Institutionen för medicinsk biokemi och biofysik Biomedicinprogrammet Medicinsk biokemi 2011 Frågor om intermediärmetabolismen med svar till vissa frågor Bokhänvisning: Berg, Tymoczko & Stryer 6:e upplagan
2
Kolhydraters struktur 1. Kolhydraterna kan indelas i olika klasser med avseende på antal subenheter i molekylen. Definiera följande begrepp samt exemplifiera med de fysiologiskt viktigaste kolhydraterna ur varje klass. a. Monosackarid b. Disackarid c. Polysackarid d. Oligosackarid 2. Vad menas med aldos resp. ketos? Ge exempel. 3. En sockermolekyl med minst 4 kol kan uppträda i såväl cyklisk som acyklisk form. Rita de cykliska respektive acykliska formerna av glukos, fruktos och ribos. Ge fullständiga namn för de cykliska formerna. 4. Kolhydrater med samma bruttoformler kan uppträda i olika former med helt skilda kemiska egenskaper. I detta sammanhang används en rad olika begrepp för att karaktärisera närbesläktade föreningar. Redogör för följande begrepp samt ge exempel på föreningar som är: a. Isomerer b. Anomerer c. Enantiomerer d. Epimerer e. Diastereomerer (diastereoisomerer) 5. Vad är en glykosidbindning? Rita två glukosrester sammanbundna med α1-4-, resp. β1-4- bindning. 6. Vilka monosackarider bygger upp nedan angivna disackarider och hur ser glykosidbindningen ut i resp. sockerart? Rita! (B, Digestionskomp.) a. Sukros Svar: Glukos, fruktos, α1-β2 b. Maltos Svar: Glukos, glukos, α1-4 c. Laktos Svar: Galaktos, glukos, β1-4 7. Vilken kemisk förening bildas som biprodukt vid omvandling av två monosackarider till en disackarid? Svar: Vatten 8. Stärkelse är uppbyggd av två olika polysackarider. a. Vilka är dessa? b. Beskriv skillnaden i polysackaridernas struktur: c. Hur skiljer sig stärkelse strukturmässigt från glykogen? 9. Hur är cellulosa uppbyggt? Vad skiljer denna molekyl från stärkelse? Varför kan vi inte tillgodogöra oss energi från cellulosa? (B, Digestionskomp.) 10. Oxidation av 1:a resp. 6:e kolatomen i glukos ger upphov till karboxylsyror. Vad heter dessa? Svar: D-glukonsyra resp. D-glukuronsyra. 3
Digestion och absorption 11. Vilka är de viktigaste dietära kolhydraterna i vår föda? (B, Digestionskomp.) 12. Redogör för nedbrytningen av kolhydrater i magtarmkanalen. Vilka enzymer deltar och vilka blir produkterna? (B, Digestionskomp.) 13. Den vanligast förekommande enzymdefekten hos människa drabbar digestionen av ett speciellt socker. Vilket är det aktuella enzymet? Vilka symtom ger enzymdefekten upphov till? Svar: Laktas. Diarré och gaser. 14. Kolhydratabsorptionen i tarmen sker huvudsakligen via två olika mekanismer. Redogör för dessa, samt ange vilka socker som tas upp med respektive absorptionsmekanism. Kan disackarider tas upp i tarmen? (Digestionskomp.) Svar: Disackarider tas inte upp. Glukos och galaktos tas upp aktivt dvs tillsammans med Na +, fruktos tas upp lätt men ej aktivt (faciliterad diffusion). 15. Hur transporteras kolhydraterna från tarmen och i vilket organ hamnar huvuddelen? 16. Vilka organ är, förutom tarmen, nödvändiga för normal digestion och absorption av lipider? Svar: Pankreas och lever. 17. På vilket sätt påverkar lipiderna i mag-tarmkanalen sekretionen av galla och pankreassaft? (Digestionskomp.) 18. Vilken funktion har pankreaslipas resp. colipas? (B, Digestionskomp.) 19. Vilka hormoner deltar i digestionen av våra födoämnen? Varifrån utsöndras hormonerna och vilken funktion har de? (Digestionskomp.) Svar: De utsöndras från olika celler i övre tunntarmen. Cholecystokinin stimulerar utsöndring av enzymrikt pankreassekret och tömning av galblåsan. Sekretin stimulerar utsöndring av bikarbonatrik och vattenrik pankreassaft. Båda hämmar magsäckens motorik och tömning. 20. För att digestionsprodukterna ska kunna absorberas måste de solubiliseras. Solubiliseringen sker genom upptag i miceller. (Digestionskomp.) a. Hur är en micell uppbyggd? b. Vilka digestionsprodukter tas framför allt upp av micellerna? c. Var i mag-tarmkanalen absorberas gallsalterna resp. digestionsprodukterna? d. Hur sker absorptionen? 21. Vad kallas tillstånd med fett i feces och vid vilka sjukdomar uppträder det? (B, Digestionskomp.) 22. Vilka vitaminer kan man få brist på om fettabsorbtionen inte fungerar? 23. Proteinbehovet ökar om inte tillräckliga mängder kolhydrater och fett ingår i dieten. Varför? Svar: Aminosyror används då för energiproduktion bl a via glukos. 4
