Frågor. Behöver vi kunna processen för RNA för polymeras I,II och III? Eller räcker det att kunna vad de gör? Det räcker med att kunna vad de gör

Transkript

1 Frågor Jag undrar om man ska kunna Splicingstegvis? Så detaljerat? Nej ni behöver inte kunna mekanismen för hur splicinggår till men vad processen innebär och betydelsen för alternativ splicingsamt att det sker på spliceosomensom är ett komplex bestående av proteiner och RNA där RNA har en katalytisk aktivitet Behöver vi kunna processen för RNA för polymeras I,II och III? Eller räcker det att kunna vad de gör? Det räcker med att kunna vad de gör Vad är egentligen metaboliter och varför är de viktiga (främst veta mer om NAD+, FAD-)? En metabolit är ett ämne som deltar i metaboliska processer NAD + och FAD är viktiga oxidationsmedel -när de deltar i en reaktion reduceras dessa till NADH och FADH 2. Via andningskedjan återoxideras NADH och FADH 2. När elektroner från NADH och FADH 2 transorteras genom andningskedjan skapas en protongradient över innermembranet på mitokondrien och när protonerna vandrar tillbaka till matrix via ATPsyntas så tillverkas ATP Skall vi kunna strukturer utantill? Ni behöver inte lära er några strukturer förutom strukturen på ribos och deoxyribos Kroppen kan ju inte lagra energi i form av ATP, istället lagrar den glykogen och lipider. Ska vi kunna detta djupare än så? Nej det räcker att ni kan dessa lagringmolekyler för energi

2 Metabolismen Glykolysen Vid behov av energi ATP ADP Glukos Glykogen Vid god tillgång på energi ATP ADP Fruktos 6 fosfat Fruktos 1,6 bisfosfat Glukoneogenesen Syntes av glukos främst i levern för att förse andra vävnader med socker (ex hjärnan) Ingångsämnen: Laktat AA + Nukleotider Heme+ Klorofyll -O 2 ADP ATP Oxaloacetat Fosfoenolpyruvat Pyruvat O 2 AcetylCoA Citronsyracykeln SuccinylCoA Citrat Fettsyror α ketoglutarat 3NADH FADH 2 GTP Laktat(från mjölksyrafermentering) Pyruvat Aminosyror(från proteiner) Pyruvat + Oxaloacetat Glycerol (från fettnedbrytning) Dihydroxyacetonfosfat Andningskedjan AA + Nukleotider ADP ATP

3 Kontrollenzymerna i glykolysen. Hur fungerar de, och vad är det som gör att de blir kontrollparametrar? ATP ADP v v ADP ATP GDP ATP GTP ADP

4 Translationen Vilken aminosyrasekvens motsvarar följande DNA-sekvens? DNA templat: 5 -GCA GGT TAG CGT GGA ACC-3 Svar: DNA templat: 5 -GCA GGT TAG CGT GGA ACC-3 mrna: 3 -CGU CCA AUC GCA CCU UGG-5 mrnaläses 5 3 mrna: 5 -GGU UCC ACG CUA ACC UGC-3 Översättning till aa-sekvens Gly-Ser-Thr-Leu-Thr-Cys Ni behöver inte kunna den genetiska koden utantill -om ovanstående fråga kommer på tentan får ni tillgång till den genetiska koden i tabellen

5 3. a)cytokromp450 är en grupp enzymer som har en nyckelroll vid nedbrytning av läkemedelssubstanser. De finns i många organ såsom lever, lungor och tarmar. För att få en ny läkemedelssubstans godkänd måste läkemedelsföretaget undersöka hur substansen metaboliserasav cytokromp450-systemet och visa att inga skadliga metaboliter bildas. Vid en sådan studie fann man att läkemedelskandidaten midazolam, ett lugnande medel, metaboliseradestill 1-hydroxymidazolam i tarmarna. Kinetiska data för reaktionen sammanställdes i en tabell. Midazolam (µm) Uppmätt hastighet (pmol/(l min)) Hastigheten uppmättes i pmol/(l min)där p = pico= Beräkna v max och K M för reaktionen. Reaktionsformeln för en enzymkatalyserad reaktion E + S k 1 k -1 ES k 2 E + P Ekvationen för hastigheten v k [ E] tot[ S] ( K + [ S] ) = 2 M

