TENTAMEN I INTRODUKTION TILL BIOMEDICIN FREDAGEN DEN 9 OKTOBER 2009 kl Efternamn: Mappnr: Förnamn: Personnr:

Transkript

1 Karolinska Institutet Biomedicinprogrammet TENTAMEN I INTRODUKTION TILL BIOMEDICIN FREDAGEN DEN 9 OKTOBER 2009 kl Efternamn: Mappnr: Förnamn: Personnr: Poäng del 1: Poäng del 2: Totalpoäng: Betyg: F Fx E D C B A Maxpoäng: 60 För godkänd (betyg E) krävs 30 p (varav minst 10 p på del 1) Ungefärliga poänggränser för resp betygsnivå: D 36 p, C 42 p, B 48 p, A 54 p Besvara frågorna direkt i det utdelade materialet. Skriv ej i högermarginalen. Använd baksidan på papperet om utrymmet inte räcker. Poängen står angiven vid varje fråga. Skrivningar får ej tas med ut från skrivsalen! LYCKA TILL! 1

2 TENTAMEN I INTRODUKTION TILL BIOMEDICIN FREDAGEN DEN 9 OKTOBER 2009 kl DEL 1 - SYSTEMATISK ANATOMI Mappnr: Poäng del 1: Maxpoäng: Om vi förutsätter att du klätt på dig enligt vedertagen praxis, hur skulle du beskriva dina skors läge, relativt dina byxben? (1 p) Svar: Distalt eller inferiort 2. Vilken typ av muskulatur är ansvarig för följande funktioner (OBS, en typ av muskulatur kan förekomma fler än en gång!) (2,5 p) a) sammandragning av blodkärl b) andning (diafragma) c) ögonrörelser d) hjärtats kontraktion e) sträckning i armbågsleden (triceps brachialis) Svar : a) glatt muskulatur b) skelettmuskulatur c) skelettmuskulatur d) hjärtmuskulatur e) skelettmuskulatur 2

3 3. Markera följande blodkärl på bilden (2 p) a) vena cava inferior b) carotis communis c) iliaca communis d) subclavia dexter 4. Förklara vad som menas med kemisk och mekanisk nedbrytning av födoämnen samt ge två exempel vardera på var dessa processer sker (använd latinska namn). (2 p). Ange också var i digestionskanalen den största mängden näring tas upp. (0,5 p) Svar: Kemisk nedbrytning är sönderdelning av näringsämnen m.h.a. av enzym (eller lågt ph), sker t.ex. i munnen (cavum oris), magsäcken (gaster) och tunntarmens första delar (dudenum, jejunum). Mekanisk nedbrytning är finfördelning av födoämnen m.h.a. mekanisk bearbetning: sker i mun håla och magsäck. Största delen näring tas upp i jejunum och ileum.

4 5. Beskriv (gärna med bild) hur en synovialled är uppbyggd. (3 p) Svar: 6. Diskutera anatomiska och funktionella skillnader mellan spinalnerver och kranialnerver. (4 p) Svar: Spinalnever (31 par) utgår från ryggmärgen och är blandade (motorisk och sensorisk information). Kranialnerver (12 par) utgår från hjärnan (CN I och II) eller mesecephalon och kan vara antingen rent sensoriska, motoriska eller blandade. Spinalnerver bildas av att ventralroten och DRGs post-ganglionära utskott går ihop. Gällande kranialnerver finns en betydligt större variation, beroende på vilken typ av kranialnerv som avses. 7. Gasutbytet sker som bekant i lungorna, men för att dessa ska fungera krävs en väl fungerande andningsmekanik. Redogör för lungsäckens, andningsmuskulaturens, och bröstkorgens respektive anatomi och deras roll i andningsarbetet. (5 p) Svar: Se kursbok s. 102, , 307,

