BIOKEMI
Jannik Landt & Michael Grave
FADL’s Forlag
4. udgave
BIOKEMI
Jannik Landt & Michael Grave
4. udgave, 1. oplag
© 2025, FADL’s Forlag, København
ISBN: 978-87-7625-033-1
Forlagsredaktion: Joachim Sømark
Principlayout og omslag: Lene Nørgaard
Illustrationer: Birgitte Lerche (Lerches Tegnestue), Elin Steffensen (Gigraf), Andreas Erstling og forfatterne.
Opsætning: Gitte Thorsted
Tryk: ADverts SA
Printed in Latvia 2025
Mekanisk, fotografisk eller anden gengivelse af denne bog eller dele heraf er kun tilladt ifølge overenskomst mellem Undervisningsministeriet og Copy-Dan. Enhver anden udnyttelse uden forlagets skriftlige samtykke er forbudt ifølge gældende dansk lov om ophavsret.
FADL’s Forlag
Blegdamsvej 26
2200 København N www.fadlforlag.dk
Skriv til forlaget: redaktion@fadlsforlag.dk
INDHOLDSFORTEGNELSE
1.
2.
3.
Støkiometrisk kontrol (ændring af substratkoncentrationer)
6. Membranstruktur
og ileum (øvre og nedre tyndtarm)
spaltning af stivelse
7. Membrantransport
8. Biokemiske metoder
Anaerob glykolyse 161
OMSÆTNING AF FRUKTOSE OG GALAKTOSE I
GLYKOLYSE 163
Omsætning af fruktose 163
Omsætning af galaktose 165
PENTOSEFOSFATVEJEN 167
Fase 1: glukose-6-fosfat → ribulose-5-fosfat + 2 NADPH + 2H+ + CO2 167
Fase 2: 3 pentose-5-fosfat ↔ 2 fruktose-6-fosfat + 1 glyceraldehyd-3-fosfat 167
Regulering af pentosefosfatvejen 169
NADPH-produktion koster energi i form af carbonatomer 169
11. Citratcyklus
CITRATCYKLUS’ ROLLE I
174
KATABOLISMEN 174
OMDANNELSE AF PYRUVAT TIL ACETYL-CoA 174
Pyruvatdehydrogenasereaktionen 174
CITRATCYKLUS 179
De enkelte trin i citratcyklus 179
Acetylgruppen bliver til energi i citratcyklus 181
REGULERING AF PYRUVATDEHYDRO-
GENASEN OG CITRATCYKLUS 183
Regulering af pyruvatdehydrogenasen 183
Regulering af citratcyklus 184
ANAPLEROSE OG KATAPLEROSE 185
Omdannelse af pyruvat til oxaloacetat 186
12. Oxidativ fosforylering 190
OVERSIGT OVER OXIDATIV FOSFORYLERING 190
RESPIRATIONSKÆDEN 190
Typer af elektronbærere i respirationskæden 192
De enkelte trin i respirationskæden 196
SYNTESE AF ATP 197
Atp-syntase-komplekset (kompleks v) 198
Transport af ATP, ADP og Pi over mitokondriets indre membran 198
ATP-udbytte og ATP/O2-ratio 200
REGULERING AF OXIDATIV FOSFORYLERING 200
Mekanismen bag respiratorisk kontrol 200
HÆMMERE AF ELEKTRONTRANSPORTKÆDEN 200
AFKOBLINGSMOLEKYLER 202
OVERFØRSEL AF ELEKTRONER FRA CYTOSOLÆRE NADH + H+ TIL RESPIRATIONSKÆDEN 202
Glycerol-3-fosfatvejen 204
Malat-aspartatvejen 204
OPSUMMERING: FULDSTÆNDIG
FORBRÆNDING AF GLUKOSE TIL CO2 OG H2O 206
Energiregnskab for fuldstændig oxidation af et glukosemolekyle 206
13. Glykogenese, glykogenolyse og glukoneogenese 211
GLYKOGENESE
Glukoseoptag i muskler
Glukosefosforylering i lever 212
Glykogen som energilager 212
Glykogens struktur 213
Syntese af glykogen 213
Nysyntese af glykogen ud fra glykogenin 217
Regulering af glykogenese 218
GLYKOGENOLYSE 221
De enkelte trin i glykogenolyse 221
Glukosemolekylernes skæbne 221
Regulering af glykogenolyse 223
Defosforylering af glukose- 226
6-Fosfat – glukose-6-fosfatase 226
GLUKONEOGENESE
226
Glukoneogenese ud fra alanin og laktat 226
Transport af carbondel og reduktiosækvivalenter til cytosol 228
Glukoneogenese ud fra glycerol 230
Glukoneogenese ud fra andre substrater 230
Forbrænding af fedtsyrer leverer energi til glukoneogenese 230
Regulering af glukoneogenese 231
CORI-CYKLUS OG GLUKOSE-ALANIN-CYKLUS 234
Cori-cyklus 234
Glukose-alanin-cyklus 234
HORMONEL REGULERING AF BLODGLUKOSENIVEAUET 235
Hormonernes funktion i kulhydratmetabolismen 235
Glykogenolyse og glykolyse i muskler under arbejde 238
14. Syntese af fedtsyrer og triacylglycerol 241
NYSYNTESE AF FEDTSYRER (DE NOVOLIPOGENESE) 241
Dannelse af cytosolært acetyl-CoA til fedtsyresyntese 241
Dannelse af NADPH + H+ til fedtsyresyntese 242
De enkelte trin i fedtsyresyntesen 242
Fedtsyresyntesens støkiometri 246
