Tentamen Biokemi 2 KEM090

Transkript

1 Tentamen Biokemi 2 KEM Max: 70 poäng Godkänt: 35 poäng Väl godkänt: 52 poäng Inga hjälpmedel tillåtna OBS! Besvara inte mer än en fråga per sida! Markera varje sida med personlig kod, datum och uppgiftsnummer Följande initialer används: STH Susanna Törnroth Horsefield ÖH Örjan Hansson RN Richard Neutze MB Martin Billeter Lycka till! Susanna Törnroth Horsefield tornroth@chem.gu.se

2 Fråga 1: Separation av proteiner (STH) Ange två egenskaper hos proteiner som kan utnyttjas för att separera ett protein från ett annat. Redogör kortfattat för en metod som utnyttjar respektive egenskap (två metoder totalt). (10 poäng) Fråga 2: Centrifugering (STH) Förklara kortfattat de huvudsakliga skillnaderna mellan differentialcentrifugering och gradientcentrifugering. (5 poäng) Fråga 3: Spektroskopi (ÖH) a) Ordna följande kromoforer efter stigande våglängd hos maximum av den optiska absorptionen (den elektroniska övergång som har lägst energi): tryptofan, klorofyll, en peptidbindning. Ge en kvalitativ förklaring till ordningen! (3 poäng) b) Rita ett kvalitativt energinivådiagram för π elektronerna i klorofyll om vi antar att "frielektronmodellen" för elektroner på en ring kan användas. Markera vilka nivåer som är besatta med π elektroner i grundtillståndet. Ledning: det är 18 st π elektroner i klorofyll. (3 poäng) c) Vad menas med en "fluorescensprob"? Redogör för någon metod i biokemiskt arbete som baseras på användningen av en sådan. Redogörelsen skall omfatta metodbeskrivning, vilken typ av fluorescerande molekyl som används samt vilken slags information som kan erhållas med metoden. Illustrera gärna med figur. (4 poäng)

3 Fråga 4: NMR (MB) a) Stämmer följande påståenden? (svara med ja eller nej ) (1) NMR (kärnmagnetisk resonans) beror på växelverkan mellan atomkärnornas laddning och ett yttre magnetfält (från NMR instrument). (2) Kärnorna av väteatomerna i en proteinmolekyl har olika resonansfrekvenser (kemiskt shift) i ett yttre magnetfält. (3) I vanliga tvådimensionella NMR spektra visar båda axlar frekvenser. (4) NMR information om tredimensionella strukturer av proteiner kan man få genom mätningar av distanser mellan atomer. (5) NMR används ofta för bestämning av tredimensionella proteinstrukturer med atomär upplösning (d.v.s. man får (x,y,z) koordinater för varje atom i proteinet). För detta behövs som startstruktur en oberoende modell av den ungefära strukturen (t.ex. från röntgenkristallografi). (6) Med NMR kan man undersöka dynamiska ändringar i proteiner, d.v.s. interna rörelser i molekylen, som kan vara t.ex. så snabba som picosekunder eller så långsamma som millisekunder. b) Beskriv kort (en typ av) tillämpning av NMR inom drug discovery: vad är syftet, vilka NMR experiment (spektra) genomförs, vad betyder NMR signalerna i dessa spektra... (5 poäng)

4 Fråga 5: Structural principles (RN) a) Protein back bones have polar groups (N H and C=O) yet it is an important principle of protein structure that proteins contain a hydrophobic core. How do proteins bury the N H and C=O groups? (2 marks) b) Below is illustrated a normal right handed α helix, a 3 10 helix, and a π helix. Explain why the 3 10 and π helices are not very common (3 marks). c) Pick one protein from the course containing a significant amount of β structure (a blue copper protein or GFP). Explain its fold and discuss how its fold helps it to complete its function. (5 marks).

5 Fråga 6: Cytochrome c oxidase (RN) The picture below shows a schematic overview of the arrangement of co factors and sub units in the structure of cytochrome c oxidase. What is the function of cytochrome c oxidase? Explain the movement of electrons during this function: where do the electrons come from, how are they transported to the active site, and what happens to the electrons when they reach the active site? Proton movements are also believed to be important for the function of cytochrome c oxidase. Explain these movements and where the protons go. (10 marks)

6 Fråga 7: ATP synthase Below is an illustration of the structure of ATPsynthase. This is an energy transducing membrane protein that is often discussed in analogy with a windmill. Explain the function and structural mechanism of ATPsynthase. Explain why people often say that this is analogous to a windmill. Describe as many structural details in your answer as possible such as the particular arrangement of sub units and the key role played by charged amino acid residues. (10 Marks).

7 Fråga 8: Photosynthetic reaction centres The pictures below illustrate the oxygen evolving centre (OEC), the active sites of photosystem II. The left picture is a schematic of the calcium, manganese and water arrangement, whereas the right pictures are from a recent high resolution structure of this protein. What is the function of this active site? What are the roles of Tyr z and the histidine residues illustrated in the left figure. What are electrons removed from by this active site and where are they delivered to? What is the importance of the oxygen evolving centre for life on earth? (10 marks).