9789144047386

Erlanson-Albertsson & Gullberg | CELLBIOLOGI | CELLBIOLOGI

Charlotte Erlanson-Albertsson är professor i medicinsk och fysiolo-

Förnamn Efternamn

gisk kemi vid Lunds Universitet och har under flera år varit ansvarig för kursen i cellbiologi vid läkarlinjen i Lund. Hon har också varit ansvarig för kurser i detta ämne för biomedicinska analytiker och även undervisat blivande tandläkare och sjuksköterskor. Hennes forskning handlar om energimetabolismen med fokus på balansen energiintag och energiförbrukning.

Urban Gullberg är professor i hematologi och docent i cellbiologi. Hans forskningsinriktning är cell- och molekylärbiologiska studier av blodcellers delning och utmognad. Urban Gullberg har flera års erfarenhet av undervisning i läkarutbildning och biomedicinarprogrammet.

CELLBIOLOGI Denna bok är en komprimerad lärobok i cellbiologi och vänder sig till studenter inom biovetenskapliga utbildningar, riktade mot humanmedicin, dvs. läkare, biomedicinare, tandläkare, biomedicinska analytiker, sjuksköter-

CELLBIOLOGI

skor med flera. Syftet med boken är att förmedla en principiell förståelse av cellens molekylära uppbyggnad och funktion utan heltäckande redovisning av alla detaljer. En viktig ambition är att förankra cellbiologin i verkligheten, dvs. låta läsaren förstå det direkta sambandet mellan synliga symtom hos en patient och de osynliga molekylära händelserna i cellen. För ytterligare fördjupning hänvisas till de stora engelskspråkiga läroböckerna i cellbiologi, som citeras i referenslistan.

Denna andra upplaga är rejält reviderad jämfört med den upplaga som kom 2002. All kunskap är färskvara och därför har nya kunskaper lagts till. Den stora revideringen är att huvudrubriker lagts in, med cellens byggstenar först, sedan cellens organeller, därefter cellens mekanismer och metoder och slutligen energimetabolismen. Det finns alltså ingen aspekt som är specifikt cellbiologisk eller någon aspekt som är specifikt molekylärbiologisk. Dessa begrepp går idag inte att skilja åt. Nyheter rör både metodik och färska vetenskapliga data.

På bokens webbplats kan lärare ladda ner bokens alla illustrationer som OHbilder, www.studentlitteratur.se/cellbiologi

Andra upplagan

Art.nr 7851

Charlotte Erlanson-Albertsson & Urban Gullberg

www.studentlitteratur.se

978-91-44-04738-6_02_cover.indd 1

08-02-01 15.41.35

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av lagen om upphovsrätt.

Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-Presskopias avtal, är förbjuden. Sådant avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare t.ex. kommuner/universitet.

För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller BONUS-Presskopia.

Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare.

Denna trycksak är miljöanpassad, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 7851 ISBN 978-91-44-04738-6 Upplaga 2:5 © Charlotte Erlanson-Albertsson, Urban Gullberg och Studentlitteratur 2007 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagslayout: Signalera Omslagsbild: Getty Images Printed by Replika Press Pvt Ltd, India 2012

7851_00_titel.indd 2

2008-02-01 15:16:06

Innehåll

Innehåll

Förord 11

Proteoglykaner består av protein och heteropolysackarider 30 Glykoproteiner är proteiner med kovalent bundna kolhydrater 31 En del oligosackarider fungerar som adresslappar 32 Bakterier fäster till kolhydratstrukturer 32

Del I Inledning 1

Den levande cellen 15 Hur uppstod livet? 15 Prokaryota celler 17 Eukaryota celler 18 Högre organismer har specialiserade celler 18

3

Fetter 33 Triacylglycerol består av fettsyror och glycerol 35 Triacylglycerol ger energi 36 Fria radikaler – paradoxen med syre 36 Tvål bildas vid alkalisk hydrolys 37 Lipaser spjälkar fetter 37 Vaxer är estrar av långa fettsyror 37 Amfifila lipider interagerar med vatten 37 Fosfolipider är den vanligaste membranlipiden 38 Fosfolipaser bryter ner membranfosfolipider 38 Plasmalogen är en fosfolipid med en eterbindning 40 Sfingolipiders funktion var en gåta 40 Kolesterol finns i cellmembraner 41

4

Proteiner 43 Vad består proteiner av? 43 Proteiner byggs upp av aminosyror 43 Peptidbindning länkar samman aminosyrorna i ett protein 46 Det finns fyra nivåer av proteinstrukturer 47 α-helix förekommer ofta i proteiner 47

Del II Byggstenar 2

Kolhydrater 23 Kolhydrater är polyhydroxyaldehyder eller ketoner 23 Monosackarider är de enklaste kolhydraterna 23 Monosackarider har asymmetriska centra 24 Monosackarider förekommer i cykliska former 24 Det finns ett stort antal derivat av hexoser 24 Monosackarider är reducerande 25 Disackarider innehåller en glykosidbindning 26 Polysackarider 27 Polysackarider har inte någon definitiv storlek 27 Stärkelse och glykogen ger energi 27 Cellulosa är en strukturell polysackarid 29 Heteroglykaner finns extracellulärt 29

© Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 3

3

2007-07-06 13:43:28

Innehåll

β-konformationen bildar en utsträckt struktur 49 β-turn bildar en abrupt svängning 50 Konformationen hos ett protein stabiliseras av svaga interaktioner 50 Polypeptider veckar sig stegvis 50 Proteiner kan denatureras 51 Sambandet mellan struktur och funktion 51 Proteiner kan vara transportmolekyler 51 Myoglobin finns i skelettmuskler 52 Hemoglobin består av fyra ”myoglobiner” 53 2,3-bifosfoglycerat minskar affiniteten mellan syre och hemoglobin 53 En minskning av pH sänker affiniteten för syre 54 Vid sickelcellsanemi är en aminosyra i hemoglobin felaktig 55 Sjukdomsanlag ger en fördel 55 Proteiner kan vara receptorer 55 Proteiner kan ha en strukturell uppgift 56 Kollagen bildar ett stabilt nätverk extracellulärt 56 Trippelhelixmolekylen stabiliseras av prolin 56 Kollagen syntetiseras som prokollagen 56 Hur ser en kollagenfiber ut? 58 Fibronektin förmedlar cellens kontakt med omgivningen 58 Prioner är självreplikerande proteiner 59 5

4

7851_Bok.indb 4

Enzymer 61 ”Active site” – det ställe på enzymet där reaktionen sker 63 ”Active site” kan innehålla aminosyran serin 63 Varför har enzymer en så kraftig katalytisk förmåga? 64 Vilka katalytiska mekanismer finns? 65 Enzymer är beroende av pH 65 Enzymkinetik 65