REGULERING AF FEDTSYRESYNTESE 248
Allosterisk og kovalent regulering af acetyl-CoAcarboxylasen 248
Adaptatorisk regulering af fedtsyresyntesen 248
MODIFIKATION AF FEDTSYRER 249
Forlængelse af fedtsyrer (kædeelongering) 249
Introduktion af dobbeltbindinger 250
De vigtigste fedtsyreomdannelser 250
SYNTESE AF TRIACYLGLYCEROLER 251
Frigivelse af triacylglycerol fra lever og tarmepitel 252
Oplagring af triacylglycerol i fedtvævet 253
Fedtvævet som et endokrint organ 255
15. Oxidation af fedtsyrer og metabolisme af ketonstoffer 259
TILFØRSEL AF FEDTSYRER TIL VÆVENE 259
Frigivelse af fedtsyrer fra fedtvæv 259
Vævenes kilder til fedtsyrer 261
OXIDATION AF FEDTSYRER 263
Fase 1: aktivering af fedtsyrer til fedtacyl- CoA 263
Fase 2: transport af fedtsyrer til mitokondriets matrix 264
Fase 3: oxidation af fedtsyrer i mitokondriets matrix
(β-oxidation) 266
Energiregnskab for fuldstændig oxidation af fedtsyrer 269
REGULERING AF FEDTSYREFORBRÆNDING 271
Regulering af fedtsyreoxidationen i leveren 271
Regulering af fedtsyreoxidation i muskler 272
OXIDATION AF SPECIELLE FEDTSYRER 272
Oxidation af fedtsyrer med flere end 20 carbongrupper 272
Oxidation af umættede fedtsyrer 272
Oxidation af fedtsyrer med et ulige antal carbongrupper 274
α- og β-oxidation af forgrenede fedtsyrer 274
METABOLISME AF KETONSTOFFER 276
Overblik over metabolismen af ketonstoffer 276
Ketogenese 276
Forbrænding af ketonstoffer i ekstrahepatiske væv 279
16. Syntese af kolesterol og galdesalte 281
KOLESTEROLS STRUKTUR 281
SYNTESE AF KOLESTEROL 282
REGULERING AF CELLERNES KOLESTEROLNIVEAU 285
Regulering af kolesterolsyntesen 285
Regulering af det intracellulære kolesterolniveau 286
Regulering af kroppens samlede kolesterolstatus 286
GALDESALTE 289
Syntese af primære galdesalte 289
Konjugering af de primære galdesalte 290
Det enterohepatiske kredsløb 290
Regulering af syntesen af galdesalte 291
ANDRE FUNKTIONER AF KOLESTEROL 293
17. Lipoproteinpartikler
296
STRUKTUR AF LIPOPROTEINPARTIKLER 296
Forskellige typer lipoproteinpartikler
Apolipoproteiner
KYLOMIKRONERS OG VLDL’S LIVSCYKLUS
Dannelse af de tag-holdige lipoproteiner
Afgivelse af fedtsyrer fra kylokikroner og VLDL
Videreomsætning af kylomikronrester og IDL
til udvikling af aterosklerose
18. Metabolisme af aminosyrernes
af aminosyrer fra kosten
omsætning af proteiner i vævene
af nitrogen fra kroppen
AF AMINOSYRERNES
I VÆVENE
af aminosyrer
Frisætning af aminosyrernes aminogruppe som ammonium (NH4+)
UDSKILLELSE AF AMINOSYRE-NITROGEN
Mitokondrielle og cytosolære reaktioner
ENERGIREGNSKAB FOR OMDANNELSE AF
TIL KETOSYRER
Regulering af ureacyklus 325
TRANSPORT AF AMINOSYRERNES NITROGENGRUPPER MELLEM VÆVENE 326
Ophobet ammonium i blodet er farligt for hjernen 326
Glutaminsyntetase opfanger ammoniumioner 328
Enterocytterne afgiver frit ammonium til portalblodet 328
Dannelse af alanin i muskler til eksport 328
UDSKILLELSE AF AMINOSYRENITROGEN
SOM AMMONIUM 328
Ved acidose aktiveres glutaminasen i nyrerne 328
19. Metabolisme af aminosyrernes carbonskelet 331
NEDBRYDNING AF AMINOSYRERNES CARBONSKELET 331
Aminosyrernes nedbrydningsveje 331
Omsætning af de aromatiske aminosyrer 332
Katabolisme af forgrenede aminosyrer 337
Propionatomsætning kræver biotin og B12-vitamin 338
Omsætning af andre aminosyrer 338
SYNTESE AF NON-ESSENTIELLE AMINOSYRER 339
Syntesereaktionerne 339
BÆRERE AF C1-GRUPPER 340
Tetrahydrofolat (H4folat) 341
S-adenosyl-methionin (SAM) 344
NITROGENBALANCE 344
Positiv nitrogenbalance 344
Negativ nitrogenbalance 344
SYNTESE AF NITROGENHOLDIGE
FORBINDELSER UD FRA AMINOSYRER 348
20. Metabolisme af nukleotider 350
NUKLEOTIDERS STRUKTUR 350
Navngivning af nukleosider og nukleotider 351
METABOLISME AF NUKLEOTIDER 351
SYNTESE AF RIBONUKLEOTIDER 351
Syntese af PRPP 351
Syntese af purinnukleotider 353
Regulering af syntesen af purinnukleotider 353
Syntese af pyrimidinnukleotider 357