24. Vilka proteolytiska enzymer behövs för fullständig digestion av proteiner? Var syntetiseras dessa enzymer? 25. I vilken form secerneras de proteolytiska enzymerna? Varför är detta lämpligt? Vad menas med autokatalytisk aktivering? Hur aktiveras de olika proenzymen? 26. Vad krävs för att aminosyror skall absorberas? Varför hämmar tillförsel av en specifik aminosyra absorptionen av vissa andra aminosyror, men inte av övriga? (Digestionskomp.) 27. Kan di- och tripeptider absorberas? (Digestionskomp.) Svar: Di- och tripeptider absorberas men hydrolyseras intracellulärt så att endast fria aminosyror kommer ut i blod. Glykolys och glukoneogenes 28. Var i cellen äger glykolysen rum? 29. Glykolysens första steg innebär en fosforylering av glukosmolekylen, varvid glukos-6-fosfat bildas. Denna förening är en av knutpunkterna i intermediärmetabolismen. Reaktionen kan katalyseras av olika isozymer. Vilka är dessa? Hur skiljer sig isozymerna åt vad gäller förekomst i kroppen, reglering och affinitet för glukos? Vilken primär funktion har de olika isozymerna? 30. Katjoner behövs i kinaskatalyserade reaktioner. Varför? 31. Glukos 6-fosfat kan, förutom att metaboliseras vidare i glykolysen, även omvandlas via två andra viktiga syntesvägar. Vilka? Svar: Pentosfosfatvägen (HMP-shunten) och glykogenesen. 32. Även glykolysens tredje steg är en fosforylering. Varifrån kommer fosfatgruppen? Vad heter enzymet som katalyserar reaktionen? De båda fosforyleringsreaktionerna leder bl a till frisättning av en stor energimängd i form av värme. Vad får detta för konsekvens vad gäller jämvikten hos reaktionerna? 33. I glykolysen sker klyvning av ett hexosdifosfat till två triosfosfater. Vad heter enzymet som katalyserar denna reaktion? Namnge reaktionens substrat och produkter. Förklara den kemiska reaktionen. 34. Reaktionen kan sägas utgöra ett "vägskäl", eftersom de båda triosfosfaterna kan omvandlas vidare via två olika metabola vägar. Den ena av dessa är glykolysen,men vilken är den andra? Svar: Syntes av glycerolipider. 35. De båda triosfosfaterna kan överföras i varandra. Beskriv reaktionsmekanismen. Vilken intermediär bildas? Svar: Keto-enoltautomeri. Intermediären är en endiol. 36. Vid oxidationen av glyceraldehyd-3-fosfat sker en fosforylering av en intermediär utan att ATP deltar. Förklara hur detta är möjligt genom att beskriva mekanismen. 5
37. I ytterligare en reaktion i glykolysen bildas ATP direkt (till skillnad mot oxidativ fosforylering) när en intermediär omvandlas till en annan. Vilkena reaktion åsyftas? Förklara hur det är möjligt att ATP bildas i denna reaktion! Vad har dessa reaktioner för fysiologisk betydelse? 38. För omvandling av 3-fosfoglycerat till 2-fosfoglycerat krävs katalytiska mängder av en förening som har stor betydelse för syrgastransporten i röda blodkroppar. Vilken är föreningen och hur verkar den i mutasreaktionen? 39. Under aeroba förhållanden sker en nettosyntes av NADH i glykolysen. I vilken reaktion bildas NADH? 40. Vid anaerob glykolys bildas laktat. Vad är syftet med reaktionen? Svar: "Syftet" är att återoxidera NADH så att glyceraldehyd-3-fosfat ska kunna oxideras. 41. Vad heter enzymet som omvandlar pyruvat till laktat? De olika isozymerna har olika egenskaper som förklaras av deras olika roller förklara! 42. Vad kallas den metabola cykel som bidrar till musklernas förmåga att producera energi under anaeroba förhållanden och hur är denna cykel uppbyggd? Processen har betydelse även för andra celler i kroppen. Förklara! 43. Sammanfatta glykolysens energiförhållanden genom att besvara följande: (B, tabell 18.4) a. Hur många ATP konsumeras per oxiderad molekyl glukos? b. Hur många ATP genereras per oxiderad molekyl glukos? c. Hur många reducerade coenzymer produceras under aeroba förhållanden per oxiderad molekyl glykos? Hur många ATP kan erhållas per molekyl glukos genom återoxidation av dessa ekvivalenter? d. Vilken blir den maximala nettoproduktionen av ATP i glykolysen per molekyl glukos under aeroba respektive anaeroba förhållanden? 44. Den metabola regleringen av glykolysen är koncentrerad till tre reaktionssteg. Vilka är reaktionerna och vad har de gemensamt? Vilka enzymer katalyserar dessa reaktioner? Svar: Hexokinas, PFK-1 och pyruvatkinas irreversibla reaktioner. 45. Vid reglering av glykolysen förekommer feed-forward-stimulering. Vilket enzym regleras på detta sätt och vilken är den allostera effektorn? Svar: Pyruvatkinas, fruktos-1,6-bisfosfat. 46. Fruktos 2,6-bisfosfat har stor betydelse för regleringen av glykolysen. Beskriv syntesen av fruktos 2,6-bisfosfat. Vilket enzym katalyserar bildningen? Hur är det uppbyggt och vilken mer reaktion katalyserar enzymet? 47. Vilket enzym aktiveras av fruktos 2,6-bisfosfat? Beskriv effekten. Enzymets aktivitet regleras allostert också av andra effektorer. Vilka? 48. Vilka hormoner påverkar PFK, och hur går det till? 6
