Tentamen NME T2 (datum: 22/11 2011) maxpoäng (84p) 1. På vilka organeller pekar pilarna i denna plasmacell från benmärgen? För vilken eller vilka av dessa organeller stämmer följande: a) innehåller DNA b) har dubbelt membran c) bär på/innehåller ribosomer/ribosomsubenheter (6 poäng) C B A Svar: A = Kärna (a,b,c) B = ER (c) C = Mitokondrie (a,b,c) 2. Na + /K + -pumpen är ett integrerat plasmamembranprotein med mycket viktiga funktioner och står för cirka 1/3 av cellens totala ATP-konsumtion. a) Redogör för hur Na + /K + -pumpen fungerar. (3p) b) Beskriv minst tre funktioner som Na + /K + -pumpen har. (3p) c) Hur hamnar Na + /K + -pumpen i plasmamembranet dvs vilka mekanismer styr proteinet från syntesen i ribosomerna till plasmamembranet? (3p) 1
Svar: a) Tre Na+ ut och 2K+ in i varje cykel. b) bygger upp membranpotentialen, reglerar cellvolym (osmotisk potenial), Na+-gradienten används till transporter (joner, kolhydrater mm antiporta/symporta bärarproteiner) c) Glykosylering i ER, sen vidare genom vesikeltransport med hjälp av mikrotubuli via Golgi till plasmamembranet 3. Vid demenssjukdomen Alzheimers förändras och dör en stor mängd nervceller i vissa delar av hjärnbarken. Vad detta beror på är ej känt, men man har kunnat påvisa instabila, deformerade mikrotubuli i cytoplasman, vilket troligtvis leder till att nervcellen kollapsar. a) Redogör kortfattat för mikrotubulisystemets uppbyggnad. (3p) b) Neurotransmittorer syntetiseras i nervcellens cellkropp och transporteras sedan lång väg till axonens terminala del och synapsen. I motsatt riktning transporteras uttjänt membranmaterial till lysosomer i cellkroppen. Redogör för hur denna axonala transport går till. (3p) c) Mikrofilamentsystemet är också involverat i axonal transport. Hur? (2p) 2
Svar: a) b) 3
c) Axonets terminala del saknar mikrotubuli och är mer formbar på grund av att den är uppbyggd av dynamiska mikrofilament (aktinfilament). Den sista biten av vesikeltransporten till synapsen sker genom att vesikeln släpper från kinesin och mikrotubli och binder myosin som vandrar utmed aktinfilament till slutdestinationen 4. Figuren nedan visar en ökning i cytosolisk kalciumkoncentration som följer då en neutrofil granulocyt (vit blodkropp) stimuleras med en bakteriepeptid som binder till en G-protein kopplad receptor (tillsats indikeras med pil). a) Redogör översiktligt för de intracellulära signalvägarna som aktiveras efter att bakteriepeptiden bundit till receptorn och hur detta leder till kalciumökningen. (3p) Beskriv hur kurvan ovan skulle påverkats av att: b) experimentet utfördes i frånvaro av extracellulärt kalcium c) de neutrofila granulocyterna behandlades i förväg med en kalcium-atpashämmare (1p) (1p) d) Gelsolin aktiveras av en ökning av cytosoliskt kalcium. Vilken roll har detta för neutrofilens rörelseförmåga? (2p) 4
Svar: a) b) eftersom kalciumökningen beror på både en frisättning av intracelllulärt kalcium och ett inflöde av extracellulärt kalcium kommer frånvaro avex-kalcium ge en mindre bakteriepeptidinducerad ökning av cytosoliskt kalcium c) för att återställa den basala cytosoliska kalciumnivån pumpas kalcium dels tillbaka till intracellulära depåer och dels ut i det extracellulära rummet, i båda fallen med hjälp av kalcium-atpaser. Hämmas dessa enzymer kommer den cytosoliska kalciumökningen som bakteriepeptiden orsakat bibehållas på en hög nivå. d) Det aktiverade gelsolinet klipper upp aktinfilamenten i kortare bitar vilket gör att antalet plusändar där en efterföljande aktinpolymerisering kan ske ökar markant (efter det att gelsolin inaktiverats av PIP2). Aktinpolymeriseringen är drivmotorn för neutrofilensamöboida rörelse. 