Effekten av substratkoncentrationen på enzymreaktionen 66 Km beskriver affinitet mellan enzym och substrat 66 Michaeli-Mentens ekvation inverteras 67 Enzymer beskrivs genom turn-over number 67 Temperaturen påverkar enzymkatalyserade reaktioner 68 Alloster reglering – ämnen binder sig till enzymet 69 Många allostert reglerande enzymer är kooperativa 71 Kovalent modifiering vid enzymreglering 73 Begränsad protelys 73 Fosforylering av enzymer 73 Reglering av enzymsyntes 76 Vissa enzymer har kofaktorer 76 Enzymklassificering 78

Del III Cellens organeller 6

Cellmembranet 81 Membraner bildas av fosfolipider 81 Innehållet av protein och kolhydrater varierar för olika membraner 81 Membranproteiner 82 Membraner är flytande 83 Proteiner och lipider har en asymmetrisk fördelning i cellmembranet 83 Transport över cellmembranet 83 Hur transporteras ämnen över ett cellmembran? 83 Fri diffusion gäller små oladdade molekyler 83 Faciliterad diffusion för vissa polära molekyler 84 Aktiv transport kräver energi 85 Det finns en stor familj av jonpumpar 86 Vissa transporter drivs av jongradienter 87 Upptag av glukos 87

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:28

Innehåll

7

8

9

Kärnan 89 Kärnan omges av två membraner med porer 89 Genom kärnporerna sker aktiv transport 90 Kärnan innehåller DNA och proteiner som bildar kromatin 90 RNA-syntes sker på olika platser i kärnan 91 Bakterier saknar kärna 91 Mitokondrier 93 Mitokondriens utseende 94 Mitokondrier står för den oxidativa metabolismen 94 Hur omvandlas oxidationsenergi till ATP? 94 Elektroner transporteras från NADH eller FADH till syre 95 Energin i protongradienten används för att tillverka ATP 95 Urkoppling ger värme istället för ATP 96 Regleringen av elektrontransporten sker via ATP-produktionen 96 Bakterier producerar ATP från olika ämnen 97 Mitokondrierna har eget DNA 98 Generna i mitokondrierna överförs via modern 98 Den moderna människan härstammar från Afrika 98 Lysosomer och proteasomer 99 Lysosomer fungerar som cellens återvinningscentral 99 Försämrad lysosomal nedbrytning och sjukdom 100 Proteasomen reglerar proteinnivåer 101

Proteiner glykosyleras i ER 107 Chaperoner hindrar felveckning 107 Vid stress ökar felveckning 107 ER-proteiner hämtas tillbaka från Golgi 108 12 Golgiapparaten 109 Varför sker det en glykosylering av proteiner? 110 Proteolytisk processning sker i Golgiapparaten 110 13 Cytoskelettet 113 Aktinfilament 113 Aktinfilamenten bildar nätverk 113 Mikrotubuli 114 Många eukaryota celler har cilier och flageller 115 Transport av molekyler och organeller 115 Intermediärfilament 116 14 Cell-celladhesion och extracellulärmatrix 119 Epitelial vävnad hålls ihop av adhesionsproteiner 119 Tight junctions bildar en barriär 119 Adherens junctions klarar påfrestningar 120 Gap junctions tillåter cellkommunikation 120 Inom nervsystemet finns särskilda adhesionsmolekyler 121 Extracellulärmatrix 121 Kollagen ger stadga i extracellulärmatrix 123 Cellmatrix interaktion via adhesionsproteiner och cellyteproteoglykaner 123

10 Peroxisomer 103

Del IV Cellens mekanismer 11 Endoplasmatiska retiklet 105 ”Smooth” endoplasmatiskt retikel har flera funktioner 105 Största delen av proteinsyntesen sker i ”rough” endoplasmatiskt retikel 106 © Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 5

15 Intracellulär sortering 127 Transportvesikler sköter transporten mellan organeller längs den sekretoriska vägen 128 5

2007-07-06 13:43:28

Innehåll

Sorteringen sker med hjälp av sorteringssignaler 129 Signaler för endoplasmatiska retiklet 129 Sortering till lysosomen sker med hjälp av mannos 6-fosfat 130 Sortering till reglerad sekretion kan ske genom aggregation in trans-Golgi 131 Membranfusion under transport och sekretion 132 Kärnlokaliseringssignal ger sortering till kärnan 132 Upptag av mitokondriens proteiner 133 Upptag av proteiner i peroxisomen 134 16 Cellsignalering 135 Man skiljer på endokrina, parakrina och autokrina signaler 135 Receptorer i plasmamembranet eller intracellulärt 136 ”Resistens” fås på receptor- och postreceptornivå 136 Svar via membranreceptor 136 G-proteinkopplade receptorer 136 Kanalkopplade receptorer 137 Katalytiska receptorer 137 De intracellulära signalsystemen 138 Hormonsvar via cykliskt AMP 140 Hormonsvar via inositoltrifosfat och kalciumjoner 142 Intracellulära receptorer 143 Kväveoxid och cykliskt GMP 143 Cross-talk mellan cellens signalvägar 143 Ras är ett GTP-bindande protein 144 17 DNA-replikation 147 DNA bär den genetiska informationen 147 DNA-dubbelhelixstrukturen beskrevs först av Watson och Crick 148 De två kedjorna i dubbelhelixmolekylen är komplementära 149 Vid denaturering av DNA separeras de två kedjorna från varandra 149 6

7851_Bok.indb 6

DNA-molekyler är mycket långa men bildar kompakta strukturer 150 DNA-molekylen packas med proteiner 150 Histon H1 hjälper till att packa samman nukleosomer 151 Mitotiska kromosomen bildar den slutliga packningsformen av DNA 152 Graden av packning av DNA är kopplad till genernas aktivitet 152 Majoriteten av DNA utgörs inte av proteinkodande gener 153 Replikation av DNA 154 Replikation utförs av DNA-polymeraser 155 Helikaser och topoisomeraser hjälper till vid uppvindlingen av DNA-dubbelhelixmolekylen 156 DNA-syntesen kräver en primer 156 DNA-syntesen kan hämmas 157 Kromosomernas ändar består av telomerer 158 Mutationer sker genom olika förändringar i bassekvensen 159 DNA repareras ständigt 159 Hur får man en förändring av arvsmassan? 160 18 RNA-transkription 163 RNA-polymeras syntetiserar mRNA efter instruktion av DNA-molekylen 163 RNA-polymeras vindlar upp DNA innan syntes kan ske 164 Vissa läkemedel hämmar transkriptionen 166 I den eukaryota cellen syntetiseras RNA genom tre olika polymeraser 166 Primärt transkript modifieras till moget mRNA 166 Eukaryota gener består av exoner och introner 167 Introner bildar öglor och elimineras 168 RNA kan vara katalytiskt 168 Varför finns introner? 171