49. I glukoneogenesen omvandlas olika metaboliter till glukos. När är denna process aktiv? I vilka organ förekommer glukoneogenesen huvudsakligen? Svar: Mest aktiv vid svält, även vid intensivt muskelarbete. Sker huvudsakligen i lever, mindre del i njure. 50. Vilka är de viktigaste substraten för glukoneogenesen? Svar: Glykogena aminosyror, laktat, glycerol. 51. Markera i ditt metabola schema de steg i glukoneogenesen som skiljer processen från en omvänd glykolys. Vilka cellkompartment deltar i glukoneogenesen? 52. Bildningen av fosfoenolpyruvat från laktat sker via oxaloacetat. Vad heter enzymet som katalyserar bildningen av oxaloacetat och hur regleras enzymet? 53. Vilka är de energikrävande stegen i glukoneogenesen? Hur många ATP konsumeras vid omvandlingen av två molekyler laktat till en molekyl glukos? 54. Hur regleras glukoneogenesen, allostert respektive hormonellt? 55. Fruktos-2,6-bisfosfat har inte bara betydelse för glykolysens reglering, utan även för regleringen av glukoneogenesen. Förklara! 56. Det sista steget i glukoneogenesen leder till bildning av glukos, som frisätts ut i blodet. Beskriv denna process. 57. Alla kroppens celler tar upp glukos, och det basala glukosupptaget är oberoende av glukoshalten i blod. Förklara vad detta beror på! 58. Vid högre halter tas glukos huvudsakligen upp i muskel och lever. Förklara vad detta beror på! Citronsyracykeln och oxidativ fosforylering 59. Huvuddelen av cellens energiproduktion sker i mitokondrien. Karakteristiskt för denna cellorganell är att den omges av dubbla membraner. Speciellt det inre mitokondriemembranet är av avgörande betydelse för mitokondriens funktion. Beskriv detta membran. Hur skiljer sig membranet från andra membraner vad gäller struktur och permeabilitet? Vilka ämnen kan passera membranet och hur sker passagen? (B sid 504, 530) 60. Den fortsatta oxidationen av pyruvat till CO 2 och H 2 O sker i mitokondrien. Hur transporteras pyruvat in i denna organell? 61. Pyruvat kan slussas in i citronsyracykeln via olika vägar. Vilka är dessa och vilken subcellulär lokalisation har reaktionerna? (B sid 461, 477, 639) Svar: Pyruvat Ac-CoA (pyruvatdehydrogenas), pyruvat oxalacetat (pyruvatkarboxylas), mindre viktig: pyruvat malat (malic enzyme). De två första i mit, malic enzyme i cytosol. 7
62. Vad heter multienzymkomplexet som katalyserar den oxidativa dekarboxyleringen av pyruvat till acetyl-coa? Hur många enzymer ingår i komplexet? Vilka coenzymer deltar i de olika delreaktionerna? Vilka slutprodukter bildas i reaktionen? Hur stort är enzymkomplexet? Förklara de enskilda reaktionerna! 63. Den intramitokondriella omvandlingen av pyruvat står under metabol kontroll. Hur regleras aktiviteten hos de två enzymer som katalyserar metabolismen av pyruvat? 64. I citronsyracykelns första steg sker en kondensation (sammanslagning) av två föreningar. Vilka? Förklara reaktionsmekanismen! Vad är det för organiskt-kemisk typreaktion? Vad gäller för de två substratmolekylernas respektive produktens förmåga att passera mitokondriemembranet? 65. Vad heter enzymet i reaktionen ovan och hur förändras enzymet när det binder substraten? 66. Hur isomeriseras citrat till isocitrat? Varför är isomeriseringen nödvändig för nästa steg? 67. Under den fortsatta metabolismen i citronsyracykeln avspjälkas CO 2 i två oxidativa dekarboxyleringsreaktioner. Vilka enzymer katalyserar dessa reaktioner? I den första sker dekarboxyleringen spontant. Redogör för reaktionsmekanismen! Den andra reaktionen är analog till en annan reaktion i citronsyracykeln. Vilken? 68. I citronsyracykeln sker bildning av reducerade coenzymer i fyra reaktioner. Vilka är reaktionsstegen? Vilka coenzymer används vid de olika red-ox reaktionerna? 69. I ett av stegen i citronsyracykeln sker en direkt fosforylering (jämför med oxidativa fosforyleringen). Ange substrat och produkter i denna reaktion. Varifrån kommer den nödvändiga energin? Förklara reaktionsmekanismen! 70. Ett av enzymerna som deltar i citronsyracykeln är inbäddat i inre mitokondriemembranet. Vilket? Vilken praktisk betydelse har det? 71. Varför kan inte citronsyracykeln förlöpa baklänges? Svar: De två mest irreversibla stegen är citratsyntas och α-ketoglutaratdehydrogenas (se G 0 -värdena). 72. Hur regleras citronsyracykelns aktivitet? Svar: Tillförseln av substrat (acetyl-coa) från pyruvat (PDH), citrat hämmar också PFK-1. I cykeln är hämningen vid isocitratdehydrogenas normalt viktigast, men också citratsyntas och α-kgdh, vilka både påverkas av substrat- och produktkoncentrationer och ATP/ADP och NADH/NAD + (de exergona stegen). 73. Vilket samspel föreligger mellan glykolysen och citronsyracykeln för regleringen av glukosnedbrytningen? Svar: Se fråga 72. 74. NADH som bildas i cytoplasman kan inte passera det inre mitokondriemembranet. Hur kan NADH-syntes i t ex glykolysen ändå ge upphov till substrat för elektrontransportkedjan? 8
