Innhold

I. Struktur og katalyse 7

1. Tredimensjonal struktur hos proteiner 8

1.1. Konformasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2. Stabilisering av proteinkonformasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.1. Disulfidbindinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.2. Svake interaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3. Peptidbinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4. Sekundær struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.1. -heliks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.2. -sheet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.3. -turn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5. Tertiær og kvaternær struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.1. Fiberproteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.5.2. Globulære proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.5.3. Tertiær struktur hos globulære proteiner . . . . . . . . . . . . . . 16 1.5.4. Kvaternær struktur hos globulære proteiner . . . . . . . . . . . . 18 1.6. Folding og denaturering av proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.7. Metoder for bestemmelse av tredimensjonal proteinstruktur . . . . . . . . 20 1.7.1. Røntgendiffraksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.7.2. NMR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1. Enzymer 21

2.1. Kofaktorer og koenzymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2. Virkemåte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.1. Enzymer øker reaksjonshastigheten ved å senke aktiveringsenergien 22 2.2.2. Enzymer påvirker ikke likevekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.3. Kovalente og ikke-kovalente interaksjoner bidrar til å senke aktiveringsenergien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.4. Bindingsenergi og katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.5. Bindingsenergi og spesifisitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3. Funksjonelle katalytiske grupper bidrar ved katalyse . . . . . . . . . . . . 24 2.3.1. Generell syre-base-katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.2. Kovalent katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.3. Metallion-katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.4. Klassifisering og navngiving av enzymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5. Enzymkinetikk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.5.1. Effekt av substratkonsentrasjon på reaksjonshastighet ved enzymatiske reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.5.2. Steady-state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.3. Michaelis-Menten-kinetikk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.4. Lineweaver-Burk-plott . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.5. Enzymreaksjoner med mer enn ett substrat . . . . . . . . . . . . . 28 2.6. Inhibering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.6.1. Reversibel inhibering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.6.2. Irreversibel inhibering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.7. Enzymaktivitet avhenger av pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1. Karbohydrater 34

3.1. Monosakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.1.1. Aldoser og ketoser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.1.2. Kiralitet i monosakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.1.3. Syklisk strukur hos monosakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.4. Heksosederivater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2. Disakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.1. Glykosidbinding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.2. Reduserende sukker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3. Polysakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.1. Polysakkarider som energilagre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.2. Strukturelle polysakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

1. Nukleotider og nukleinsyrer 43

4.1. Nukleotider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.1.1. Struktur hos nukleotider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.1.2. Alternativ nukleotidstruktur i DNA og RNA . . . . . . . . . . . . 44 4.1.3. Struktur hos polynukleotider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.1.4. Effekt av nukleotidstruktur på nukleinsyrenes tredimensjonale struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2. Stuktur hos nukleinsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.1. Dobbel heliks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.2. Alternative tredimensjonale strukturer hos DNA . . . . . . . . . . 47 4.2.3. Spesielle DNA-sekvenser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3. Nukleinsyrenes kjemiske egenskaper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.3.1. Denaturering av dobbelttrådig DNA og RNA . . . . . . . . . . . 50 4.3.2. Hybridisering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.3.3. Metylering av baser i DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.3.4. Sekvensering av DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.3.5. DNA-syntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

II. Metabolisme 54

1. Glykolysen og glukoneogenesen 55

5.1. Glykolysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1.1. Glykolysen er svært konservert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1.2. Oversikt: Glykolysens to faser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1.3. Pyruvats skjebner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.1.4. Gjenværende energi i pyruvat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.1.5. Termodynamisk oversikt over glykolysen . . . . . . . . . . . . . . 58 5.1.6. Viktigheten av fosforylerte intermediater . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1.7. Reaksjoner i forberedende fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.1.8. Reaksjoner i gjenvinningsfasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.2. Veier inn i glykolysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.2.1. Hydrolyse av poly- og disakkarider til monosakkarider . . . . . . . 66 5.2.2. Endogen glykogen og stivelse degraderes ved fosforolyse . . . . . . 66 5.2.3. Veier inn i glykolysen for andre monosakkarider enn glukose . . . 67 5.3. Pyruvats skjebner under anaerobe forhold: Fermentering . . . . . . . . . 68 5.3.1. Melkesyrefermentering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.4. Glukoneogenesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.4.1. De irreversible reaksjonene i glykolysen omgås i glukoneogenesen . 69 5.4.2. Konvertering av pyruvat til fosfoenolpyruvat . . . . . . . . . . . . 71 5.4.3. Konvertering av fruktose-1,6-bisfosfat til fruktose-6-fosfat . . . . . 73 5.4.4. Konvertering av glukose-6-fosfat til glukose . . . . . . . . . . . . . 73 5.4.5. Glukogeniske aminosyrer og intermediater i sitronsyresyklusen . . 74 5.4.6. Regulering av glykolysen og glukoneogenesen . . . . . . . . . . . . 74

