En innføring i anatomi, fysiologi og biokjemi Karianne Haga Brandtzæg

KARIANNE HAGA BRANDTZÆG

En innføring i anatomi, fysiologi og biokjemi

Karianne Haga Brandtzæg

En innføring i anatomi, fysiologi og biokjemi

UNIVERSITETSFORLAGET

© H. Aschehoug & Co. (W. Nygaard) AS ved Universitetsforlaget 2024

ISBN 978-82-15-04728-7

Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med rettighetshaverne er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning og kan straffes med bøter eller fengsel.

Henvendelser om denne utgivelsen kan rettes til:

Universitetsforlaget

Postboks 508 Sentrum 0105 Oslo

www.universitetsforlaget.no

Forfatteren har mottatt støtte fra Det faglitterære fond i aktuell språkversjon.

Omslag: Cecilie Mohr

Sats: ottaBOK

Trykk og innbinding: Livonia Print, Latvia

Boken er satt med: Minion Pro 10,5/14 pkt

Papir: 100 g Arctic Matt

Til Ole Kristian. Denne boken er til deg.

Kapittel 8

Kapittel 10

Kapittel 9

Gassutveksling i kroppens vev og organer

Regulering av respirasjonen

Kapittel 11

Sirkulasjonssystemet

kan man høre hjertet «slå»?

egen blodforsyning

aktivitet får hjertet til å «slå»

pumpefunksjon

Det autonome nervesystemets påvirkning

oppbygning og funksjon

Blodets gang gjennom sirkulasjonssystemet

arterier og vener

og diastolisk blodtrykk

for blodtrykk

minuttvolum og total perifer

Kapittel 14

Kapittel 12

Kapittel 13

Kapittel 15

Forflytning av vann mellom intracellulærvæsken og ekstracellulærvæsken 283

Forflytning av vann mellom blodplasma og vevsvæske 284

Kroppens vannbalanse 284

Vannkilder 285

Vanntap 285

Regulering av væskebalansen 286

Væskebalansen og antidiuretisk hormon 286

Væskebalansen og renin-angiotensinaldosteron-systemet 288

Oppsummering: ADH, RAAS-systemet og væskebalansen 288

Tørstesenteret 288

Syre-base-balansen 289

Syrer og baser 289

Syrer i kroppen 289 pH 290

Blodets surhetsgrad 290

Buffersystemer 290

Syre-base-forstyrrelser 291

Mekanismer for å opprettholde stabil pH 292

Kapittel 16

Fordøyelsessystemet 297

Fordøyelsessystemets oppbygning 298

Peritoneum, peritonalhulen og krøset 298

Generelt 300

Hovedoppgaver 300

Regulering av aktiviteten til fordøyelsessystemet 301

Veggen i fordøyelseskanalen

Bevegelser i fordøyelseskanalen

En reise gjennom fordøyelseskanalen 303 Munnhulen

Svelget og spiserøret

(bukspyttkjertelen)

(1) Nedbrytning og absorpsjon av næringsstoffer

(2) Hormoner i fordøyelsessystemet

(3) Fordøyelsessystemets oppbygning og funksjon

Kapittel 17

Kapittel 18

Kapittel 19

Kapittel

Kapittel

Forord

Jeg har alltid latt meg fasinere av menneskekroppen, og jeg blir stadig overrasket over det fantastiske maskineriet som holder oss i live. Helt siden jeg var medisinstudent, har jeg vært så heldig å få lov til å forelese i emnet anatomi og fysiologi på bachelorutdanningen i sykepleie. Som foreleser har jeg fått dele min fasinasjon for menneskekroppens oppbygning og funksjon med studenter. Kunnskap om kroppens anatomi, fysiologi og biokjemi danner grunnlaget for å forstå hva som skjer når man blir syk, og hvordan sykdommer kan behandles, blant annet ved å bruke legemidler.

Studieåret 2015–2016 ble det for første gang gjennomført en nasjonal deleksamen i anatomi, fysiologi og biokjemi på bachelorutdanningen i sykepleie. Som foreleser opplevde jeg at mange studenter strevde med å komme i mål med emnets læringsutbyttebeskrivelser før eksamen. Dette vekket ideen om å skrive en lærebok i anatomi, fysiologi og biokjemi rettet mot de angitte læringsutbyttebeskrivelsene («LUB-ene») i emnet. Med denne boken håper jeg å kunne hjelpe

studenter på bachelorutdanningen i sykepleie med arbeidet inn mot den nasjonale eksamenen i anatomi, fysiologi og biokjemi.

Til slutt vil jeg takke min største motivator og støttespiller, Ole Kristian. Denne boken er til deg. Uten deg hadde dette aldri blitt noe av. En stor takk også til min lille gledesspreder, Astrid, som fyller hverdagen med liv og røre, og får meg til å gruble over hvor mirakuløs menneskekroppen er. Takk til Anne Mari, Olav og Kristian samt øvrig familie og venner for gode innspill, idéer og støtte underveis. Jeg ønsker også å rette en takk til alle som har bidratt med faglige innspill og kommentarer underveis i arbeidet, og den eksterne fagfellen i sykepleiemiljøet for gode innspill knyttet til bokens utforming og innhold. Disse tilbakemeldingene har vært svært nyttige frem mot et endelig resultat. Takk også til min redaktør Mariann Bakken og til Universitetsforlaget, som har fulgt meg hele veien, og Det faglitterære fond, som har støttet prosjektet.