6 Svar 3. a) Substratkonc. Hastighet [S](μM) v (pmol/(l*min)) max [ ] max 1/[S] (μm -1 ) 1/[S] (μm -1 ) /v ((l*min))/pmol) 1 0,01 0,5 0, ,25 0, ,125 0, /v ((l*min))/μmol) ,5 6410, , , , , Linjens ekvation y = 7709x Skärning med y-axel = 2380 = v K Linjens lutning = 7709 = M v max max Plotta: v 1 v = 6000 K v 1 S M + 1 v y = k * x + l 1 ((l*min)/μmol) Som kan jämföras med: y = kx + l y = x Series1 Linear (Series1) 1 (μm -1 ) [ S] 1 Beräkna v max : v max = = μmol/(l*min) = 418 pmol/(l*min) 400 pmol/(l*min) 2389 Beräkna K M : K M = v max * 7709 = * 7709 = 3.2 μm K M kan även beräknas från skärningen med x-axeln = -1/K M Skärning med x-axel = -2389/7709 = K M = -(-1/0.31) = 3.2 μm

7 3. b) Bilden nedan illustrerar inhibering av enzymkatalys. A B i) Vilken av figurens delar illustrerar kompetitiv respektive nonkompetitiv inhibering? Motivera. Svar: 3. b) i) Avisar kompetitivinhibering. Inhibitorn tävlar med substratet om att binda till aktiva ytan. Bvisar nonkompetitivinhibering då inhibitorn binder till en annan yta än substratet. Detta medför förändringar vid aktiva ytan som gör att katalysen inte fungerar lika bra.

8 3. b ii) Rita upp en schematisk Lineweaver-Burk-plotsom erhålls efter ett experiment då man mätt hastigheten för en enzymkatalyserad reaktion i frånvaro respektive närvaro av en kompetitiv inhibitor. Ange storheterna på respektive axlar. Svar: 3. b) ii) iii) Vad ska man tänka på vad gäller struktur vid utveckling av ett läkemedel som ska fungera som en kompetitiv hämmare? Svar: 3. b) iii) Hämmaren ska likna substratet för att kunna binda till aktiva ytan.

9 4. a) i) Vilken molekyl fungerar som kroppens energivaluta och i vilken process bildas den stora mängden av nämnda molekyl? Svar: 4.a) i) ATP (adenosintrifosfat) och oxidativ fosforylering(andningskedjan)

10 4. a) ii) Beskriv kortfattat processen då molekylen bildas. Svar: 4. a) ii)elektroner från NADH och FADH 2 transporteras i en elektontransportkedja mellan flera proteinkomplex i mitokondriensinnermembran. Då de passerar komplex (I, III och IV) pumpas protonerfrån matrixtill mellanmembransutrymmet vilket leder till uppbyggnad av en protongradient. Denna fungerar som drivkraft till ATP-syntesen för protonerna kan bara passera tillbaka till matrixvia ATP-syntassom katalyserar bildandet av ATP. H + H + H Cytc + H + H+ H red H + H H H + Innermembranet Komplex I e - 2e - NADH NAD + + H + Komplex II FADH 2 2e - FAD Mellanmembranutrymmet QH 2 e - Q + 2H + Matrix 2H + Komplex III 4H+ Cytc ox e - e - Matrix Komplex IV 4e - 4H + + O 2 2H 2 O ATP Syntas H + H + H + ADP + Pi ATP ELEKTRONTRANSPORTKEDJAN + ATP-SYNTAS OXIDATIV FOSFORYLERING

11 4. a) iii) Varför frigörs så mycket energi när ATP molekyl hydrolyseras? Svar: 4. a) iii) ATP innehåller flera negativa laddningar i närheten av varandra så det kostar mycket energi att hålla samman molekylen. Hydrolyserasmolekylen kan den energi som krävdes för sammanhållningen frisättas och utnyttjas till andra ändamål. Energirika bindningar Energin som frigörs vid hydrolys kan användas för: - Att driva energikrävande synteser -Rörelse - Transport av ämnen - Överföring av nervimpulser