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:28

Innehåll

19 Proteintranslation 173 Aminosyror måste först aktiveras 173 Aminoacyl-tRNA-syntetas-enzymerna är specifika 174 tRNA-molekylen har en bestämd struktur 174 Översättning från nukleinsyror till aminosyror – den genetiska koden 175 Syntesen av proteiner sker på ribosomer 176 Initiering av proteinsyntesen 177 Under elongeringsfasen adderas aminosyror 178 I slutfasen klyvs peptiden från P-site 179 Vissa antibiotika hämmar proteinsyntesen 180 Proteinsyntesen är i princip likartad hos prokaryota och eukaryota organismer 180 20 Reglering av genexpression 181 Transkription av en gen styrs av dess promotor och enhancers 183 Prokaryota gener fungerar ofta tillsammans i operon 185 Laktos stimulerar sin egen användning 185 Normalt förhindras β-galaktosidasproduktion genom en repressor 185 Allolaktos avlägsnar repressorn från genen 186 RNA-polymeras måste aktiveras 186 Eukaryota gener kan koordineras genom locus control regions (LCRs) 186 Transkriptionsfaktorer har gemensamma drag 186 Steroidhormonreceptorn är en transkriptionsfaktor i cytoplasman 188 Modifieringar av kromatinet påverkar transkriptionen 188 Co-aktivatorer och co-repressorer är ofta kromatinmodifierande 190 Posttranskriptionell reglering 191 Translationell kontroll reglerar initiering av proteinsyntesen 192 © Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 7

RNA-interferens (RNAi) kan reglera både mRNA-stabilitet och translation 193 ”Short interference-RNA” (siRNA) ger specifik nedbrytning av mRNA 193 Mikro-RNA (miRNA) blockerar translationen 194 21 Cellcykeln 195 Celldelningen delas upp i cellcykelns faser 195 Interfasen 196 Mitosens olika faser 196 Reglering av cellcykeln sker på olika nivåer 199 Den autonoma kontrollen av cellcykeln (Nivå 1) 200 Reglering genom tillväxtfaktorer och tillväxthämmande faktorer (Nivå 2) 202 Meios 204 Bildning av äggcellen och fertilisering 206 Defekter i meiosen och sjukdom 206 22 Onkgener, suppressorgener och malign transformation 209 Onkgener identifierades först i virus 209 Alla celler innehåller protoonkgener 210 Proto-onkgenerna fungerar på olika sätt 210 Omvandling av proto-onkgener till onkgener 212 Suppressorgener 214 Inaktiverade suppressorgener kan ärvas 214 Suppressorgener kan blockera celldelning och inducera apoptos 216 p53 är både onkgen och suppressorgen 216 Suppressorgener kan utgöra ett försvar mot aktiverade onkgener 217 Virus inaktiverar ofta suppressorgener 218 Malign transformation är en flerstegsprocess 218 7

2007-07-06 13:43:28

Innehåll

Cancerutveckling kan leda till kromosomal instabilitet 219 Apoptos skiljer sig från nekros 219 Vid apoptos fragmenteras cellen 220 Apoptos utförs av caspaser 220 Cytokrom c-frisättning 222 Celldödsreceptoraktivering 222 Tillväxtfaktorer kan förhindra apoptos 223

Del V Metoder 23 Några molekylärbiologiska metoder 227 Restriktionsenzymer är förutsättningen för genteknologiskt arbete 227 DNA-ligaser är ett annat viktigt redskap i rekombinant DNA-teknik 228 Identifiering av specifik gen sker genom hybridisering 229 Southern blotting används för att identifiera specifika DNA-sekvenser 229 Northern blotting används för att identifiera specifika RNA-sekvenser 230 Bestämning av sekvensen av DNA 230 Kloning av en gen 232 Vektorer behövs för att introducera en gen i bakterier och andra celler 233 Vad skiljer en kloningsvektor från en expressionsvektor? 234 Tillverkning av genomiskt bibliotek och cDNA-bibliotek 235 Med hjälp av ett proteins aminosyrasekvens kan dess gen klonas 236 Polymerase chain reaction (PCR) används för att mångfaldiga en viss genregion 237 Hur upptäcks defekta gener? 238 Mikrosatelliter – genetiska fingeravtryck 239 Expression av rekombinanta proteiner 239 Rekombinanta celler odlas i fermentorer 241 Nya proteiner kan tillverkas genom site-directed mutagenes 241 8

7851_Bok.indb 8

HUGO-projektet har sekvensbestämt det humana genomet 242 Bioinformatik: Gener kan klonas med hjälp av datorbaserad sökning 242 Bestämning av hela cellens gen expression – global analys 242 Global protein analys, proteomics 243 Globala analyser i sjukvården 244 Transgena djur har nya gener 244 Transgena möss vanliga i forskningen 245 HUGO-projektet gav överraskningar 246 Hur ser vi på oss själva på väg in i post-genomeran? 246

Del VI Energimetabolismen 24 Översikt av metabolismen 249 Vad är liv? 249 Energi får vi genom födan 249 Hur får vi ut energi från våra födoämnen? 250 Vad är en oxidation? 250 Genom att andas kan vi förbränna våra födoämnen 251 Katabolismen är konvergent 251 Vad är ATP? 251 Hur använder vi ATP? 252 25 Kolhydratmetabolismen 255 Glykolysen finns i alla celler 255 De principiella stegen i glykolysen 255 Den anaeroba glykolysen är självförsörjande 257 Reglering av glykolysen 258 Pyruvat oxideras till acetyl-CoA 259 Glykogen är upplagringsformen av glukos 260 Syntes av glykogen 261 Reglering av glykogensyntes 262 Glykogennedbrytning vid behov av glukos 263 Regleringen av glykogennedbrytning 264

