekyler (monomerer) går samman
• En oligomer innehåller endast några få monomerer
• Makromolekyler bildas av monomerer i
  kondensations- och dehydreringsreaktioner
• Ex. A-H B-OH ? A-B H2O
• Vatten spjälks bort
• Energi måste tillföras

25
Fig. 3.3
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
26

• Proteiner
• Bildas av aminosyror (aa)
• Proteiner har många viktiga uppgifter i kroppen
• Finns i membraner (utgör kanaler)
• Finns i huden, ben och senor
• Viktiga för immunförsvaret
• Enzymer
• Det är proteiner i muskelceller som står för
  kontraktionen

27

• Aminosyror
• innehåller en karboxylgrupp och en aminogrupp
  bundna till samma kolatom (kallas ?-kol). Till
  samma kol är även en H-atom och en sidokedja (R)
  bunden.
• 20 olika aminosyror utgör byggstenarna för
  proteiner
• Är alla lika förutom ifråga om sidokedjan, som är
  olika hos alla
• Aminosyror är samtidigt både syror och baser
• Sidokedjorna står för de kemiska egenskaperna,
  dvs. de är de reaktiva grupperna
• Inbördes rangordning hos sidokedjorna bestämmer
  proteinets 3D struktur
• Olika sidokedjor
• 5 elektriskt laddade (hydrofila), både och -
• 5 oladdade men polära (hydrofila)
• 7 opolära (hydrofoba)
• 3 specialfall (normalt hydrofoba)

28
Tab 3.2
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
29

• Två leucinsidokedjor kan bilda en disulfidbrygga
  som är en kovalent bindning
• Disulfidbindningen är viktig i många proteiner

Fig. 3.4
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
30

• Peptidbryggor
• Binder samman aa-monomererna till polymerer
  (proteiner)
• Karboxylgryppen hos en aa reagerar med
  aminogruppen hos en annan aa, vatten spjälks bort
  och det bildas en peptidbrygga

Fig. 3.5
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
31

• En linjär polymer av aa kallas för polypeptid
• Ett protein består av en eller flera polypeptider
• I ena ändan av en polypeptid finns en fri
  aminogrupp N-ändan
• I den andra ändan av polypeptiden finns en fri
  karboxylgrupp C-ändan
• Proteinerna har en riktning
• Ex. N-glycin-alanin-C olika N-alanin-glycin-C

32

• Proteinstrukturens nivåer
• Primärstruktur
• Den exakta sekvensen av aa i en linjär polypeptid
• Sekundärstuktur
• Består av reguljära, upprepade mönster hos olika
  delar av polypeptidkedjan
• ?-helix (en högervriden spiral), ?-plattor,
  trippelhelix
• Tertiärstruktur
• Det slutgiltiga utseendet hos en polypeptidkedja
• Kvartiärstruktur
• Hos proteiner med en eller flera polypeptidkedjor
• Beskriver hur dessa kedjor förhåller sig till
  varandra

33
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 3.6
34

• Kolhydrater (H-C-OH)
• Det finns tre grupper av kolhydrater
• Monosackarider
• Enkla socker, består av en monomer
• Glukos (C6H12O6), fruktos, mannos, galaktos
• Pentossocker (har 5 kolatomer)
• Ribos, finns i RNA
• Deoxyribos, finns i DNA
• Disackarider
• Består av 2 monosackarider
• De binds kovalent till varandra genom en
  glykosidbindning (-O-)
• Maltos C12H22O11 består av 2 glukos - H2O
• Sackaros, består av glukos fruktos
• Laktos, består av glukos galaktos

35
Fig 3.15
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
36

• Polysackarider
• Kan bestå av upp till 1000 olika glukosenheter
• Stärkelse och cellulosa
• Glykogen
• Fungerar som energireserv i lever och muskler
• Kan brytas ner till glukosmonomerer, då frigörs
  energi

