Tenta 1 Cellbiologi ht Grundbegrepp

Transkript

1 Tenta 1 Cellbiologi ht 2015 Grundbegrepp 1. På bilden ser du hemoglobin. A. Beskriv de fyra strukturella nivåerna i hemoglobinmolekylen (1p). B. Märk ut en subenhet, en prostetisk grupp samt en sekundärstruktur i molekylen (1p). Svar: A. Primärstruktur (aminosyrasekvensen), sekundärstruktur (behöver ej skriva alfahelix), tertiärstruktur (hur aminosyror och sekundärstrukturerna hålls ihop i en subenhet), kvartenärstruktur (hur de fyra subenheterna sitter ihop). 0.25p vardera. B. 0.25p för varje rätt, 1 p för alla tre. 2. Acetylsalicylsyrans pk a = 3,5. Absorptionen av acetylsalicylsyra (se strukturformeln nedan) från magtarmkanalen till blodet sker genom passiv diffusion över epitelcellernas fosfolipidmembraner. Var är diffusionen av acetylsalicylsyra snabbast räknat per cm 2 slemhinna vid samma koncentrationsgradient, i magsäcken eller tunntarmen? ph = 1,5 i magsäcken och ph = 6 i tunntarmen. Motivera ditt svar! (2p) COOH O O C CH 3 acetylsalicylsyra Svar: Den snabbaste diffusionen av acetylsalicylsyra per ytenhet slemhinna och samma koncentrationsgradient föreligger i magsäcken (0.5p). Där är acetylsalicylsyran huvudsakligen protoniserad, dvs oladdad, vilket är fördelaktigt vid diffusion över ett fosfolipidmembran (1.5p). I tunntarmen föreligger acetylsalicylsyra huvudsakligen i protolyserad (laddad) form vilket utgör ett relativt hinder för absorption, vare sig det är den laddade formen som absorberas eller absorptionen sker via den protoniserade formen

2 med vilken den laddade formen står i jämvikt. (Att acetylsalicylsyra till största delen absorberas i tunntarmen beror på att den absorptiva ytan där är oändligt mycket större än i magsäcken.) 3. Vid translationen av mrna är det viktigt att nukleotidsekvensen i mrna korrekt översätts till en viss aminosyrasekvens. Detta garanteras på två olika nivåer. Förklara hur! Svar: I cellen finns enzymer (aminoacyl-trna-syntetaser) som specifikt binder både en viss trna molekyl och en viss aminosyra och kopplar dessa kovalent till varandra (1p). Det trna som binds bär på ett visst antikodon, som vid translationen binder till ett komplementärt kodon i mrna (1p). PÅ detta vis garanteras att ett kodon i mrna motsvarar en viss aminosyra, som inkorporeras i den växande polypeptidkedjan vid translationen. 4. En transkriptionsfaktor fördes in i en levercell, vilket ledde till att flera gener började transkriberas till mrna. När samma experiment gjordes i muskelceller, uteblev effekten på gentranskription. Ange en trolig förklaring till skillnaden. Svar: Det finns flera möjliga svar: Kromatinets tillgänglighet är olika i olika typer av celler (1p). T ex acetylering av histoner alternativt demetylering av DNA (alternativt kromatin re-modellering) kan leda till hög tillgänglighet. För full poäng (+1p) måste svaret innehålla en mekanistisk förklaring för vad som menas med tillgänglighet. 5. Då etanol metaboliseras av alkoholdehydrogenas och aldehyddehydrogenas ökar NADH+H + /NAD + -kvoten i cellen. Detta har effekter på processer i energimetabolismen. Ange och förklara två sådana effekter. Svar: Den förhöjda NADH/NAD-kvoten leder till att glukoneogenesen hämmas, t.ex, pyruvat reduceras till laktat och oxaloacetat reduceras till malat samtidigt som NADH oxideras till NAD. Därmed hämmas flödet av metaboliter i riktning glukoneogenes (1p om någon av processerna av betydelse för glukoneogenesen beskrivs). Citronsyracykeln hämmas eftersom den förhöjda NADH/NAD-kvoten hämmar oxidation av flera intermediärer i citronsyracykeln (de steg där NAD reduceras till NADH) (1p). 6. Enzymet glykogenfosforylas katalyserar den initiala spjälkningen av glykogen men enzymet kan inte spjälka hela glykogenmolekylen. Förklara! Svar: För full poäng: Glykogenmolekylen är grenad, för spjälkning av grundstrukturen/stommen krävs ett enzym, glykogenfosforylas som nämns i frågan (1p) medan spjälkning av förgreningarna kräver ett annat enzymkomplex (1p). Till rättaren: Glykogenfosforylas spjälkar alfa1-4 glykosidbindningar som bygger upp stommen. I närheten av ett förgreningsställe träder ett annat enzymkomplex in, debranching enzyme,