1. Sitronsyresyklusen 75

6.1. Produksjon av acetyl-CoA (aktivert acetat) . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.1.1. Oksidasjon av pyruvat til acetyl-CoA og CO2 . . . . . . . . . . . 75 6.1.2. Pyruvat dehydrogenase-komplekset krever fem koenzymer . . . . 77 6.1.3. Pyruvat dehydrogenase-komplekset består av tre ulike enzymer . . 77 6.1.4. Reaksjoner i pyruvat dehydrogenase-komplekset . . . . . . . . . . 79 6.2. Sitronsyresyklusen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.2.1. Reaksjoner i sitronsyresyklusen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 6.2.2. Konservering av energi i sitronsyresyklusen . . . . . . . . . . . . . 87 6.2.3. Hvorfor bruke åtte reaksjonstrinn på å oksidere acetat? . . . . . . 87 6.2.4. Intermediater går inn og ut av sitronsyresyklusen . . . . . . . . . 88

1. Fettsyrekatabolisme 89

7.1. Opptak, mobilisering og transport av fett . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.1.1. Absorpsjon av fett i tynntarmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.1.2. Hormoner signaliserer mobilisering av lagrede triacylglyseroler . . 91 7.1.3. Aktivering av fettsyrer og transport inn i mitokondrier . . . . . . 92 7.2. Oksidasjon av fettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 7.2.1. -oksidasjon av fettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 7.2.2. Energiutbytte fra -oksidasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7.2.3. Oksidasjon av umettede fettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7.2.4. Fullstendig oksidasjon av fettsyrer med odde antall karbonatomer 97

1. Oksidativ fosforylering og fotofosforylering 99

8.1. Oksidativ fosforylering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.1.1. Mitokondriers struktur og innhold . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.1.2. Universelle elektronakseptorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 8.1.3. Membranbundne elektronbærere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 8.1.4. Elektronbærere fungerer i mulitenzymkomplekser . . . . . . . . . 104 8.1.5. Energi fra elektronoverføringer konserveres i en protongradient . . 110 8.1.6. Dannelse av reaktive oksygenspesier under oksidativ fosforylering 111 8.1.7. Den kjemiosmotiske modellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 8.1.8. ATP syntase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 8.1.9. Rotasjonell katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 8.1.10. Ikke-heltallig støkiometri som følge av kjemiosmotisk kobling . . . 116 8.1.11. Den protonmotive kraften fasiliterer aktiv transport . . . . . . . . 116 8.1.12. NADH fraktes inn i mitokondrier for oksidasjon . . . . . . . . . . 117 8.2. Fotofosforylering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 8.2.1. Generelle egenskaper ved fotofosforylering . . . . . . . . . . . . . 118 8.2.2. Pigmenter absorberer lys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 8.2.3. Energioverføring fra klorofyll til reaksjonsentre . . . . . . . . . . . 120 8.2.4. Lysdrevet elektrontransport i bakterier . . . . . . . . . . . . . . . 121 8.2.5. Lysdrevet elektrontransport i planter . . . . . . . . . . . . . . . . 124 8.2.6. ATP-syntese ved fotofosforylering . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

1. Biosyntese av karbohydrater i planter og bakterier 134

9.1. Fotosyntetisk karbohydratsyntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 9.1.1. Plastider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 9.1.2. Reaksjoner i Calvin-syklusen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 9.1.3. Energiforbruk ved syntese av triosefosfater fra CO2 . . . . . . . . 140 9.1.4. Utveksling av triosefosfater og fosfat mellom cytosol og kloroplaster 140 9.1.5. Lysregulering av enzymer i Calvin-syklusen . . . . . . . . . . . . . 142 9.2. Fotorespirasjon og C4- og CAM-sporene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 9.2.1. Fotorespirasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 9.2.2. Separasjon av CO2-fiksering og rubisco-aktivitet i C4-planter . . . 145 9.2.3. Separasjon av CO2-fiksering og rubisco-aktivitet i CAM-planter . 146 9.3. Biosyntese av stivelse og sukrose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 9.3.1. Syntese av stivelse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 9.3.2. Syntese av sukrose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

1. Biosyntese av lipider 148

10.1. Biosyntese av fettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 10.1.1. Dannelse av malonyl-CoA fra acetyl-CoA og bikarbonat . . . . . . 148 10.1.2. Fettsyre syntase (FAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 10.1.3. Reaksjoner i fettsyresyntesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 10.1.4. Produktet ved fettsyresyntese er palmitat . . . . . . . . . . . . . 151 10.1.5. Fettsyresyntese skjer i cytosolen eller i kloroplaster . . . . . . . . 153 10.2. Biosyntese av triacylglyseroler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154