Regulering af syntesen af pyrimidinnukleotider 357
Mangelsituationer ved nysyntese af nukleotider 358
GENBRUG AF PURINER OG PYRIMIDINER 358
Genbrug af puriner 358
Genbrug af pyrimidiner 360
NEDBRYDNING AF NUKLEOTIDER 360
Nedbrydning af purinnukleotider 361
Urinsyre og udvikling af urinsur gigt (artritis urica) 361
Nedbrydning af pyrimidiner 365
SYNTESE AF DEOXYRIBONUKLEOTIDER 367
Omdannelse af ribonukleotider til deoxyribonukleotider 367
Syntese af dTTP 368
NUKLEOTIDOMSÆTNINGENS ENERGIFORBRUG 372
21. Metabolismen i fodret og fastende tilstand 374
HORMONEL REGULERING AF BLODGLUKOSENIVEAUET 374
METABOLISMEN I FODRET TILSTAND 375
Leverens metabolisme i fodret tilstand 376
Fedtvævets metabolisme i fodret tilstand 379
Musklernes metabolisme i fodret tilstand 379
METABOLISMEN UNDER KORTVARIG FASTE 379
Leverens metabolisme i fastende tilstand 379
Fedtvævets metabolisme i fastende tilstand 382
Musklernes metabolisme i fastende tilstand 382
METABOLISMEN VED LANGVARIG FASTE
(FASTE I MERE END 3 DAGE) 382
22. Leverens afgiftningssystem og ethanolomsætning 384
AFGIFTNINGSREAKTIONER I LEVEREN
Fase II-reaktioner
OMSÆTNING AF ETHANOL I LEVEREN
Omsætning via alkoholdehydrogenase
Metaboliske følger af ethanolindtagelse
Toksiske effekter af ethanol
Mikrosomalt ethanoloxideringssystem (MEOS) 398
23. Oxidativt stress 402
FRIE RADIKALER
Typer af reaktive iltforbindelser (ROS)
DANNELSE AF ROS I CELLEN
1) Cytokrom-enzym-reaktioner og andre oxidasereaktioner
2) Fagocytters oxidative killing
3) Non-enzymatisk ved reaktion med metalioner
TYPER AF OXIDATIVE SKADER
24. Vitaminer
Kost og anbefalet daglig tilførsel (ADT)
ORGANISATION AF DNA I EUKARYOTE CELLER 464
Eukaryot DNA pakkes i en kromatinstruktur 464
SÆRLIGE STRUKTURER I DE EUKARYOTE
Replikationsstartsteder (eng. replication-origins eller
STRUKTUR OG FUNKTION AF CELLULÆRT
RNA 469
Struktur af RNA 469
Forskellige typer RNA i cellen 470
27. Replikation af DNA 477
HOVEDPUNKTERNE I REPLIKATION AF DNA 477
DE ENKELTE TRIN I REPLIKATIONSPROCESSEN 477
Initiering: åbning af DNA-helixen 477
Elongering: syntese af komplementære DNA-strenge 479
REPLIKATION AF TELOMERERNE 483
Telomerase 484
KORREKTURLÆSNING (ENG. PROOFREADING) 485
1) Forkerte baser indbygges sjældent 485
2) Fejlindsatte baser fjernes ved DNA-polymerasens korrekturlæsningsmekanisme 485
OPLØSNING AF SUPERCOILS I DNA-
MOLEKYLET 486
Topoisomeraser 486
28 Transkription samt processering af mRNA 492
GENERNES STRUKTUR 492
TRANSKRIPTION I EUKARYOTER OG
PROKARYOTER 494
TRANSKRIPTION AF EUKARYOTE
PROTEINKODENDE GENER 495
Hovedpunkter i transkriptionsprocessen 495
DE ENKELTE TRIN I TRANSKRIPTIONS-
PROCESSEN 495
Initiering 495
Elongering af transkription 500
Terminering af transkription 500
PROCESSERING AF EUKARYOT PRÆ-mRNA 500
Capping af 5’-enden 500
Polyadenylering af 3’-enden 503
Udsplejsning af introns 503
Editering af mRNA 507
Eksport af færdigprocesseret mRNA 508
TRANSKRIPTION AF PROKARYOTE PROTEINKODENDE GENER 508
De enkelte trin i den prokaryote transkription 508
29. Regulering af transkription 512
REGULERING AF GENEKSPRESSION 512
REGULERING AF TRANSKRIPTION I
EUKARYOTER 512
Regulatoriske sekvenser i genet 513
Transkriptionsfaktorers opbygning 514
Regulering af transkriptions-initiering ved remodellering af kromatinstrukturen 519
PERMANENT NEDLUKNING AF GENREGIONER 521
Heterokromatin 521
REGULERING AF TRANSKRIPTION I
PROKARYOTER 525
Laktoseoperonen 525
Repressible operoner 528
30. Proteinsyntese 530
TRANSLATION 530
Overblik over translationsprocessen 530
mRNA og den genetiske kode 531
tRNA og aminoacyl-tRNA-syntetaser 533
Ribosomets opbygning 534
Translationsprocessen 535
Translationsprocessens energiforbrug 543
Polysomdannelse 543
Posttrantriptionel regulering af genekspression 543
Regulering af mRNA-stabiliteten 544
Regulering af translation 549
LOKALISERING AF PROTEINER 549
