Tentamen i Biokemi 2, 7 juni Hur samverkar katabolismen och anabolismen i en cell? Vad överförs mellan dessa processer?

Transkript

1 Kurs: BB1230 Tid: Salar: FB51-53 Skriv namn och personnummer på alla blad Använd separat papper för varje fråga Tillåtna hjälpmedel: Inga Maxpoäng 60 p Godkänt (E) 30 p Komplettering (Fx) 28 p Tentamen i Biokemi 2, 7 juni Hur samverkar katabolismen och anabolismen i en cell? Vad överförs mellan dessa processer? 3 p Katabolismen (oxidation) ger: ATP (energi), NADPH (reduktionsmedel), metaboliter (byggstenar) Dessa används i anabolismen för biosyntes av cellens komponenter. 2. Biosyntesen av aminosyror med aromatiska sidokedjor startar i erytros-4-fosfat och fosfoenolpyruvat. Nedan ses ett par av de senare stegen i syntesen. Förslå kofaktorer A, B, C och D i reaktionerna nedan. Namnge och ge strukturen för metabolit M. Slutligen ge namn på de två enzymerna, E1 och E2, som katalyserar nedanstående sekvens. E1 M E2

2 3. Glukos-6-fosfat har en strategisk position i metabolismen och kan delta i ett flertal olika reaktioner som substrat eller produkt. Ge med strukturformler, kofaktorer och enzymnamn exempel på fyra sådana reaktioner. Ge även i vilken metabolisk sekvens de ingår samt cellens mål för dessa. Ge t.ex. följande reaktioner med strukturformler, kofaktorer och enzymnamn: G6P > G1P glykogenbiosyntes glykogen(energireserv) -F6P glykolys energi (ATP), metaboliter -6-Fosfoglukonolakton pentosfosfatvägen NADPH, pentosfosfater -Glukos utsöndring av glukos i blodet (levern) 4. Beskriv de molekylära händelser som adrenalin orsakar i en fettcell för att reglera flödet från triacylglycerol (fett) till fettsyror och glycerol. Ge även en triacylglycerol med strukturformel Beskriv hela signalöverföringskaskaden (med ingående komponenter/enzymer/kofaktorer/ reaktioner) från glukagon till aktiverat lipas samt hydrolys av triglyserider till fettsyror + glycerol. 5. Ge reaktionerna för enzymerna glykogenfosforylas och glykogensyntas med substrat och kofaktorer. Ge även ett exempel på hur enzymerna kan regleras. 3 p n = antal glukos Glykogenfosforylas : Glykogen n + P i -> Glykogen n-1 + glukos-1-fosfat Glykogensyntas: UDP-glukos + Glykogen n -> Glykogen n+1 + UDP Vid fosforylering mha proteinkinas A: glykogenfosforylas aktiveras glykogensyntas inaktiveras 6. Beskriv översiktligt - med gemensamma intermediärer - hur pentosfosfatvägen samverkar med glykolysen/glukoneogenesen när cellen har behov av reduktionsmedel och energi. Ge även det reglerade steget i pentosfosfatvägen med strukturformler, enzymnamn och kofaktor. Hur regleras enzymet? Reglerade steget katalyseras av glukos-6-fosfat dehydrogenas. Reaktion: se pentosfosfatvägen. Kvoten NADP + /NADPH reglerar enzymaktiviteten med ökad aktivet med ökad kvot.

3 7. Hur många NADPH kan erhållas vid oxidation av två vattenmolekyler i fotosyntesens elektrontransportkedja? Motivera svaret med att beskriva elektrontransportkedjan i fotosyntesen med substrat, produkter och ingående elektrontransportkomponenter: Rita figur. Ange tydligt processens elektrondonator och elektronacceptor samt namnge de ingående komponenterna. 6 p 2 NADPH Elektronerna kommer från H 2 O (e - donator). Elektronerna tas slutligen upp av NADP + (e - acceptor) 8. Beskriv med strukturformler, kofaktorer och enzymnamn biosyntesen av glyceraldehyd-3- fosfat från ribulos-1,5-bisfosfat i Calvincykeln. Beskriv även översiktligt hur hexosfosfater (t.ex. glukos-6-fosfat) kan erhållas från bildade triosfosfater. Se Calvincykeln Från GAP kan DHAP bildas mha triosfosfatisomeras. Glukoneogenes ger sedan hexosfosfater t.ex. F6P, G6P. 9. Beskriv med strukturformler och kofaktorer hur palmitinsyra bryts ner till acetyl-coa i en levercell? Var i cellen sker dessa reaktioner? 6 p Se fettsyrakatabolism i mitokondrien. Aktivering av fettsyran sker i cytosolen. Beskriv stegen från palmitinsyra till bildandet av 8 acetylcoa, även aktiveringen av fettsyran.

4 10. Ge reaktionen som katalyseras av enzymet aminoacyl-trna syntetas. Ge även intermediären som bildas i enzymet. Hur drivs jämvikten för denna biosyntes? Slutligen ge enzymets proofreading reaktion. 11. Efter långvarig fasta börjar du fundera på biosyntesen av ketonkroppar. Beskriv med strukturformler, kofaktorer och enzymnamn första steget i den biosyntesen. Ge även strukturen på en ketonkropp. Slutligen ge en metabolisk förklaring till varför det bildas ketonkroppar vid fasta. Vid lågt blodsocker (fasta) utsöndras hormonet glukagon vilket aktiverar proteinkinas A i lever och fettceller för att mobilisera energireserverna glykogen och fett (trigycerider). När glykogenet är slut återstår triglycerider som hydrolyseras av lipas(aktiverat av PKA) till fettsyror och glycerol. Fettsyror kan användas som energi av skelettmuskelceller men inte av t.ex. hjärnceller. Levern tar upp fettsyror och bildar stora mängder acetylcoa som inte kan förbrännas i citronsyracykeln pga låga oxaloacetatnivåer (långvarig glukoneogenes). Det bildas då acetoactylcoa i mitokondrien mha enzymet tiolas och vidare till ketonkroppar t.ex. acetoacetat, som kan utsöndras i blodet och sedan tas upp av hjärnceller. Där kan acetoacetat åter ge acetylcoa som sedan kan förbrännas i citronsyracykeln. Ketonkroppar kan ses som acetyl-enheter som kan transporteras från lever till andra celler i behov av energi t.ex. hjärna och hjärta.

5 12. När kroppen har dålig tillgång på glukos, på grund av längre svält eller kraftig ansträngning, förlitar sig kroppen på glukoneogenes från proteiner. Beskriv översiktligt hur alanin kan omvandlas till glukos. Långa metaboliska vägar behöver ej beskrivas i detalj, det räcker med att beskriva hur de kopplas samman. Ange kofaktorer och enzymnamn när kända metaboliska vägar inte kan användas. I vilket organ sker detta? Ge följande reaktioner: Alanin till pyruvat : transaminas + kofaktor Pyruvat till G6P : glukoneogenes G6P till glukos : Glukos-6-fosfatas Lever 13. I köket finner du att din burk med glutamat som du använt i matlagning har fått en bakterieinfektion. Som nyfiken biokemist funderar du på hur bakterien gör asparagin för att kunna överleva på enbart glutamat? Visa ditt förslag med översiktliga metaboliska sekvenser. Långa metaboliska vägar behöver ej beskrivas i detalj, det räcker med att beskriva hur de kopplas samman. Ange kofaktorer och enzymnamn när kända metaboliska vägar inte kan användas. Ge följande reaktioner: Glutamat till α ketoglutarat: glutamatdehydrogenas + kofaktor α -ketoglutarat till oxaloacetat: citrosyracykeln oxaloacetat till asparatat: transaminas + kofaktor asparatat till asparagine: asparaginsyntetas + kofaktor