37
Fig. 3.16
38

• Lipider
• Olösliga i vatten, löser sig i organiska
  (opolära) lösningsmedel, t.ex. Eter
• Frigör stora mängder energi när de bryts ner
• Fosfolipiderna är viktiga i cellmembraner
• Fungerar som barriärer för polära ämnen såsom
  joner, socker och aminosyror
• Lagrar energi i form av fett
• Isolerar nerver

39

• Triglycerider
• enkla lipider
• Fetter fasta vid rumstemperatur
• Oljor flytande vid rumstemperatur
• Består av två slags byggstenar 3 fettsyror och
  en glycerolmolekyl
• Fettsyra Karboxylsyror med långa kolvätekedjor
• Glycerol en liten alkohol med 3 -OH grupper
• Typiska fettsyror Palmintrinsyra och stearinsyra
  (mättade) samt lineolsyra (fleromättad)

40
Fig. 3.18 Syntes av en triglycerid
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
41

• Fosfolipider
• Bildas av en glycerol-molekyl, två fettsyror och
  en fosfatgrupp
• Fosfatgruppen är laddad hydrofil grupp
• Fettsyrorna är hydrofoba
• Viktiga i biologiska membraner där de bildar ett
  dubbellager av lipider

Fig 3.21
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 3.20
42

• Karotener
• Ljusabsorberande pigment
• Ex. ?-karoten (deltar i fotosyntesen)
• I en människa kan en molekyl av ?-karoten brytas
  ner till två vitamin A molekyler. Av vitamin A
  kan vi sedan göra pigmentet rhodopsin som är
  viktigt för synen
• Färgar bl.a. morötter och tomater
• Steroider
• Aromatiska
• Ex. Hormoner fungerar som kemiska signaler i
  kroppen
• Ex. Testosteron, kortison
• De flesta lipider kan tillverkas i kroppen men en
  del måste intagas med födan

43

• Nukleinsyror
• DNA deoxyribonukleinsyra
• En stor polymer som innehåller instruktioner för
  att tillverka proteiner (utgör det genetiska
  materialet)
• RNA ribonukleinsyra
• Tolkar och utför instruktionerna i DNA
• Nulkeinsyror bildas av nukleotider
• Nukleotiderna består av ett pentossocker, en
  fosfatgrupp och en kväveinnehållande bas
• I DNA och RNA finns fem olika nukleotider,
  baserna skiljer sig åt

44
Fig. 3.24
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
45

• Ryggraden hos RNA och DNA består av alternerande
  socker och fosfat, baserna pekar ut från kedjan
• Nukleotiderna binds samman med fosfodiesterbindnin
  gar mellan socker hos en nukleotid och fosfat hos
  nästa
• De flesta RNA består av en enkel kedja
• DNA består av en dubbelkedja
• De två polynukleotidkedjorna hålls samman genom
  vätebindningar mellan baserna
• Kedjorna är antiparallella, har olika riktning

46
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 3.25
47

• Baserna i DNA adenin, cytosin, guanin och
  thymin
• adeninthymin, cytosin?guanin
• Purinbaser adenin och guanin (stora baser)
• Pyrimidinbaser thymin och cytosin (små baser)
• Genom att en bas endast kan para sig med en annan
  specifik bas får vi samma storlek på basparen,
  vilket möjliggör en effektiv kopiering av
  DNA-kedjorna
• Baserna i RNA adenin, guanin, cytosin och uracil
• När RNA kopierar DNA binder (RNA) adenin till
  thymin (DNA) uracil till adenin
  guanin till cytosin cytosin till
  guanin

48

• DNA molekylen bildar en dubbelhelix
• Ser alltid likadan ut
• Är en informativ molekyl som lätt kan kodas