5. Vilket/vilka av följande påståenden är sanna? Rätta felaktiga påståenden. a) pyruvat passerar mitokondriens innermembran symport med natrium b) Sockergrupper på lipider och proteiner i membraner är oftast vända mot cytosolen. c) i golgiapparaten syntetiseras polysackarider d) kanalproteiner har hydrofila delar som är vända mot cellens utsida och insida, och hydrofoba delar i det avsnitt som löper genom membranet e) peroxisomen är en organell som innehåller enzymer som bryter ned fettsyror, aminosyror och toxiska substanser i reaktioner som producerar väteperoxid f) cellens alla delar har ett neutralt ph (ca ph=7) g) mikrovilli är liksom cilier uppbyggda av mikrotubuli i) intermediära filament är viktiga för kärnans organisation (5poäng) 5
Svar: a) Fel! Symport med protoner (H+) b) Fel! Sockergrupper sitter på plasmamembranets utsida och organellmembranens insida c) Sant! d) Fel! I avsnittet som löper genom membranet finns hydrofila aminosyror som möjliggör transport av vattenälskande molekyler, inkl vatten. e) Sant! f) Fel! Lysosomen har ett surt ph (4-5) g) Fel! Mikrovill är uppbyggda av mikrofilament (aktinfilament) h) Sant! 6.Förklara a) vad en co-faktor är, b) vad skillnaden är mellan ett apoenzym och ett holoenzym, och c) skillnaden mellan ett co-substrat och en prostetisk grupp. (4 poäng) Svar: a) En co-faktor är en jon eller molekyl som ett enzym behöver för att kunna katalysera en kemisk reaktion. b) Enzymet utan co-faktor kallas apoenzym, och med co-faktor bundet kallas det holoenzym. c) Ett co-substrat binds reversibelt och deltar i reaktionen, men lämnar normalt enzymet efter reaktionen för att regenereras av ett annat enzym. En prostetisk grupp är hårt bunden, ofta kovalent, och lämnar inte enzymet efter reaktionen utan regenereras på plats. 7.Post-translationell modifiering av proteiner involverar bland annat chaperoner. a) Vad är chaperoner? b) Vilka två familjer av chaperoner känner du till? Ge ett exempel på var i cellen de olika chaperonerna är verksamma. (3 poäng) Svar: a) Chaperoner är en grupp av proteiner som hjälper till med veckningen av andra proteiner. b) Två familjer av chaperoneproteiner:molekylärachaperoner - verksamma i cytoplasma och mitokondrier och chaperoniner verksamma i ER. 8. Acetylsalicylsyra (ASA) och kortison är båda anti-inflammatoriska substanser, dvs de dämpar inflammation. ASA är en cox-hämmare, dvs. blockerar ett enzym. Kortison omvandlas i kroppen till kortisol. Din mormor Anna frågar dig om det är bäst att använda ASA eller kortison för att få snabb effekt och lindring? Vad svarar du? Förklara kortfattat ditt svar. (2poäng) Svar: ASA ger snabbast effekt. ASA hämmar ett enzym som redan finns i cellen och blockerar därmed signaltransduktionen som reglerar inflammationsprocessen. Detta är en snabb process. Kortison å andra sidan omvandlas först till kortisol som därefter binder en intracellulär steroidreceptor, vilket leder till gentranskription. Detta är en betydligt långsammare signalväg. 6