Oslo, mai 2024

Karianne

Innledning

Denne boken er primært skrevet for studenter på bachelorutdanningen i sykepleie. Bokens innhold er avgrenset til og strukturert etter læringsutbyttebeskrivelsene («LUB-ene») for emnet anatomi, fysiologi og biokjemi angitt av Nasjonalt organ for kvalitet i utdanningen (NOKUT) for studieåret 2023–2024 (https:// www.nokut.no/utdanningskvalitet/nasjonal-deleksamen/nasjonal-deleksamen-i-anatomi-fysiologi-og-biokjemi-afb/).

Boken består av 21 kapitler, der hvert kapittel svarer til et hovedtema for de angitte læringsutbyttebeskrivelsene. Et par læringsmål beskrives under andre hovedtemaer enn de som er angitt i NOKUTs oversikt. For disse læringsmålene er det en liten fotnote med henvisning til hvor læringsutbyttet er omtalt i NOKUTs oversikt. Målet er at det skal være enkelt for leseren å orientere seg i boken ut ifra læringsutbyttebeskrivelsene.

Innholdet i boken begrenser seg til det som er oppfattet som nødvendig for å dekke samtlige av NOKUTs læringsutbyttebeskrivelser i emnet, men ikke mer. Det betyr at noen temaer omtales svært kortfattet eller ikke i det hele tatt. Noen steder har det vært nødvendig med noe utdypende forklaringer for å forstå det som beskrives i læringsutbyttene. Det som er mest sentralt, er uthevet for å vekke særlig oppmerksomhet og bidra til å lette repetisjon.

Bokens innhold bygger på anerkjente læreverk innen anatomi, fysiologi og biokjemi, der flere blant annet er anbefalt som pensumlitteratur for medisinstudenter ved Universitetet i Oslo. I likhet med flere andre lærebøker innen anatomi, fysiologi og biokjemi er det lagt inn referanser i slutten av hvert kapittel. Slik

vil det være enkelt for leseren å finne tilbake til inspirasjonskildene dersom man ønsker å fordype seg utover denne bokens rammer.

Med utgangspunkt i NOKUTs læringsutbyttebeskrivelser er det nødvendig å kjenne til både norske og medisinske betegnelser for ulike strukturer i kroppen. De medisinske betegnelsene stammer hovedsakelig fra latin eller gresk. I denne boken presenteres både de norske og de medisinske betegnelsene. I figurene presenteres den norske betegnelsen øverst med den medisinske betegnelsen i parentes under. I teksten presenteres som hovedregel både den norske og den medisinske betegnelsen når strukturen introduseres. Deretter benyttes betegnelsen som oppfattes som mest brukt i den medisinske hverdagen. For noen betegnelser vil det si den norske betegnelsen og for andre den medisinske betegnelsen. Lungene omtales for eksempel gjerne som «lunger» (norsk betegnelse) og ikke «pulmones» (medisinsk betegnelse). «Venstre hovedkammer» (norsk betegnelse) i hjertet omtales derimot gjerne som «venstre ventrikkel» (medisinsk betegnelse) fremfor «venstre hovedkammer». Det finnes også tilfeller der den norske og den medisinske betegnelsen benyttes om hverandre. Bukspyttkjertelen er et eksempel, for både «bukspyttkjertelen» og «pankreas» er mye brukt. Knyttet til valg av norsk eller medisinsk betegnelse er det imidlertid ingen fasit, og hvilke betegnelser som benyttes, vil kunne variere mellom ulike fagmiljøer. Å kunne både den norske og den medisinske betegnelsen er derfor nødvendig. For flere medisinske betegnelser finnes det ulike stavemåter som benyttes om hverandre. I denne boken er ordlisten til Tidsskrift for Den norske legeforening benyttet som rettesnor der det har latt seg gjøre.

KAPITTEL 1 Grunnleggende begreper og prinsipper

Menneskekroppen er et veldrevet maskineri. Anatomi er læren om hvordan kroppen er bygget opp, fysiologi er læren om hvordan kroppen fungerer, mens biokjemi er læren om kjemiske forbindelser og kjemiske prosesser i kroppen. Å lære om kroppens anatomi, fysiologi og biokjemi gjør det mulig å forstå hvordan kroppen fungerer, for eksempel hvordan en brødskive med ost kan gi muskelceller energi til å trekke seg sammen når man går. Å forstå hvordan den friske kroppen fungerer, er i sin tur nødvendig for å forstå hvorfor man blir syk, og hvordan ulike legemidler virker.

