From e8b17576bbbe8cf7cf2e0de8e8b52455fce8d46f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Johan Dahlin Date: Sun, 23 Nov 2025 09:56:45 +0100 Subject: [PATCH] update --- content/Biokemi/! Målbeskrivning.md | 198 +++++++++++++++++ .../Translation/Video-undertexter.md | 207 ++++++++++++++++++ 2 files changed, 405 insertions(+) create mode 100644 content/Biokemi/! Målbeskrivning.md create mode 100644 content/Biokemi/Cellulära processer/Translation/Video-undertexter.md diff --git a/content/Biokemi/! Målbeskrivning.md b/content/Biokemi/! Målbeskrivning.md new file mode 100644 index 0000000..8b08ab4 --- /dev/null +++ b/content/Biokemi/! Målbeskrivning.md @@ -0,0 +1,198 @@ + +[[Biokemi/Kemisk binding och biologiska makromolekyler/index]] +### Lipider +• Energi-lager: fria fettsyror och triacylglycerol.  +• Membranlipider; amfipatibegreppet.  +• Kolesterol (struktur ska kunnas).  +• Fosfolipider (principiell struktur ska kunnas).  +• Glykolipider (principiell struktur ska kunnas).  +• Bildning av miceller och membran.  +• Transportformer: översikt om lipoproteiners struktur och funktion. +*Beskriva lipiders struktur och biologiska funktioner.*  +### Från aminosyror till proteiner +• Primära aminosyror: uppbyggnad och joniseringstillstånd.  +• Stereoisomerer.  +• De 20 aminosyrornas kemiska egenskaper och principiella struktur.  +• Kovalent modifiering av aminosyror.  +• Peptidbindningen; prolin och cystein – speciella egenskaper.  +• Primär-, sekundär-, tertiär- och kvartärstruktur.  +• a-helixar och b-flak: uppbyggnad och stabilisering.  +• Principer för proteinveckning; stabilisering av 3D-struktur.  +• Disulfidbindningar; protein-disulfidisomeras.  +• Chaperoner och chaperoniner.  +• Prioner.  +*Redogöra för aminosyrornas egenskaper och hur de kan interagera.*  +*Redogöra för de olika nivåerna av proteinveckning.*  +### Kolhydrater. Struktur +• Kolhydraters struktur: aldos/ketos, isomeri, ringbildning, glykosidisk bindning.  +• Monosackarider: glukos (struktur ska kunnas), galaktos, N-acetylglukosamin, N-acetylgalatosamin, fukos, sialinsyra.  +• Disackarider: laktos, galaktosemi, laktosintolerans.  +• Glykokonjugat: glykoproteiner (N-/O-länkade), glykolipider, proteoglykaner (principiell struktur ska kunnas), mucopolysackaridos.  +• Diversitet - AB0-systemet.  +*Beskriva kolhydraters struktur och biologiska roller.*  +### Att utforska proteiner +• Proteom-begreppet.  +• Proteiners kemiska/fysikaliska egenskaper som grund för rening.  +• Gelfiltrering, jonbytes- och affinitetskromatografi.  +• Elektrofores: SDS-PAGE, isoelektrisk fokusering.  +• Immunologiska tekniker och ”blottning”; antikropp/antigen.  +• Mono- vs polyklonala antikroppar.  +• ELISA-princip och kliniska exempel.  +• Struktur-bestämning: röntgenkristallografi, NMR, cryo-EM.  + +### Hemoglobin +• Receptor-ligand-interaktion.  +• Myoglobin och hemoglobin: struktur (porfyrinring, Fe).  +• Kooperativitet; syrebindningsförmåga.  +• Alloster reglering: CO₂, H⁺, BPG – molekylär bakgrund.  +• Mättnadskurvor; syretransport till vävnad.  +• HbF vs HbA – konsekvenser.  +• Sickle-cell-anemi: molekylär bakgrund.  +### Nukleotider +• Centrala dogmen: replikation, transkription, translation, genetisk kod, läsram.  +• Enzymer: DNA-pol, RNA-pol, ribosom.  +• Nukleotider/nukleosider: principiell struktur.  +• Komplementär basparning; stabilitet hos dsDNA/RNA.  +• Ribonukleotidreduktas.  + +### Biokemi ur ett evolutionsperspektiv + • Evolution: grundkoncept, livets evolution, RNA-värld, endosymbios; tillämpningar.  + • DNA-replikation: grundläggande processer; replikationsgaffel/repliosom.  + • Enzymaktiviteter: endo-/exonukleas, restriktionsendonukleaser, omvänt transkriptas, DNA-ligas.  + • Processivitet och proofreading.  + • DNA-topologi: superhelicitet, topoisomeraser.  + • Transkription: RNA-pol I/II/III; capping, polyadenylering, splicing; snRNA.  + • Prokaryot transkription: särdrag; koppling transkription-translation; operon; bakteriofag; plasmid.  + • Kromatin: DNA-organisation; nukleosom; kromatin-nybildning.  + • Replikationsstart i eukaryoter: ARS/ori; ORC, CDC6, MCM; cellcykelkoppling; telomerer.  + • Translation: tRNA-struktur/funktion; aminoacylering; ribosom; initiering/elongering/translokation/terminering; reglering.  + • Termodynamikens 3 lagar; H, S, G, ΔG, E0′; exergon/endregon; aktiveringsenergi; standardtillstånd; kopplade reaktioner.  + • Enzymer I: aktiveringsenergi, övergångstillstånd, katalys.  + • Enzymer II: aktiva säten; hastighetskonstanter; steady-state; Michaelis-Menten (KM, Vmax, kcat); inhibitorer (kompetitiv/okompetitiv/non-kompetitiv); kofaktorer; vitaminer; kopplade reaktioner; exempel: proteaser (chymotrypsin, katalytisk triad), Ser/Thr- och Tyr-kinaser, fosfataser, syntaser, oxidoreduktaser.  + • Introduktion till metabolism: energiomvandling; anabolism/katabolism; katabolismens stadier; metaboliter/vägar; ATP, NAD(P)H, FADH₂; fosforyltransferpotential; energikvot; oxidation/reduktion; hydrolys/kondensation; B-vitaminer.  + • Glykolys: reaktioner/metaboliter; enzymer; substratnivåfosforylering; reglering (alloster, feedforward, feedback); anaerob/aerob; GLUT; Warburg-effekten.  + • Glykogen: struktur (α-1,4/α-1,6); funktion i lever/muskel; glykogenolys; glykogenes; alloster/hormonell reglering.  + • Glukoneogenes: reaktioner/enzymer/reglering; PFK-2/FBP-2; substrat; laktatdehydrogenas; Cori-cykeln; laktatets öden.  + • Citronsyracykeln: PDH-komplex; prostetisk grupp; CoA/acetyl-CoA; reaktioner/enzymer; dekarboxylering; dehydrogenering; reglering; hypoxi, HIF-1.  + • Betaoxidation och TAG-syntes: fettsyrefrisättning; mitokondrietransport; betaoxidation; ketonkroppar; fettsyra/TAG-syntes.  + • Elektrontransportkedja/oxidativ fosforylering: mitokondriens suborganeller; redoxpotential; elektronbärare; NADH→O₂; respiration; protonpumpning; elektrokemisk gradient; ATP-syntas; frikopplare; membrantransport; inhibitorer; NADH-shuntar; ATP-utbyte.  + • Aminosyrametabolism: proteinogena/icke-proteinogena aminosyror; användning; upptag; essentiella/icke-essentiella; glukogena/ketogena; biosyntes; aminotransferaser; PKU; glutamat/glutamatdehydrogenas; ureacykel; extrahepatiska vävnader; kvävetransport; påfyllnadsreaktioner.  + • Nukleotidnedbrytning: puriner/pyrimidiner; pentoser; skillnader i slutprodukter; pentosfosfat till glykolysintermediär/acetyl-CoA; gikt; två behandlingsstrategier.  + • Pentosfosfatvägen: NADPH och ribos-5-fosfat – uppgifter; oxidativ/icke-oxidativ fas; koppling till glykolys/glukoneogenes; behovsstyrd slussning; G6PD-brist; oxidativ stress → hemolys.  + • Kolesterolsyntes: källor; position i metabolism; ATP-citratelyas; HMG-CoA-reduktas (fyra regleringsmekanismer); tre huvudmekanismer för intracellulär kolesterolkontroll; funktion; utsöndring; enterohepatiska kretsloppet.  + • Heme: syntes; nedbrytning; porfyrier (översikt).  + • Cellmembran: membranlipider/proteiner; barriärfunktion; membrandomäner; glykokalyx (struktur/igenkänning); cell-cell-interaktioner; adhesionsmolekyler.  + • Transport över membran: diffusion; faciliterad diffusion; bärarproteiner; aquaporiner; jonkanaler/aktivering; osmos; kanalfogar; aktiv transport (primär/sekundär; P-typ; Na⁺/K⁺-ATPase; ABC-transportörer; MDR-proteiner); uniport/antiport/symport.  + +Mål + • Beskriva hur olika bindningar bidrar till strukturen hos makromolekyler.  + • Beskriva lipiders struktur och biologiska funktioner.  + • Redogöra för aminosyrornas egenskaper och hur de kan interagera.  + • Redogöra för de olika nivåerna av proteinveckning.  + • Beskriva kolhydraters struktur och biologiska roller.  + • Beskriva metoder för undersökning av proteiners struktur och funktion.  + • Beskriva hur proteiners funktion beror på proteinstruktur, bindningspartner och enskilda aminosyrors egenskaper.  + • Beskriva byggstenarna för DNA och RNA, deras syntes och konsekvenser av störd nukleotidsyntes.  + • Kunna översiktligt beskriva stegen i den centrala dogmen.  + • Primär- och sekundärstruktur för DNA och RNA (kunna översiktligt).  + • Övergripande förståelse för utvecklingen av biologiska vägar och biomolekyler.  + • Beskriva hur DNA replikeras i eukaryota celler.  + • Funktionen hos enzymer som verkar på DNA.  + • Beskriva hur information i cellens DNA översätts till RNA.  + • Modifieringar av eukaryot mRNA (capping, poly(A), splicing).  + • De typer av DNA som finns i prokaryoter.  + • Överföring av genetisk information från DNA till RNA i prokaryoter.  + • Beskriva den eukaryota kromosomens uppbyggnad.  + • Beskriva hur replikation startar i eukaryota celler.  + • Beskriva överföringen av genetisk information från mRNA till protein.  + • Förstå sambandet mellan fri energi, entalpi, entropi och jämviktskonstanter.  + • Förstå kopplingen mellan biokemiska reaktioner och biomolekyler med högt energi-innehåll.  + • Redogöra för enzymkinetik och reglering av enzymkatalyserade reaktioner.  + • Beskriva enzymers och koenzymers struktur och funktion.  + • Beskriva mekanismer för reglering av proteiners aktivitet.  + • Redogöra för vad som karaktäriserar anabolism och katabolism, energirika molekyler och cellens energivaluta.  + • Redogöra för glykolysens reaktioner, enzymer och reglering.  + • Förstå skillnaden mellan anaerob och aerob glykolys.  + • Redogöra för glykogens funktion och strukturella uppbyggnad.  + • Beskriva hur glykogen syntetiseras och bryts ned.  + • Beskriva hur glykogenmetabolismen styrs via allostera mekanismer och hormonsignalering.  + • Redogöra för glukoneogenesens reaktioner, enzymer och reglering.  + • Redogöra för laktats roll i metabolismen.  + • Redogöra för länken mellan glykolys och citronsyracykeln och dess reglering.  + • Redogöra för citronsyracykelns reaktioner, enzymer och reglering.  + • Redogöra för omsättningen av triacylglycerol.  + • Redogöra för elektrontransporten och dess koppling till protonpumpning.  + • Redogöra för ATP-syntes via oxidativ fosforylering.  + • Beskriva hur celler får tillgång till aminosyror och vad dessa kan användas till.  + • Förstå skillnaden på essentiella och icke-essentiella aminosyror.  + • Översiktligt redogöra för varifrån aminosyrors α-aminogrupp och kolskelett kommer.  + • Beskriva reaktionerna katalyserade av ALAT och ASAT.  + • Beskriva den bakomliggande orsaken till PKU.  + • Översiktligt beskriva ureacykeln, dess funktion och huvudsakliga reglering.  + • Redogöra för extrahepatiska vävnaders samspel med levern i aminosyrakatabolism.  + • Översiktligt beskriva purinnukleotiders nedbrytning.  + • Redogöra för hur nedbrytning av puriner och pyrimidiner skiljer sig m.a.p. slutprodukter (kväven/kolskelett).  + • Redogöra för pentosfosfatvägens huvudsakliga funktion.  + • Ge exempel på vad NADPH och ribos-5-fosfat används till.  + • Översiktligt beskriva pentosfosfatvägens två faser och interaktion med glykolys/glukoneogenes.  + • Översiktligt beskriva varför G6PD-brist särskilt påverkar erytrocyter och kan ge hemolys vid oxidativ stress.  + • Redogöra för kolesterolets omsättning samt huvudprinciper för kolesterolsyntes och reglering.  + • Redogöra för omsättningen av heme.  + • Beskriva hur det eukaryota cellmembranet är uppbyggt.  + • Beskriva mekanismer för transport över cellens plasmamembran.  + + + + + + +- Beskriva metoder för undersökning av proteiners struktur och funktion.  +- Beskriva hur proteiners funktion beror på proteinstruktur, bindningspartner och enskilda aminosyrors egenskaper.  +- Beskriva byggstenarna för DNA och RNA, deras syntes och konsekvenser av störd nukleotidsyntes.  +- Kunna översiktligt beskriva stegen i den centrala dogmen.  +- Primär- och sekundärstruktur för DNA och RNA (kunna översiktligt).  +- Övergripande förståelse för utvecklingen av biologiska vägar och biomolekyler.  +- Beskriva hur DNA replikeras i eukaryota celler.  +- Funktionen hos enzymer som verkar på DNA.  +- Beskriva hur information i cellens DNA översätts till RNA.  +- Modifieringar av eukaryot mRNA (capping, poly(A), splicing).  +- De typer av DNA som finns i prokaryoter.  +- Överföring av genetisk information från DNA till RNA i prokaryoter.  +- Beskriva den eukaryota kromosomens uppbyggnad.  +- Beskriva hur replikation startar i eukaryota celler.  +- Beskriva överföringen av genetisk information från mRNA till protein.  +- Förstå sambandet mellan fri energi, entalpi, entropi och jämviktskonstanter.  +- Förstå kopplingen mellan biokemiska reaktioner och biomolekyler med högt energi-innehåll.  +- Redogöra för enzymkinetik och reglering av enzymkatalyserade reaktioner.  +- Beskriva enzymers och koenzymers struktur och funktion.  +- Beskriva mekanismer för reglering av proteiners aktivitet.  +- Redogöra för vad som karaktäriserar anabolism och katabolism, energirika molekyler och cellens energivaluta.  +- Redogöra för glykolysens reaktioner, enzymer och reglering.  +- Förstå skillnaden mellan anaerob och aerob glykolys.  +- Redogöra för glykogens funktion och strukturella uppbyggnad.  +- Beskriva hur glykogen syntetiseras och bryts ned.  +- Beskriva hur glykogenmetabolismen styrs via allostera mekanismer och hormonsignalering.  +- Redogöra för glukoneogenesens reaktioner, enzymer och reglering.  +- Redogöra för laktats roll i metabolismen.  +- Redogöra för länken mellan glykolys och citronsyracykeln och dess reglering.  +- Redogöra för citronsyracykelns reaktioner, enzymer och reglering.  +- Redogöra för omsättningen av triacylglycerol. +- Redogöra för elektrontransporten och dess koppling till protonpumpning.  +- Redogöra för ATP-syntes via oxidativ fosforylering.  +- Beskriva hur celler får tillgång till aminosyror och vad dessa kan användas till.  +- Förstå skillnaden på essentiella och icke-essentiella aminosyror.  +- Översiktligt redogöra för varifrån aminosyrors α-aminogrupp och kolskelett kommer.  +- Beskriva reaktionerna katalyserade av ALAT och ASAT.  +- Beskriva den bakomliggande orsaken till PKU.  +- Översiktligt beskriva ureacykeln, dess funktion och huvudsakliga reglering.  +- Redogöra för extrahepatiska vävnaders samspel med levern i aminosyrakatabolism.  +- Översiktligt beskriva purinnukleotiders nedbrytning.  +- Redogöra för hur nedbrytning av puriner och pyrimidiner skiljer sig m.a.p. slutprodukter (kväven/kolskelett).  +- Redogöra för pentosfosfatvägens huvudsakliga funktion.  +- Ge exempel på vad NADPH och ribos-5-fosfat används till.  +- Översiktligt beskriva pentosfosfatvägens två faser och interaktion med glykolys/glukoneogenes.  +- Översiktligt beskriva varför G6PD-brist särskilt påverkar erytrocyter och kan ge hemolys vid oxidativ stress.  +- Redogöra för kolesterolets omsättning samt huvudprinciper för kolesterolsyntes och reglering.  +- Redogöra för omsättningen av heme.  +- Beskriva hur det eukaryota cellmembranet är uppbyggt.  +- Beskriva mekanismer för transport över cellens plasmamembran. \ No newline at end of file diff --git a/content/Biokemi/Cellulära processer/Translation/Video-undertexter.md b/content/Biokemi/Cellulära processer/Translation/Video-undertexter.md new file mode 100644 index 0000000..78b3941 --- /dev/null +++ b/content/Biokemi/Cellulära processer/Translation/Video-undertexter.md @@ -0,0 +1,207 @@ + +Hello, my name is Anna Lee and in today’s lecture I’ll be talking about protein biosynthesis or translation. + +In previous lectures you have learned that during transcription the RNA polymerase transcribes genes into the messenger RNA or mRNA. In this lecture we’ll cover how the cell translates the mRNA information into proteins. + +The main learning goals of this lecture are: +- explaining how nucleic acid information is translated into amino acid sequence +- defining the role of aminoacyl tRNA synthetases in this process +- understanding the features of the genetic code +- understanding the structure and function of tRNA +- understanding the structure and function of ribosomes +- understanding the steps of protein synthesis +- understanding how antibiotics and toxins block protein biosynthesis + +Before we start with the details of translation, consider the question: why is it important to understand the mechanisms of translation? + +Reasons: +- inhibition of translation of specific mRNAs can lead to diseases + - example: fragile X mental retardation syndrome +- translation is targeted by bacterial toxins + - example: diphtheria toxin +- translation is a major target of antibiotics + - examples: streptomycin, tetracycline +- new antibiotics are being developed that target bacterial ribosomes + +--- + +Protein biosynthesis is called translation because: +- the four-letter nucleic acid alphabet is translated into the 20-letter amino acid alphabet +- this conversion makes translation more complex than replication or transcription + +General principles: +- mRNA is decoded 5′→3′ +- protein is synthesized from amino (N) to carboxyl (C) terminus +- amino acids are added sequentially to the C-terminus + +Translation requires: +- a codon (three RNA bases) +- a tRNA acting as an adaptor +- correct codon–anticodon recognition + +--- + +tRNA molecules: + +Common features: +- contain 7–15 modified bases +- secondary structure resembles a cloverleaf +- five major regions: + - 3′ CCA acceptor stem + - TΨC loop + - extra arm + - anticodon loop + - DHU loop +- 3D structure is L-shaped + - anticodon is positioned ~90° from the 3′ CCA end + - the CCA region can undergo conformational changes + +--- + +The genetic code: + +Key characteristics: +- codons are groups of three nucleotides +- the code is read 5′→3′ +- non-overlapping +- no punctuation +- degenerate (most amino acids have multiple codons) +- three stop codons + +The wobble effect: +- some tRNAs recognize more than one codon +- the third codon base is less strictly recognized +- wobble depends on the first base of the anticodon + +--- + +Aminoacyl tRNA synthetases: + +Functions: +- attach amino acids to the correct tRNAs +- establish the genetic code +- activate amino acids with ATP +- form an ester bond with the 3′ end of tRNA + +Fidelity mechanisms: +- activation site +- editing (proofreading) site + +Example: threonine vs valine vs serine +- the enzyme’s zinc-dependent binding site excludes valine +- serine can bind but is removed in the editing site + +tRNA recognition: +- often involves acceptor stem and anticodon loop +- sometimes additional structural features + +--- + +Ribosomes: + +In bacteria: +- 70S ribosome + - 50S large subunit (23S rRNA, 5S rRNA, proteins L1–L34) + - 30S small subunit (16S rRNA, proteins S1–S21) + +Functional sites: +- A site (aminoacyl) +- P site (peptidyl) +- E site (exit) + +--- + +Translation stages: +- initiation +- elongation +- translocation +- termination + +--- + +Initiation in bacteria: + +Requirements: +- start codon (usually AUG) +- Shine–Dalgarno sequence upstream + - base-pairs with 16S rRNA + - positions start codon in P site + +Initiator: +- formyl-methionine (fMet) +- delivered by fMet-tRNAᶠᴹᵉᵗ + +Initiation factors: +- IF1 and IF3 bind the 30S subunit to prevent premature 50S binding +- IF2-GTP recruits fMet-tRNAᶠᴹᵉᵗ +- GTP hydrolysis allows 50S binding and forms 70S initiation complex + +This step is a major regulatory point and is targeted by antibiotics such as streptomycin. + +--- + +Elongation: + +- EF-Tu-GTP delivers aminoacyl tRNA to the A site +- correct codon recognition → GTP hydrolysis → EF-Tu-GDP release +- EF-Ts regenerates EF-Tu-GTP + +Peptide bond formation: +- catalyzed by the 23S rRNA peptidyl transferase center +- the amino group in the A site attacks the ester bond in the P site + +Translocation: +- driven by EF-G-GTP +- tRNAs shift A→P and P→E +- empty tRNA exits + +--- + +Termination: + +- no tRNAs recognize stop codons +- RF1 or RF2 bind stop codons in the A site +- RF3-GTP triggers release +- the polypeptide is freed from the P-site tRNA + +--- + +Coupling in bacteria: + +- transcription and translation occur simultaneously +- multiple ribosomes can translate the same mRNA (polysomes) + +--- + +Eukaryotic translation: + +Differences: +- ribosomes are larger (80S = 60S + 40S) +- initiating amino acid is methionine (not fMet) +- no Shine–Dalgarno sequence +- the start codon is identified as the first AUG near the 5′ end +- eukaryotic mRNA is processed before translation +- mRNA circularizes via 5′ cap–poly(A) interactions + +--- + +Drugs and toxins affecting translation: + +Examples: +- streptomycin: inhibits initiation in bacteria +- tetracycline: blocks aminoacyl tRNA binding +- cycloheximide: inhibits eukaryotic elongation +- puromycin: chain terminator in both systems +- diphtheria toxin: blocks eukaryotic translocation + +--- + +This lecture covered: +- molecules involved in translation +- features of the genetic code +- ribosome structure +- steps of translation +- differences between bacterial and eukaryotic translation +- drugs and toxins that block protein biosynthesis + +If you have any questions, feel free to contact me via email or in Canvas. \ No newline at end of file