Tentamen med svarsmallar Biokemi BI0968, 8:e jan 2009, 09 15-14 00. Max poäng = 100 p. Slutliga gränser: 3 = 50%; 4 = 70%; 5 = 82%. 1. a) 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 NH C NH 2 + NH 2 b) Arrangera molekylerna nedan så att de vätebinder med maximalt antal vätebindningar. 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) Rita upp den generella formeln för en dipeptid vid fysiologiskt ph. Sidokedjorna behöver inte ritas, utan kan markeras som R1 och R2. Rita atomer bindningar och ev. laddningar. Markera N- och C-terminal, phi, psi, peptidbindning och visa vilka bindningar som kan rotera. (4p) b) Proteiners struktur kan beskrivas i fyra nivåer: primär, sekundär, tertiär och kvartenär. Förklara vad som avses med respektive begrepp. (4p) (8 p) 3. Utan biologiska membran skulle inget liv kunna existera. a) Rita den kemiska strukturformeln för en fosfolipid. (2.5p) 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) (0.5p)? Hur fungerar den (1p)? Sidan 1 av 6
4. Du har en blandning av proteinerna A, B och C som du vill separera och studera. Tabellen nedan ger dig viss information om molekylerna. Protein Nativ Molekylvikt Övrig information (Dalton) A 50.000 B 120.000 Binder glukos C 14.500 a) I vilken ordning kommer A, B och C att eluera (komma ut) från en gelfiltreringskolonn? Varför? (2p) b) Föreslå en alternativ metod att med utgångspunkt från ovanstående information separera B från de övriga proteinerna? Ge en kort beskrivning av tillvägagångssättet. (2p) c) Vid analys på SDS-PAGE (SDS-Polyakrylamidgelelektrofores) får man följande resultat (banden motsvarar proteiner). Vilken ytterligare information ger det om proteinerna A, B och C? Motivera svaret! (2p) Molekylvikt (kda) 80 65 40 25 10 Markör A B C 5. 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. (3 p) d) Myoglobin är mycket likt hemoglobin, men uppvisar inte positiv kooperativitet i binding av syre. Varför? (1p) 6. Enzymet E som följer Michaelis-Menten-kinetik har K m = 40 µm (mikromolar). Initiala reaktionshastigheten v 0 är 10 µm/min (mikromolar/minut) vid en substratkoncentration på 20 mm (millimolar) och enzymkoncentrationen [E] tot 2 nm (nanomolar). Vad blir den initiala hastigheten v 0 Sidan 2 av 6
a) om vi dubblar substratkoncentrationen vid samma enzymkoncentration, [S] = 40 mm (millimolar)? (1p) b) om substratkoncentrationen [S] är 40 µm (mikromolar) vid samma enzymkoncentration? (1p) c) om substratkoncentrationen [S] är 10 µm (mikromolar) vid samma enzymkoncentration? (1p) d) om vi istället dubblar enzymkoncentrationen vid samma substratkoncentration, ([S] = 20 mm, [E] tot = 4 nm)? (1p) 7. Enzymreglering. a) Fosfofruktokinas 1 (PFK-1) är ett enzym i glykolysen som katalyserar fosforyleringen av fruktos-6-fosfat till fruktos-1,6-bisfosfat. Varifrån kommer 1- fosfat-gruppen? (1p) b) PFK-1 aktiveras av bl.a. AMP och inhiberas av bl.a. citrat. Med vilken typ av regleringsmekanism? (1p) c) Vad kallas det när ett enzym inhiberas av en produkt från ett senare steg i en reaktionsväg? (1p) d) Förutom PFK-1 så är ytterligare två enzymer i glykolysen reglerade, nämligen hexokinas och pyruvatkinas. Vad har dessa tre steg i glykolysen gemensamt som gör att de är hårt kontrollerade? (1p) 8. a) Varför bildar celler etanol (jäst) eller laktat (mjölksyra; djurceller) vid glykolys under anaeroba förhållanden? (3p) b) Hur många mol ATP