Plan og retninger i kroppen

Egne begreper beskriver hvor ulike strukturer ligger i kroppen. Disse begrepene er nyttig å kjenne til når man leser medisinske tekster, for eksempel en lærebok eller et notat om en pasient.

Plan

Et plan deler kroppen i to deler. Det er tre hovedplan (figur 1.1):

• Sagittalplanet deler kroppen vertikalt i to halvdeler. Mediansagittalplanet er det sagittalplanet som deler kroppen i to like halvdeler (en høyre og en venstre halvdel). Mediansagittalplanet kalles også midtsagittalplanet

• Frontalplanet deler kroppen i en forside og en bakside.

• Transversalplanet deler kroppen i to på tvers. Transversalplanet kalles også horisontalplanet.

Retninger

Ulike begrepspar beskriver strukturers beliggenhet i forhold til hverandre i kroppen. Begrepene opptrer gjerne i par, der det ene begrepet beskriver det motsatte av det andre. Følgende begrepspar er greit å kjenne til (figur 1.2):

• Lateral (ut mot siden) og medial (inn mot midten) beskriver hvordan strukturer ligger i forhold til mediansagittalplanet. Strukturen(e) som ligger lengst

1.1: Ulike plan i kroppen: Figuren illustrerer (a) et sagittalplan (her illustrert ved mediansagittalplanet), (b) et frontalplan og (c) et transversalplan

Figur

inn mot midten, ligger medialt. Strukturen(e) som ligger lenger ut til siden, ligger lateralt. Øyet ligger for eksempel medialt i forhold til øret, mens det ligger lateralt i forhold til nesen.

• Anterior (foran) og posterior (bak) beskriver hvordan strukturer ligger i forhold til hverandre i frontalplanet. Strukturen(e) som ligger foran (nærmest buksiden), ligger anteriort. Strukturen(e) som ligger bak (nærmest ryggsiden), ligger posteriort. Hjertet ligger for eksempel anteriort i forhold til ryggsøylen, mens det ligger posteriort i forhold til brystbeinet.

• Ventral (foran) og dorsal (bak) beskriver også hvordan strukturer ligger i forhold til hverandre i frontalplanet, akkurat som anteriort og posteriort. Strukturen(e) som ligger foran, ligger ventralt. Strukturen(e) som ligger bak, ligger dorsalt. Hjertet ligger dermed ventralt i forhold til ryggsøylen, mens det ligger dorsalt i forhold til brystbeinet.

• Superior (ovenfor) og inferior (nedenfor) beskriver hvordan strukturer ligger i forhold til hverandre i transversalplanet. Strukturen(e) som ligger høyere opp (mot himmelen når man står oppreist), ligger superiort. Strukturen(e) som ligger lenger

i kroppen: Figuren illustrerer ulike begrepspar som beskriver hvordan strukturer ligger i forhold til hverandre i kroppen

Figur 1.2: Retninger

ned (mot bakken), ligger inferiort. Hjertet ligger for eksempel inferiort i forhold til hodet, mens det ligger superiort i forhold til blæren.

• Kranial (ovenfor) og kaudal (nedenfor) beskriver også hvordan strukturer ligger i forhold til hverandre i transversalplanet, slik som superior og inferior. Strukturen(e) som ligger høyere opp, ligger kranialt. Strukturen(e) som ligger lenger ned, ligger kaudalt. Hjertet ligger dermed kaudalt i forhold til hodet, mens det ligger kranialt i forhold til blæren.

• Proksimal (nærmest) og distal (lengst unna) beskriver hvordan strukturer i armer og bein ligger i forhold til kroppens sentrum. Strukturen(e) som ligger nærmest kroppens sentrum, ligger proksimalt. Strukturen(e) som ligger lenger unna kroppens sentrum, ligger distalt. Albuen ligger for eksempel proksimalt for håndleddet, mens fingrene ligger distalt for håndleddet.

• Sinister (venstre) og dexter (høyre) er de latinske navnene for venstre og høyre.

Bevegelsesutslag

Et bevegelsesutslag beskriver hvordan et (eller flere) ledd beveges. Det er flere ulike bevegelsesutslag (figur 1.3):

• Fleksjon: Leddet bøyes.

• Ekstensjon: Leddet strekkes ut.

• Adduksjon: Leddet beveges inn mot midtlinjen.

• Abduksjon: Leddet beveges ut fra midtlinjen.

• Rotasjon: Leddet beveges i en sirkelbevegelse (roterer).

Medisinske betegnelser og forkortelser

Strukturer i kroppen har ofte både en norsk og en medisinsk betegnelse. Den medisinske betegnelsen stammer som hovedregel fra latin eller gresk. Enkelte forkortelser brukes ofte i medisinske tekster:

Figur 1.3: Bevegelsesutslag: Figuren viser ulike bevegelsesutslag

• a. er en forkortelse for arteria (latin for pulsåre/arterie). Et eksempel er lårarterien (norsk). Lårarterien heter arteria femoralis på latin, forkortet a. femoralis.