Robert Kruses frågor, svara på separat papper 9. Glukos, fettsyror och de flesta aminosyror har acetyl (acetyl-coa) som gemensam intermediär metabolit. A: Beskriv kortfattat de olika stegen i glukosmetabolismen fram till bildandet av acetyl-coa (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (3,5p) B: Beskriv kortfattat de olika stegen i fettmetabolismen från triglycerid fram till bildandet av första acetyl-coa via beta-oxidation (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (3p) C: Beskriv förenklat och kortfattat de olika stegen i aminosyrametabolismen från grenade aminosyror i skelettmuskel fram till bildandet av acetyl-coa (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (3,5p) Svar: A: Detaljering enligt den förenklade figuren. Hur många kol vid varje steg? Var ATP används samt syntetiseras? Var NADH bildas? Intermediärers namn enligt fig (ejbishydroxyacetonfosfat) 7
B: Hydrolys av triglycerid resulterar i glycerol samt fria fettsyror. Därefter figuren i grova drag. Hur många kol vid varje steg? Var H2O används i beta-oxidationen? Var NADH samt FADH2 bildas? C: Figuren i grova drag. 8
10. Citronsyracykeln/TCA/Krebs producerar förvisso en liten del ATP men dess huvudfunktion är inte att bilda ATP. A: Beskriv kortfattat de olika stegen i citronsyracykeln/tca/krebs från en acetyl-coa (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (3p) B: Vilken funktion har citronsyracykeln/tca/krebs för cellens energiproduktion? (2p) Svar: Bör ha med i svaret: A: Figuren i grova drag. Hur många kol vid varje steg i cykeln. Var H2O används. Var ATP syntetiseras. Var NADH samt FADH2 bildas. Var koldioxid bildas. B: Citronsyracykeln omvandlar mer komplexa kolmolekylers energi till en mer en mer lättillgänglig energi i form av H+ och e- via överföring av energi från kol till NAD+ och FAD. 11. Mitokondriers elektrontransportkedjor benämns ofta som "cellens kraftverk" med viss rättmätighet. A: Beskriv kortfattat elektrontransportkedjans funktion (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i mitokondrier de olika händelserna sker). (4p) B: Varför stoppas den oxidativa fosforylering via ATP-syntas vid avsaknad av syre, t.ex. vid anaerobt muskelarbete? (2p) 9
Svar: Bör ha med i svaret: A: Figuren i grova drag. Var NADH/FADH2 och O2 används samt hur H2O bildas. Var och hur protongradienten byggs upp. Var NADH samt FADH2 bildas. Hur elektroner vandrar genom kedjan till H2O. B: Vid avsaknad av O2 finns det ingen mottagare av elektronerna från kedjans komplex samt återinförda protoner från ATP-syntas. Detta leder till att kedjan stoppas samt att protongradienten inte kan byggas upp. Följden blir att ATP-syntas saknar protoner för dess energikrävande produktion av ATP. 10
Katarina Perssons frågor, svara på separat papper Dolcontin Aktiv substans: morfin Farmakokinetik Morfin absorberas väl från mag-tarmkanalen men genomgår en omfattande och variabel första passagemetabolism. Biotillgängligheten för orala morfinberedningar är i medeltal ca 30%, men varierar vanligtvis mellan 10 och 50%. Distributionsvolymen är ca 3 liter/kg med en plasmaproteinbindning på ca 35%. Clearance är ca 24 ml/min/kg. Morfin har ej dosberoende kinetik. De viktigaste metaboliterna är morfin-3-glukuronid (saknar analgetisk effekt) samt morfin-6-glukuronid (mer potent än morfin själv). Morfin och dess metaboliter genomgår enterohepatisk cirkulering. Eliminationen av morfin sker främst genom glukuronidering och utsöndring via njurarna. Utsöndringen av oförändrat morfin i urinen utgör <0,1%. 