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:29

Innehåll

Glukoneogenesen är en omvänd glykolys 265 Glukoneogenesen har tre ”nya” omvägar jämfört med glykolysen 265 Aminosyror som utgångssubstans 267 Laktat som utgångsmaterial 268 Glycerol som utgångsmaterial 268 Reglering av glukoneogenesen 269 26 Lipidmetabolismen 271 Kroppsfettet finns som triacylglycerol 271 Degradering av triacylglycerol 271 Förberedelse för β-oxidationen 271 Själva β-oxidationen 273 Regleringen av β-oxidationen 274 Andra oxidationer 274 När används fettsyror som energisubstrat? 274 Ketonkroppar bildas vid kraftig fettnedbrytning 275 Hjärnan kan använda ketonkroppar som energisubstrat 275 Fettsyrasyntes 275 Komponenter för fettsyrasyntesen 277 Reglering av fettsyrasyntesen 278 Förlängning av fettsyror 279 Fleromättade fettsyror 280 Fettsyror lagras som triacylglycerol 280 27 Proteinmetabolismen 281 Protein i dieten 281 Proteinomsättning 281 Kvävebalans 282 Hormonell reglering av plasmaaminosyror 282 Ammoniumjoner omvandlas till urea och utsöndras 282 28 Citronsyracykeln och andningskedjan 285 Citronsyracykeln går i åtta steg 285 Intermediärerna i citronsyracykeln används för syntes av aminosyror 287 Citronsyracykeln är intimt kopplad till andningskedjan i mitokondrierna 288 Mitokondrien producerar energi 288 © Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 9

Hur får vi energi ut från mitokondrien? 289 Reglering av ATP-syntes 289 29 Integrering av metabolismen 291 Dagligen genomgår människan en född-fastecykel 291 Tillgång på energisubstrat i det födda tillståndet 293 Nyckelenzymer och nyckelintermediärer 294 De novo-lipogenes 295 Tillgång på energisubstrat i det fastande tillståndet 295 Glukos/fettsyracykeln 296 Faktorer som påverkar förbränning av fett 297 Könsskillnader i fettmetabolismen 297 Att bränna eller lagra – växlingen mellan katabolism och anabolism 298 Katabolism och anabolism sker inte samtidigt 299 Förändringen från katabolism till anabolism kan ske snabbt 299 Metabola effekter av fasta 299 Effekten av kort frivillig fasta 300 Betydelse av syre för energimetabolismen 300 Hormoner av betydelse i energibalansen 301 Insulin frisätts i det födda tillståndet 301 Vilka enzymer aktiveras av insulin? 302 Hur regleras sekretionen av insulin? 302 Diabetes mellitus vid insulinbrist eller insulinresistens 302 Typ 2-diabetes till följd av insulinresistens 303 Glukagon frisätts vid fasta 304 Somatostatin förlångsammar digestion och absorption 304 Vid kortvarig fasta aktiveras sympatiska nervsystemet 304 Kortison frisätts vid fasta 304 Tillväxthormon stimulerar proteinanabolism 305 9

2007-07-06 13:43:29

Innehåll

Del VII Avslutning 30 Evolution och mutationer 309 Populationer utvecklas, inte individer 309 Livet började för fyra miljarder år sedan 310 I takt med ökad komplexitet har friheten minskat 310 Arvsmassan har ökat i mängd under evolutionen 311 Kopiering av gener gav upphov till genfamiljer 311 Upptag av främmande genmaterial ökar arvsmassan 313

10

7851_Bok.indb 10

Evolution genom mutationer 314 Arbetsfördelning i evolutionens syfte 315 Evolutionen arbetar efter principen ”Man tager vad man haver” 315 Vad har gjort Homo sapiens så framgångsrik? 315 Vad driver utvecklingen vidare? 316 Ordlista 319 Litteratur 331 Register 333

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:29

Kolumntitel

Förord Ingen har varit så framgångsrik som cellen.

Den har startat från ingenting och vad som kommit fram är den levande cellen. Det är fascinerande att lära känna den levande cellen. Vad är hemligheten bakom cellens framgång? Ja, där finns inte bara raka vägar, utan en mängd andra egenskaper – crosstalks, alternativa vägar, självuppoffring – med andra ord en oerhörd dynamik och uppfinningsrikedom. Cellen bygger upp den levande organismen. I denna bok har vi velat inrikta oss mot humanmedicin och den eukaryota cellen. Vi har utgått från maximen: ”Om Du vill lära känna det synliga, studera det osynliga” dvs. om vi ska förstå de synliga symtomen av en sjukdom hos en patient, måste vi börja inifrån och analysera de ”osynliga” strukturerna och molekylerna. Vi måste bege oss från helheten – människan – till organ, till cellen, till cellens innehåll av strukturer och ner till enskilda molekyler. Vi måste förstå hur de enskilda molekylerna är uppbyggda, liksom deras funktion. Vi måste också förstå vilken relation det finns mellan struktur och funktion. Varför har de just detta utseende? Vi måste också förstå samspelet mellan de olika komponenterna i en cell.

Föreliggande bok är skriven för att underlätta inlärningen och förståelsen av cellens kemi och biologi, särskilt riktat till kurser i cellbiologi. Svårigheten i dagens informationsflöde är att förvärva kunskap. Information befinner sig utanför mig själv, medan kunskap befinner sig innanför mig själv. Vi vill hjälpa att driva flödet från information till kunskap! Boken ska ses som en kondenserad sammanfattning av cellbiologi.

Föreliggande upplaga är en ganska rejält reviderad upplaga av Cellbiologiboken från 2002. All kunskap är färskvara och därför © Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 11

har nya kunskaper lagts till. Den stora revideringen är att vi placerat huvudrubriker i boken, med Cellens byggstenar först, sedan Cellens organeller, därefter Cellens mekanismer och Metoder och slutligen Energimetabolismen. Det finns alltså ingen aspekt som är specifikt cellbiologisk eller någon aspekt som är specifikt molekylärbiologisk.

Dessa begrepp går idag inte att skilja åt.

Nyheter rör både metodik och färska veteskapliga data.

Vi har många starkt förenklade figurer, vilket vi tror är viktigt för inlärningen. Vidare finns en ordlista längst bak i boken, där korta förklaringar av olika fenomen och termer beskrivs. Vi har skrivit på svenska, vilket betyder att vi haft ambitionen att använda de svenska termerna i så hög utsträckning som möjligt. För en del termer har vi emellertid behållit den engelska varianten, och i några fall en försvenskad engelsk variant.

Vi är väl medvetna om denna eftergift. Det finns numera en grupp kallad Svenska Biotermgruppen, som försvenskar termer inom den biomedicinska sfären. Webbplatsens adress är www.tnc.se/bioterm.

Vi hoppas att den tilltänkte studenten finner sig väl till rätta i boken, som till sitt format och innehåll är kompakt – avsiktligt.

Den ska kunna bäras med i alla läger! Lycka till med studium av cellen!

Lund den 25 juni 2007 Charlotte Erlanson-Albertsson, professor, Medicinska Fakulteten, BMC, B11, Lunds universitet charlotte.erlanson-albertsson@med.lu.se Urban Gullberg, professor, Medicinska Fakulteten, BMC, C14, Lunds universitet urban.gullberg@hematologi.lu.se 11

2007-07-06 13:43:29

7851_Bok.indb 12

2007-07-06 13:43:29

Fetter

3 Fetter

Biologiska fetter eller lipider är en grupp ämnen som är olösliga i vatten. De har olika funktioner relaterade till interaktionen med vatten. Dels utgör fett en viktig form av energi, dels ingår fetter i cellmembraner. I små mängder finns lipider som hormoner, som intracellulära signalsubstanser och som elektronbärare.