• v. er en forkortelse for vena (latin for samleåre/vene). Et eksempel er lårbeinsvenen (norsk). Lårbeinsvenen heter vena femoralis på latin, forkortet v. femoralis.

• n. er en forkortelse for nervus (latin for nerve). Et eksempel er isjiasnerven (norsk). Isjiasnerven heter nervus ischiadicus på latin, forkortet n. ischiadicus.

• m. er en forkortelse for musculus (latin for muskel). Et eksempel er den store setemuskelen (norsk). Den store setemuskelen heter musculus gluteus maximus på latin, forkortet m. gluteus maximus.

Viktige prinsipper

For å forstå hvordan prosesser skjer i kroppen, er det nyttig å kjenne til et utvalg grunnleggende begreper og prinsipper. Noen sentrale begreper og prinsipper som omtales i denne boken, presenteres under.

Stoffmengde og mol

Stoffmengde angir antall partikler i et stoff og oppgis i enheten mol. Et mol tilsvarer tilnærmet 6,022 · 1023 partikler (= 602 200 000 000 000 000 000 000 partikler). Har man ett mol oksygenmolekyler (O2), betyr det at man har 6,022 · 1023 oksygenmolekyler (altså 602 200 000 000 000 000 000 000 oksygenmolekyler).

Konsentrasjon

Konsentrasjonen av et stoff i en løsning (væske eller gass) angir hvor mye stoff det er i løsningen per volumenhet. Ofte angis konsentrasjon i mol per liter (mol/ liter). I kjemien brukes gjerne symbolet M for mol/liter. Har man for eksempel ett mol natriumioner (Na+) løst i én liter vann, er konsentrasjonen av Na+ i løsningen 1 mol per liter (1M).

Diffusjon1

Diffusjon er spredning av et stoff fra et område med høy konsentrasjon til et område med lavere konsen-

trasjon som følge av tilfeldige bevegelser (figur 1.4).

Diffusjonen fortsetter helt til stoffet er jevnt fordelt og det ikke lenger er noen konsentrasjonsforskjell. Diffusjon er en viktig transportmekanisme over korte avstander (opptil et par millimeter) i kroppen. Det er for eksempel diffusjon som gjør at O2 beveger seg fra luften i lungene til blodet.

Figur 1.4: Diffusjon. Figuren viser to områder (A og B) som er adskilt av en membran som slipper stoffet (oransje sirkler) gjennom I område A er det høy konsentrasjon av stoffet Konsentrasjonen av stoffet er lavere i område B Som følge av tilfeldige bevegelser beveger stoffet seg fra område A (høy konsentrasjon) til område B (lavere konsentrasjon) Dette kalles diffusjon

Osmose, osmolaritet, osmolalitet og osmotisk trykk

Osmose1

En membran som slipper noen, men ikke alle partikler gjennom, kalles en semipermeabel membran. Osmose er diffusjon av vannmolekyler fra et område med høy vannkonsentrasjon (og lav partikkelkonsentrasjon) til et område med lavere vannkonsentrasjon (og høyere partikkelkonsentrasjon) gjennom en semipermeabel membran (figur 1.5). Osmose er en viktig transportmekanisme for vann gjennom membraner (tynne hinner) i kroppen, for eksempel cellemembranen.

Figur 1.5: Osmose. Figuren viser to områder, A og B Områdene er adskilt av en semipermeabel membran som slipper vannmolekyler (blå) gjennom, men ikke andre partikler (for eksempel store proteiner (røde)) I område A er det høy vannkonsentrasjon og lav partikkelkonsentrasjon I område B er vannkonsentrasjonen lavere enn i område A, mens partikkelkonsentrasjonen er høyere enn i område A Da vil vannmolekylene bevege seg fra området med høy vannkonsentrasjon (A) til området med lavere vannkonsentrasjon (B), noe som tilsvarer at vannmolekylene beveger seg fra området med lav partikkelkonsentrasjon (A) til området med høyere partikkelkonsentrasjon (B) Dette kalles osmose

Osmolaritet1 og osmolalitet

Osmolaritet er den totale konsentrasjonen av alle oppløste partikler per liter løsning. Osmolaritet angis i osmol per liter (forkortet Osm/l). Kroppsvæskene har en osmolaritet rundt 300 milliosmol per liter (mOsm/l). Osmolaritet benyttes for eksempel for å beskrive analyser av blod og urin. I medisinen brukes gjerne begrepet osmolalitet fremfor osmolaritet. Osmolalitet er et mål på den totale konsentrasjon av oppløste partikler per kilo løsning. Osmolaliteten i kroppsvæskene er omtrent det samme som osmolariteten. Grunnen til at man i medisinen benytter osmolalitet fremfor osmolaritet, forklares hovedsakelig av at analysemetodene som brukes på laboratoriene, beregner osmolalitet. I denne boken brukes imidlertid osmolaritet fremfor osmolalitet, da osmolaritet er benyttet i NOKUTs læringsutbyttebeskrivelser.

