MEDQUIZ T2 Nutrition, metabolism & elimination Innehåll MEDQUIZ... 1 Föreläsning I Cytoskelett & cellrörelse... 2 Föreläsning II Extracellulärmatrix, celladhesion och cellkontakter... 3 Föreläsning III Integrerad signaltransduktion... 5 Föreläsning IV Enzymologi, sortering & posttranslationell modifiering av protein... 6 Föreläsning VI Farmakodynomik & farmakokinetik... 8 Föreläsning VII Autonoma nervsystemets farmakologi... 11 1
Föreläsning I Cytoskelett & cellrörelse Vad kallas aktinets monomera & polymera form? Vilken av de båda är polär? G-aktin & F-aktin. F-aktinet är polärt. Vad kallas det polära aktinets plus- och minuspol? Hur skiljer sig de båda i polymeriseringen? Pluspolen kallas barbed end, minuspolen pointed end. Pluspolen har 10ggr högre polymeriseringshastighet. Nämn och beskriv kort två proteiner som binder G-aktin och reglerar polymeriseringen av F-aktin Profilin binder G-aktin och sätter fart på elongeringen. Thymosin binder G-aktin och förhindrar elongeringen. Vilken av de G-aktinbindande proteinerna påverkas av PIP 2, och hur påverkas den? Profilin hämmas av PIP 2 Aktin-korsbindande protein delas in i två klasser. Vilka då? Bunt-formande & gel-formande proteiner Beskriv två bunt-formande/cross linking aktinproteiner: Hur är de packade? Hur förhåller de sig till myosin? α-aktinin: bildar löst packad bunt med plats för myosin-ii och får därför kontraktila egenenskaper. Fimbrin: bildar tätt packad bunt utan plats för myosin-ii och saknar därför kontraktila egenskaper. Hur påverkas α-aktinin & fimbrin av förhöjd intracellulär kalciumnivå? De inaktiveras Nämn och beskriv kort ett gel-formande protein som korsbinder aktin. Filamin korsbinder aktinfilament i räta vinklar så att de bildar nät som ger gel-formande egenskaper Vad kallas proteinet som klipper F-actin? Vilket ämne aktiverar det proteinet, och vilket ämne hämmar det? Gelsolin. Aktiveras av Ca 2+. Hämmas av PIP 2 Hur många subenheter har myosin I & II? Ge exempel på funktioner som de utför Myosin-I är monomer, verksam i t ex vesikeltransport. Myosin-II är dimer, verksam i t ex muskelkontraktion Ge fem exempel på aktinets funktioner i den eukaryota cellen Struktur (t ex mikrovilli), rörelse (amöboid förflyttning), intracellulär transport, muskelkontraktion, cytokines Beskriv funktion hos tropomyosin & troponin i muskelsammandragningen Tropomyosinet är virat som en spiral runt F-aktinhelixen och blockerar aktinets aktiva säte i vilande läge. Troponin kombinerat med Ca 2+ bildar konformationsändring i tropomyosinet så att aktinets aktiva säte blottas. Vilka tre komponenter ingår i troponinkomplexet, och vilka enskilda funktioner har de? TnI har affinitet till aktin. TnC har affinitet till Ca 2+. TnT har affinitet till tropomyosin. Redogör kortfattat för skelettmuskulaturens korsbryggecykel Myosinet binder in ATP > ATP hydrolyseras, myosinet fosforyleras och laddas > Myosinet fäster till aktinet > Myosinet flyttar aktinet, power stroke > Myosinet håller kvar aktinet tills ny ATP binder in > cykeln börjar om Vilket är det kontraktionsregulatoriska proteinet i glatt muskulatur? Beskriv hur myosinet fosforyleras. Ca 2+ binder till calmodulin istället för troponin. Calmodulin-kalciumkomplexet aktiverar MLCK, myosine light chain kinase, som i sin tur fosforylerar myosinets regulatoriska lätta kedja och därmed aktiverar myosinet. Hur upphör kontraktion i glatt muskulatur? Vilket ämne ämne är av betydelse, och vilket protein reglerar det? Sänkta kalciumnivåer aktiverar myosin fosfatas som defosforylerar myosinets regulatoriska lätta kedja. Med vilket myosin bildar aktinet en kontraktil ring med under cytokinesen? Myosin-II Ge tre exempel på de intermediära filamentens funktioner i den eukaryota cellen Stabiliserar cell & membran, ger elasticitet mot mekanisk stress via desmosomer, stabiliserar kärnmembranet Vilka är mikrotubulis subenheter? Vad polymeriseras de till? Hur många polymerer bildar en mikrotubuli? En tubulin heterodimer består av en α- & en β-tubulin. Flera tubulin heterdimerer bildar ett protofilament. 13. Var finner man γ-tubulin i cellen? Centrosomen har ringformade strukturer där mikrotubuli polymeriseras från. Strukturen består av γ-tubulin. Vilken av mikrotubulis polära ändar växer från centrosomen? Vilket tubulin finns därmed ytterst? Mikrotubulis pluspol, därmed finns β-tubulin ytterst Vad är MAP? Vilka två MAPs stabiliserar mikrotubuli? Mikrotubuliassocierade protein. Tau & MAP2 Det finns två typer av mikrotubuli motorprotein. Vilka? Åt vilka av mikrotubulis poler vandrar de åt? Kinesin, som vandrar utåt mot mikrotubulis pluspol; och Dynein, som vandrar inåt mot mikrotubulis minuspol Ge fyra exempel på mikrotubulis funktioner i den eukaryota cellen Ger form och stabilitet, deltar i intracellulär transport, deltar i celldelningen, bildar cilier & flageller Vilken är ciliens funktionella enhet? Vilket motorprotein gör rörelserna? Vad kallas ciliens bas? Vad liknar den? Ciliens kärna kallas axoneme och består av 9+1 mikrotubulipar. Dynein. Basalkropp, som liknar en centriol. 2