Lokalisering til det endomembrane system 551
Lokalisering til mitokondriet 552
Lokalisering til kernen 552
POSTTRANSLATIONELLE MODIFIKATIONER
AF POLYPEPTIDKÆDEN 553
NEDBRYDNING AF PROTEINER 553
Ubiquitin-proteasom-systemet 553
Nedbrydning ved hjælp af lysosomer 554
31. MUTATIONER OG REPARATION
AF DNA-SKADE 556
MUTATIONER 556
Punktmutationer i geners kodende sekvenser 556
Punktmutationer i genernes regulatoriske sekvenser mv. 560
DNA-SKADE 560
Spontane ændringer i DNA-molekyler 560
Udefrakommende påvirkninger af DNA 565
REPARATION AF DNA 566
Mismatch-repair-systemet (fejlparrings-reparationssystemet) 566
Base-excision- og nucleotide-excision-repair 567
Reparation af dobbeltstrengsbrud 569
32. Molekylærbiologiske metoder 573
AMPLIFIKATION (OPFORMERING) AF DNA 573
Cellebaseret amplifikation af DNA (kloning) 573
PCR (polymerase chain reaction) 578
DNA-SEKVENTERING 587
Komponenter og procedure for Sanger dideoxysekventering 587
Nyere former for sekventering af nukleinsyrer 590
HYBRIDISERINGSTEKNIKKER 590
Southern blotting 591
Northern blotting 593
In situ-hybridisering 594
DNA-microarrays (DNA-chip-assays) 594
IMMUNOLOGISKE METODER 596
RIA (radioimmunoassay) 596
Somatisk genterapi 597
Western blotting 602
MANIPULATION AF
GENEKSPRESSION IN VIVO 602
Somatisk genterapi 602
Genmodificerede dyr 603
Hæmmet translation af mRNA – gen-knockdown 604
4 SIGNALERING I KROPPEN 608
33. Cellekommunikation og signaltransduktion 610
TYPER AF KOMMUNIKATION 610
Forskellige typer ekstracellulære signalmolekyler 611
ANDRE SIGNALMOLEKYLER 613
Receptorer og intracellulær signaltransduktion 613
Intracellulære receptorer 613
Membranbundne ekstracellulære receptorer 613
SIGNALTRANSDUKTION FRA FORSKELLIGE
TYPER MEMBRANBUNDNE RECEPTORER 616
1) Ionkanalkoblede receptorer 617
2) G-proteinkoblede receptorer 617
3) Enzymkoblede receptorer 624
Aktivering af fosfolipase C-γ (PLC-γ) 625
Aktivering af fosfoinositid-3-kinasen (PI-3-kinasen) 626
Aktivering af Ras-MAPK-signalvejen 626
Terminering af Ras-MAPK-signalvejen 627
Aktivering af JAK-STAT-signalvejen 628
Overblik over signaltransduktion 632
34. Regulering af cellecyklus 635
CELLECYKLUS 635
KONTROLPUNKTER I CELLECYKLUS 636
REGULERING AF CELLECYKLUS 636
Cykliner 637
Fosforylering af CDK’er 637
CDK-inhibitorer, CDKI 638
PASSAGE OVER G1-KONTROLPUNKTET 640
1. Aktivering af G1-CDK 640
2. Aktivering af G1/S-CDK 640
3. Aktivering af S-CDK 640 p53 SOM GENOMETS VOGTER (GUARDIAN OF THE GENOME) 641
35. Apoptose 644
HVORNÅR SKER DER APOPTOSE? 644
CASPASER MEDIERER DEN APOPTOTISKE PROCES 644
Aktivering af caspaserne 645
Aktivering af Bak og Bax er nøje reguleret 647
I den ikke-apoptotiske celle 647
I den apoptosestimulerede celle 647
Inhibering af apoptose via overlevelsesfaktorer 649
36. Cancer 652
UDVIKLING AF CANCER ER EN MIKROEVOLUTIONÆR PROCES 652
1. Mitogenuafhængig vækst og celledeling 652
2. Nedsat reaktion over for væksthæmmende signaler 652
3. Nedsat reaktion over for apoptotiske signaler 653
4. Replikativ immortalitet 653
5. Neoangiogenese 654
6. Vævsinvasion og metastasering 654
7. Undgå immunsystemet 654
8. Øget mutagenese 654
TYPER AF GENER, SOM ER MUTERET I CANCERCELLER 654
Vedligeholdelsesgener 655
Onkogener 655
Tumorsuppressorgener 656
Både onkogener og tumorsuppressorgener må muteres, før der udvikles cancer 656
EKSEMPLER PÅ CANCER SOM FØLGE AF ØGET
GENEKSPRESSION OG ÆNDREDE
KODENDE REGIONER 657
t(8;14) og overekspression af Myc i B-lymfocytter 657
t(9;22), Philadelphia-kromosomet og dannelse af et kimært gen med nye kodende regioner 658
CANCER SOM FØLGE AF VIRUSINFEKTION 659
Human papillomavirus 660
37. Introduktion til endokrinologi 662
HYPOTHALAMUS OG HYPOFYSEFORLAPPEN
SOM OVERORDNEDE ENDOKRINE KIRTLER 662
Regulering af hormonfrigivelse ved feedback 666
TYPER AF HORMONER 666
1) Peptidhormoner 666
2) Aminosyreafledte hormoner 667
3) Steroidhormoner 667
Hydrofile og hydrofobe hormoner 668