Osmotisk trykk

Det osmotiske trykket er et mål på trykket som er nødvendig for å forhindre vann i å bevege seg fra en løsning med lav osmolaritet til en løsning med høyere osmolaritet. En løsnings osmotiske trykk er et indirekte mål på løsningens osmolaritet.

Hydrostatisk trykk

Hydrostatisk trykk er det samme som væsketrykk

Hydrostatisk trykk kan defineres som trykket en væske som er i ro, utøver mot en flate, for eksempel trykket blodet i blodårene utøver mot åreveggene. I medisinen angis det hydrostatiske trykket gjerne som høyden av en kvikksølvsøyle i et vertikalt rør målt i millimeter (forkortet mmHg). Måler man blodtrykket til en pasient til 125 mmHg, betyr det at det hydrostatiske trykket blodet utøver mot åreveggene, tilsvarer det hydrostatiske trykket nederst i en 125 millimeter høy kvikksølvsøyle (figur 1.6).

Figur 1.6: Hydrostatisk trykk. Måler man blodtrykket til en pasient til 125 mmHg (millimeter kvikksølv), tilsvarer pasientens blodtrykk væsketrykket i bunnen av en 125 mm høy kvikksølvsøyle

Filtrasjon

Dersom to væsker med forskjellig hydrostatisk trykk er adskilt av en membran som slipper væske gjennom, presses væske fra løsningen med høyest hydrostatisk

Figur 1.7: Filtrasjon. Figuren viser to områder (A og B), som begge inneholder væske med oppløste partikler (sirkler med ulik farge) Områdene er adskilt av en membran som slipper væsken med partiklene gjennom Et stempel utøver et trykk mot område A, slik at det hydrostatiske trykket i A er høyere enn det hydrostatiske trykket i B Da presses væsken fra område A (høyt hydrostatisk trykk) til område B (lavere hydrostatisk trykk) Dette kalles filtrasjon

trykk til løsningen med lavere hydrostatisk trykk (figur 1.7). Dette kalles filtrasjon. Filtrasjon er en viktig transportmekanisme for væsker i kroppen, for eksempel i forbindelse med dannelsen av urin i nyrene og transport av væske gjennom veggen til de minste blodårene (kapillærene).

Noter

(1) Diffusjon, osmose og osmolaritet er angitt som læringsutbytter under temaet «Celler» i NOKUTs læringsutbyttebeskrivelser.

Litteratur

Dahl HA, Rinvik E. Kapittel 1: Noen nyttige ord og begreper. Menneskets funksjonelle anatomi: med hovedvekt på bevegelsesapparatet. Oslo: Cappelen akademisk; 2010. s. 21–32.

Drake RL, Vogl W, Mitchell AWM, Tibbitts R, Richardson P, Gray H. 1: The body. Gray’s anatomy for students. Pennsylvania: Elsevier; 2023. s. 1–49.

Schünke M, Schulte E, Schumacher U, Ross LM, Zeberg H, Voll M, et al. 3: Surface Anatomy of the Body, Landmarks and Reference Lines. Thieme atlas of anatomy: Latin nomenclature: Volume 1: General anatomy and musculoskeletal system. New York: Thieme; 2015. s. 26–37.

Sherwood L. Kapittel 3: The Plasma Membrane and Membrane Potential. Human physiology: from cells to systems. Boston: Cengage Learning; 2016. s. 55–86.

Ulvik RJ. Osmolalitet og osmolaritet. Tidsskrift for Den norske legeforening. 2001;121:2080.

KAPITTEL 2

Grunnleggende kjemi og biokjemi

Alle stoffer i naturen er bygget opp av små byggeklosser. Atomer har tradisjonelt sett blitt regnet som de minste byggeklossene og kan på en måte sammenliknes med små legoklosser. Dette er en sannhet med modifikasjoner ettersom et atom består av enda mindre byggeklosser. Atomene kan settes sammen til molekyler. På samme måte som atomer bygger opp molekyler, kan en haug legoklosser settes sammen og bli til for eksempel et hus. Kroppen er bygget opp av atomer som er satt sammen til molekyler. Molekylene i kroppen har ulike funksjoner. Noen molekyler gir for eksempel energi, mens andre molekyler bygger opp muskler.

De minste byggeklossene

Atomer

Alt i naturen er bygget opp av atomer. Et atom består av protoner, nøytroner og elektroner (figur 2.1). Protonene har positiv ladning, elektronene har negativ ladning, mens nøytronene ikke har noen ladning i det hele tatt. I utgangspunktet inneholder et atom like mange protoner, nøytroner og elektroner.

Grunnstoff

Et grunnstoff er et stoff som består av én type atomer

Hvert grunnstoff har et symbol som gjelder internasjonalt, et såkalt atomsymbol. Tabell 2.1 gir en oversikt over viktige grunnstoffer i kroppen.