12. Läs textutdraget från FASS ovan. Beskriv kortfattat innebörden av följande begrepp: a) första passagemetabolism b) biotillgänglighet c) distributionsvolym d) plasmaproteinbindning e) clearance f) enterohepatisk cirkulering g) glukuronidering (7 poäng) Svar: a) den presystemiska metabolism ett läkemedel genomgår i levern innan det når systemkretsloppet, b) anger hur mycket av intaget läkemedel som når systemkretsloppet i oförändrad form, c) beskriver hur ett lm sprids i kroppen (den volym, med samma koncentration av läkemedlet som i plasma, som behövs för att rymma allt läkemedel i kroppen) d) läkemedel kan binda till plasmaalbumin och andra proteiner, e) den plasmavolym som per tidsenhet befrias från ett läkemedel, f) läkemedel som utsöndras med gallan kan återreabsorberas från tarmen till blodet. Beror på att enzymer i tarmen bryter upp konjugeringar och substansen blir åter fettlöslig, g) en Fas 2 reaktion i levermetabolismen där glukuronidgrupper binder till läkemedlet i syfte att bilda större vattenlösliga molekyler. 13.Intag via munnen, peroralt, är det vanligaste sättet att administrera läkemedel. Det finns ett flertal olika orala beredningsformer av läkemedel. När kan det vara motiverat att använda följande orala beredningsformer? a) brustablett 11
b) depåtablett (retardtablett) c) enterotablett (3 poäng) Svar: a) Brustablett ger snabbare absorption jämfört med vanlig tablett. Kan vara lämpligt till patienter med sväljsvårigheter. b) Antalet doseringstillfällen kan minska med depåtabletter och de ger en fördröjd och jämnare plasmakoncentration. c) Om läkemedlet har en lokalt irriterande effekt på magslemhinnan eller om det förstörs av den sura miljön i magsäcken. Enterotabletter har ett magsyraskyddande hölje som löses upp först i tunntarmen. 14.Scenario I: Figuren nedan visar tre dosresponskurvor (A, B, C); en kurva för enbart agonist X, en kurva för agonist X i kombination med en icke-kompetitiv antagonist och en kurva föragonist X i kombination med en kompetitiv antagonist. a) Vilken kurva visar enbart agonist X? b) Vilken kurva visar agonist X i kombination med en icke-kompetitiv antagonist? c) Vilken kurva visar agonist X i kombination med en kompetitiv antagonist? Scenario II: Figuren nedan visar dosresponskurvor (A, B, C) för tre olika agonister. a) Vilken/vilka av agonisterna är minst potent? b) Vilken/vilka av agonisterna har högst efficacy? b) Vilken/vilka av agonisterna har lägst affinitet för receptorn? (3 poäng) Svar: Scenario I: a) A, b) C, c) B. Scenario II: a) B, b) A och B c) B 12
15. Den oselektiva -receptor antagonisten propranolol kan användas för att sänka hjärtfrekvensen vid angina pectoris (kärlkramp). Problem med biverkningar såsom bronkokonstriktion, perifer vasokonstriktion och hypoglykemi begränsar dess användning. a) Beskriv först generellt varför dessa biverkningar uppkommer och sedan varför oselektiva -receptor antagonister ger upphov till bronkokonstriktion, perifer vasokonstriktion och hypoglykemi. b) Hur påverkar amfetamin frisättning av noradrenalin och via vilken mekanism? (6 poäng) Svar: a) Oselektiva -receptor antagonister blockerar både 1, 2 och 3-receptorer. Vid behandling av kärlkramp är det önskvärt att blockera 1-receptorer på hjärtat men pga läkemedels oselektiva profil kommer även 2-receptorer att blockeras. Blockad av 2- receptorer på bronker och perifera blodkärl leder till bronko- och vasokonstriktion eftersom 2-receptorer normalt sätt medierar bronkodilatation och vasodilation. Glykogenolys i levern hämmas om 2-receptorn blockeras. b) Amfetamin ökar frisättning av noradrenalin. Amfetamin tar sig in i nervterminalen via upptag 1 (NET) och frisätter noradrenalin från vesikler utan att orsaka en nervdepolarisering. 13