Sluttentamen Bke2/KE0003, 29:e Oktober 2003, Max poäng = 94 p. Preliminär gräns för godkänd = 50 p (53 %).

Transkript

1 Sluttentamen Bke2/KE0003, 29:e Oktober 2003, Max poäng = 94 p. Preliminär gräns för godkänd = 50 p (53 %). Besvara varje fråga på separat papper! Ange tydligt längst upp på varje papper både din skrivningskod och frågans nummer (se figuren till höger)! Glöm inte att skriva ner och spara din kod som står på kuvertet! Kod Fråga nr a) Mitt kloka svar.. b) Nästa svar... Så snart tentorna är rättade så kommer resultatet för varje kodnr att meddelas på kursens hemsida. Kuverten med tentasvaren lämnas någon dag senare i kopieringsrummet på Genetikcentrum. Om du hellre vill ha den hemskickad så ange det och önskad adress på kodlistan vid inlämningen. Lycka till! 1. Utan biologiska membran skulle inget liv kunna existera. a) Beskriv med en enkel skiss uppbyggnaden av ett biologiskt membran. (1p) b) Ge två exempel på energialstrande processer där biologiska membran är av central betydelse. (1p) c) Vad kallas den drivande kraften som gör att membraner hålls ihop (och som gör att proteiner veckar sig) (1p)? Hur fungerar den (1p)? 2. Proteinstruktur. a) Proteiners struktur kan beskrivas i fyra nivåer, primär, sekundär, tertiär och kvartenär. Förklara kortfattat vad som avses med respektive begrepp. b) Ge exempel på en aminosyra som oftast är gömd inuti proteinet och en annan som oftast förekommer på utsidan. Vilken egenskap är viktigast för var en viss aminosyra brukar förekomma? (2p) - sida 1 av 6 -

2 3. Du tänker dig att rena proteinet P med hjälp av bl.a. jonbyteskromatografi. a) Du har som första steg i reningsproceduren fällt ut P med en 60 % lösning av ammoniumsulfat. Varför är det viktigt att först dialysera bort ammoniumsulfatet från P innan du laddar det på en jonbytare? (2p) b) Proteinet P visar sig binda till en positivt laddad jonbytare (anjonbytare) i en buffert som har ph 7.8. När du repeterar försöket några dagar senare tar du av misstag fel buffert och kör nu samma jonbytarkolonn vid ph 6.0 varvid det visar sig att ditt protein inte binder. Förklara varför. (Vad säger resultaten om egenskaperna hos proteinet P?) (2p) 4. Hemoglobin. a) Vilken prostetisk grupp finns i hemoglobin? (0.5p) b) Syre binder till en metalljon i denna grupp. Vilken metalljon? (0.5p) c) Beskriv kortfattat vad positiv kooperativitet innebär, hur det uppkommer hos hemoglobin och vad mekanismen kallas. (2p) d) Myoglobin är mycket likt hemoglobin, men uppvisar inte positiv kooperativitet i binding av syre. Varför? (1p) e) Två histidiner utgör ligander till den prostetiska gruppen, metallen och syret. Histidin deltar också i katalytiska mekanismen hos många enzymer. Vilken egenskap hos histidin gör denna aminosyra särskilt lämpad för detta? (1p) f) Cytokrom C innehåller samma prostetiska grupp som hemoglobin och myoglobin, men kan inte binda syre. Varför? (1p) 5. Enzyminhibitorer verkar genom att binda till enzymer och bromsa eller stoppa deras aktivitet. Genom enzymkinetiska mätningar kan man urskilja tre typer av reversibel inhibering: kompetitiv, okompetitiv (uncompetitive) och icke-kompetitiv (non-competitive). Skriv för var och en om inhibitorn binder till enzymet 1) bara när substrat inte är bundet, 2) bara när substrat är bundet, eller 3) både med och utan substrat bundet. Ange också vilken Lineweaver-Burk-plot A), B) eller C) nedan som hör ihop med respektive inhiberingstyp. (3p) A) B) C) - sida 2 av 6 -

3 6. En del enzymer kräver ytterligare funktionella enheter än de aminosyror som ingår i polypeptidkedjan, s.k. co-faktorer. De kan vara Essentiella joner eller Co-enzymer. a) Ett co-enzym kan fungera som co-substrat eller prostetisk grupp. Vad är skillnaden? (1p) b) Ett viktigt co-enzym är NAD. Vad står förkortningen för? I vilken typ av reaktioner ingår detta co-enzym och vilken funktion har det i cellen? Är det ett co-substrat eller en prostetisk grupp? (2p) c) NADP är mycket likt och fungerar på samma sätt som NAD, men används av andra enzymer. I vilka metaboliska vägar används huvudsakligen NAD och i vilka används NADP? (1p) d) FAD och FMN deltar i liknande reaktioner och har liknande funktion som ovanstående. Skriv vad en av förkortningarna står för. Dessa co-enzymer har dock en förmåga som NAD/NADP saknar. Vilken? Brukar de fungera som co-substrat eller prostetisk grupp? (2p) e) Namnge ytterligare två co-enzymer: ett co-substrat och en prostetisk grupp. (1p) (7p) 7. Enzymreglering. a) Fosfofruktokinas 1 (PFK-1) är ett enzym i glykolysen som katalyserar fosforyleringen av fruktos-1-fosfat till fruktos-1,6-bisfosfat. Varifrån kommer 6- fosfat-gruppen? (1p) b) Produkten från PFK-1, fruktos-1,6-bisfosfat, påverkar pyruvatkinas längre fram i glykolysen och får det att arbeta snabbare. Vad kallas det när ett enzym längre fram i en metabolisk väg aktiveras av produkten av ett tidigare steg? (1p) c) PFK-1 aktiveras av bla. AMP och inhiberas av bl.a. citrat. Med vilken typ av regleringsmekanism? (1p) d) En annan reglermekanism används ofta vid hormonell kontroll, t.ex. för att styra nedbrytning och syntes av glykogen genom att enzymerna glykogen-syntas och glykogen-fosforylas sätts på eller stängs av. Vad kallas mekanismen och vad innebär den? (2p) e) En tredje mekanism som vi stött på kontrollerar aktiviteten hos serin-proteaserna från bukspottkörteln, trypsin, kymotrypsin och elastas, som används i matsmältningen. Vad kallas denna mekanism och hur fungerar den? (2p) f) Vilka steg i en metabolisk reaktionsväg brukar vara kontrollerade? (1p) (8p) 8. Skelettmusklerna kan utnyttja ett flertal olika substrat för att utvinna energi för bla. muskelkontraktion. Hur mycket energi (i form av ATP) utvinns vid fullständig förbränning av 1 mol glukos respektive 1 mol ketonkroppar (acetoacetat)? Motivera svaret. (I citronsyracykeln bildas 3 NADH, 1 QH2-FADH2 och 1 GTP per varv). - sida 3 av 6 -

4 9. Avidin är ett protein som binder extremt hårt till biotin. Avidin är därmed en mycket potent inhibitor för biotin-krävande enzymatiska reaktioner. Antag att det sker en biosyntes av glukos från följande substrat. a. Laktat b. Oxaloacetat c. Fumarat d. Fruktos 6-fosfat e. Fosfoenolpyruvat Vilken metabolisk syntesväg och substratanvändning skulle inhiberas? Motivera svaret. (3p) 10. Rotenon är ett naturligt förekommande ämne som kan påträffas i vissa växter. Antimycin A är en toxisk antibiotika. Båda substanserna påverkar organismer mycket kraftigt och kan leda till döden. a) Vilken metabolisk väg är det som inhiberas av dessa två ämnen? (1p) b) Förklara varför rotenon kan vara dödligt. (2p) c) Förklara varför Antimycin A klassas som en giftig substans. (2p) d) Antag att rotenon och antimycin A är lika effektiva inhibitorer, vilken av de två substanserna skulle vara mest toxiskt? Förklara. (1p) 11. Du har blivit erbjuden att hålla ett föredrag på en Institution om energimetabolismen hos enkelmagade djur eller människa. Du ombeds att lämna in ett abstract på högst en A-4 sida. För att kunna begränsa dig har du valt att endast berätta samspelet mellan organen lever, muskel och fettväv vid kortvarig svält. De metaboliska vägarna och de viktigaste intermediärerna anges, en förklarande bild kan accepteras (men inte för detaljerat) (10p) 12. En bekant till dig har läst i tidningen att det bästa sättet att gå ner i vikt är att enbart äta kolhydrater. Därför har han/hon ändrat sina kostvanor till att i större utsträckning äta fler mellanmål och mer konditorivaror. Effekten blev inte riktigt vad som var tänkt utan resulterade i att mer fett lagrades i fettcellerna, med viktökning som följd. a) Förklara hur glukos kan tillgodose behovet av kolatomer som behövs för fettsyrasyntes. (2p) b) Hur kan acetyl-coa, som bildas i mitokondrierna transporteras ut i cytosolen? (1p) c) Fettyrasyntesen är en reduktiv process som kräver stora mängder av reducerande ekvivalenter (NADPH). Varifrån erhålls dessa? (2p) (5p) - sida 4 av 6 -