Tabell 2.1: Grunnstoffer i kroppen

Norsk navn Atomsymbol

Hydrogen H

Karbon C

Nitrogen N

Oksygen O

Natrium Na

Magnesium Mg

Fosfor P

Svovel S

Klor

Kalium

Kalsium

Jern

Molekyler

Cl

K

Ca

Fe

Atomer kan settes sammen til molekyler. To hydrogenatomer (H) og ett oksygenatom (O) kan for eksempel settes sammen til et vannmolekyl (H2O) (figur 2.2). Molekylene har gjerne helt andre egenskaper enn atomene de er bygget opp av.

Figur 2.2: Et molekyl. Figuren viser en skjematisk oppbygning av et vannmolekyl (H2O) som består av to hydrogenatomer (H) og ett oksygenatom (O) som er bundet sammen av kjemiske bindinger

Ioner

Et ion er et atom eller et molekyl som har tatt opp eller gitt fra seg elektroner. Et ion kan være positivt eller negativt ladet (figur 2.3). Ionets ladning angis øverst til høyre for atomsymbolet. Et natriumion skrives for eksempel som Na+.

Figur 2.1: Et atom. Figuren gir en skjematisk fremstilling av et atom med protoner, nøytroner og elektroner

Figur 2.3: Ioner. (a) Natriumatomet (Na) gir fra seg ett elektron og blir til et positivt ladet natriumion (Na+) (b) Kloratomet (Cl) tar opp ett ekstra elektron og blir til et negativt ladet klorion (Cl-)

Molekylgrupper i kroppen

Strukturer i kroppen og næringsstoffene man spiser, inneholder store, komplekse molekyler kalt makromolekyler. Disse makromolekylene er hovedsakelig bygget opp av grunnstoffene karbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), oksygen (O), fosfor (P) og svovel

(S) (C-H-N-O-P-S) i ulike kombinasjoner. Det er fire sentrale typer makromolekyler:

• karbohydrater

• lipider (fettstoffer)

• proteiner

• nukleinsyrer

Karbohydrater

Karbohydrater er bygget opp av karbon (C), oksygen (O) og hydrogen (H) organisert i en eller flere ringstrukturer. Karbohydratene er en viktig energikilde for kroppens celler. Det er tre hovedgrupper karbohydrater (figur 2.4):

• Monosakkarider består av én enkelt ringstruktur. Glukose, fruktose og galaktose er eksempler på monosakkarider. Flere matvarer inneholder monosakkarider, for eksempel frukt og honning.

• Disakkarider består av to monosakkarider som er koblet sammen. Melkesukker (laktose), som finnes

Figur 2.4: Karbohydrater. (a) Glukose og fruktose er monosakkarider (b) Sukrose er et disakkarid (c) Glykogen, stivelse og cellulose er polysakkarider

i melk og vanlig bordsukker (sukrose), er eksempler på disakkarider. Disakkarider brytes ned til monosakkarider i fordøyelseskanalen.

• Polysakkarider er bygget opp av mange monosakkarider koblet sammen i lange kjeder med ulik grad av forgrening. Det er ulike typer polysakkarider:

• Glykogen dannes i skjelettmusklene og leveren. Glykogen er et viktig energilager i kroppen.

• Stivelse dannes av plantevekster gjennom fotosyntesen. Poteter, ris og pasta er eksempler på matvarer som inneholder mye stivelse. Stivelse brytes ned til monosakkarider i fordøyelseskanalen.

• Cellulose dannes av plantevekster gjennom fotosyntesen. Grove kornprodukter og grønnsaker er eksempler på matvarer som inneholder cellulose. Kroppen kan i utgangspunktet ikke bryte ned cellulose. Noen bakterier i tykktarmen kan imidlertid bryte ned/fermentere cellulose til mindre bestanddeler.

Lipider (fettstoffer)

Lipider er det samme som fettstoffer. Lipider er hovedsakelig bygget opp av hydrogen (H) og karbon (C). Det finnes tre hovedtyper lipider (figur 2.5):

• Triglyserider er satt sammen av en kjemisk forbindelse kalt glyserol og tre fettsyrer. Triglyserider finnes i animalsk fett som smør og fløte, planteoljer og

fet fisk som laks og makrell. Triglyseridene lagres i kroppens fettvev og er kroppens største energilager. I tillegg er triglyseridene varmeisolerende og beskytter indre organer.

• Fosfolipider er bygget opp av «et hode» som består av glyserol og en fosfatgruppe og «en hale» som består av to fettsyrer. Fosfolipider utgjør en viktig del av cellemembranen.

• Steroider er bygget opp av fire sammenkoblede ringstrukturer med karbonatomer. Steroider inngår i cellemembranen. Steroider er også utgangspunkt for ulike hormoner, vitamin D og gallesyrer. Kolesterol er et eksempel på et steroid.

Proteiner

Proteiner består av en eller flere kjeder med aminosyrer (figur 2.6). Aminosyrekjedene er ofte foldet. Aminosyrer er molekyler som består av en aminogruppe, en karboksylgruppe, et karbonatom og en sidegruppe. Sidegruppen varierer mellom forskjellige aminosyrer. Det finnes mange ulike aminosyrer i kroppen. Kun 20 av dem inngår i oppbygningen av proteiner. Rekkefølgen på aminosyrene i aminosyrekjeden(e) bestemmer hvilket protein som dannes, hvordan proteinet foldes, og proteinets egenskaper. Begrepet peptid brukes gjerne om korte aminosyrekjeder. Ulike proteiner har ulike funksjoner i kroppen. Proteiner er for eksempel byggeklosser i organene, fungerer som signalstoffer og deltar i immunsystemet.