3 som leder till spjälkning av en alfa 1-6 glykosidbindning, den bindning som ansvarar för förgreningen. 7. Beskriv två funktioner för signal recognition particle i samband med translation och proteintransport. Svar: Bindning till proteinets signalpeptid. Stopp av translationselongering. Överföring av proteinet till ER-importkanalen genom att binda SRP receptorn. Varje rätt funktion ger 1p. 8. Plasmamembranet är inte permeabelt för joner och polära molekyler. Joner kan dock transporteras över membranet på två principiellt olika sätt. Vilka är dessa och vad är deras drivkrafter? Svar: 1) Med hjälp av jonpumpar som förbrukar ATP = ATP:aser (ex Ca 2+ ATP:ase, Na + K + ATP:ase) (1p). 2) Genom att utnyttja en jongradient över membranet för transporten t. Ex. Na + Ca 2+ exchanger, som utnyttjar Na + gradienten för att pumpa ut Ca 2+ ur cellen. För full poäng krävs inte att specifika pumpar / exchangers benämns (1p). (Annat alternativt svar som godkändes: beskrivning av spänningsreglerade jonkanaler i nervceller) 9. Vid stimulering av vissa cellytereceptorer kan intracellulära signaler förmedlas via fosfatidylinositolet PIP2 i plasmamembranet. Förklara hur stimulering av G-proteinkopplade receptorer respektive receptortyrosinkinaser påverkar PIP2 och vilka PIP2- deriverade second messengers som bildas i de två fallen. Svar: Stimulering av G-protein-kopplad receptor leder till aktivering av fosfolipas C (PLC) i plasmamembranet. Ett alternativt rätt svar är att receptortyrosinkinaser kan aktivera PLC (0.5p). PLC klyver PIP2 så att två second messengers IP3 och DAG bildas (0.5 p). Stimulering av receptortyrosinkinaser aktiverar PI3K, vilket fosforylerar PIP2 (0.5 p), så att second messengern PIP3 bildas (0.5p) Vissa signalvägar leder till intracellulär Ca 2+ -frisättning. Beskriv två olika mekanismer genom vilka Ca 2+ -joner därefter kan förmedla intracellulära signaler. Svar: Ett vanligt intracellulärt målprotein för Ca 2+ är calmodulinkomplexet (0.5p), som i sin tur aktiverar vissa kinaser och fosfataser (0.5p). I andra fall, t.ex. proteinkinas C, kan Ca 2+ binda direkt till kinaset (0.5p) och bidra till dess aktivering (0.5p)