5 13. Fotosyntes. a) I växter fixeras luftens koldioxid i ribulos-1,5-bisfosfat i första steget i Calvincykeln. Produkten i denna reaktion, 3-fosfoglycerat, omvandlas sedan i en ATPberoende reaktion till 1,3-bisfosfoglycerat som sedan reduceras med hjälp av NADPH till glyceraldehyd-3-fosfat (som tillsammans med dihydroxyacetonfosfat går under benämningen triosfosfat). Varifrån kommer de ATP och NADPH som behövs i dessa reaktioner? (1p) b) Vad händer vidare med glyceraldehyd-3-fosfat (i och utanför Calvin-cykeln)? c) Från vilket ämne tas elektroner till den icke-cykliska elektrontransporten i ljusreaktionen och vilket ämne är den slutliga elektron-mottagaren? (2p) d) Vilken är den huvudsakliga funktionen för cyclisk elektrontransport i fotosyntesen, d.v.s. vilken metabolit produceras? (1p) e) Förklara hur den cykliska elektrontransporten fungerar, dvs. vilken väg elektronerna flödar och vad det ger upphov till. (3p) (11p) 14. I litteraturen finns beskrivet tre former av DNA, A, B och Z-DNA. Den vanliga formen anses vara B-DNA. a) Längs helixen av den vanliga DNA-formen bildas två tydliga "diken". Vad kallas dessa på engelska? (1p) b) Vilket av A, B och Z-DNA vrider sig åt motsatt håll relativt de andra två? (0.5p) c) Åt vilket håll är den vanliga vridningen på DNA, höger eller vänster? (0.5p) d) Varför antar inte dubbelsträngat RNA den vanligare B-formen utan mer formen för A-DNA? (1p) (3p) 15. Hur vet ett bakteriellt RNA-polymeras var det skall börja transkriptionen av ett nytt RNA? (2p) 16. Antag att nedanstående DNA-sekvens transkriberas till RNA. Rita ut RNA sekvensen och markera 5 och 3 ändar. Antag att translationen av RNAt sker vid första start kodonet markera dessa nukleotider. 5 A A C A T G G C G C T G C A T G 3 3 T T G T A C C G C G A C G T A C 5 - sida 5 av 6 -

6 17. Markera för varje påstående om det är sant eller falskt: a) Ett kodon (codon) kodar oftast för samma aminosyra i både bakterier och människa. b) Ribosomen är uppbyggd av proteiner och RNA. c) mrna i bakterier är uppbyggt av exoner och introner. d) Vid replikationen syntetiseras den nya strängen i 5-3 orientering. e) Vid transkription syntetiseras RNA i 3-5 orientering. f) Translationen av ett normalt protein avslutas genom att ribosomen kommer fram till sista nukleotiden av mrna molekylen och därför faller av. g) Varje kodon består av 4 nukleotider som avläses till en specifik aminosyra. h) DNA är totalt ointressant, har ingen betydelse för cellens funktion utan är enbart något som möjligtvis kan intressera Arkiv X-freaks. 18. En gen, Mon, har skickats till dig. Genen har "sticky ends" där 5 -änden har ett GATC-överhäng och 3 -änden ett TTAA-överhäng. Du har blivit ombedd att ligera in genen i plasmiden pbmn-z. Beskrivning av genen, plasmiden och restriktionsenzym finns beskrivna nedan. Beskriv momenten du måste utföra för att ligera in genen Mon till plasmiden pbmn-z. Du behöver ej redogöra för efterföljande steg (transformation etc.) Mon (2p) - sida 6 av 6 -