Fig. 3.27
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
49
4 Cellen

• Grunden för allt liv
• Består av mindre enheter organeller
• Alla levande organismer består av celler och en
  cell kan endast bildas genom att en modercell
  delar på sig
• Cellernas utseende och storlek varierar med
  funktionen
• Cellernas gemensamma karaktärer
• Upptar och omvandlar energi
• Överför den genetiska informationen i DNA till
  proteiner
• Separerar oförenliga biokemiska reaktioner m h a
  olika strukturer
• Omges av en plasmamembran
• Det finns två celltyper prokaryota och eukaryota

50

• Prokaryota organismer
• Finns inom rikena Eubakterier och Ärkebakterier
• Består av en cell som saknar kärna och inre
  membranombundna strukturer
• Cellen består av (alla har)
• En plasmamembran som separerar cellen från
  omgivningen och bestämmer vad som kommer in i
  cellen och vad som far ut
• Nukleoid(er) som innehåller DNA
• Cytoplasma fylld med ribosomer, de utför
  proteinsyntesen. I cytoplasman finns även enzymer
  och andra av cellens kemiska föreningar

51

• Andra egenskaper
• Cellvägg, finns utanför plasmamembranen. Stöder
  cellen och ger den dess form
• Kapsel, finns utanför cellväggen. Skyddar cellen
  mot uttorkning och attacker av andra celler (ex.
  vita blodkroppar).
• Klorofyll, viktig för fotosyntesen
• Flageller, driver cellen framåt
• Pili, hjälper cellen att fästa till andra celler

52
Fig. 4.5
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
53

• Den eukaryota cellen
• Finns hos alla djur, växter, svampar och
  protister
• Har liksom de prokaryota cellerna en
  plasmamembran, cytoplasma och ribosomer
• Innehåller membranombunda organeller

54

• Kärna
• den största organellen
• omges av två membraner med små porer i (Ø 9 nm)
• RNA och vattenlösliga molekyler transporteras in
  och ut ur kärnan via dessa porer
• Den yttre membranen fortsätter inne i cellen i
  det som kallas för endoplasmatiska nätverket (ER)
• Inne i kärnan finns DNA, det bildar tillsammans
  med proteiner kromatin (kromosomer, 46 st. hos
  människan)
• Nukleoli, här sätts ribosomerna samman
• Nukeloplasma, en blandning av partiklar, fibrer,
  proteiner och andra föreningar

55
Fig. 4.9
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
56

• Ribosomer
• Här sker proteinsyntesen
• Finns på tre platser i den eukaryota cellen 1)
  Fritt i cytoplasman 2) Fästa på ERs
  yta 3) Inne i vissa organeller
• Består av två olika stora enheter, som består RNA
  och över 50 olika proteiner
• Mitokondrier
• Här sker cellandningen, dvs. energin från födan
  omvandlas till sådan form att cellen kan utnyttja
  den
• Är ungefär lika stora som bakterier
• Har en slät yttre membran och en inre veckad
  membran
• Innanför den inre membranen (i matrix) finns
  ribosomer och DNA
• En cell kan innehålla över 100 000 st.

57

• Plastider
• Finns endast hos växtceller och vissa protister
• Den vanligaste är kloroplasten
• Kloroplaster innehåller klorofyll (gröna)
• I fotosyntesen omvandlas ljusenergi till kemisk
  bunden energi
• Omges av två membraner, från den inre membranen
  utgår tylakoider
• Innehåller DNA och ribosomer
• Kromoplasten är en annan plastid
• De innehåller pigment som kallas karotenoider
  (röda, gula och orange)

58

• Endoplasmatiskt nätverk (ER)
• Utgår från den yttre kärnmembranen och finns i
  cytoplasman
• Delar av ER är täckt med ribosomer roughER
• I dessa ribosomer sker proteinsyntesen av de
  proteiner som skall transporteras ut ur cellen,
  till membraner eller in till organeller
• Proteiner som skall stanna i cytoplasman
  tillverkas av fria ribosomer
• Andra delar saknar ribosomer smoothER

