Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14)

Transkript

1 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet utser varje år vem eller vilka som ska få Nobelpriset i medicin eller fysiologi. Man belönar banbrytande upptäckter som har fått stor betydelse för förståelsen av människans fysiologi och orsaken till olika sjukdomar. Redan år 1933 fick Morgan priset för att ha identifierat kromosomerna som bärare av arvsanlagen men det tog ända till 1953 innan Watson och Crick beskrev strukturen för DNA, vilket resulterade i Nobelpris Fråga 1 (4 poäng): Beskriv DNA-molekylens kemiska struktur. Svar: Dubbelhelix med antiparallella sockerfosfatkedjor kopplade till kvävebaser (adenin, thymin, cytosin eller guanin). Basparning (GC resp. AT) via vätebindningar. Se t.ex. Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, 5th ed, sid 199, fig 4-5 för fullständigt svar.

2 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Parallellt med arbetet att undersöka strukturen för DNA arbetade andra forskargrupper med att beskriva hur DNA replikerades. År 1959 fick Arthur Kornberg Nobelpriset för upptäckten av DNA polymeras. Fråga 2 (4poäng) Beskriv översiktligt hur DNA replikeras.

3 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Trots att man kunde beskriva hur DNA replikerades återstod en stor fråga att lösa: vid replikation av DNA kopierades inte den yttersta delen på kromosomen och genetisk information riskerade att förloras. Det senaste Nobelpriset 2009 belönade Blackburn, Greider och Szostak för upptäckten av telomererna. Fråga 3 (3 poäng): Vad är telomerer och vilken funktion fyller de. Svar: Telomerer är repetitiva icke-kodande sekvenser om 6-7 baspar som sitter i ändarna på alla kromosomer (ca kbp) (1 p). Telomererna skyddar kromosomens ändra mot erosion och fusion med andra kromosomer.(1p) Vid varje celldelning förkortas telomeren med bp genom att den delen av kromosomen där RNA primern fäster inte kopieras av DNA polymeraset utan ett enkelsträngat överhäng bildas (1p).

4 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Telomererna kan förlängas med hjälp av enzymet telomeras. Fråga 4 (2 poäng): Beskriv översiktligt hur telomeras är uppbyggt. Svar: TERT proteindel som är ett omvänt transkriptas samt TERC en RNA del som innehåller mallen för telomerens repetitiva bassekvens. Ytterligare proteiner som stabiliserar.

5 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Aktiviteten av enzymet telomeras skiljer sig markant mellan olika typer av celler. Fråga 5 (3 poäng): Ge exempel på celltyper med hög, eller låg/ingen telomerasaktivitet och diskutera möjliga orsaker till dessa skillnader. Svarsförslag: Telomerasaktivitet finns i könsceller och stamceller och innebära att cellerna kan bygga på telomererna (=aldrig blir gamla/evigt liv?). De somatiska cellerna har i princip inte telomeras aktivitet och kan därför åldras. Kromosomerna i könsceller måste ha kompletta telomerer för optimal överföring av genetisk information till nästa generation. De somatiska cellerna saknar telomerasaktivitet vilket kan ses som en tumörsuppressormekanism.

6 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) I cellkulturexperiment har man visat att celler där telomererna blivit för korta kan gå i apoptos via aktivering av p53. Transkriptionsfaktorn p53 utgör en viktig faktor som kan interagera med DNA och stimulera transkription av vissa gener. Fråga 6 (6 poäng): Vilka faktorer/egenskaper hos arvsmassan är betydelsefulla för att reglera RNA-transkription? Svar. a) Specifika sekvenser av nukleotider i genens promotor utgör bindningsyta med transkriptionsfaktorn (s k cis-element) b) metylering av C i CpG öar i promotorn c) en öppen kromatinstruktur, med actylerade histoner

7 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Många av kroppens hormoner utövar sin effekt genom att binda till intracellulära receptorer som direkt deltar i regleringen av gentranskription. Fråga 7 (2 poäng): Ange 4 exempel på sådana hormoner och ange också var i kroppen dessa hormoner huvudsakligen bildas. Svar: Några exempel: Tyroxin sköldkörteln Kortisol binjuren Östrogen äggstocken (hos män bl a fettväv) Testosteron testikeln (binjuren) Vitamin D3 huden Mål: T1C10

8 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) För att undvika icke-legitim transkription av p53 relaterade gener, så kontrolleras de cellulära nivåerna av p53 via proteinet mdm2, som är ett E3 ligas, och ubiquitinerar p53. Fråga 8 (4 poäng): Beskriv mekanismen för ubiquitin-medierad nedbrytning av cellulära proteiner. Svar. Ubiquitin är en kort peptid (76 aa) som adderas till substratet (p53) av E3 ligas. Proteinet är då märkt för proteolytisk degradering i proteasomen.