De flesta fetter innehåller fettsyror. Dessa är kraftigt reducerade och kommer därför att ge mycket energi då de oxideras. Fetter används därför universellt som upplagringsform för energi.

Fettsyror består av kolvätekedjor och en karboxylgrupp (figur 3.1). En del fettsyror är mättade, dvs. innehåller enbart enkla bindningar mellan kolatomerna (figur 3.1a).

Andra är omättade och innehåller en eller flera dubbelbindningar (figur 3.1b). Enligt en förenklad nomenklatur benämns fettsyrorna efter längden av kolkedjan, t.ex. C16 och C18, som är palmitinsyra resp. stearinsyra. Dubbelbindning markeras med kolon följt av antal dubbelbindningar, t.ex. C18:1, som är oljesyra med en dubbelbindning.

Läget av dubbelbindningen markeras med Δ; t.ex. 18:2 (Δ9,12 ), linolensyra, som inne-

håller två dubbelbindningar mellan kolatom 9 och 10 resp. 12 och 13. En nomenklatur, som används mycket idag, när det gäller fleromättade fettsyror är den där man utgår från den sista kolatomen, som benämns n eller ω (omega) (figur 3.2). Härvid benämns den dubbelbindning, som ligger närmast den sista kolatomen. Oljesyra har sin dubbelbindning vid kolatom nio från änden och kallas n-9 eller ω-9. Linolsyra med två dubbelbindningar har sin andra dubbelbindning vid kolatom 6 från slutet och kallas n-6 eller ω-6. Linolensyra har sin tredje dubbelbindning på kolatom 3 från slutet och kallas n-3 eller ω-3. Omega-3 fetter respektive omega-6 fetter måste tillföras via kosten. De har en rad nyttiga funktioner. Bland annat höjer omega-3-fetterna fettförbränningen. Omega-3 fetter är dessutom anti-inflammatoriska, medan omega6 fetterna är pro-inflammatoriska (se kapitel 26).

Dubbelbindningarna är oftast inte konjugerade. Med konjugerade dubbelbindningar menas dubbelbindningar som sitter på vartannat kol så att enkel- och dubbelbindningar alternerar. Dubbelbindningen sitter

a)

CH3

COOH

C16:0 Palmitinsyra

b)

CH3

COOH

C16:0 Palmitoleinsyra

Figur 3.1 Fettsyror finns i de flesta biologiska fetter och består av en ogrenad kolvätekedja försedd i ena änden med en karboxylgrupp. Fettsyran är antingen mättad och innehåller då enbart enkelbindningar (a) © Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 33

eller omättad och är då försedd med dubbelbindningar (b). Den mättade fettsyran är rak, medan den omättade bildar en knyck.

33

2007-07-06 13:43:37

Kapitel 3

Mättad CH3

COOH

18:0 Stearinsyra

COOH

18:1, n–9 Oljesyra

COOH

18:2, n–6 Linolsyra

COOH

18:3, n–3 Linolensyra

Enkelomättad CH3 n–9 Fleromättad CH3 n–6

CH3

n–3

Mättade

C18:1

Fleromättade

Animaliskt fett

Majsolja Olivolja Margarin Bordsmargarin Figur 3.2 Benämning av omättade fettsyror med utgångspunkt från den sista kolatomen (n). Detta är en benämning som dominerar nomenklaturen (övre bild). Förekomsten av mättade, enkelomättade resp

fleromättade fetter är uppritat för några vanliga dietära fetter. Animaliskt fett har mer mättat fett, medan vegetabiliskt fett har både enkelomättat och fleromättat fett (nedre bild).

ofta i cis-ställning. Några vanliga fettsyror är sammanfattade i tabell 3.1.

De fysikaliska egenskaperna hos fettsyror bestäms av kolvätekedjans längd och graden av mättnad. Ju längre fettsyran är desto mer svårlöslig är den i vatten. Laurinsyra (12:0) har en löslighet i vatten som är 0,063 mg/g vatten (jfr glukos 1 100 mg/g vatten), medan stearinsyran (18:0) är olöslig. Införandet av dubbelbindningar ökar lösligheten för en fettsyra. Karboxylgruppen är polär och joniserad vid neutralt pH, vilket

gör att korta fettsyror till och med är lösliga i vatten.

Smältpunkten hos en fettsyra påverkas av antalet kolatomer samt graden av mättnad.

Vid rumstemperatur är mättade fettsyror (12:0 till 24:0) fasta och har ett vaxliknande utseende, medan omättade fettsyror med motsvarande längd är flytande. I de helt mättade föreningarna finns fri rotation kring varje kol-kolbindning, vilket betyder en stor rörlighet för kedjorna. Den mest stabila formen är emellertid den utsträckta for-

34

7851_Bok.indb 34

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:38

Fetter

Tabell 3.1 Några vanliga fettsyror hos däggdjur.

Antal kol

Antal dubbelbindningar

Trivialnamn

Systematiskt namn

12

0

Laurinsyra

n-Dodekansyra

14

0

Myristinsyra

n-Tetradekansyra

16

0

Palmitinsyra

n-Hexadekansyra

18

0

Stearinsyra

n-Octadekansyra

16

1

Palmitoleinsyra

cis-Δ9 -Hexadecensyra

18

1

Oljesyra

cis-Δ9 -Octadecensyra

18

2

Linolsyra

cis-Δ9, Δ12-Octadecadiensyra

18

3

Linolensyra

cis-Δ9, Δ12, Δ15 -Octadecatriensyra

20

4

Arachidonsyra

cis-Δ5, Δ8, Δ11, Δ14 -Eicosatetraensyra

men. Molekylerna i denna form kan packas samman på ett kristalliniskt sätt, där van der Waals-krafter håller samman kedjorna. En cis-dubbelbindning medför en knyck i kolvätekedjan. Fettsyror med en eller flera knyckar kan inte packa sig så tätt som mättade raka fettsyror. Krafterna mellan dessa blir därför svagare, vilket förklarar den lägre smältpunkten hos omättade fettsyror. Det behövs helt enkelt inte lika mycket energi att ”bryta ordningen” jämfört med mättade fettsyror.

Fria fettsyror cirkulerar i blodet bundna till serumalbumin. Huvuddelen av fettsyror

Triacylglycerol Figur 3.3 En triacylglycerol består av en glycerol förestrad med tre fettsyror. Triacylglycerolen är olad© Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 35

förekommer emellertid i andra kemiska föreningar som triacylglycerol eller fosfolipider, där fettsyran är bunden, antingen i en esterbindning eller i en amidbindning.