bildas vid anaerob nedbrytning av 1 mol glukos? (1p) 9. Hur många mol ATP åtgår vid syntes av 1 mol glukos från pyruvat? Ge en kortfattad förklaring. (3p) (3 p) 10. Oxidativ fosforylering. a) Var i en eukaryot cell finns elektrontransportkedjan? (1p) b) Vilken roll har ubiquinon i elektrontransportkedjan? (1p) c) Vad driver det ATP-syntetiserande enzymet? (1p) (3 p) 11. Ange 4 olika produkter som kan bildas från citronsyracykelns intermediärer. (4p) 12. Vid en svältsituation ökar nivåerna av ketonkroppar i blodet. a) Ge en biokemisk förklaring till detta. (2p) b) I vilket organ och var i cellen bildas ketonkroppar? (2p) Sidan 3 av 5
13. Förklara i biokemiska termer hur det är möjligt att utnyttja ett överskott på aminosyror till energi och till fettsyrasyntes. Rita figur och förklara. 14. Du har fått jobb som produktutvecklare på ett företag som arbetar med mervärdesmat (functional food). I flera oberoende forskningsrapporter har det framkommit att det i rödklöver finns substanser som minskar risken för att kvinnor skall drabbas av benskörhet. Företaget har tänkt blanda in rödklövermjöl i müsli för att skapa en produkt special designad för kvinnor. Men det finns även misstankar om att de aktiva substanserna (i rödklöver) kan påverka andningskedjan negativt. Eftersom du har goda biokemiska kunskaper faller det på din lott att ta reda på om, var och hur denna substans påverkar (inhibering och eller frikoppling av) andningskedjan. Du har tillgång till motsvarande laboratorie-utrustning som du använt på biokemikursen. Hur går du tillväga för att bestämma var någonstans i andningskedjan som substansen/substanserna påverkar andningskedjan? Beskriv hur du går tillväga genom att ange vilken utrustning och kemikalier (substrat mm) som du använder för att detektera påverkan på andningskedjan. (10 p) 15. Beskriv med biokemiska termer samspelet mellan muskel och lever under och efter en kraftig muskelansträngning (exempelvis löpning maximalt tempo under 4min). Rita en figur med förklarande text. (6p) 16. En bekant till dig som tränar regelbundet för att springa maraton har läst att det skall vara bra att äta L-carnitin. Var är den aktiv och vilken uppgift har den/det i cellen? (2p) (2 p) 17. Glukagon är ett hormon som har en avgörande roll i de olika metaboliska vägarna. a) Vilka metaboliska vägar aktiveras vid en hög nivå av glukagon (4p) b) Ge en schematisk beskrivning av hur signalen från Glukagon påverkar en av de metaboliska vägar du föreslagit ovan. (2p) 18. Vilka reaktioner katalyserar följande nyckelenzymer. Ange substrat och produkt (formel behöver ej anges) a) Hekokinas b) Pyruvatdehydrogenas-komplexet (PDH) c) Isocitrat-dehydrogenas d) Fosfofruktokinas e) Glykogenfosforylas f) Glukos-6-fosfatas Sidan 4 av 5
19. Fotosyntes a) Visa schematiskt principen för fotofosforylering (fotosyntetisk ATP-syntes). Förklara också med ett par meningar principen. (4p) b) Hur skiljer sig den cykliska fotofosforyleringen från den icke-cykliska? (Ledning: vilken väg tar elektronerna och vilken/vilka föreningar bildas?) (2p) 20. Fotosyntes a) Beskriv kolets kretslopp med en enkel skiss. (2p) b) Var i växten sker fotosyntetisk kolfixering (mörker-reaktion, Calvincykeln)? (1p) c) Vad heter enzymet som katalyserar fixering av luftens CO 2? (1p) d) På vilket sätt påverkar luftens syre flödet och energiutbytet i reaktionen? (1p) Sidan 5 av 5