Hydrofile hormoner 668
Hydrofobe hormoner 668
Nedbrydning af hormoner 669
38. Insulin og diabetes mellitus 672
INSULIN 672
Syntese af insulin 672
Regulering af insulinsekretion 673
DIABETES MELLITUS 676
Type 1-diabetes 676
Type 2-diabetes 676
Metaboliske ændringer ved diabetes mellitus 679
Andre komplikationer 681
Senkomplikationer ved diabetes mellitus 681
39. Thyroideahormoner 688
Syntese af thyroideahormoner 688
Thyroglobulin leverer tyrosin 688
Optagelse af jodid til follikelcellerne 688
Oxidativ jodering af thyroglobuliner i lumen 689
Kobling af MIT og DIT til T3 og T4 690
Frigørelse af T3 og T4 fra thyroglobulin 691
Regulering af syntese og sekretion af thyroideahormon 691
Transport af thyroideahormoner i blodbanen 692
T4 aktiveres til T3 i perifere væv 692
Nedbrydning af T4, T3 og rT3 694
40. Steroidhormoner 698
SYNTESE AF STEROIDHORMONER 700
De enkelte trin i syntesen af steroidhormoner (steroidogenesen) 700
REGULERING AF STEROIDOGENESE 704
TRANSPORT AF STEROIDHORMONER I
BLODET 709
INAKTIVERING AF STEROIDHORMONER I
LEVEREN 710
41. Eikosanoider 714
EIKOSANOIDERNES VIRKNINGSMEKANISME 714
SYNTESE AF EIKOSANOIDER 714
Syntese af prostaglandiner og tromboxaner 714
Cyklooxygenase reaktionen 718
Syntese af de forskellige prostaglandiner og tromboxaner 718
Syntese af leukotriener via lipoxygenasevejen 718
Syntese af leukotriener 718
REGULERING AF SYNTESEN AF
EIKOSANOIDER 720
Antiinflammatoriske lægemidler 720
EIKOSANOIDER DANNES UD FRA TRE
FORSKELLIGE FEDTSYRER 721
Betydningen af kostens indhold af ω-6 og ω-3
fedtsyresammensætning 723
INAKTIVERING AF EIKOSANOIDER 723
ANDRE FEDTSYREAFLEDTE SIGNALSTOFFER 723
42. Neurotransmittere 725
SYNTESE OG NEDBRYDNING AF
NEUROTRANSMITTERE 725
Neurotransmittere, der er aminosyrer 725
Neurotransmittere, der er derivater af aminosyrer 726
Acetylkolin 733
Neurotransmittere, der er peptider 733
5. CELLE- OG VÆVSBIOLOGI 736
43. Glykoproteiner og proteoglykaner 738
MONOSAKKARIDER, DER BENYTTES I
GLYKOKONJUGATER 738
GLYKOPROTEINER OG PROTEOGLYKANER 739
Glykoproteiners struktur 739
SYNTESE AF GLYKOPROTEINER 743
Syntese af N-koblede glykoproteiner 743
Syntese af O-koblede glykoproteiner 745
Foldning og afstivning af proteiner 745
BESKYTTELSE OG ØGET OPLØSELIGHED
AF PROTEINET 747
Dannelse af specifikke genkendelses- og bindingssteder for kulhydratbindende proteiner (lektiner) 747
Regulering af proteinaktivitet 748
PROTEOGLYKANER 748
STRUKTUR AF PROTEOGLYKANER 748
Struktur af GAG 749
Proteoglykaner er udstrakte og negativt ladede 753
Syntese af proteoglykaner 753
Nedbrydning af proteoglykaner 753
Funktion af proteoglykaner 754
Proteoglykaner på celleoverflader 755
Proteoglykaner i sekretoriske vesikler 756
44. Den ekstracellulære matrix 758
KOLLAGENER 758
Struktur af kollagen 758
Struktur af kollagenfibriller 762
ELASTISKE FIBRE 765
Elastin 765
Elasticiteten skyldes hydrofob effekt 767
Forankringsafhængig vækst 772
45. Knogleomsætning og calciumhomeostase 775
KNOGLEVÆV 775
Remodellering af knoglevæv 775
Nedbrydning af knogle 776
Dannelse af knogle 777
Osteoblast- og osteoklast-aktiviteten er koblede processer 777
CALCIUM 784
Calcium i blodet 785
CALCIUMHOMEOSTASEN 786
Parathyroideahormonet, PTH 786
PTH har kort levetid i blodbanen 787
PTH’s virkning i målvæv 787
D-VITAMIN 790
Syntese og aktivering af D-vitamin 790
Det aktive D-vitamins funktion i målvæv 790
Calcitonin 795
46. Membranlipider 803
FOSFOLIPIDER 803
Glycerofosfolipider 803
Sfingofosfolipider 810
Funktion af fosfolipider 812
Overflademarkører 812
GPI-anker 812
Ikke-membranbundne fosfolipider 812
GLYKOLIPIDER (GLYKOSFINGOLIPIDER) 813
Syntese af glykosfingolipider 813
Forskellige typer glykosfingolipider 813
Nedbrydning af glykosfingolipider 818
Funktion af glykosfingolipider 818
Antigener 820
Nerveledning 820
Isolering af nerveaxoner 820
DISTRIBUTION AF LIPIDER I MEMBRANER 820
47.