59
Fig. 4.11
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
60

• Golgiapparat
• Finns nära kärnan och liknar ER
• Modifierar proteiner som kommer från ER och för
  dem till rätt adress
• Består av tre delar cis (närmast kärnan), trans
  (närmast plasmamembranen) och medial (i mitten)
• De tre delarna innehåller olika enzymer
• Avger sina proteiner i en process som kallas
  exocytos
• Motsatsen är endocytos, då cellen upptar ämnen
  från omgivningen

61
Fig. 4.12
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
62

• Lysosomer
• Omges av en enkel membran
• Innehåller matsmältningsenzymer, bryter ner föda
  och främmande ämnen
• Har ett lägre pH än omgivningen
• Peroxisomer
• Omges av en enkel membran
• Bryter ner giftiga peroxider
• Vakuoler
• Främst i växtceller och protister
• Kan uppta 90 av cellen
• Omges av en enkel membran
• Fyllda med en vattenlösning som innehåller bl.a.
  pigment, avfallsprodukter och försvarsämnen

63

• Cytoskelettet
• Finns i växter, svampar och vissa protister
• Finns utanför plasmamembranen
• Stöder cellen och begränsar cellvolymen
• Cellvägg
• Finns mellan plasmamembranen och de inre
  organellerna
• Består av fibrer som formar och stärker cellen
  samt hjälper den att röra sig
• Består av tre komponenter 1)
  Mikrofilament 2) Intermedial
  filament 3) Mikrotubuler

64
5 Membraner

• Består av ett mycket tunt dubbellager av
  fosfolipider
• De polära huvudena pekar ut mot omgivningen och
  in mot cellen
• De opolära fettkedjorna pekar mot varandra
• Lipiderna utgör en effektiv barriär för många
  ämnen
• Mellan fosfolipiderna finns proteiner
• Proteinerna kan gå genom hela membranen eller
  bara finnas på insidan eller utsidan
• Proteinerna har många uppgifter bildar kanaler
  för ämnen som inte kan passera lipiderna, mottar
  kemiska signaler, enzymer katalyserar reaktioner
• På utsidan av cellmembranen finns kolhydrater som
  sitter fast på lipiderna eller på proteiner
• Utgör igenkänningsställen

65
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 5.1
66

• Cellernas kontakt med varandra
• Mellan djurceller finns ett extracellulärt matrix
  som har till uppgift att hålla ihop cellerna till
  vävnader
• Tight junction
• Två cellers membranproteiner binds samman
• Desmosomer
• Håller ihop celler med varandra m h a keratiner
  och stärker på så sätt vävnaden
• Gap junction
• Kanaler som bildas av specifika proteiner
• Fungerar som kommunikationsplatser
• Tillåter att cytoplasman i de båda cellerna
  kommer i kontakt med varandra, kemiska substanser
  och elektriska signaler kan passera mellan
  cellerna

67
Fig. 5.6
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
68

• Diffussion
• Atomers och molekylers slumpmässiga rörelse
  strävar efter koncentrationsutjämning
• Sker alltid från högre till lägre koncentration
• Hur snabbt en substans diffunderar är beroende av
  4 saker 1) Molekylens eller jonens
  diameter 2) Temperaturen 3) Elektrisk
  laddning 4) Koncentrationsgradienten

69

• Rörelse över membranen
• Substanser passerar biologiska membraner på tre
  olika sätt
• Enkel diffussion
• Små, opolära molekyler kan fritt passera
  lipidlagret
• Jämvikt nås när koncentrationen av molekylerna är
  lika på båda sidorna
• Ju större löslighet i lipider ämnet har desto
  snabbare passerar det membranen

70

• Passiv transport
• Molekyler passerar membranen genom att gå samman
  med bärarproteiner i membranen som för dem till
  andra sidan
• Genom jonkanaler kan joner passera
• Olika transportproteiner och jonkanaler tillåter
  endast att specifika substanser passerar
• Ämnen som är för stora eller för hydrofila för
  att fritt kunna passera lipidlagret
• Tillåter passage i båda riktningarna
• Alltid från högre till lägre koncentration
• Kräver ingen energi