9 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) p53 är också en viktig transkriptionsfaktor för att kontrollera transkriptionen av vissa apoptosstimulerande protein. Fråga 9 (3 poäng): Beskriv ett apoptosstimulerande protein som kontrolleras av p53 och redogör för dess roll i apoptosmekanismen. Svarsförslag: Beskrivning av t ex Bax, Fas, Apaf-1 (cathespin D)

10 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Orsakerna till apoptos kan vara många, en är att avlägsna celler som är skadade eller inte längre behövs. Ett exempel är eliminering av oocyter som inte mognar och odugliga spermier. Antalet spermier som kan bildas under ett dygn är omfattande och alla överlever inte. Fråga 10 (4 poäng): Spermatogenesen hos mannen skiljer sig på flera sätt från oogenesen hos kvinnan. Beskriv på vilka sätt processerna är olika! Svar. Spermatogenesen pågår kontinuerligt och under hela livet fr o m puberteten. Det betyder att mitos+ meiosens båda faser pågår kontinuerligt. Den mitotiska fasen av oogenesen sker helt och hållet före födelsen, dvs alla ägganlag finns då man föds och poolen minskar med åldern och fertiliteten upphör efter menopaus. De primära oocyterna vid födseln har stannat i profas av den första meiotiska delningen och förblir i detta stadium till ovulutionen då meois I avslutas och den första polkroppen bildas. Först vid befruktningen avslutas meios II, med bildandet av ytterligare en polkropp, dvs endast en haploid mogen oocyt bildas. Vid spermatogenes bildas 4 haploida spermatider. Ytterligare en skillnad är att de nybildade spermatiderna differentieras vidare till befruktningskompetenta spermier. Mål: T1C8

11 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Samma år som Watson och Crick publicerade 3D-strukturen för DNA fick Hans Krebs Nobelpriset för sin upptäckt av Krebs Cycle (citronsyracykeln). Fråga 11 (6 poäng): Beskriv Krebs Cycle översiktligt och ange hur den regleras.

12 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Nobelpristagaren i Kemi 1907, Eduard Buchner fick sitt pris för upptäckten att metabola reaktioner kan ske utanför kroppens celler. I sin Nobelföreläsning nämnde ha ofta urea som man tidigare trodde enbart kunde bildas av levande celler. Buchners upptäckt lade grunden till den moderna biokemin och var en förutsättning för senare kartläggning av hur urea bildas i den så kallade urea cykeln. Fråga 12 (6 poäng): Beskriv hur urea bildas i kroppen (utgå från ammoniak/ammonium jon). Varför är denna syntesväg så viktig för kroppen?

13 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Nobelprisen har naturligtvis täckt in de allra flesta hörnen av våra celler. Efter att under många år ha varit mycket omstridd och ifrågasatt fick Peter Mitchell år 1978 Nobelpriset för sin upptäckt av hur ATP bildas i mitokondrierna. När väte bundet till NADH överförs till syre och bildar vatten, bildas samtidigt ATP enligt följande totalreaktion: NADH + H + + 1/2O 2 + 3P i + 3ADP NAD + + 3ATP + 4H 2 O Fråga 13 (6 poäng): Hur går detta till i cellen?

14 Omtentamen Läkarutbildningen T1:B höstterminen (14) Nobelpriset i medicin 1995 gick till Edward Lewis och hans kollegor Christiane Nüsslein- Volhard och Eric F. Wieschaus för deras upptäckter rörande kroppsaxlarnas utveckling. Deras huvudsakliga försök gjordes i bananfluga, men mekanismerna förefaller vara likartade även i människa. Den genetiska styrningen av kroppsaxlarnas utveckling leder till segmentering av embryot i ett antal delar, såväl i lateral, som i rostro-kaudal riktning. Spår av denna segmentering ses i alla groddlager, däribland det groddlager som mag-tarmkanalen stammar från. Fråga 14 (6 poäng): Vad heter detta groddlager? Beskriv dess läge i den trilaminära groddplattan med hänsyn till övriga groddlager samt gulesäcken! I vilka segment indelas mag-tarmkanalen embryonalt, och vilka anatomiska strukturer indikerar denna indelning i den vuxna människan? Svar: Endoderm, som ligger närmast gulesäcken. Mesoderm, ektoderm. Mag-tarmkanalen indelas i framtarm, mittarm och baktarm. Avgränsningen anges av kärlförsörjningen. Framtarm: Truncus coeliacus; mittarm: A. mesenterica superior; baktarm: A. mesenterica inferior.