Sluttentamen Biokemi KE7001p3, 15:e mars 2007, 09 15-15 00 Max poäng = 76 p. Slutlig gräns för godkänd = 36 p (47 %). Öppna inte kuvertet förrän klartecken ges och allt lagts undan, utom tillåtna hjälpmedel (och ev mat och dryck). Fråga nr Mina kloka svar.. Kod Tillåtna hjälpmedel: Penna, sudd, linjal. Miniräknare behövs inte. Penna med grön skrift får inte användas (reserverat för självrättning). Lägg undan jackor, väskor etc. Stäng av mobilen och lämna den och ev. andra värdesaker till skrivningsvakt Ingen får lämna skrivsalen före 9:45. För toalettbesök måste du meddela skrivningsvakt och notera namn och tid på listan. Besvara varje fråga på separat papper, i första hand på fråge-papperet. Ange din skrivningskod på varje papper! Om utrymmet inte räcker till, fortsätt i första hand på frågepapperets baksida. Behöver du komplettera med lösa blad, ange tydligt längst upp på varje papper både frågans nummer och din skrivningskod (se figuren till höger). Glöm inte att skriva ner och spara din kod som står på kuvertet! När du är klar kontrollera gärna en extra gång att alla papper finns med. Sortera svarspapperen i rätt ordning och lägg i kuvertet, men klistra inte igen. Lämna in kuvertet till skrivningsvakten och visa samtidigt upp fotolegitimation och bevis på kårmedlemskap. Se till att rätt kodnr blir noterat vid ditt namn i kodlistan. 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. Glöm inte att det är obligatoriskt att fylla i kursutvärdering on-line. Måste göras senast söndag 25 mars. Tack för att ni varit ambitiösa, intresserade, ordningssamma och trevliga! Lycka till med tenta och fortsatta studier! önskar Jerry, Torbjörn, Jonas, Agata, Stefan, Ulla, Margareta, Hasse, Henrik, Inger, Fredrik och Karin
1. a) Vad krävs för att en (kemisk) reaktion ska kunna ske spontant? (1p) b) Markera polära och icke-polära delar i nedanstående molekyl. Vilken typ av ämne är det, och vad heter molekylen? (2p) COO- +H 3 N C H CH 2 CH 2 CH 2 NH C NH 2 + NH 2 c) Arrangera molekylerna nedan så att de vätebinder med maximalt antal vätebindningar. Ange också avståndet mellan donor och acceptoratom i en typisk vätebinding. Vätebinding mellan bl.a. de här två molekylerna är grundläggande för hur en mycket viktig biomolekyl fungerar. Vilken molekyl, och varför? (2p) HN CH 3 N R R 2. a) Komplettera nedanstående dipeptid vid ph 7. Ange R1 och R2 som sidokejor. Markera phi och psi vinklarna med pilar och markera även peptidbinding. Vilken eller vilka av dessa bindningar har begränsad vridbarhet? (3p) C C b) Aminosyrornas sidokedjor har olika egenskaper. Para ihop aminosyresekvenserna (1-4) med dess troliga plats (A-D) i en globulär proteinstruktur. (2p) 1. Arg-Asp-Lys A. Begravt i proteinet 2. Pro-Gly-Gly B. Exponerat på proteinytan 3. X-Serin-X C. I aktiva ytan på en grupp proteaser 4. Trp-Leu-Phe D. I en loopregion (X=variabel) - Sida 2 av 7 -
3. a) Proteiners struktur kan beskrivas i fyra nivåer. Koppla ihop nedanstående påståenden (A-D) med rätt strukturnivå: primär (1), sekundär (2), tertiär (3) och kvartär (4). Skriv in ditt förslag på rätt nivåsiffra inom parenteserna nedan. (2p) A. Med denna nivå ( ) menas den övergripande veckningen av en peptidkedja. B. Denna nivå ( ) anger aminosyrasekvensen. C. Denna nivå ( ) beskriver hur olika peptidkedjor (subenheter) sitter ihop i ett oligomert protein/proteinkomplex. D. Med denna nivå ( ) menas hur en peptidkedja veckar ihop sig med regelbundna vätebindingsmönster i huvudsak till alfa-helixar, beta-strängar och beta-böjar. b) Ett proteins struktur bestäms av aminosyresekvensen, dvs sidokedjornas egenskaper har stor betydelse för veckningen. Vad kallas den huvudsakliga effekt/kraft som antas driva veckningsprocessen (och som också gör att lipidmembraner hålls ihop), och hur fungerar den? (1p) 4. Du vill isolera ett växtprotein som sägs innehålla en ovanligt stor andel av aminosyrorna lysin och arginin. Efter att ha funderat ett tag bestämmer du dig för att i ett av reningsstegen använda dig av en kolonn fylld med en katjonbytare dvs. ett jonbytarmaterial som har negativt laddade ligander. Försöket görs vid ph 7.0. a) Beskriv principen för jonbyteskromatografi och hur man kan utföra ett sådant experiment. (2 p) b) Motivera varför just en katjonbytare kan vara lämplig att använda i detta fall. (1 p) c) Efter jonbyteskromatografin kör du en SDS polyakrylamidgelelektrofores (SDS PAGE) för att analysera dina fraktioner och ser då att ditt växtprotein har en molekylvikt på c:a 25.000 Da. Gelfiltreringskromatografi ger dock indikationer på att molekylvikten är c:a 75.000 Da. Ge en möjlig förklaring. (1 p) 5. Vilka av följande påståenden är falska respektive sanna? a) Enzymet som används vid PCR, t.ex. Taq-polymeras, är ett DNA-polymeras. b) Plasmider har uppfunnits av forskare och används enbart för att klona gener. c) Restriktionsenzymer katalyserar ligeringen av två DNA fragment. d) Dideoxynukleotider används vid sekvensning men är även ett naturligt substrat vid cellens DNA-replikation. - Sida 3 av 7 -
e) Vid normal PCR sker en linjär förökning av DNA fragment. f) DNA-ligas känner igen och klyver specifika DNA sekvenser. g) Vid vanlig sekvensning behövs en oligonukleotid-primer men vid PCR behövs oftast två oligonukleotid-primers. h) Bioteknik är enbart av ondo och borde aldrig mer belönas med Nobelpris. 6. a) Serinproteaser som trypsin, chymotrypsin, och elastas har likartade aktiva ytor och använder samma mekanism för att klyva polypeptidkedjor. Vilka tre sidokedjor finns alltid i aktiva ytan hos serinproteaser? Ange (översiktligt) hur var och en av de tre aminosyrorna deltar i den katalytiska reaktionsmekanismen. (3.5p) b) De tre enzymerna använder alla samma reaktionsmekanism för att klyva peptidbindningar men har väldigt olika substratspecificitet. Förklara! (Rita gärna figur!) (1.5p) 7. a) Genom kinetiska mätningar kan man bestämma k cat /K M (den s.k. specificitetskonstanten), som är ett mått på hur effektivt ett enzym är med avseende på ett substrat jämfört med ett annat. Kvoten k cat /K M används också för att jämföra effektiviteten hos olika enzymer. Varför är k cat /K M ett bra mått på enzymeffektivitet? (1p) b) Följande tabell ger k cat och K M för ett antal artificiella chymotrypsinsubstrat. Vilken av aminosyrorna Phe och Tyr föredrar enzymet att klyva efter? (Motivera svaret!) (1p) Substrat k cat K M (s -1 ) (mm) Ac-Tyr-NH 2 0.17 34 Ac-Phe-NH 2 0.06 30 Ac-Tyr-Gly-NH 2 0.63 21 Ac-Phe-Gly-NH 2 0.14 14 Ac-Tyr-Ala-NH 2 8.5 17 Ac-Phe-Ala-NH 2 2.8 28 Ac = Acetat kopplad till aminosyrans aminogrupp med peptidbindning. NH 2 = Amin kopplad till aminosyrans karboxylgrupp med peptidbindning (2 p) - Sida 4 av 7 -
8. Enzymet E som följer Michaelis-Menten-kinetik har ett K M på 1.8 μm (mikromolar). Initiala hastigheten är 3 μm/min (mikromolar/min) vid en substratkoncentration på 5 mm (millimolar). Vad är den initiala hastigheten när [S] är lika med a) 2.5 mm (millimolar)? (1p) b) 1.8 μm (mikromolar)? (1p) c) 0.2 μm (mikromolar)? (1p) 9. Enzymatiska processer är reglerade för att de ska ske vid rätt tid och på rätt plats. Genom kontroll av genuttryck, dvs hur ofta en gen läses, bestäms hur många molekyler som ska bildas av ett visst enzym. Dessutom kan aktiviteten hos enskilda enzymmolekyler regleras med olika mekanismer. De tre viktigaste är: a) Alloster reglering; b) Protein-fosforylering; c) Proteolytisk aktivering. Beskriv kortfattat hur de fungerar och