71
Fig. 5.10
Fig. 5.11
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
72

• Aktiv transport
• Tillåter transport endast i en riktning (ofta mot
  koncentrationsgradienten)
• Kräver energi
• Finns två typer primär aktiv transport och
  sekundär aktiv transport

73

• Det finns två klasser av transportproteiner
• 1) Uniport, endast en slags substans
• 2) Kopplade transportsystem
• Transporterar två eller flera ämnen samtidigt,
  beroende av varandra
• Symport transport i samma riktning
• Antiport transport i motsatt riktning

Fig. 5.12
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
74

• Primär aktiv transport
• Kräver direkt inblandning av ATP, energin driver
  transporten av specifika joner mot
  koncentrationsgradienten (ex. i nervceller)
• Transporterar endast katjoner

Fig. 5.13
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
75

• Sekundär aktiv transport
• Använder inte ATP direkt, utan är kopplade till
  skillnader i jonkoncentrationer som erhålls genom
  primär aktiv transport
• Transport av socker och aminosyror regleras av
  kopplade transportsystem (vissa symport, andra
  antiport)
• De transporteras mot sina koncentrationsgradienter
  m h a energi som återvinns genom att tillåta
  t.ex. Na-joner röra sig tillbaka längs sin
  koncentrationsgradient

76
Fig. 5.14
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
77
6 Energi, enzymer och metabolism

• I en vanlig cell sker sker tusentals biokemiska
  reaktioner varje sekund
• Vissa bryter ner stora molekyler samtidigt som
  energi frigörs (kataboliska reaktioner)
• Andra bygger stora molekyler från små monomerer,
  kräver energi (anaboliska reaktioner)
• Metabolism summan av all användning av energi i
  en cell eller organism

78

• Termodynamikens första lag energi kan varken
  tillverkas eller förstöras (endast omvandlas från
  en form till en annan)
• Gröna växter omvandlar ljusenergi till kemisk
  energi
• Muskler omvandlar kemisk energi till
  rörelseenergi (en del energi avgår som värme)
• Fri energi som avgår som värme vid en reaktion
  ökar kaoset i systemet
• Ett systems kaos kan mätas som entropi
• Termodynamikens andra lag mängden fri energi i
  ett system minskar medan entropin ständigt ökar

79
Fig. 6.2
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
80

• Kemisk jämvikt
• I princip är alla reaktioner reversibla A?B B
  ?A men vid en given koncentration av A och B
  kommer ena riktningen att favoriseras
• De båda rektionerna konkurrerar med varandra. Om
  A tillsätts påskyndas reaktionen A?B medan
  motsatt reaktion påskyndas om man tillsätter B.
• Vid en viss tidpunkt sker reaktionerna i båda
  riktningarna av samma grad. Efter detta kan ingen
  förändring i systemet längre iakttas Kemisk
  jämvikt
• Om en reaktion fortskrider över 50 är det en
  spontan reaktion, frigör energi
• Motsatt reaktion kväver i sin tur energi

81

• Jämviktskonstant, K
• K beskriver förhållandet mellan reaktanternas och
  produkternas koncentrationer vid jämvikt (anges i
  mol/l) K ?produkt? ?reaktant?
• K är beroende av fysiska förhållanden
• Högt värde på K visar att reaktionen strävar
  framåt

82

• Fri energi och jämvikt
• Exoterm reaktion frigör energi
• Endoterm reaktion kräver energi
• Fri energi anges som G, kan inte mätas absolut
  men förändringar i den fria energin i en reaktion
  kan mätas ?G
• Ju större K desto större värde på ?G
• En spontan reaktion har negativ ?G
• Vid jämvikt är den fria energin minst
• Förändringen av den fria energin hos en reaktion
  kan uttryckas i förhållandet ?G ?H - T ?S
• ?H värmeförändringen T den
  absoluta temp. vid vilken reaktionen sker (i K)
  ?S Entropiförändringen