4 11. Tillväxtfaktorer ger via intracellulära signalvägar förhöjda nivåer av cyklin D som binder till CDK4/6. A: Vilken slags enzymatisk aktivitet har CDK4/6 och hur påverkas aktiviteten av cyklinbindningen? B: Beskriv molekylära mekanismer för hur CDK4/6 påverkar cellcykeln. Svar: 1. CDK4/6 är ett proteinkinas. Det blir katalytiskt aktivt (kinasaktivitet). (0,5 + 0,5 p). 2. Aktivt CDK4/6 fosforylerar prb som då ej längre kan hämma E2F. Aktivt E2F driver cellcykeln över restriktionspunkten (G1-S transitionen). (1p). 12. Cytokrom c är ett av proteinerna i andningskedjan som är av betydelse för elektrontransporten och ATP-syntesen. Det är också inblandat i apoptos. Beskriv kortfattat mekanismer som leder till att cytokrom C kan framkalla apoptos. Svar: Cytokrom c kan frisättas från mitokondrien ut i cytosolen (0,5p), vilket via adaptorproteiner (0,5p) leder till en aktivering av procaspaser till caspaser (0,5p), vilket är proteolytiska enzymer som bryter ner cellulära proteiner och/eller aktiverar DNAfragmentering (0,5p). 13. Morbus Hailey-Hailey är en genetisk hudsjukdom, som orsakar blåsor och utslag på huden. Sjukdomen uppstår när en genmutation leder till en defekt i desmosomerna. Förklara hur desmosomer är uppbyggda och vilka funktioner de normalt har! Svar: Desmosomer består av en slags cadherinproteiner (desmoglein, desmocollin, desmoplakin, plakoglobin och plakophillin, behöver inte nämnas men någon form av charakterisering behövs) (0.5 p) som binder cellerna till varandra (0,5p). Desmosomer anknyter till intermediära filament (0.5 p), vilket ger cellerna mekanisk hållfasthet och stabilitet (0.5 p). 14. Vilken typ av proteinfilament består kärnlamina av? Beskriv tre av kärnlaminats funktioner. Svar: Kärnlamina består av intermediärfilament (0.5p). Den har funktion vid bildande och nedbrytning av kärnhöljet vid mitos, mekanisk hållfasthet, kromatin- organisation och positionering av kärnporer. 0,5p för varje korrekt funktion. 15. Vid virusinfektioner aktiveras antigenspecifika naiva CD8 + T-celler och dessa utvecklas då till effektor cytotoxiska T-celler, som bidrar till immunsvaret mot infektionen. Två andra typer av immunceller deltar vid aktiveringen av naiva CD8 + T-celler och krävs för att ett effektiv cytotoxiskt immunsvar skall bildas. A) Vilka är dessa två celler? (0.5p). B) Vilka roller har dessa två celler vid aktiveringen? (1.5p) Svar: A) Dendritiska celler och effektor CD4 + T-celler (alternativt T hjälpar celler) (0.5p). B) Dendritiska celler presenterar virusantigen både för effektor CD4 + T-cellen (T hjälpar-cellen) och CD8 + T-cellen (0.5p). Effektor CD4 + T-cellen interagerar

5 antigenspecifikt med DCn via TCR (och CD40L). [Till rättaren: det måste framgå av svaret att interaktionen är antigenspecifik; dvs att den involverar interaktion mellan TCR och MHC/peptid komplex]. Interaktionen förmedlar signaler till DCn som leder till ökad expression av costimulerande molekyler (B7 proteiner samt 4-1BBL; licensing ) som krävs för aktiveringen av CD8 + T cellen (0.5p). CD4 T-cellen förser även CD8 + -cellen med IL-2 (vilket understöder expansionen av dessa celler) (0.5p) 16. IgM antikroppar kan ofta binda effektivt t.ex. till en bakterieyta som har många antigenepitoper, trots att en sådan antikropp binder till en enskild antigenepitop med låg affinitet. Förklara. Svar: IgM antikroppar har 10 antigenbindande ytor (är en pentamer) (0.5p). Detta leder till ökad förmåga att etablera multivalent bindning till en bakterieyta som har många identiska epitoper (0.5p). Även om affiniteten för varje enskild interaktion kan vara låg (hög off-rate ) så kan nya bindningar lättare etableras mellan fria antigenbindande ytor och epitoper och därmed ge relevant bindningsstyrka för att ge upphov till ett biologiskt svar (1p).