Hæmostase
DET HÆMOSTATISKE RESPONS VED
823
KARLÆSION 823
KARVÆGGENS RESPONS: VASOKONSTRIKTION 823
Karvæggens opbygning 823
Vasokonstriktion 824
TROMBOCYTTERNES RESPONS: PRIMÆR
HÆMOSTASE 824
Trombocytters opbygning 824
Primær hæmostase 825
SEKUNDÆR HÆMOSTASE: KOAGULATION 831
Koagulationsfaktorer 831
Aktivering af koagulation 831
Aktivering via den eksterne reaktionssekvens 831
Opretholdelse og amplifikation af koagulationsresponset 833
Koagulation lokaliseres til skadestedet 833
Dannelse af fibrinnetværket 835
Inhibering af koagulation 835
FIBRINOLYSE 838
Aktivering af plasmin 838
Fibrinolyseprocessen 839
Hæmmere af fibrinolyse 839
48. Metabolisme af hæm 847
HÆMS STRUKTUR 847
SYNTESE AF HÆM 847
De enkelte trin i hæmsyntesen (syntesen af hæm b) 847
Regulering af hæmsyntesen 850
SYGDOMME SOM FØLGE AF DEFEKTER I
HÆMSYNTESEN 851
Blyforgiftning 851
Mangel på B6-vitamin 851
Arvelige porfyrier 851
NEDBRYDNING AF HÆM 854
HAPTOGLOBIN OPFANGER FRIT
HÆMOGLOBIN I BLODET 856
SYGDOMME SOM FØLGE AF DEFEKTER I
NEDBRYDNINGEN AF HÆM 857
Ophobning af ukonjugeret bilirubin 858
Årsager til ophobning af ukonjugeret bilirubin 858
Ophobning af konjugeret bilirubin 860
Årsager til ophobning af konjugeret bilirubin 860
49. Hæmoglobin, myoglobin og ilttransport 865
FUNKTION OG STRUKTUR AF MYOGLOBIN 865
Struktur af myoglobin 865
Funktion og struktur af hæmoglobin 866
Hæmoglobins struktur 866
Forskellige typer hæmoglobin 867
STRUKTUR AF DEN ILTBINDENDE LOMME I
MYOGLOBIN OG HÆMOGLOBIN 868
Funktion af globinmolekylet 869
ILTBINDING OG ILTBINDINGSKURVER 870
Myoglobins iltbindingskurve 871
Hæmoglobins iltbindingskurve 872
Det sigmoide kurveforløb skyldes kooperativitet 872
ALLOSTERISK REGULERING AF HÆMOGLOBINS ILTBINDINGSEVNE 873
Mekanismerne til stabilisering af T-konformationen 875
Binding af H+ (Bohr-effekten) 875
Binding af CO2 876
Binding af 2,3-bisfosfoglycerat (2,3-BPG) 877
2,3-BPG og føtalt hæmoglobin 877
DANNELSE AF H+ OG CO2 I ARBEJDENDE VÆV 877
HÆMOGLOBINOPATIER 879
Seglcelleanæmi 879
Udvikling af seglcelleformede erytrocytter 880
50.
Symptomer og behandling 880
Thalassæmier 881
α-thalassæmi 883
β-thalassæmi 883
Muskelarbejde
887
MUSKLERNES OPBYGNING 887
Opbygning af en skeletmyocyt 887
Opbygning af de kontraktile myofibriller 887
KONTRAKTION AF SKELETMUSKULATUR 892
Muskler i hvile 892
Kontraktion 892
Gentagelse af powerstroket 892
Relaksering af musklen 893
Rigor mortis 893
TYPE I- OG TYPE II-MYOCYTTER 893
Type I-myocytter 893
Type II-myocytter 894
METABOLISMEN I SKELETMUSKULATUR 894
Muskler i hvile 894
Muskler i arbejde 894
Forkortelsesliste 903
Stikordsregister 907
FORFATTERE
JANNIK LANDT
Undervisningsadjunkt, cand.scient.
Biomedicinsk Institut (BMI)
Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet København
MICHAEL GRAVE
Ekstern lektor, cand.scient.
Biomedicinsk Institut (BMI)
Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet
Københavns Universitet København
INDLEDNING
FORORD
Med 4. udgave af Biokemi har den tidligere eneforfatter, Vibeke Diness Borup, overladt det videre arbejde med bogen til Jannik Landt og Michael Grave fra Biomedicinsk Institut ved Københavns Universitet.
I de 4 år, der er gået siden 3. udgave, er der kommet ny viden inden for bogens emner, hvorfor afsnit i bogen er skrivet helt om. Ligeledes er der sket en opdatering af nogle af de medicinske eksempler.
Det har dog været et klart mål, at lærebogens omfang ikke skulle blive større. Antal og rækkefølge af kapitler er uændret, dog har vi udeladt kapitlet om immunsystemet (tidl. kapitel 48), da udviklingen på dette område ikke kan rummes i en biokemisk lærebog. Vi anbefaler bogen Immunlogi 2. udgave fra FADL’s Forlag, som med fordel kan læses i dette øjemed.
I de fleste kapitler er der foretaget ændringer, større eller mindre, og selvom der er kommet mange figurer til, har vi forsøgt at bevare de fleste af de gamle figurer med ingen eller små ændringer. Ved enkelte kapitler har det været hensigtsmæssigt at omorganisere. Det gælder især kapitel 13 og kapitel 18. Der, hvor ny viden om eksempelvis regulering er kommet ind i bogen, er der så vidt muligt tilføjet referencer til slut i afsnittet om supplerende læsning. Som det var tilfældet med de tidligere udgaver, er der i den endokrinologiske del lagt vægt på biokemiske aspekter, selvom vigtige endokrine sygdomme er medtaget.
MÅLSÆTNING OG MÅLGRUPPE
Bogens målsætning er at give en opdateret og pædagogisk beskrivelse af den klassiske biokemi samt af flere biokemiske principper i de emner, der traditionelt henregnes til molekylær-, celle- og vævsbiologi. Vægten er lagt på en beskrivelse af de biokemiske grundprincipper som et grundlag for forståelsen af kroppens funktioner. Det er tilstræbt, at emnernes indre logik
træder klart frem, så tekstens indhold løfter sig fra at være teori i en lærebog til at fremtræde som en integreret del af den krop og de organismefunktioner, vi alle oplever i hverdagen.
Biokemi spænder bredt, hvorfor en nøje udvælgelse har været nødvendig. Enkelte områder er kun perifert berørt, og der henvises i stedet til anden relevant litteratur, eksempelvis inden for fysiologien.
Bogen henvender sig specielt til medicinstudiet i København, Aarhus, Odense og Aalborg, men kan med fordel læses af alle med interesse for biokemi i en medicinsk eller human sammenhæng. Bogen kan også benyttes af læger, biologer, molekylærbiologer samt ved postgraduate kurser. Alle kapitler er revideret af kompetente fageksperter samt gennemlæst af medicinstuderende for at sikre det optimale faglige og pædagogiske tilsnit.
EMNERNE
Bogens kapitler kan opdeles i fem hovedemner:
1. Introduktion til biokemi (kapitel 1-8)
2. Metabolisme (kapitel 9-25)
3. Molekylærbiologi (kapitel 26-32)
4. Signalering i kroppen (kapitel 33-42)
5. Celle- og vævsbiologi (kapitel 43-51)
INTRODUKTION TIL BIOKEMI
De indledende kapitler leverer en baggrundsviden, der danner basis for forståelsen af de biokemiske principper i bogens øvrige kapitler. Især tjener disse kapitler som en introduktion til metabolismen. Kapitel 1 om organisk kemi er tænkt som et opslagsværk, der kort introducerer de mest almindelige molekylstrukturer og reaktionstyper. I Kapitel 2 beskrives struktur og funktion af de primære makromolekyler i energiomsætningen, hvilket er kulhydrater, fedtsyrer og
triacylglyceroler, mens aminosyrer og proteinernes struktur beskrives i kapitel 3. I kapitel 3 beskrives også elementær syre-base-kemi, hvilket bl.a. danner grundlag for forståelsen af mange af de biokemiske metoder, der beskrives i kapitel 8. Kapitel 4 om energetik fungerer som en introduktion til metabolisme, men også til forståelse af enzymer og enzymkinetik (kapitel 5) og membrantransport (kapitel 7). Kapitel 6 giver en kort introduktion til membranstrukturer og kan med fordel læses sammen med kapitel 46 om membranlipider.