75. Elektrontransportkedjan (=andningskedjan) är uppbyggd av ett antal red-ox-reaktioner. I dessa deltar, förutom NADH och FADH 2, också FMN, cytokromer, FeS-proteinkomplex ("non-heme iron proteins") och coenzym Q. Beskriv dessa föreningar kortfattat. 76. Hur är de ingående red-oxparen organiserade i elektrontransportkedjan? Vad är förklaringen till att elektroner flödar genom elektrontransportkedjan till molekylärt syre? 77. Elektrontransportkedjan katalyseras av en rad enzymkomplex. Vad heter dessa och var är de lokaliserade? Hur möjliggörs "kommunikationen" mellan enzymkomplexen? 78. Beskriv hur syre stegvis reduceras till vatten utan att reaktiva syreradikaler frisätts! 79. Vilka system finns för att eliminera superoxidradikalen om denna ändå skulle frisättas? 80. Hur används den i red-oxreaktionerna frisatta energin och vilket samband har detta med den oxidativa fosforyleringen? 81. Var är ATP-syntas lokaliserat och hur är det uppbyggt? 82. Hur går det till när ATP bildas på och frisätts från ATP-syntaset? 83. Hur transporteras ADP in i mitokondrien? Beskriv mekanismen! 84. Vad blir energiutbytet vid återoxidation av en molekyl NADH resp en molekyl FADH 2 via andningskedjan? 85. Vad är den hastighetsreglerande faktorn för oxidativa fosforyleringen? Svar: Normalt ADP-tillgången. 86. Ange några föreningar som kan blockera elektrontransportkedjan eller leda till att mindre ATP bildas. 87. Hur används elektrontransportkedjan för att ge värme? 88. Beräkna energiutbytet vid fullständig oxidation av var och en av följande substanser till CO 2 och vatten! Utgå från att malat-aspartatskytteln används. a. Glukos b. Acetyl-CoA c. Succinat d. Galaktos Glykogenmetabolism och HMP-shunten 89. Kroppens stora bränslereserv är triacylglycerolerna. Varför är det nödvändigt att också lagra glykogen? 9
90. Vilka vävnader i kroppen innehåller mest upplagrat glykogen? Vilket organ kan innehålla den högsta glykogenkoncentrationen? 91. Vilket enzym katalyserar den initiala nedbrytningen av glykogenmolekylen? Vad kallas denna typ av klyvning och vilka blir produkterna? Vilket vitamin behövs, och vilken roll har det i reaktionen? 92. Enzymet som katalyserar den initiala spjälkningen av glykogen kan inte spjälka hela glykogenmolekylen. Förklara! 93. Vid spjälkningen av glykogen förflyttas de korta grenarna inom glykogenmolekylen. Vad heter enzymet som katalyserar denna reaktion och vilken annan funktion har enzymet? Vilka blir produkterna vid detta enzyms verkan? 94. Det sista steget i omvandlingen av glykogen till glukos katalyseras av ett enzym som uttrycks restriktivt i human vävnad. Vad heter enzymet och i vilka organ finns enzymet? Vad blir effekten om enzymet saknas?. 95. Hur regleras glykogenolysen hormonellt och allostert? 96. Beskriv strukturen för fosforylas a och b. Hur påverkas fosoforylasaktiviteten av glukoshalten? 97. Vilket glukosderivat används vid glykogensyntesen? Beskriv bildningen av detta derivat från fritt glukos. Varför är reaktionen närmast irreversibel? 98. Vilka substrat använder glykogensyntaset? Beskriv den katalyserade reaktionen. 99. Hur startar syntesen när det inte finns något glykogen från början? 100. Hur förgrenas glykogenmolekylen, och varför är det en fördel att den är grenad? 101. Hur regleras glykogensyntas hormonellt respektive allostert? 102. Regleringen av glykogenesen och glykogenolysen är samordnade. Hur påverkas glykogenomsättningen av hormonerna insulin, glukagon och adrenalin? Beskriv mekanismerna. 103. Var i cellen är hexosmonofosfatshunten (HMP-shunten eller pentosfosfatshunten) lokaliserad? 104. Markera HMP-shunten i ditt metabola schema. Under den första, irreversibla fasen av denna process bildas ett substrat som används för att bygga upp nukleinsyror. Vilken förening åsyftas? 105. Vilka huvudfunktioner har det reducerade coenzym som bildas i HMP-shunten? 106. Vilket enzym katalyserar det hastighetsreglerande steget i HMP-shunten? Ange substrat och produkter för denna reaktion? Hur regleras enzymaktiviteten? 10
107. Brist på detta enzym kan ge upphov till hemolytisk anemi. Förklara! Svar: Brist leder till brist på NADPH så att GSSG inte återreduceras till GSH, som behövs för att hålla membranet i form annars tas röda upp av mjälten. 108. HMP-shuntens första fas innehåller ytterligare en redox-reaktion. Ange substrat och produkter i denna reaktion. 109. I HMP-shuntens andra fas deltar bl a enzymerna transketolas, transaldolas och aldolas. Vilka reaktioner katalyseras av dessa enzymer? Studera reaktionsmekanismerna. Hur binds substraten till enzymerna? 110. Hur skiljer sig de två redoxsystemen NADH/NAD + och NADPH/NADP +? 111. HMP-shuntens andra fas är reversibel. När är första respektive andra fasen mest aktiv? 112. Sammanfatta HMP-shuntens viktigaste funktioner. 113. I vilka vävnader är HMP-shunten mest aktiv, och vad är dess funktion i dessa organ? 114. Fruktos och galaktos är monosackarider som också metaboliseras via glykolysen. Beskriv omvandlingen av dessa socker till glykolysintermediärer! Ärftliga rubbningar i metabolismen av galaktos ger upphov till allvarliga sjukdomar. Redogör kortfattat! Lipiders struktur 115. Rita den allmänna strukturformeln för en fettsyra. 