Triacylglycerol består av fettsyror och glycerol En viktig form av fett är triacylglycerol eller triglycerider, som består av glycerol förestrad med tre fettsyror (figur 3.3). Man skiljer på enkla och blandade triglycerider.

Glycerol

Fettsyror

dad och helt olöslig i vatten. Med hjälp av lipaser bryts triacylglycerol ner till glycerol och fria fettsyror.

35

2007-07-06 13:43:38

Kapitel 3

De enkla innehåller tre identiska fettsyror, medan de blandade innehåller två eller tre olika fettsyror. Vanliga triglycerider är tripalmitin (C16:0), tristearin (C18:0) och triolein (C18:1).

Triglycerider kallas också neutralfett. De har ingen laddning och har mycket låg polaritet. De är därför i stort sett olösliga i vatten och bildar två faser. Eftersom fetter har lägre densitet än vatten flyter fettet på ytan, t.ex. grädden som flyter upp till ytan på icke homogeniserad mjölk.

Triacylglycerol ger energi Triacylglycerol har den viktiga funktionen att fungera som energireserv hos eukaryota celler. Hos högre djur finns dessutom särskilda celler, s.k. adipocyter eller fettceller, som lagrar en hög koncentration av triacylglycerol. Dessa celler består av fettdroppar och en kärna utträngd mot plasmamembranet. De är också hormonellt aktiva och utsöndrar flera hormoner och cytokiner.

Exempel på hormoner som utsöndras är angiotensin, adipsin och leptin, som reglerar blodtryck, immunfunktion respektive aptit och fertilitet. Cytokiner reglerar den inflammatoriska reaktionen i kroppen. Hos växter lagras triglycerider i frön.

Anledningen till att just triacylglycerol används som energireserv är att det är den mest koncentrerade formen av energi. Detta beror på två fenomen. För det första är kolatomerna i fettsyror mer reducerade än i kolhydrater, och ger vid oxidation ungefär dubbelt så mycket energi. För det andra binder triglycerider inte till sig vatten p.g.a. sin hydrofoba karaktär i motsats till glykogen.

Man har räknat ut att den mängd energi som finns i 10–12 kg fettväv motsvarar 60– 70 kg ”glykogen” i sin hydratiserade form.

Vid svält räcker energireserven hos en normalstor fettväv (10–12 kg) i två månader.

Glykogenreserven vid fasta räcker bara ett dygn.

36

7851_Bok.indb 36

En annan uppgift för triglycerider är att vara värmeisolerande. Denna uppgift har de triglycerider som är belägna under huden på kroppsytan. Djur som sälar, valar och pingviner har ett tjockt lager triglycerider i sitt underhudsfett. Valarna kan anpassa tätheten hos fettet efter vilket havsdjup de befinner sig på. Människan har ett relativt tjockt lager underhudsfett. Enligt vissa forskare tyder detta förhållande på att våra förfäder levt i vatten och att övergången till landvarelser skedde via vadande apor – en fascinerande tanke.

Fria radikaler – paradoxen med syre Triacylglycerol finns i mjölkprodukter, köttprodukter samt vegetabiliska oljor. Vegetabiliska oljor innehåller en hög procent omättade fettsyror – de är därför flytande vid rumstemperatur. Animalt fett innehåller huvudsakligen mättat fett, framför allt tristearin (figur 3.2). Det är fast vid rumstemperatur. Om fett exponeras för syre förstörs det och får en obehaglig lukt och smak.

Detta beror på att dubbelbindningarna klyvs under bildning av aldehyder eller korta fettsyror, som är flyktiga.

En annan risk med dubbelbindningar är att de lätt bildar fria radikaler, dvs. föreningar som innehåller fria oparade elektroner och därför är reaktiva (figur 3.4). Reaktionen med syre ger upphov till peroxider, som anses vara ännu mer reaktiva. Fria radikaler i sin tur anses ligga bakom en rad sjukdomstillstånd såsom cancer, kroniska infektioner, åderförkalkning och olika missbildningar. Detta är paradoxen med syre – vi har en metabolism, som är nästan helt anpassad till en situation med syre i överflöd. Likväl kan vi inte skydda oss mot de potentiellt skadliga effekterna av syre. Som skydd mot bildning av fria radikaler anser man att vitamin C och E är väsentliga liksom spårämnet selen. Även s.k. urkopplande © Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:38

Fetter

Lipaser spjälkar fetter

Peroxidering Figur 3.4 Fria radikaler. En kovalent kemisk bindning består av två elektroner. Om en sådan bindning bryts så att elektronerna går skilda vägar har fria radikaler bildats. Förlust av en väteatom från en alkylkedja bildar en fri radikal (överst). Det kan också bildas oxiderade fettsyror, s.k. peroxider med hjälp av syre (nederst). Dessa fria radikaler är mycket reaktiva.

proteiner i mitokondrien (kapitel 8) anses skydda mot fria radikaler då de håller syremängden låg i en cell genom att stimulera till syrets förbrukning. Olivolja, som anses vara en ”nyttig” olja, har visats innehålla flera olika fenolföreningar som skyddar mot fria radikaler och minskar peroxidbildning hos lipoproteiner i blodet. Medelhavskosten innehåller mycket olivolja, vilket anses vara en nyttig kost. Det röda vinet innehåller också nyttiga polyfeneoler, som skyddar mot fria radikaler. Fransmännen röker och dricker, men äter rätt mat – detta är den franska paradoxen!

Tvål bildas vid alkalisk hydrolys Om triacylglycerol behandlas med alkali sönderdelas det i glycerol och fettsyror i form av Na+ - eller K+ -salt. Produkterna kallas tvål och processen genom vilken de bildas förtvålning. Tvål används för att lösa upp smuts som består av olika fetter. I hårt vatten, som innehåller Ca2+ och Mg2+, faller fettsyrorna ut och bildar en olöslig massa.

Man använder nu andra detergenter som tvättmedel typ natriumdodecylsulfat (SDS), som har större löslighet i ”hårt” vatten.

© Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 37

Lipaser är enzymer som katalyserar hydrolysen av triacylglyceroler (figur 3.3). Det finns flera olika lipaser. Tarmkanalen innehåller lipaser som spjälkar fetter från födan. I fettceller och i frön finns lipaser som katalyserar nedbrytningen av fett vid behov av energi. Bakterier innehåller också lipaser, ofta med surt pH-optimum.