5 TENTAMEN I INTRODUKTION TILL BIOMEDICIN FREDAGEN DEN 9 OKTOBER 2009 kl DEL 2 - BASAL BIOKEMI OCH CELLBIOLOGI Mappnr: Poäng del 2: Maxpoäng: Markera och namnge minst sex cellorganeller i figuren nedan samt förklara kort deras funktion. (3 p) T ex a) Cellmembran avskärmar cellen från omgivningen. b) Cellkärnan kromosomerna (DNA) lagras och replikation samt transkription sker här c) Endoplasmatiska retiklet binder bl a ribosomer där proteinsyntesen sker d) Mitokondrier ATP (energi) bildas här från ADP och AMP e) Golgi proteinmodifieringar sker här f) Lysosomer makromolekyler (proteiner) bryts ner

6 2. För att celler ska kunna nybildas krävs det nysyntes av DNA, replikation. Förklara hur den går till och vilka komponenter som behövs. Utgå från nedanstående figur. Processen är semikonservativ, vad menas med det? (5 p) För att DNA replikation ska kunna ske krävs: mall (templat), nukleotider (dntp), DNA-polymeras, primer samt Mg 2+ (DNA ligas, Helikas) All DNA syntes sker 5 ->3. En primer (RNA) måste baspara till mall-strängen. På den ledande strängen sker syntesen kontinuerligt alltersom helikas öppnar strängarna från varandra. Nukleotider (deoxytrifosfater!) kommer in och basparar, difosfoesterbidning bildas mha DNA-polymeraset som även har en korrekturläsningsförmåga. På den vilande strängen är principen densamma men primrar sätts på allteftersom helixen öppnas varför mindre DNA-fragment bildas (Okazakifragment). Efter att primrarna tagits bort och luckorna fyllts igen med dntps sätts Okazakifragmenten ihop av DNA-ligas. Med semikonservativ replikation menas att den nya dubbelhelixen består av en mall och en nysyntetiserad sträng. 3. Vad händer om ett baspar i en gen är deleterat (saknas)? Vad händer om ett baspar i en gen är muterat (ändrat)? Förklara. (2 p) Vid en deletion kommer ett sk frameshift att ske vid proteinsyntesen, dvs ett helt felaktigt protein kommer att syntetiseras efter deletionen. Vid en mutation kan ett utbyte av aminosyra ske om det är en nukleotid som ger upphov till ett annat kodord som kodar för en annan aminosyra, dvs ej en tyst mutation. Detta förutsatt att förändringarna är inom exoner. Om det är inom introner sker troligen ingenting. Viss reglering kan påverkas.

7 4. Vid translationen bildas proteiner i ribosomen med mrna som mall. För att processen ska fungera krävs laddade trna. Visa hur ett laddat trna med metionin binder till initieringskodonet AUG. Schematiskt trna med kopplad aminosyra (bindning mellan trna och aminosyra samt kodon och antikodon ska visas, strukturformler krävs ej).(4 p) 5. Många proteiner modifieras innan de är funktionella. Förklara vad som menas med post-translationell modifiering samt ge tre exempel. (3p) Efter att proterinerna lämnat ribosomen kan proteiner modifieras för att bli funktionsdugliga. Detta är oftast fråga om kovalenta modifieringar. T ex sker olika typer av processningar där signalpeptider klipps bort. Proteiner kan aktiveras genom att peptidsegment klipps bort. Vissa proteiner glykosyleras (extra cedllulära), acetyleras eller fosforyleras för att bli aktiva. 7