Figur 2.5: Lipider. (a) Et triglyserid (b) Et fosfolipid (c) Et steroid

Enzymer

Enzymer er en spesiell type proteiner. Enzymene katalyserer kjemiske reaksjoner. Med det mener man at enzymene får kjemiske reaksjoner til å skje raskere. De kjemiske reaksjonene skjer raskere som følge av at enzymene senker energien som er nødvendig for at reaksjonene skal skje (aktiveringsenergien).

Nukleinsyrer

Det er to hovedtyper nukleinsyrer kalt deoksyribonukleinsyre (forkortet DNA fra engelsk deoxyribonucleic acid) og ribonukleinsyre (forkortet RNA fra engelsk ribonucleic acid).

DNA-molekylet

Et DNA-molekyl er bygget opp av to parallelle tråder med noe som kalles nukleotider. Nukleotidtrådene er vridd som en dobbelt spiral, gjerne kalt dobbelheliksstruktur (figur 2.7). Et nukleotid består av en fosfatgruppe, en sukkergruppe (deoksyribose) og en

nitrogenholdig base. Det er fire ulike nitrogenholdige baser:

• adenin (A)

• guanin (G)

• cytosin (C)

• tymin (T)

Rekkefølgen på nukleotidene i DNA-molekylene fungerer som oppskrifter på proteiner cellene produserer.

RNA-molekylet

Et RNA-molekyl består kun av én enkelt nukleotidtråd. Tre av basene i et RNA-molekyl er like basene som finnes i et DNA-molekyl (adenin, guanin og cytosin). I RNA-molekyler er imidlertid basen tymin som finnes i DNA-molekyler, byttet ut med basen uracil.

Figur 2.6: Et protein. En skjematisk fremstilling av et protein som er bygget opp av en kjede med aminosyrer

Figur 2.7: DNA-molekylet (deoksyribonukleinsyre). Et DNA-molekyl består av to parallelle tråder med nukleotider Nukleotidenes sukker- og fosfatgrupper vender ut mot sidene som et rekkverk der basene er festet Bindinger mellom basene holder de to nukleotidtrådene sammen Adenin på den ene tråden kan bare bindes til tymin på den andre, mens cytosin bare kan bindes til guanin De to nukleotidtrådene er vridd som en dobbelt spiral kalt dobbelheliksstruktur

Oppsummering

Tabell 2.2 gir en oversikt over molekylgrupper i kroppen og ulike undergrupper.

Tabell 2.2: Viktige molekylgrupper i kroppen

Molekylgruppe Undergruppe Oppbygning

Karbohydrater

Monosakkarider

Disakkarider

Polysakkarider

En enkelt ringstruktur med karbon-, hydrogen- og oksygenatomer

Dobbel ringstruktur med karbon-, hydrogen- og oksygenatomer

Mange ringstrukturer med karbon-, hydrogen- og oksygenatomer koblet sammen med ulik grad av forgrening

Eksempler på matvarer der molekylene finnes

Honning og frukt

Bordsukker (sukrose)

Melk (laktose)

Animalsk kjøtt (glykogen)

Poteter, ris og pasta (stivelse)

Grove kornprodukter og grønnsaker (cellulose)

Funksjon i kroppen

Energikilde

Energikilde (disakkarider brytes ned til monosakkarider i fordøyelseskanalen)

Energilager i muskler og lever (glykogen)

Energikilde (stivelse brytes ned til monosakkarider i fordøyelseskanalen)

Viktig for fordøyelsen (cellulose)

Molekylgruppe

Undergruppe

Oppbygning

Lipider (fettstoffer) Triglyserider Et glyserolmolekyl bundet til tre fettsyrer

Fosfolipider «Et hode» med et glyserolmolekyl og en fosfatgruppe og «en hale» med to fettsyrer

Steroider

Fire sammenkoblede ringstrukturer med karbonatomer

Eksempler på matvarer der molekylene finnes

Animalsk fett (smør, fløte), planteoljer og fet fisk (laks, makrell)

Ikke primært et næringsstoff

Ikke primært et næringsstoff

Proteiner Flere (spesifiseres ikke nærmere)

En eller flere kjeder med aminosyrer som er foldet

Animalske produkter og enkelte plantebaserte varer (linser, bønner)

Funksjon i kroppen

Energikilde, varmeisolerende, beskytter indre organer mot støt

Inngår i cellemembranen

Inngår i cellemembranen

Brukes til å danne hormoner, vitamin D og gallesyrer

Katalyserer kjemiske reaksjoner (enzymer)

Byggeklosser i celler og vev

Deltar i immunsystemet

Signalstoffer i nervesystemet

Hormoner (peptidhormoner)