83
Fig. 6.3
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
84

• Aktiveringsenergi den mängd energi som krävs
  för att sätta igång en reaktion
• Katalysatorer sänker aktiveringsenergin
• Enzymer (proteiner) är kroppens egna
  katalysatorer
• Mycket specifika, oftast endast en reaktion
• Ämnen som aktiveras kallas substrat
• Substratet binds till enzymet på dess
  aktiveringscentrum och bildar ett E-S komplex.
  När produkten bildats frigörs den från enzymet,
  vilket kan användas igen
• Ett enzym förbrukas inte i reaktionen E S ?
  ES ? E P
• Förändringar i den fria energin i reaktionen är
  oberoende om reaktionen aktiveras av en
  katalysator eller inte
• Enzymer är mycket pH- och temperaturkänsliga

85
Fig. 6.8
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
86
Fig. 6.10
Fig. 6.11
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
87

• Kopplade reaktioner en icke spontan reaktion
  kopplas ihop med en spontan reaktion av specifika
  proteiner
• Vissa enzymer har coenzymer eller metalljoner
  kopplade till det aktiva centrumet
• Metabolismen i cellen är ordnade i olika räckor
  där slutprodukten i en reaktion är
  utgångsmaterial i följande reaktion
• Varje reaktion katalyseras av ett enzym
• Reaktionsförloppena kan kontrolleras genom att
  enzymernas aktivitet styrs m h a inhibitorer

88

• Inhibitorer inhiberar enzymkatalyserade
  reaktioner genom att binda till enzymet
• Irreversibla förstör enzymet
• Reversibla kan frigöras och enzymet kan användas
  igen
• Tävlande binder till det aktiva centrumet
• Icke tävlande binder till ett annat ställe på
  enzymet, modifierar det aktiva centrumet

89
Fig. 6.18
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
90

• Allosteriska enzymer
• Består av två eller flera polypeptidkedjor
• Aktiviteten kontrolleras av molekyler som kallas
  effektorer som endera kan aktivera eller inhibera
  enzymet
• Mängden aktivt enzym är beroende av
  substatkoncentrationen
• Slutprodukten i en metabolisk räcka kan fungera
  som inhibitor av det allosteriska enzym som
  katalyserar första reaktionen

91
Fig. 6.19
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
92
7 Metaboliska processer i cellen

• Metaboliska processer sker i små steg som alla är
  katalyserade av specifika enzymer
• Glukos är det viktigaste bränslet för cellen
• När cellen förbränner glukos sker det i små steg
  så att energin kan lagras i ATP-molekyler
• Förbränningen av glukos är en spontan reaktion
  (?G 686 kcal/mol)
• Energin i ATP-molekylerna använder cellen sedan
  för att utföra olika arbete
• Tre metaboliska processer ingår i omvandlingen av
  glukos till för cellen användbar energi
  Glykolysen, cellandning och fermentering
  (jäsning)

93

• Glykolys påbörjar all metabolism av glukos i alla
  celler
• Som resultat av den produceras två
  puryvatmolekyler
• Glykolysen är en anerob reaktion

Fig. 7.1
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
94

• Förutom ATP fungerar även NAD och FAD som
  energibärande molekyler i cellen
• Oxideringen av NADH H till NAD och vatten är
  spontan och frigör 52,4 kcal/mol

Fig. 7.3
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
95

• Vid tillgång på syre fortsätter glykolysen i
  oxidering av puryvat, citronsyracykeln och
  respiratory chain
• Om syre saknas sker istället jäsning av
  puryvatmolekylerna med mjölksyra eller etanol som
  slutprodukt

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 7.5
96

• De metaboliska processerna sker på olika ställen
  i cellen

Tab 7.1
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
97
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
Fig. 7.9
98
Fig. 7.12
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/
99
Fig. 7.16
www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/