116. Kolatomerna i en fettsyra kan numreras antingen med siffror eller med grekiska bokstäver. Förklara! Svar: Siffror startar från kolet i karboxylgruppen, men med grekiska bokstäver startar man med α på nästa kol. 117. Hur definieras ω-3 respektive ω-6 fettsyror? Svar: Numreringen startar från metylkolet, anger läge för dubbelbindningen som är längst från karboxylgruppen. 118. Hur många kolatomer innehåller de vanligast förekommande fettsyrorna i animal vävnad? 119. Vilken konfiguration har dubbelbindningarna i de omättade fettsyrorna i animal vävnad? 120. Vilka är de essentiella fettsyrorna och vad menas med begreppet? Svar: Vi saknar enzym för att kunna införa dubbelbindningar bortom C-10 i fettsyror, dvs den sista är 9-en. Dock behövs ω3 respektive ω6 fettsyror för membran och syntes av arakidonsyra. De som tillförs via kosten är linol- och linolensyra. 121. Rita en triacylglycerol! 11
122. Ange antal kol och dubbelbindningar i följande fettsyror. a. Linolsyra b. Palmitinsyra c. Oljesyra d. Linolensyra e. Arakidonsyra f. Stearinsyra antal kol antal dubbelbindningar. Biosyntes av triacylglyceroler, fosfolipider och kolesterol 123. Vilken intracellulär lokalisation har: a. Nysyntes av fettsyror? b. Förlängning av redan existerande fettsyror? c. Nysyntes av kolesterol? 124. Vid nysyntesen av fettsyror behövs två enzymsystem. Vilka? Vilket är det hastighetsreglerande enzymet samt hur regleras enzymaktiviteten? 125. Vilket vitamin behövs i ovan angivna reaktion och vilken roll spelar vitaminet? 126. Vad menas med ACP? Vilket vitamin är kovalent bundet till ACP? Detta vitamin förekommer framför allt i ett coenzym. Vilket? 127. Fettsyrasyntas är en dimer. Vilken funktion har de olika domänerna i enzymet? Hur skiljer sig detta från fettsyrasyntes hos bakterier? 128. Redogör för de olika stegen i biosyntesen av fettsyror (rita alla stegen). Vilken fettsyra är den vanligaste slutprodukten? 129. Vid biosyntesen av fettsyror används ett reducerat coenzym. Vilket? Varifrån kommer det? 130. Vid syntesen av fettsyror används cytosolärt acetyl-coa. Vid kolhydratmetabolismen bildas dock mitokondriellt acetyl-coa. Hur kan denna förening "transporteras ut" ur mitokondrien? Hur och varför hämmas citronsyracykeln, om ett överskott av kolhydrater intagits i dieten? 131. Hur och var förlängs fettsyror? 132. Enzymsystem finns för att införa dubbelbindningar i fettsyror. Humana celler har dock begränsad förmåga att införa dubbelbindningar. Förklara. 133. Beskriv syntesen av triacylglyceroler i lever och fettväv. Varifrån kommer prekursorerna? 12
134. Sök upp fosfolipidsyntesen i ditt metabolismschema och besvara följande frågor: a. Från vilken glykolysintermediär bildas glycerolskelettet som ingår i triacylglyceroler och fosfolipider? b. Levern kan också utgå från fritt glycerol vid bildning av triacylglyceroler och fosfolipider. Detta går däremot inte i fettväven. Förklara skillnaden. c. Vilken är den gemensamma lipidprekursorn till triacylglycerolerna och alla fosfolipiderna? d. I vilka två reaktioner deltar denna prekursor? Vilken av de två reaktionerna är energikrävande? e. Hur bildas fosfatidyletanolamin och fosfatidylkolin? f. Redogör för biosyntesen av fosfatidylinositol. g. Hur bildas fosfatidyletanolamin från fosfatidylserin? 135. Vilka olika typer av fosfolipaser finns i kroppens celler? 136. Vad kan man generellt säga om fettsyrorna vid C-1 och C-2 i fosfoglycerider? 137. Ange schematiskt hur gangliosider bildas. 138. Kolesterol är en livsnödvändig lipid. Vilket är det hastighetsreglerande steget i kolesterolbiosyntesen? Hur regleras enzymet? 139. Redogör formelmässigt för omvandlingen av acetyl-coa till mevalonsyra. Vilken kofaktor behövs vid bildningen av kolesterol? 140. Hur många acetyl-coa behövs för att bilda en molekyl kolesterol? 141. Hur många ATP går åt för bildning av isopentenylpyrofosfat från mevalonat? 142. Förklara varför isopentenylpyrofosfat måste isomeriseras till dimetylallylpyrofosfat för att kondensation skall ske, och förklara hur kondensationen går till! 143. Hur skiljer sig bildningen av skvalen från de tidigare kondensationsstegen? 144. Redogör för bildningen av skvalenepoxid och hur cykliseringen av denna går till. Visa hur de nya bindningarna uppstår! 145. Vilka förändringar krävs för att den cykliserade produkten skall bli kolesterol? 146. Vilka är de viktigaste gallsalterna? Svar: Glycin- och taurinkonjugat av cholsyra, chenodeoxycholsyra, deoxycholsyra. 147. Vad menas med det enterohepatiska kretsloppet? Svar: Upptag från tarmen till portablodet som går till levern, utsöndring därifrån via galla till tarmen. 13