Vaxer är estrar av långa fettsyror Vaxer är en typ av fetter bestående av långkedjiga alkoholer och fettsyror. De har i allmänhet högre smältpunkt än triglycerider och bildar en fast fas. De finns ofta på ytan av huden, där de har en skyddande och vattenavstötande funktion. Många tropiska växter, t.ex. rhododendron, har rikligt med vax på sina blad för att förhindra vattenavdunstning. Inom kosmetikaindustrin används vax rikligt i olika kroppslotioner (t.ex. bivax och lanolin).

Amfifila lipider interagerar med vatten Amfi fila lipider är lipider som har någon form av interaktion med vatten och kan orientera sig i vattenfasen. Lipiden ifråga avgör vilken typ av partikel som bildas.

Miceller är små sfäriska partiklar bestående av tusen molekyler som är aggregerade med hydrofoba delar inåt i partikeln och polära grupper utåt. Fettsyror och lysofosfolipider bildar denna typ av aggregat (figur 3.5a).

Dubbelskikt fås då två lipidmonoskikt aggregerar. De hydrofoba portionerna i varje monoskikt interagerar med varandra, medan de polära grupperna är riktade utåt. Dubbelskikt bildas av fosfolipider och sfingolipider (figur 3.5b). Liposom kallas en sfärisk partikel avgränsad av ett dubbelskikt. I dessa vesikler innesluts vatten. De första levande cellerna var liposomer (figur 3.5c).

37

2007-07-06 13:43:39

Kapitel 3

Tabell 3.2 De vanligaste fosfolipiderna.

a) Micell

b) Dubbelskikt

c) Liposom

Figur 3.5 Amfipatiska lipider bildar olika former av aggregat i vatten: a) micell, b) dubbelskikt, c) del av cirkulär liposom. Förhållandet polär/opolär grupp avgör vilken struktur som bildas. Vattnets hydrofoba effekt är den drivande kraften i bildningen av dessa strukturer. Micellbildning åstadkoms av joniserade fettsyror i tvål, medan dubbelskikt är basen för membranbildning.

Fosfolipider är den vanligaste membranlipiden Biologiska membraner är uppbyggda av ett dubbelskikt av fosfolipider som bildar en barriär mot passage av polära molekyler och joner. Fosfolipiderna har inte bara en statisk roll i denna uppgift utan deltar på ett aktivt sätt i de olika processer som sker i membranet – transport, sekretion och signaltransduktion. Fosfolipider är också utgångssubstans för bildning av signalmolekyler i cellen.

Fosfolipider består av en glycerol, två fettsyror, en fosfatgrupp samt en polär alkohol 38

7851_Bok.indb 38

Namn

Grupp X

Nettoladdning

Fosfatidylkolin

–CH2–CH2–N + (CH3)3

0

Fosfatidyletanolamin

–CH2–CH2–N + H3

0

Fosfatidylserin

–CH2–CH–N + H3COO –

–1

Fosfatidylinositol

–C6H6 (OH) 5

–1

(figur 3.6a). Alla fosfolipider är negativt laddade vid pH 7,0 genom fosfatgruppen. Alkoholen kan också bidra med antingen en positiv eller negativ laddning.

Den gemensamma basmolekylen för alla fosfolipider är fosfatidinsyra, en diacylglycerol förestrad till en fosforsyra, dvs. en fosfomonoester. Det som skiljer de olika fosfolipiderna åt är alkoholen X, som också ligger bakom benämningen av de olika fosfolipiderna. De vanligaste fosfolipiderna finns återgivna i tabell 3.2. De skiljer sig beträffande storlek på gruppen X och nettoladdning.

Fettsyrorna i fosfolipider varierar med celltyp och organism. I allmänhet är fettsyran i ställning 1 (ytterställning) mättad, medan den i ställning 2 (mellanställning) är omättad.

Fosfolipaser bryter ner membranfosfolipider De flesta celler förnyar ständigt sina membraner. Detta sker genom en nedbrytning av membranmaterialet följt av en återuppbyggnad av fosfolipiderna. Nedbrytningen sker med hjälp av s.k. fosfolipaser (figur 3.6b).

Det finns flera olika. Fosfolipas A klyver bort en av de två fettsyrorna, varvid en lysofosfolipid bildas. Detta sker i en rad olika situationer, bland annat vid inflammatoriska reaktioner, då fosfolipas A aktiveras och arachidonsyra bildas. Lysofosfolipaser avlägsnar den kvarvarande fettsyran hos lysofosfolipiden. Fosfolipas C klyver fosfatbind© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:39

Fetter

a)

b) Fettsyra

Glycerol Fettsyra

Fosfat

c) Plasmamembran

Figur 3.6 Fosfolipider består av två fettsyror, glycerol, fosforsyra, och en alkoholgrupp kallad X. De olika fosfolipiderna skiljer sig åt beträffande strukturen hos X och de två fettsyrorna (a). Fosfolipaser är ansvariga för nedbrytningen av fosfolipider. Fosfolipas A1 och A2 klyver karboxylesterbindningar, varvid fettsy rorna frigörs. Fosfolipas D klyver fosfatesterbindningen så att fosfatidinsyra bildas. Fosfolipas C kly ver fosfates-

terbindningen så att diacylglycerol och en fosforylerad grupp bildas (b).Vid förmedling av intracellulära signaler används bland annat fosfolipas C. Denna klyver inositolfosfolipiden PIP2, varvid de två produkterna diacylglycerol (DAG) och inositoltrifosfat (IP3), bildas. Dessa aktiverar olika intracellulära signalvägar (c).

ningen och ger en diacylglycerol och en polär fosforylerad grupp. En särskild fosfolipid, s.k. fosfatidylinositol, klyvs av fosfolipas C (kapitel 16). De bägge bildade molekylerna, inositoltrifosfat resp. diacylglycerol fungerar som intracellulära signalsubstanser (figur 3.6c). Fosfolipas D klyver bort

alkoholdelen, varvid fosfatidinsyra bildas (figur 3.6b). Efter defosforylering bildas diacylglycerol, vilket är en signalmolekyl för reglering av celltillväxt. Både fosfolipas C och D kan alltså alstra aktiva signalmolekyler från fosfolipider.

© Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 39

39

2007-07-06 13:43:40

Kapitel 3

Plasmalogen är en fosfolipid med en eterbindning Vissa celler innehåller fosfolipider med eterbindningar i stället för esterbindningar.

Fosfolipiden plasmalogen finns rikligt i hjärtats cellmembraner. Funktionen hos eterbindningen är oklar. Möjligen har den sitt berättigande därför att eterbindningen är resistent mot en fosfolipasmedierad nedbrytning.