8 6. Redogör för skillnader och likheter mellan en -helix och en dubbelhelix (när begreppen används inom biokemi/cellbiologi) med bl a angivande av byggstenar och bindningar/krafter som stabiliserar. Var förkommer dessa helix-strukturer? (4 p) -helix är en högervriden enkelspiral som består av aminosyror som förkommer i proteiner. Själva helixstrukturen stabiliseras av vätebindningar inom ryggraden (vätet i en aminogrupp binder till ett karboxylsyre). Aminosyrorna binds samman av peptidbindningen och i helixstrukturen pekaraminosyrornas sidokedjor utåt. Dubbelhelixen är också högervriden och är den helix som förkommer i DNA och består av deoxyribinukleotider. Nukleotiderna binds samman av fosfodiesterbindningar medan de två strängarna binds samman av vätebindningar. De olika kvävebaserna i nukleotidena pekar inåt i spiralstrukturen där de basparar. 7. Aminosyrasekvensen Gly-Pro-Lys kan man hitta i kollagen. Rita strukturen för peptiden (vid fysiologiskt ph). Ange nettoladdning, samt sätt ut C- och N-terminal och markera peptidbindningen i figuren. Vad är specifikt för kollagen (ange tre saker). (4p) Nettoladdning: +1 Kollagen är ett fibröst protein med en repterande aminosyrasekvens (Gly X Y). Intakt kollagen består av tre polypeptidkejor som är tvinnade kring varandra och bildar en kollagenhelix. 8

9 8. Nästan alla reaktioner i våra celler katalyseras av enzymer för att de ska ske inom rimlig tid. Många enzymer följer Michaelis-Menten ekvationen (nedan). Förklara ingående storheter samt visa grafiskt. Förklara också samt visa grafiskt (MM-graf) vad som händer om enzymmängden minskas till hälften, om en kompetitiv hämmare tillsätts samt om temperaturen höjs till 100 o C. (5 p) max v = V [S] [S] K m v momentan hastighet V max maximal hastighet under rådande omständigheter [S] substratkoncentration K m Michaelis konstant Om enzymmängden minskas till hälften sjunker V max till hälften. K m påverkas ej. Vid tillsats av kompetitiv hämmare påverkas ej V max medan K m ökar. Om temperaturen höjs till 100 o C denatureras enzymet och ingen reaktion s För grafer, se Biochemistry kap 8 9

10 9. Beskriv hur hemoglobin är uppbyggt och hur det fungerar. För full poäng krävs att de olika strukturnivåerna anges med stabiliserande krafter (för hemoglobin), Förklara också hur olika effektorer påverkar hemoglobin både vid syreupptagning i lungan samt vid syreavgivning i muskelcellerna. Hemoglobin fungerar även som en buffert i blodet. Vad innebär det? Visa också samt förklara hur hemoglobin självt påverkas av ph. (10 p) HbA består av fyra subenheter, två och två subenheter. Varje subenhet innehåller en prostetisk grupp: Hem som innehåller ett järn (Fe2+). Primärstruktur: aminosyrasekvensen, dvs beskriver ingående aminosyror, ordning och antal. Peptidbidning Sekundärstruktur: beskriver ryggradens veckning, vätebindningar inom ryggraden Tertiärstruktur: den tredimesionella veckningen av hela polypeptidkedjan. Stabiliseras av: vätebidningar, hydrofob interaktion, jonbindningar, van der Waals krafter samt disulfidbindningar. Allt mellan aminosyrornas sidokedjor. Kartärstrukturen: interaktion mellan olika subenheter i ett protein. Samma krafter som tertiärstruktur. Funktion: Upptag av O 2 i lungan genom en kooperativ process (allosteri) där partialtrycket av O 2 i luften (havsnivå) är gynnsamt för bindning: Första O 2 molekylen måste spräcka ett antal bindningar mellan subenheten för att kommande O 2 ska kunna binda enkelt. Hb transporterar sedan syret i de röda blodkropparna till de metaboliserande cellerna. För att O 2 ska kunna avges krävs ett antal faktorer: CO 2, H + samt 2,3-BPG. CO 2 binder till de fyra N-terminalerna, H + binder till Hisrester i proterinet och 2,3-BPG binder över de två subenheterna. Allt för att stabilisera deoxyformen av HbA. His-rester i HbA möjliggör den buffrande förmågan, dvs att en förhållandevis stor förändring i H + koncentration ger endast en mindre förändring i ph. Vid en sänkning av ph (ökning av H + koncentration) minskar förmågan att ta upp O 2. Och tvärtom, vid en ökning av ph ökar förmågan att ta upp O 2. Den sk Bohr-effekten, enligt diagram nedan. 10

11 11 Mappnr: