Svar till övningstentafrågor i Biokemi, Basåret VT 2012 1. - gen = en bassekvens i DNA, som innehåller information om aminosyrasekvensen för en polypeptidkedja, Se sidan 195 (161) i boken. - genom = allt DNA i cellen, lika i alla celler från samma organism. Se sidan 203 (169) i boken. - proteom = alla proteiner i cellen, olika i olika celler. Se presentation. - mutation = bassekvensen i genen för ett visst protein ändras. Se sidan 202 (167) i boken. - kofaktor = en extra förening, som ett enzym är beroende av för sin aktivitet. Se sidan 185 (150) i boken. - prostetisk grupp = en grupp, som är fast bundet till enzymet. Se sidan 185 (150) i boken. - ATP = adenosin trifosfat, en molekyl som lagrar energi. Se sidan 219 (187) i boken. - replikation = kopiering av DNA. Se sidan 196-197 (162-163) i boken. Celler 2. Se sidan 163-165 (129-130) i boken. Djurcell ribosomer peroxisom EUKARYOTER lysosom golgi endoplasmatiska nätverket kärna ribosomer plasmamembran kloroplast cellvägg mitokondrie golgi Växtcell vakuol 1
3. Prokaryoter - små (1-10 µm), har DNA, men ingen cellkärna, har inga andra organeller. Eukaryoter större (5-100 µm), har DNA inneslutet i en cellkärna, har också andra organeller. Se sidan 163-165 (129-130) i boken plus presentation. 4. Växtcellen har en cellvägg, kloroplaster och en vakuol, medans djurcellen har lysosomer och peroxisomer. Se sidan 163-165 (129-130) i boken plus presentation. 5. runt organellerna finns cytosolen, som i sin tur omsluts av plasmamembranet plasmamembranet Fysisk barriär. Här finns transportörer, som bestämmer vad som ska in eller ut ur cellen, men också receptorer, som tar emot signaler cytosol (cytoplasma) En halvflytande vätska, full av proteiner och andra molekyler, som fyller cellen. Ribosomer för syntes av proteiner. Glykolysen, fettsyrasyntes. I växtcellen finns också andra organeller kloroplast Tar upp solljus och omvandlar det till kemiskt användbar form vakuol Stor vätskefylld säck. Här sker nedbrytning av allt möjligt, som cellen vill göra sig av med. Röda färgämnen hos blommor och frukter finns ofta i vakuolen. cellvägg Mekaniskt stöd och skydd för cellen. Bakterier har också cellväggar. 2
ORGANELLER I eukaryota celler finns många olika membranomslutna inre rum, som är specialiserade på olika saker. Dessa kallas organeller. cellkärna Här finns DNA. Många processer, som rör information sker här. mitokondrie endoplasmatiska nätverket Kraftstation, huvudsaklig energiutvinning sker här. Citronsyracykeln, andningskedjan och β-oxidationen. Syntes av proteiner, som ska exporteras. Syntes av lipider. golgi Se presentation. 6. Neutrallipider: Energilager, isolering, kolkälla m.m. Fosfolipider: Bygger upp biologiska membraner Båda typerna av lipider är uppbyggda av glycerol och förestrade fettsyror. Neutrallipider har tre reducerade fettsyror, vilket ger mycket energi och hela lipiden är opolär. Finns i de flesta celler, som fettdroppar, men lagras i speciella fettceller. Fosfolipider har två fettsyror och en fosfat med en alkohol. Fosfolipider är amfipatiska med en hydrofob svans (fettsyrorna) och ett polärt huvud (P+alkohol). Fosfolipider bildar gärna dubbla lipidlager, eftersom huvudet är större än på en neutrallipid. Med det polära huvudet utåt kan lipidlagret skydda sig mot vatten (hydrofoba effekten). Se presentation. 7. Ett virus kan inte reproducera sig själv, utan behöver en värdcell. Se presentation. Proteiner och membraner Förpackning och adressering av nygjorda proteiner. 8. Opolära, polära (1), oladdade (2) och polära laddade (sura, neg laddade (3) och basiska, positivt laddade (4)). Se sidan 168 (134) 3
i boken, se presentation. 9. Hydrofoba effekten. Hydrofob (opolär) aminosyra: i det inre av proteinet (bort från vattnet). Hydrofil (polär)aminosyra: på utsidan av proteinet (vill vara i kontakt med vattnet). 10. Glycin - saknar stereogent centrum. Alla andra har ett stereogent centrum. Se sidan 167 (133) i boken, se presentation. 11. 4 stycken. Se sidan 169 (135) i boken, plus presentation. 12. Arginin (R, Arg), aspartat (D, Asp), serin (S, Ser) och treonin (T, Thr) utsidan. Leucin (L, Leu), valin (V, Val) insidan. 13. Ex. Serin (S)-Lysin (K)-Glycin (G) en polär oladdad-en basisk-en opolär Liknande fråga 503 (703) i boken. Se bild nedan. 14. Se bilden ovan. N-terminalen är H3N-änden 4