METABOLISME
I denne del beskrives syntese og nedbrydning af kroppens energirige molekyler: kulhydrater (kapitel 10 og 13), fedtsyrer og triacylglyceroler (kapitel 14 og 15), proteiner (kapitel 18 og 19), nukleotider (kapitel 20) og ethanol (kapitel 22). Sidstnævnte er i høje doser et giftstof, der må neutraliseres ved hjælp af leverens afgiftningssystem. Afsnittet indledes med en beskrivelse af fødens vej gennem fordøjelsessystemet og optagelse af byggestenene til de ovenstående makromolekyler (kapitel 9). Reaktionerne i glykolysen (kapitel 10) og citratcyklus (kapitel 11) repræsenterer generelle reaktionstyper og er derfor gennemgået i detaljer. Derudover beskrives, hvorledes ilt, der er essentiel i den aerobe metabolisme, samtidig er et potentielt giftstof for organismen, et giftstof, der kræves et effektivt forsvar imod (kapitel 23). Afslutningsvis beskrives vitaminer og mineraler, der spiller en stor rolle i kroppens metabolisme og andre reaktioner (kapitel 24 og 25).
MOLEKYLÆRBIOLOGI
Disse kapitler behandler de traditionelle molekylærbiologiske emner: struktur og funktion af DNA, RNA og genomet generelt (kapitel 26), overførsel af genomet til fremtidige cellegenerationer (replikation, kapitel 27), overførsel af information fra genomet til funktionelle genprodukter (transkription, kapitel 28 og 29, og proteinsyntese, kapitel 30) og til sidst vedligeholdelse af genomet (kapitel 31). Kapitel 32 skal ses som en naturlig forlængelse af kapitel 8 og indeholder beskrivelse af DNA-teknikker som kloning, PCR og hybridisering samt immunologiske teknikker. Kapitlerne kan læses
som en selvstændig enhed i bogen, eksempelvis under et molekylærbiologisk kursus.
SIGNALERING I KROPPEN
Dette er en række kapitler, der kan opdeles i flere undergrupper. Kapitel 33 om cellekommunikation og signaltransduktion danner grundlag for forståelsen af de efterfølgende kapitler. Kapitel 34-36 omhandler en række cellebiologiske emner som regulering af cellernes deling (cellecyklus, kapitel 34), liv og død (apoptose, kapitel 35, og cancer, kapitel 36). Kapitel 37-40 giver en kort beskrivelse af syntese og nedbrydning af de mest almindelige hormoner i kroppen. Der fokuseres på de biokemiske reaktionsveje, mens de endokrine funktioner i kroppen kun kort berøres, da dette indgår i andre fag på medicinstudiet. Det samme gør sig gældende for beskrivelsen af eikosanoider (kapitel 41) og neurotransmittere (kapitel 42).
CELLE- OG VÆVSBIOLOGI
I denne del beskrives en række specialemner, heriblandt syntese og nedbrydning af specielle makromolekyler i kroppen som glykoproteiner og proteoglykaner (kapitel 43), kollagener (kapitel 44 og 45), membranlipider (kapitel 46) og hæm (kapitel 48). Derudover gives en beskrivelse af fysiologiske processer, hvori der optræder en række biokemiske principper: knogleomsætning og calciumhomeostase (kapitel 45), hæmostase (kapitel 47), ilttransport (kapitel 49) og muskelarbejde (kapitel 50). Kapitlernes fokus er stadig det biokemiske, og for mere fysiologiske funktioner henvises til andre fag, heriblandt fysiologi. Der er foretaget en omfattende selektion, og bl.a. vand- og elektrolytbalance er udeladt.
BOGENS FIGURER OG BOKSE
For at lette forståelsen og tilegnelsen af stoffet indeholder bogen mange illustrationer og tabeller. Illustrationerne tjener både til at give et godt overblik over stoffet og til at forsyne læseren med detaljerede gennemgange af reaktioner med de reagerende molekylgrupper i farvekoder. Samtidig optræder i bogen tre typer bokse:
Klinik-boksene (grå farve) beskriver medicinske emner som sygdomme og deres behandling. Ofte mødes de pågældende sygdomme sjældent i klinikken, men deres ætiologi giver et godt indblik i de biokemiske reaktionsveje, som et relevant enzym optræder i, og hvor enzymdefekten medfører sygdom, enten på grund af manglende produkt eller ophobning af reaktionsintermediater.
Uddybning-boksene (blå farve) beskriver pensumrelevante emner mere detaljeret, og som regel gives konkrete eksempler på de forhold, der nævnes i brødteksten.
Ekstra-boksene (grøn farve) giver en viden ud over det forventelige og små anvendelige oplysninger, som ikke nødvendigvis er pensum, eksempelvis huskeregler, ordforklaringer mv.
LÆRINGSMÅL
Læringsmålene er tænkt som en hjælp til at få rede på de vigtigste emner og pointer i teksten. Det er endvidere tanken, at de vil kunne benyttes som et redskab under eksamenslæsningen.
STAVNING AF ORD
I vidt omfang er det i denne dansksprogede lærebog tilstræbt at benytte dansk stavning af ord og termer. Overordnet følges Klinisk Ordbog, dog med visse undtagelser. For at lette henvisningen til relevante positioner i molekyler benyttes termerne ”carbon”, ”nitrogen” og ”hydrogen” i stedet for henholdsvis ”kulstof”, ”kvælstof” og ”brint”. I kapitel 26-32 bruges en blanding af dansk og engelsk stavemåde, idet anglicering i molekylærbiologien er almen praksis.
Jannik Landt og Michael Grave juli 2025