ange för var och en om den är reversibel eller irreversibel (1.5p för varje korrekt svar). d) Vilka steg i en metabolisk väg brukar vara reglerade? (0.5p) 10. Aspartatkarbamoylas katalyserar omvandlingen av aspartat och karbamoylfosfat till karbamoylaspartat. Enzymet aktiveras kooperativt av båda substraten. En bisubstratanalog, PALA, inhiberar enzymet vid höga koncentrationer, men aktiverar enzymet vid låga koncentrationer. Förklara detta fenomen! (2 p) 11. Kanaler, pumpar, lipider, membraner, signalöverföring: a) Vad är skillnaden mellan aktiv och passiv transport av små molekyler genom lipidmembraner? (1p) b) Ge två exempel på hur ett lösligt protein kan associera till lipidmembraner. (1p) c) Vid hormonell kontroll och i många sinnesceller sker signalöverföring med 7TMreceptorer, G-proteiner och adenylatcyklas. Rita schematiskt hur proteinerna är organiserade vid cellmembranet, och beskriv kortfattat hur en signal produceras av receptor, trimert G-protein och andenylatcyklas? Hur sker signalförstärkningen i denna kedja? Vad kallas den typen av signalförstärkning? (3p) - Sida 5 av 7 -
12. Är det möjligt att bilda glukos (nettosyntes av glukos) från fettsyrorna nedan. Motivera dina svar. a) 18:0 dvs. CH 3 (CH 2 ) 16 COOH (2p) b) 17:0 dvs. CH 3 (CH 2 ) 15 COOH (2p) 13. Vid exempelvis en kraftig löpträning kommer musklerna att arbeta anaerobt (brist på syre). Vid fortsatt kraftigt muskelarbete ansamlas en metabolit som bland annat sänker muskelns prestationsförmåga. a) Vad är det för metabolit (ämne) som bildas i musklerna? (1p) b) Hur omhändertar kroppen denna metabolit? Rita en figur och ange vilka metaboliska vägar som är involverade (2p). 14. a) Vilket av följande påståenden beskrivs bäst av reaktionen som katalyseras av ett kinas? Endast ett alternativ får anges) (1p) 1. Adenylering 2. Karboxylering 3. Hydrolys 4. Fosfolys 5. Fosforylering b) I cellen fungerar biotin som bärare (carrier) av vad? (Endast ett alternativ får anges) (1p) 1. Acetyl-grupper 2. Karboxyl-grupper 3. Elektroner 4. Metyl-grupper 5. Phosphoryl-grupper c) Vad är ubiquitin? (Endast ett alternativ får anges) (1p) 1. En aminosyra involverad fotosyntesen 2. Ett protein involverat i protein turnover 3. En kolhydratintermediär i pentosfosfat-shunten 4. Ett B-vitamin involverat i proteinkatabolismen - Sida 6 av 7 -
15. Så fungerar ämnesomsättnigen på molekylär nivå. Ovan ser du titeln på den bok som studenterna i biokemi vid ett universitetet inom EU skall skriva som sitt examensarbete. Ditt bidrag till denna uppgift är att skriva en summary där du kortfattat skall beskriva hur glukos omhändertas i levercellen efter att en välkomponerad måltid nyligen har ätits. (Reaktionsvägarna behöver ej anges i detalj. Max. 1/2 A4-sida). (6 p) 16. Växter och en del bakterier kan utvecklas och tillväxa med endast acetat som substrat. Förklara varför och jämför med varför inte människan kan det. 17. När glukos bryts ner via glykolysen brukar energiutbytet anges till 30-32 ATP per glukosmolekyl. Förklara varför det inte anges ett exakt värde. 18. a) Rita schematiskt hur huvudkomponenterna i ljusreaktionen sitter i tylakoidmembranet och visa för den icke-cykliska fotofosforyleringen var ljusenergin tas upp, var elektronerna kommer ifrån, vilken väg elektronerna transporteras, var elektronerna slutligen tar vägen samt hur proton-gradienten genereras. (5p) b) Hur skiljer sig den cykliska fotofosforyleringen från den icke-cykliska? Vilken väg transporteras elektronerna? (2p) (7 p) 19. Redogör för enzymet Rubiscos roll i a) fotosyntetisk kolfixering (1p) och b) det globala kolkretsloppet (1p). c) Vilken egenskap hos Rubisco gör att utbytet från fotosyntesen kan variera avsevärt? (1p) - Sida 7 av 7 -