C-terminalen är COO-änden Ryggraden är H3N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COO delen Sidokedja är de delar som sticker ut från ryggraden, R- grupperna. Tex. CH2-OH, H, CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 etc. 15. ph och värme (butanol-opolär lösning). Se sidan 174 (140) i boken. Vid värme ökar rörligheten hos polypeptidkedjan och vid ändrat ph, så ändras laddningarna på de sura och basiska R-grupperna och jonbindningarna förstörs. Rymdstrukturen ändras och proteinet förlorar sin funktion. Lösningen butanol gör att de opolära aminosyrorna vänds utåt. En denaturering kan vara reversible eller irreversible. 16. Vanligaste lipiden i ett biologiskt membran är en fosfolipid. Se sidan 216 (183) i boken. Temperaturen och lipidsammansättningen. Temperaturen = högre temperatur ökar rörligheten, lägre temperatur minskar rörligheten. Lipidsammansättningen = kolesterol ändrar rörligheten, omättade fettsyror ökar rörligheten, mättade minskar, långa fettsyror minskar rörligheten (packas starkare). 17. Ett membran består av fosfolipider och proteiner. Integrala membranproteiner inbäddade i membranet, de spänner över hela membranet med de hydrofoba delarna i membranet ut mot lipiderna. Perifera membranproteiner integreras ej i membranet utan har interaktioner med lipiderna eller integrala membranproteiner på in eller utsidan av membranet, binds med 5
väte eller jonbindningar. Se bild på nästa sida, se sidan 216 (183) i boken. 18. 6
Se sidan 214-215 (181-182) i boken. 19. Kolesterol. Se sidan 214 (181) i boken. 20. Ett membran är inte passivt. Det rör sig (är flytande). Lipider och proteiner kan förflytta sig i membranets plan. Se sidan 216 (184) i boken. 21. sekundär strukturen i en liten del av polypeptidkedjan, ex. α- helix (spiral med vätebindningar) och β-sheets (zick-zack form, vätebindningar). Se sidan 171-173 (136-139) i boken. 22. primär aminosyrasekvensen och i vilken ordning aminosyrorna sitter sekundär strukturen i en liten del av polypeptidkedjan, ex. α- helix och β-sheets, hålls samman med vätebindningar. tertiär hur hela polypeptidkedjan ser ut, veckar sig i rymden, 3D struktur, olika typer av bindningar. kvarternär (kvartär) hur flera polypeptidkedjor veckar sig i förhållande till varandra, 3D struktur. Endast flera polypeptidkedjor. Se sidan 171-173 (136-139) i boken. 7
23. Nej, alla proteiner har inte kvartenär (kvartär)-struktur. Bara de med fler än en polypeptidkedja. H-bindningar, van der waals, jonbindningar, svavelbryggor och hydrofoba effekten är krafter och bindningar, som stabiliserar proteinstrukturen. Den specifika funktionen för cysteiner är att de kan bilda svavelbryggor (cysteinbryggor, disulfidbryggor). Se sidan 171-173 (136-139) i boken. 24. Hydrofob aminosyra i det inre av proteinet, skyddat från lösningen runt proteinet (vatten). Hydrofil aminosyra på utsidan, nära lösningen, som proteinet simmar runt i. Enzymer 25. Ett enzym är ett protein, som fungerar som en biologisk katalysator. Se fråga 507 (707) i boken. 26. Formen av en grop eller inbuktning på ytan av enzymet. I det aktiva centret binds substratet och där sker katalysen. Se fråga 509 (709) i boken. Nej, de kan vara på helt olika platser i primärstrukturen. 27. Specifica, effektiva och reglerbara. Se sidan 180-181 (146), liknande fråga 508 (708) i boken. T. ex. Ribozymer, som består av RNA. Se sidan 180 (145) i boken. 8