Lipoproteiner 148. Vad är huvudbeståndsdelen i de olika lipoproteinerna i plasma (kylomikroner, VLDL, LDL, HDL)? 149. Efter absorptionen i tarmen finns de digererade lipiderna i tarmens mukosaceller. Redogör för syntesen av triacylglyceroler från dessa digestionsprodukter i tarmmukosan. (B, Digestionskomp.) 150. Beskriv vad som sker med kylomikronen från det att den lämnar tarmen till dess att resten tas upp i lever. (B 22.1 och 26.3) 151. Vilka skillnader och likheter finns det mellan metabolismen av kylomikroner och VLDL? 152. Vilket enzym hydrolyserar triacylglyceroler i lipoproteiner, i vilka organ och var i dessa finns enzymet? 153. Hur sker transport av kolesterol fram och tillbaka mellan lever och andra organ? 154. Hur sker upptaget av LDL i perifera organ, och hur regleras detta upptag? 155. I vilken form lagras kolesterol i perifera organ? 156. Varför är det farligt att ha höga halter av LDL i plasma? Lipolys, β-oxidation och ketonkroppsbildning 157. Vilka produkter bildas vid lipolysen, d.v.s. nedbrytningen av triacylglyceroler i fettväven? Vart tar produkterna vägen? (B 22.2) 158. Den ökade lipolysen vid svält resp stress beror på insöndring av vissa hormoner. Vilka? 159. Vilka vävnader kan inte använda fettsyror som energikälla? 160. För att fettsyrorna ska kunna oxideras måste de först aktiveras och sedan transporteras in i mitokondrierna: a. Var i cellen sker aktiveringen? b. Redogör för transporten in i mitokondrien. c. Hur regleras denna transport? Vad betyder regleringen för utnyttjandet av fettsyror i triacylglycerolsyntes och β-oxidation? (B sid 641) 161. Vad menas med β-oxidation av fettsyror? Vilken är slutprodukten vid β-oxidationen? 162. Redogör formelmässigt för de olika reaktionsstegen vid β-oxidationen av en mättad fettsyra med jämnt antal kol. 14
163. Vilka typer av enzymer deltar i processen ovan? Förekommer olika isozymer? 164. De tre första stegen i β-oxidationen påminner om tre steg i citronsyracykeln. Vilka? 165. Hur skiljer sig β-oxidationen av omättade och mättade fettsyror? Beskriv formelmässigt. 166. Hur påverkar förekomsten av dubbelbindningar en fettsyras energiinnehåll? 167. Hur stort blir energiutbytet vid fullständig oxidation av stearinsyra och linolensyra till CO 2 och H 2 O (utgå från fria fettsyror i cytoplasman)? 168. Vid β-oxidationen av fettsyror med udda antal kol bildas ett 3-kolfragment. Redogör för metabolismen av detta till en citronsyracykelintermediär. Är fettsyror med udda antal kol vanligt förekommande i kroppen? 169. Vilket reaktionssteg är vitamin B 12 -beroende? Gå igenom mekanismen. Vilken roll har koboltjonen? 170. Fettsyror kan också oxideras i en annan av cellens organeller. Vilken? Hur skiljer sig de två metabola vägarna? 171. Vid svält och obehandlad diabetes uppstår ett ökat inflöde av fettsyror till levern. Varför kan inte allt det acetyl-coa som bildas vid β-oxidationen av fettsyrorna metaboliseras i citronsyracykeln? Vad händer med överskottet av acetyl-coa? 172. Vilka är ketonkropparna? 173. Varför kan det lukta aceton om en obehandlad diabetiker? 174. I vilket organ sker ketonkroppsbildning? Vilken intracellulär lokalisation har biosyntesen? 175. Sök upp HMG-CoA i metabola schemat och tag reda vilka föreningar som bildas via HMG-CoA. Varför finns det två olika pooler av HMG-CoA? 176. Redogör formelmässigt för biosyntesen av ketonkroppar. Vad är det för fördel med att reducera acetoacetat? 177. Nämn några organ som kan använda ketonkroppar som energikälla. Varför kan inte levern bryta ner ketonkropparna? 178. En person som svälter använder bl a ketonkroppar som energikälla. Redogör för hur denna person kan erhålla energi från ketonkropparna i de extrahepatiska vävnaderna (t.ex. hjärnan). 179. Redogör för hur plasmanivåerna av glukos, fettsyror och ketonkroppar varierar under sex dagars svält! (B sid 772) 15
180. Hur länge räcker fettdepåerna vid svält hos en vuxen med normal vikt? Aminosyrametabolism, ureacykeln och enkolpoolen 181. Hur avgörs när ett protein ska brytas ner i en cell? 182. Namnge och beskriv den struktur som bryter ner proteiner i cellen! 183. Vid katabolismen av aminosyror överförs aminogrupper till framför allt en ketosyra. a. Vad kallas de enzymer som används vid dessa reaktioner? b. Vilken är ketosyran? b. Vilket coenzym (prostetisk grupp) används alltid vid dessa reaktioner? 184. Beskriv reaktionsmekanismen i reaktionen ovan. 185. Bestämning av två olika transaminaser används vid klinisk diagnostik. Vilka enzymer åsyftas och vilken reaktion katalyserar respektive enzym? Vad är en ökad halt av dessa enzymer i blodet ett tecken på? Vid vilka sjukdomar har man en transaminasstegring? Hur kan resultatet av transaminasbestämningarna även ge en uppfattning om vilket organ som är påverkat? 186. Sedan aminogrupperna överförts till glutamat spjälkas C-N-bindningen i glutamat genom en oxidativ deaminering. Ange produkt, enzym, coenzym och regleringen av reaktionen. I vilka organ och var i cellen sker reaktionen? (L) 187. Ange några aminosyror som kan avge kvävet genom direkt deaminering (ej oxidativ deaminering)! 188. Den ammoniak som bildas vid katabolism av aminosyror är celltoxisk och måste metaboliseras vidare. Beskriv omvandlingen av ammoniak till den utsöndringsprodukt som lämnar kroppen via urinen. Vilka steg i syntesvägen är energikrävande? Vilket är det hastighetsreglerande steget och hur regleras det? Var i cellen sker de olika reaktionerna? Från vilka föreningar härstammar de olika delarna av utsöndringsprodukten? Vilka i proteiner förekommande aminosyror deltar i reaktionerna? 189. Ureacykeln behöver ett inflöde av vissa föreningar. Vilka? Visa att man från fumarat kan bilda Asp och att aminogruppen i denna aminosyra kan komma från NH 3. 190. Från vilka substanser kommer stommen i ureacykeln, som går runt i cykeln? (metabola schemat) 191. Ammoniak kan även inkorporeras i vissa aminosyror. En speciell aminosyra spelar härvid en viktig roll.vilken? Hur kan frisättning av ammoniak från denna aminosyra påverka syra-basbalansen i kroppen? 192. Hur regleras ureacykeln? 16
193. Definiera begreppen glykogena resp ketogena aminosyror. Vilka aminosyror hör till respektive grupp? 194. Varför kan en ketogen aminosyra inte ge upphov till en nettosyntes av glukos? Varför ger aminosyror som metaboliseras till pyruvat (t ex alanin) inte upphov till ketonkroppar vid svält? Svar: Acetyl-CoA kan inte omvandlas till pyruvat (irreversibelt), och alltså inte till glukos. Pyruvat omvandlas till oxalacetat, som kan bilda glukos. 195. Vilka är de viktigaste glukosprekursorerna vid svält? 196. Vilka aminosyror kan via transaminering omvandlas direkt till glykolys- eller citronsyracykel-intermediärer? 197. Från vilken glykolysintermediär kan serin bildas? Är reaktionssekvensen reversibel? Serin bidrar med kvävet och de tre kolatomerna vid syntesen av en annan aminosyra. Vilken? Hur kataboliseras serin? Serin deltar också i bildningen av andra föreningar. Ge några exempel! 198. Redogör för de två katabolismvägarna för glycin. Denna aminosyra används förutom vid proteinsyntes också vid biosyntesen av flera andra föreningar. Ge exempel! 199. Vid nedbrytningen av metionin, valin och isoleucin bildas propionyl-coa. Vilka andra föreningar ger propionyl-coa vid sin katabolism? Hur metaboliseras propionyl-coa? Vilket vitamin behövs i en av dessa reaktioner? Beskriv bildningen av denna förening! 200. Vad är orsaken till perniciös anemi? 201. Vid bildning av cystein används två aminosyror som prekursorer. Vilka? (B sid 693) 202. Vilken neurotransmittor bildas av tryptofan? Tryptofan minskar behovet av ett B-vitamin, vilket och varför? 203. Vilken ärftlig enzymdefekt ger upphov till fenylketonuri? Varför är det viktigt att fastställa diagnosen tidigt? Vilket coenzym används vid reaktionen och hur regenereras det? Hur behandlas fenylketonuri? 204. Vilka hormoner (förutom peptidhormoner) kan bildas från tyrosin och fenylalanin? 205. Vilken viktig roll spelar enkolpoolen? 206. Vilka tre delar består folsyra av? Hur omvandlas det till aktivt coenzym? 207. Till vilka atomer i tetrahydrofolsyra kan enkolfragment bindas? 208. Gör tänkta hydrolyser så att THF återbildas. Vad blir det för föreningar av enkolfragmenten? Ange oxidationstal för kolet! 209. Hur omvandlas de bundna enkolfragmenten i varandra? 17
210. Vilka aminosyror avger enkolfragment vid sin katabolism? (B, metabola schemat) 211. Vilken är den viktigaste metyldonatorn i kroppen? Nämn några föreningar som kan uppta metylgrupper från denna donator. (B, metabola schemat) 212. Beskriv bildningen av S-adenosylmetionin (SAM) och metylcykeln. 213. Vilket vitamin behövs vid omvandlingen av homocystein till metionin? 214. Vissa studier tyder på att förhöjda plasmanivåer av homocystein kan vara en riskfaktor för utvecklingen av hjärt- och kärlsjukdomar. Beskriv bildningen och nedbrytningen av homocystein. (B, metabola schemat) 215. Sök upp kreatinfosfat i metabola schemat och beskriv bildningen av denna förening. Vilken fysiologisk betydelse har kreatinfosfat? Hur omvandlas kreatinfosfat till kreatin? 216. Sulfa är ett läkemedel som hämmar tillväxten av bakterier genom att vara en analog till p- aminobensoesyra. Hur kan man förklara att detta påverkar bakterier men inte människor? 217. Metotrexat är ett cytostatika som hämmar enkol-poolen. Beskriv läkemedlets verkningsmekanism! Alkoholmetabolism 218. Var sker oxidationen av alkohol till koldioxid? Svar: Till acetaldehyd i levercytosol, till ättiksyra i levermitokondrie, till koldioxid i muskelmitokondrie. 219. Förklara varför disulfiram kan användas för att behandla alkoholmissbruk! Svar: Hämmar aldehyddehydrogenas, acetaldehyd ackumulerar och leder till obehag. 220. Varför ger man etanol vid metanolförgiftning? Svar: Hämmar kompetitivt bildning av formaldehyd och därigenom också myrsyra, vilka är toxiska. 221. Vilka genetiska skillnader finns det i alkoholmetabolismen? 222. Fosfolipas D finns bl a i nervceller. Vilken produkt bildas om fosfolipas D verkar på fosfatidylkolin i närvaro av etanol? Förklara! Svar: Bildas fosfatidyletanol när etanol går in i stället för vatten. 223. Galaktos metaboliseras långsamt i närvaro av etanol. Förklara vad detta beror på! Svar: För inversionen vid C-4 krävs NAD + (initial oxidation) och NADH (som finns i höga halter under alkoholoxidation) hämmar. 224. Hur kan man förklara att alkoholister kan få hypoglykemi? 18