12 4. a) iv) ATP molekylen kan inte lagras i kroppen utan bildas först då energibehov uppstår. Ge exempel på två molekyler vars uppgift är energilagring. Svar: 4. a) iv) Glykogen (socker) och Lipider (fett) 4. b) Metabolismens hastighet är rigoröst kontrollerad och det främsta kontrollkriteriet är energistatus. Vissa processer såsom glykolys, som innebär nedbrytning av glukos, och glukoneogenes, som innebär nysyntes av glukos, sker aldrig samtidigt. i) Vilken av dessa två processer är aktiv då [ATP] är låg? Motivera. Svar 4. b) i) Om [ATP] är låg behöver kroppen energi vilket innebär att glykolysen bör aktiveras.

13 4. b) ii) För att kunna genomföra kontrollen måste processerna skilja sig åt lite. Del 1) Ange vilket enzym som är viktigast för att kontrollera glykolysens hastighet Svar: 4. b) ii) Del 1) Fosfofruktokinasär det viktigaste enzymet för att kontrollera glykolysens hastighet. Enzymet fosfofruktokinas regleras av ATP och AMP Hög halt ATP binder till enzymet och vilket minskar enzymets affinitet för fruktos 6-fosfat Reaktionen går långsammare vid hög halt ATP jämfört med låg halt ATP Hög halt AMP aktiverar enzymet Hög halt AMP visar på att det är stor brist på ATP ADP + ADP ATP + AMP

14 4. b) ii) För att kunna genomföra kontrollen måste processerna skilja sig åt lite. Del 2) Ange en reaktion där något gör att glykolysen och glukoneogenesenskiljer sig åt (utöver att reaktionerna sker i omvänd riktning). Svar: 4. b) ii) Del 2)Tre viktiga steg katalyseras av olika enzymer: * Glukos-6-fosfat Glukos I glykolysen: Katalyseras av hexokinas I glukoneogenesen: Katalyseras av glukos-6-fosfatas * Fruktos-1,6-bisfosfat fruktos-6-fosfat I glykolysen: Katalyseras av fosfofruktokinas I glukoneogenesen: Katalyseras av fruktos-1,6-bisfosfatas * Pyruvat Fosfoenolpyruvat I glykolysen: Sker i ett steg och katalyseras av pyruvatkinas I glukoneogenesen: Sker i två steg; Pyruvat oxaloacetat katalyseras av pyruvatkarboxylas Oxaloacetat fosfoenolpyruvat katalyseras av fosfoenolpyruvatkarboxykinase

15 Extrafråga) Många reaktioner i cellen är energetiskt ogynnsamma. Vad innebär detta termodynamiskt? Svar: Då ΔG o är större än 0. Energin hos reaktanterna(r) är lägre än för produkterna (P) Gibbs energi P R G = G P -G R ; Om G P > G R G > 0 Reaktionen är energetisk ogynnsam Reaktionskoordinat Gibbs energi R P G = G P -G R ;Om G P < G R G < 0 Reaktionen är energetisk gynnsam Reaktionskoordinat

16 Extrafråga) Hur kan en energetiskt ogynnsam reaktion fås att blir gynnsam? Svar: En ogynnsam reaktion kan kopplas till en gynnsam rektion, tex ATP-hydrolys. Utan ATP; Glukos 6-fosfat har högre energi än Glukos reaktionen är energetisk ogynnsam Med ATP; Energi för Glukos + ATP tillsammans är högre än energin för Glukos 6-fosfat + ADP tillsammans reaktionen är energetisk gynnsam

17 5. a) Beskriv strukturen hos DNA-dubbelhelixen(beståndsdelar och sammanhållande bindningar). Svar: 5. a) DNA byggs upp av nukleotiderna C(cytosintrifosfat), G(guanosintrifosfat), A (adenosintrifosfat) och T(tymintrifosfat). En kedja hålls samman av fosfodiesterbindningarsom är kovalenta bindningar och förbinder sockerenheterna i nukleotidernavia en fosfatgrupp. De båda kedjorna i dubbelhelixen hålls samman av vätebindningar mellan nukleotidernas kvävebaser (A-T, C-G). T oc AoG

18 5. b) i) Vad kallas processen då en exakt kopia av DNA bildas och vilka enzymer spelar huvudrollen för den här processen? Svar 5. b) i) Processen är replikationen och den katalyseras främst av DNA-polymeraser. ii) En variant av enzymet har s k exonukleasaktivitet. Vad innebär det och varför är den så viktig? Svar: 5. b) ii)dna-polymeras I har s k exonukleasfunktionoch det innebär att den kan hydrolyserabort en felaktigt inkorporerad nukleotid. Detta är väsentligt eftersom fel i DNA ärvs till kommande generationer.