28. ph, temperatur, substrat konc. och enzym konc. plus hämmare. Se sidan 183 (148-149) i boken. 29. Mineraler och vitaminer. Se sidan 185 (150-151) i boken. 30. Proteiner (enzymer) finns i riklig mängd i cellen och de är väldigt specifika, effektiva och de kan regleras. De är specifika därför att proteiner kan bilda det aktiva centrumet med de speciella aminosyrorna (R-grupperna) nära varandra även om de är långt ifrån varandra i aminosyrasekvensen, detta ger centrumet dess specifika egenskaper. Proteiner kan vecka sig på ett sätt, som gör att den perfekta passningen kan ske. Veckningen kan också förändras, när ett substrat binder. Genetisk information: DNA/RNA 31. DNA deoxiribos baserna A, T, G, C dubbelsträngat RNA ribos baserna A, U, G, C enkelsträngat rrna (ribosomalt), trna (transfer) och mrna (messenger). Se fråga 516 (716) i boken. 32. Komplementaritet innebär specifik basparning av kvävebaserna enligt A-T(U) och G-C. Se fråga 513 (713) i boken. 33. Informationsflödet: DNA (replikeras till DNA), som ger RNA (transkription), vilket ger protein (translation). Central dogm: visar flödet av genetisk infomation. 9
1. 2. 3. DNA RNA Protein 1. Replikation 2. Transkription 3. Translation Se sidan 191 (157) i boken, liknande fråga 512 (712). 34. trna läser kodorden på mrna, fungerar, som adaptor, är bärare av aminosyran. Se sidan 194 (160) i boken. Metabolism, Kolhydrater och lipider: 35. Anabolism Kräver enregi, bygger upp makromolekyler, reducerar kolatomer, endergona processer Katabolism Frigör energi, bryter ner makromolekyler, oxidation av kolatomer, exergona processer. Se sidan 218 (187) i boken. 36. Substrat-nivå fosforylering sker direkt i tex. glykolysen. Oxidativ fosforylering sker i andningskedjan mha ATP syntas (indirekt). Foto-fosforylering sker under fotosyntesen i kloroplasterna (indirekt). Fosforylering, som sker indirekt, gör det mha elektronbärare tex. NADH eller FADH2. Det sker i t. ex. andningskedjan mha ett ATP syntas. 10
37. Kolatomerna i fettsyror är mer reducerade, medan kolatomerna i kolhydrater t. ex. glukos är mer oxiderade än i fettsyror. Ju fler elektroner, som frigörs, desto fler ATP. Se sidan 238 (211) i boken. 38. ATP utför arbete genom att fosforylera proteiner. Det sker en strukturförändring, som ger arbete. 39. Oxidationsmedel. Glykolysen: 40. Glykolysen sker i cytosolen. 41. Laktat bildas när syretillgången i cellen är låg och i celler, som saknar mitokondrier, tex röda blodkroppar. Nettoutbytet är 2 ATP. Se fråga 526 (726) i boken. 42. Glukos pyruvat, 2 ATP erhålls. 43. 1. Glukos + ATP ger glukos-6-fosfat + ADP 2. Fruktos-6-fosfat + ATP ger fruktos-1,6-fosfat + ADP 3. 1,3-bisfosfoglycerat + ADP ger 3-fosfoglycerat + ATP 4. Fosfoenolpyruvat + ADP ger pyruvat + ATP Se fråga 524 (724) i boken. 44. Fosfofruktokinas, ATP och citrat hämmar, och AMP stimulerar. 45. Exempel på elektronbärare är NADH, NADPH, FADH 2 och FMNH 2 Se sidan 221 (189) i boken. 11
46. pyruvat acetyl-coa. Se sidan 231 (203) i boken. Citronsyracykeln, β-oxidationen och andningskedjan: 47. I matrix i mitokondrien. Fettsyror (neutrallipid). Se sidan 231 (201) i boken. 48. I matrix sker citronsyracykeln och β-oxidationen. Se fråga 528 (728) i boken, se sidan 231 (201) i boken. 49. Stegen i citronsyracykeln producerar NADH och FADH 2, som ska in i andningskedjan för att ge ATP. Se sidan 232 (202) i boken. 50. Andningskedjan sitter i mitokondriens innermembran. Den protongradient, som bildas över mitokondrie-innermembranet under elektrontransporten genom andningskedjan. Andningskedjan består av 4 proteinkomplex, som innehåller kofaktorer, som kan oxideras/reduceras. 12
Gradient ger rotation och rotation ger ATP. Rotationen får βsubenheten, där det aktiva centrumet sitter, att ändra struktur, vilket i sin tur leder till syntes av ATP. Se sidan 233237 (204-209) i boken. 51. Den protongradient, som bildas över mitokondriens innermembran under elektrontransporten genom andningskedjan. Se fråga 532 (732) i boken, se sidan 233-237 (204-209) i boken. 52. 9 acetyl-coa. Se sidan 239 (212) i boken. Fotosyntesen: 53. Koldioxidfixering kräver ATP och NADPH, som båda bildas i ljusfasen. En klorofyll tar upp ljusenergi, som driver fotosyntesen. Se fråga 735 i boken. 54. Rita en kloroplast och markera in yttermembran, innermembran, tylakoider, stroma och lumen. Se sidan 240-44 och bilden nedan plus presentation. 13
I tylakoiderna sker ljusfasen, komponenterna sitter i membranet. Koldioxidfixeringen sker i stroma. Lycka till! 14