Transportører og kanaler i cellemembranen

Nukleinsyrer DNA (deoksyribonukleinsyre)

RNA (ribonukleinsyre)

To parallelle nukleotidtråder vridd som en dobbelt spiral (dobbelheliksstruktur)

Inneholder basene adenin (A), cytosin (C), tymin (T) og guanin (G)

En enkelt nukleotidtråd

Inneholder basene adenin (A), cytosin (C), uracil (U) og guanin (G)

Energi

og omsetning av næringsstoffer

Karbohydrater, lipider og proteiner er former for næringsstoffer. Disse næringsstoffene er store molekyler og inneholder mye energi. Energien er imidlertid låst i de kjemiske bindingene mellom atomene i molekylene. Energien i bindingene mellom atomene frigis når næringsstoffene brytes ned.

Ikke primært et næringsstoff

Inneholder oppskrifter på proteiner

Ikke primært et næringsstoff

Kopi av en del av DNA-molekylet som inneholder oppskriften på et protein Kan transporteres ut av cellekjernen

ATP-molekylet – kroppens energibærer

Cellene er kroppens minste funksjonelle enheter. Cellene kan bruke energi som frigis når næringsstoffer brytes ned til å danne et energirikt molekyl kalt adenosintrifosfat, forkortet ATP (figur 2.8 og figur 2.9). ATP-molekylet er satt sammen av en sukkergruppe (ribose), en nitrogenholdig base (adenin) og tre fosfatgrupper. Cellene kan spalte av en av fosfatgruppene i ATP-mo-

lekylet. Da frigis det energi samtidig som det dannes et mindre energirikt molekyl kalt adenosindifosfat, forkortet ADP. Cellene kan så bruke den frigitte energien til ulike prosesser, for eksempel til transport av stoffer. Dette gjør ATP-molekylet til en slags energibærer i kroppens celler

Kroppens energikilder

Cellene kan benytte karbohydrater, fett og proteiner i energiomsetningen. Karbohydrater og fett er kroppens primære energikilder. Proteiner kan også benyttes som energikilde, men proteinenes hovedoppgave er å være byggesteiner i cellene.

Figur 2.9: ATP, ADP og energi. (a) ATP-molekylet er energirikt og kan sammenliknes med et fulladet batteri (b) Cellene bryter ned ATP-molekylet til et ADP-molekyl Da avgis en fosfatgruppe, og det frigis energi som cellen kan bruke (c) ADP-molekylet inneholder mindre energi enn ATP-molekylet og kan sammenliknes med et utladet batteri (d) Når næringsstoffer brytes ned, frigis energi Cellene bruker energien fra nedbrutte næringsstoffer til å koble på en fosfatgruppe til ADP-molekylet, slik at det dannes et ATP-molekyl igjen Dannelsen av et ATP-molekyl fra et ADP-molekyl kan sammenliknes med et batteri som lades opp

Figur 2.8: ATP-molekylet.

DENNE INNFØRINGSBOKEN ER rettet direkte mot sykepleierstudenter som i sitt første studieår skal lære om kroppens oppbygning og funksjon.

Kunnskap om kroppens anatomi, fysiologi og biokjemi danner grunnlaget for å forstå hva som skjer når man blir syk, og hvordan sykdommer kan behandles. Dette inkluderer blant annet cellers oppbygning, organisering av organer, og hvordan disse fungerer.

Som sykepleierstudent får du en bok som dekker det mest sentrale innenfor anatomi, fysiologi og biokjemi. Gjennom en kombinasjon av tekst, tabeller og figurer, er målet å hjelpe deg inn mot den nasjonale eksamenen i dette emnet.

Anatomi, fysiologi og biokjemi er et felles emne for alle sykepleierstudenter. Emnet har læringsutbyttebeskrivelser angitt av Nasjonalt Organ for Kvalitet i Utdanningen (NOKUT). Denne boken er organisert i 21 kapitler, der hvert kapittel svarer til et hovedtema for disse læringsutbyttebeskrivelsene.

Eksempler på kapitler i boken er:

• Grunnleggende kjemi og biokjemi

• Genetikk og arv

• Nervesystemet

• Sansene

• Respirasjonssystemet

• Sirkulasjonssystemet

• Immunsystemet

• Skjelettet

Boken er skrevet primært for sykepleierstudiet, men kan også være aktuell for fysioterapi, ergoterapi, paramedisin og andre helsefag.

KARIANNE HAGA BRANDTZÆG (født 1992) er utdannet lege fra Universitetet i Oslo, og er doktorgradsstipendiat ved Institutt for klinisk medisin, Universitetet i Oslo. Forfatteren har et stort engasjement for undervisning og kunnskapsformidling. Hun har undervisningserfaring fra både høyskole- og universitetsnivå. Siden 2015 har forfatteren forelest i emnet anatomi, fysiologi og biokjemi for studenter på bachelorutdanningen i sykepleie. I 2019 vant hun Universitetsforlagets debutantstipend.

ISBN 978-82-15-04728-7