19 5. c) i) 2,3 -dideoxyinosin (se struktur nedan) används som anti-hiv-läkemedel då det förhindrar virusförökningen. Föreslå hur läkemedlet verkar. Svar: 5. c) i)om 2,3 -dideoxyinosin sätts in i en växande nukleinsyra kan den inte fortsätta byggas på då den saknar 3 -OH. Detta leder till att viruset inte kan föröka sig. ii) Virus kan innehålla enkel-eller dubbelsträngad arvsmassa. Om man fann att ett virus innehöll 12% A, 32% G, 19% T och resten C, vad kan man då dra för slutsats om virusets arvsmassa? Motivera. Svar: 5. c) ii)virusets arvsmassa måste vara enkelsträngat för annars skulle andelen A = andelen T och andelen C = andelen G då dessa basparari dubbelhelixen.

20 5. d) Efter transkriptionen men innan translationenprocessas eukaryotmrna. Vad är det som tas bort och varför? Svar: 5. d) Eukaryot DNA innehåller både kodande och icke-kodande regioner. I mrna som fås vid transkriptionen måste de icke-kodande regionerna, intronerna, klippas bort innan sekvensen översätts till aminosyrasekvens. Processen kallas splicing Exon Exon mrna före splicing mrna efter splicing

21 5. e) Beskriv prokaryot translation(lokalisering och process från start till stopp). Svar 5. e) Translationensker på ribosomernaoch innebär att nukleotidsekvenseni mrnaöversätts till en viss aminosyrasekvensi ett protein. mrnapositioneras rätt för translationsstartm h a den s k Shine-Dalgarno-sekvensenoch den första koden är AUG. Den växande polypeptidkedjansitter bunden till trnai P-sitet. Ny bastriplett exponeras i A-sitet. trna med ny aminosyra binder in till A-sitet och kvävegruppen iaminosyran gör en nukleofilattack på karbonylkoletpå den innersta aminosyran som binder till trna i P-sitet. Detta resulterar i att hela den växande polypeptidkedjan flyttas över till trna i A-sitet. Därefter sker en translokeringvilket innebär att den fria trna-molekyleni P-sitetflyttar till E-sitet,tRNAsom binder den växande polypeptidkedjanflyttar från A-sitettill P-sitetoch mrnamatas fram motsvarande en bastriplett så en ny kod exponeras i A-sitet. Detta pågår till ett stoppkodon(uaa, UGA, UAG) visas i A-sitet. För translationenkrävs vissa initierings- och elongeringsfaktorer.

22 Svar 5. e) Här sker en nukleofil attack E P A E P A Shine-Dalgarnosekvensen(A+G) i mrnabaspararmed pyrimidinrik(c+u) sekvens i rrnaoch positionerar på det sättet mrna:trätt för translationsstart. Start-AUG ska exponeras i P-sitet. E P A E P A

23 Svar 5. e) Speciella RELEASE -faktorer (proteiner) känner igen stoppkoderna UAA, UGA och UAG och binder till dem. - Blockerar för ny aminoacyl-trna i A-sitet. - Binderen vattenmolekyloch bindningen mellan den C-terminala aminosyran och trna:t hydrolyseras.

24 5. f) Ange en kod för aminosyran Ala samt motsvarande antikod på en trna-molekyl som ska bära denna aminosyra. Svar: 5. f) Koderna för alaninär: 5 GCU 3 5 GCC 3 5 GCA 3 5 GCG 3 Motsvarande antikoder blir: 3 CGA 5 3 CGG 5 3 CGU 5 3 CGC 5 Antikodonerna i riktning AGC 3 5 GGC 3 5 UGC 3 5 CGC 3