Svar: Jämvikterna laktat-pyruvat och malat-oxalacetat i levercellens cytosol är förskjutna mot den reducerade (alkoholen) på grund av NADH från alkoholoxidationen. Substrat för glukoneogenesen saknas därför. 225. Förklara hur fruktos kan tänkas öka hastigheten för alkoholoxidationen! 226. Man brukar ge alkoholister thiamin (vitamin B 1 ). Varför? Vad inträffar om de inte får vitaminet? 227. Ge intermediärmetabola förklaringar till fettlever! 228. Hur anser man i dag att cirrhos uppkommer? 239. Redogör för de akuta alkoholeffekterna på hjärnan. Hur kan dessa förklara att läkemedlen akamprosat och naltrexon kan användas för att behandla alkoholism? Hem 230. Var i kroppen bildas det hem som ingår i hemoglobin? 231. Vilket steg är hastighetsreglerande för hembiosyntesen? 232. Hur många molekyler glycin behövs för att bilda en hemmolekyl? 233. Varför är urin gulfärgad? Nukleotider 234. Definiera begreppen bas, nukleosid och nukleotid. 235. Vad är skillnaden mellan ribonukleotider och deoxyribonukleotider? 236. Vilka baser ingår i DNA respektive RNA? 237. Rita strukturen för en enkelsträngad DNA kedja bestående av följande baser: ATG 238. I vilka reaktioner/reaktionssekvenser i purin- och pyrimidinmetabolismen används enkolfragment från enkol poolen? 239. Från vilka föreningar härstammar kol- och kväveatomerna i purinringen? 240. Vilket är det hastighetsreglerande steget i de novo-syntesen av puriner? Vad heter enzymet och hur regleras det? 241. Beskriv bildningen av 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat (PRPP). 19
242. De novo-bildningen av purinnukleotider sker i tio olika steg. Vilken purinnukleotid bildas först? 243. Beskriv omvandlingen av denna produkt till GMP och AMP. Vad heter enzymerna som katalyserar det första steget i respektive reaktionssekvens? Hur regleras dessa enzymers aktivitet? Vilken aminosyra behövs vid omvandlingen av IMP till AMP? 244. Hur kan puriner återvinnas för nukleotidbiosyntesen (salvage pathway)? Vad heter nyckelenzymerna i dessa reaktioner? 245. Hur regleras nukleotidbildningen i humana celler? 246. Redogör för nedbrytningen av puriner till urinsyra. 247. Vilken reaktion katalyseras av xantinoxidas? 248. Gikt beror på ökad halt av urinsyra. Ange två förklaringar till uppkomsten av denna sjukdom. Svar: Överproduktion av urinsyra (beroende på brist på HGPRT eller överskott på PRPP). 249. Hur kan gikt behandlas? 250. Varifrån kommer de olika atomerna i pyrimidinskelettet? 251. Vilken reaktion i pyrimidinsyntesen katalyseras av karbamylfosfatsyntetas II? Vad skiljer detta enzym från karbamylfosfatsyntetas I? 252. Vad heter produkten i reaktionen som katalyseras av OMP-dekarboxylas? 253. Hur regleras pyrimidinsyntesen? 254. Prekursorerna som används vid syntesen av puriner och pyrimidiner bildas antingen vid de novo-syntes eller via återvinning. Vilken av dessa vägar är viktigast? 255. Beskriv omvandlingen av ribonukleotider till deoxyribonukleotider? Vilka enzymer och coenzymer behövs? Beskriv reaktionsmekanismen! 256. Hur regleras bildningen av deoxyribonukleotider? Finns något läkemedel som hämmar ribonukleotidreduktas? Verkningsmekanism? 257. Vissa tumörsjukdomar, t. ex. leukemier kan behandlas med folsyraantagonister. Förklara bakgrunden till detta! 258. Varför hämmar 5-flurouracil tillväxten av cancerceller? 259. Beskriv verkningsmekanismen för acyklovir och AZT! 20
Blodglukos 260. Vilka är de viktigaste källorna för blodglukoset? Svar: 1. Leverglykogen. 2. Dietärt. 3. Glukoneogenes från aminosyror, laktat, glycerol. 261. Vilka blodglukosnivåer finner man normalt hos en frisk person vid olika tidpunkter på dagen? 262. Vad kallas ett tillstånd med: a. förhöjd blodglukosnivå? Svar: Hyperglykemi b. sänkt blodglukosnivå? Svar: Hypoglykemi c. utsöndring av glukos via urinen? Svar: Glukosuri 263. Hur påverkar insulin glukosupptaget i: a. Hjärnan d. Musklerna c. Levern d. Fettväven Svar: Insulin ökar upptaget endast i muskler och fettväv. 264. Insulin reglerar blodsockret genom att stimulera glukosupptaget i perifer vävnad och genom att påverka såväl aktiviteten som koncentrationen av nyckelenzymerna för vissa metabola processer. Jämför mekanismer och tidsförlopp för dessa tre principiellt olika effekter. 265. Beskriv en klinisk undersökningsmetod med vars hjälp man kan testa en patients förmåga att reglera sitt blodsocker. Svar: Glukosbelastning tillför glukos och följ blodglukos. InstudfrV08facit. 2008-01-22 21