Sfingolipiders funktion var en gåta Namnet sfingolipider fick dessa lipider av sin upptäckare, som tyckte funktionen var lika gåtfull som sfinxens. En viktig funktion hos sfingolipider är att de ingår i cellmembraner som membranlipider. Här återfinns de främst i det yttersta skiktet av plasmamembranet, men även i små mängder i membraner hos mitokondrier och lysosomer. Precis som fosfolipider har sfingolipider också betydelse som intracellulära signalmolekyler. De används också som igenkänningssignaler. Vårt AB0-system, som ligger bakom blodgruppsgruppering, bygger på olika sfingolipider, som skiljer olika individers blodkroppar åt.

Tabell 3.3 De vanligaste sfingolipiderna.

Namn

Grupp X

Sfingomyelin

Fosfokolin

Glykolipider

Glukos eller galaktos

Gangliosider

Komplexa oligosackarider

Sfingolipider har samma principiella uppbyggnad som fosfolipider, nämligen två opolära kedjor och en polär grupp. Kemiskt innehåller sfingolipider den långkedjiga alkoholen sfingosin, en fettsyra, samt någon polär grupp (figur 3.7). Fettsyran är bunden till sfingosin genom en amidbindning och bildar en ceramid. Ceramiden motsvarar diacylglycerol hos en fosfolipid. Ceramid har under senare tid fått stor uppmärksamhet som intracellulär signalsubstans, där den bland annat hämmar celltillväxt och stimulerar apoptos. Ceramiden deltar också i cell–cell-interaktionen liksom regleringen av kroppens immunsystem. Det som skiljer de olika sfingolipiderna åt är den polära gruppen förestrad till sfingosinets hydroxylgrupp. Man skiljer på tre typer: sfingomyelin, glykolipider och gangliosider (tabell 3.3). Sfingomyelin innehåller fosfokolin eller fosfoetanolamin. Sfingomyelin liknar därför fosfolipider och finns i plasmamembraner hos djurceller, liksom i myelin, som omger neuroner.

Kolesterol

HO Figur 3.7 Sfingolipider består av sfingosin, en fettsyra, samt en polär grupp X. Fettsyran innehåller vanligen mellan 16 och 24 kolatomer. Gruppen X kan vara fosfokolin, glukos eller olika komplexa oligosackarider.

40

7851_Bok.indb 40

Figur 3.8 Kolesterol bildar en hydrofob struktur, vars uppgift är att täta cellmembranet. Den är helt olöslig i vatten och når ungefär halvvägs genom yttersta fosfolipidskiktet i cellmembranet.

© Författarna och Studentlitteratur

2007-07-06 13:43:41

Fetter

Glykolipider innehåller en eller flera sockermolekyler bl.a. D-glukos, D-galaktos eller N-acetyl-D-galaktosamin. Glykolipider hittar man ofta på cellmembranets utsida.

Cerebrosider är en särskild grupp av glykolipider, som bara innehåller en sockergrupp.

Gangliosider är de mest komplicerade sfingolipiderna och innehåller stora polära grupper med många sockergrupper. En av dessa är alltid N-acetylneuraminsyra, också kallad sialinsyra. Gangliosider finns i den s.k. grå substansen i hjärnan och i mindre mängd i icke-neuronal vävnad. Gangliosidernas exakta roll i nervsystemet är okänd.

Det finns emellertid ett par allvarliga sjukdomar, Tay-Sachs och Niemann-Picks sjukdom, där nedbrytning av gangliosider inte kan ske på grund av genetisk avsaknad av enzymerna för nedbrytning. Detta leder till mental efterblivenhet.

© Författarna och Studentlitteratur

7851_Bok.indb 41

Kolesterol finns i cellmembraner Steroler är strukturella lipider som finns i eukaryota cellmembraner. Steroler innehåller en steroidkärna, som består av fyra ringar, tre ringar med sex kolatomer och en med fem (figur 3.8). Steroidkärnan är plan och stel. Kolesterol är den viktigaste sterolen i animala celler. Växtceller har andra steroler, bl.a. sitosterol. I svampar finns ergosterol. Förutom att steroler ingår i cellmembran är de prekursormolekyler för ett antal olika kemiska föreningar, t.ex. för gallsalter, som fungerar som detergenter i tarmen samt för steroidhormoner.

41

2007-07-06 13:43:42

Erlanson-Albertsson & Gullberg | CELLBIOLOGI | CELLBIOLOGI

Charlotte Erlanson-Albertsson är professor i medicinsk och fysiolo-

Förnamn Efternamn

gisk kemi vid Lunds Universitet och har under flera år varit ansvarig för kursen i cellbiologi vid läkarlinjen i Lund. Hon har också varit ansvarig för kurser i detta ämne för biomedicinska analytiker och även undervisat blivande tandläkare och sjuksköterskor. Hennes forskning handlar om energimetabolismen med fokus på balansen energiintag och energiförbrukning.

Urban Gullberg är professor i hematologi och docent i cellbiologi. Hans forskningsinriktning är cell- och molekylärbiologiska studier av blodcellers delning och utmognad. Urban Gullberg har flera års erfarenhet av undervisning i läkarutbildning och biomedicinarprogrammet.

CELLBIOLOGI Denna bok är en komprimerad lärobok i cellbiologi och vänder sig till studenter inom biovetenskapliga utbildningar, riktade mot humanmedicin, dvs. läkare, biomedicinare, tandläkare, biomedicinska analytiker, sjuksköter-

CELLBIOLOGI

skor med flera. Syftet med boken är att förmedla en principiell förståelse av cellens molekylära uppbyggnad och funktion utan heltäckande redovisning av alla detaljer. En viktig ambition är att förankra cellbiologin i verkligheten, dvs. låta läsaren förstå det direkta sambandet mellan synliga symtom hos en patient och de osynliga molekylära händelserna i cellen. För ytterligare fördjupning hänvisas till de stora engelskspråkiga läroböckerna i cellbiologi, som citeras i referenslistan.

Denna andra upplaga är rejält reviderad jämfört med den upplaga som kom 2002. All kunskap är färskvara och därför har nya kunskaper lagts till. Den stora revideringen är att huvudrubriker lagts in, med cellens byggstenar först, sedan cellens organeller, därefter cellens mekanismer och metoder och slutligen energimetabolismen. Det finns alltså ingen aspekt som är specifikt cellbiologisk eller någon aspekt som är specifikt molekylärbiologisk. Dessa begrepp går idag inte att skilja åt. Nyheter rör både metodik och färska vetenskapliga data.

På bokens webbplats kan lärare ladda ner bokens alla illustrationer som OHbilder, www.studentlitteratur.se/cellbiologi

Andra upplagan

Art.nr 7851

Charlotte Erlanson-Albertsson & Urban Gullberg

www.studentlitteratur.se

978-91-44-04738-6_02_cover.indd 1

08-02-01 15.41.35