Föreläsning II Extracellulärmatrix, celladhesion och cellkontakter Vad fäster celladhesionsmolekyler (CAMs) till? Andra celler eller till extracellulärmatrix (ECM). Vilka fyra typer av celladhesionsmolekyler finns? Vilka av dessa är Ca 2+ -beroende? Immunoglobulinfamiljens CAM (IgF CAM), integriner, cadheriner och selektiner. De tre sistnämnda. Vilka celladhesionsmolekyler är homo- respektive heterofila? Homofil: cadheriner Heterofil: selektiner & integriner Homo- & heterofil: IgF CAM Vad definierar receptorers aviditet & affinitet? Aviditet är den synergiskt kombinerade styrkan av multipla bindningar mellan receptor & ligand. Affinitet är en enkel receptors förmåga att binda liganden. Vilken CAM kopplar samman intracellulära aktinfilament mellan celler? Vad kallas cellkontakten? Cadheriner via zonula adherens Vilken typ av cytoskelett länkas samman via desmosomer? Vilken sort i synnerlighet? Via vilken CAM? Intermediära filament, i synnerlighet keratin. Cadheriner Var på den polariserade cellen finns hemidesmosomerna? Vilken CAM kopplar dem till cytoskelettet? Cellen basala yta. Hemidesmosomerna kopplar cellen till basalmembranet. Integriner Vad kallas desmosomens protein som kopplar intermediära filament till förankringsproteinerna? Desmoplakin Vilka är desmosomens två förankringsproteiner? Plakoglobin & plakofilin Vilka är de två desmosomala cadherinerna (adhesionproteiner)? Desmoglein & desmocollin Vilken sorts protein binder till oligosackarider på andra celler? Selektiner Vilket protein deltar i weak adhesion & rolling? Vilket protein deltar i strong adhesion & emigration? Selektiner. Integriner. Immunoglobulinfamiljens celladhesionsmolekyler kan binda homofilt eller heterofilt. Vad binder de till då? Homofil bindning till andra av IgF CAM. Heterofil bindning till integriner Ge två exempel på olika typer av immunoglobulinfamiljens celladhesionsmolekyler, IgF CAM ICAM (intercellulär) & NCAM (neural) Vilka är de pre- & postsynaptiska synapsformande proteinerna mellan två neuron? Neurexin är presynaptisk, neuroligin är postsynaptisk Vilka två andra cell-cell adhesionsmolekyler innehåller nervsynapsen? NCAM & cadheriner Under nervcellmembranet hålls adhesionsmolekylerna på plats av en särskild cytoskelettkomponent. Vilken? PSD95 Beskriv vilka funktioner täta fogar/zonula occludens har Zonula occludens tätar kontakten mellan närliggande celler och förhindrar molekyler från att passera emellan. De avgränsar transportproteiner till olika sidor av membranet så att sidorna får olika specialicerade funktioner; de säkerställer basal-apikal orientering av epitelet cellens polarisering Vilka är zonula occludens två adhesionsmolekyler? Claudin & occludin Vilka tre typer av cellkontakter innefattar junctional complex? Vad är deras organisation avgörande för? Tight junction > adherens junction > desmosomal junction. Ordningen är avgörande för epitelets polaritet. Beskriv kortfattat gap junction/nexus byggstenar Sex connexiner bygger en connexon. Två connexoner bildar en nexus mellan två närliggande celler. Nämn tre strukturer som basalmembranet bekläder Epitel, muskelceller, glomerulus Nämn fyra anledningar till varför basalmembranet är viktigt för cellen Viktig för cellens polaritet, tillväxt, differentiering och överlevnad Vilka är basalmembranets fyra viktiga proteinkomponenter? Laminin, nidogen, perlecan, och kollagen typ IV Vilken adhesionsmolekyl (CAM) förankrar cellen till basalmembranet? Integriner Vilka är hemidesmosomens två förankringsproteiner? Dystonin & plektin 3
Vad är alloster reglering? Då ett protein regleras genom inbindningen av en molekyl till proteinets allostera säte (ej aktiva säte). Regulatorska molekyler som ökar proteinets aktivitet kallas allostera aktivatorer, och de som minskar proteinets aktivitet kallas allostera inhibitorer. Regleras integriner inifrån eller utifrån cellen? Via vilken typ av reglering? Både och via alloster reglering Vad är fokal adhesion? En benämning på ansamlandet av inegrinkontakter mellan cell & ECM Vilka typer av receptorer kan aktivera förankringsproteiner så att bindningen till matrixliganden stärks? Tyrosinkinas- & Gprotein-kopplade receptorer Vilka adhesionsmolekyler deltar i endotelets antigenpresentation för immunceller? Immuncellen bär på LFA-1. Antigenpresenterande cellen (endotelet) bär på ICAM. Vad kallas molekylen som presenterar främmande ämnen (antigen) för T-cellerna? MHC, major histocompatibility complex Aktiveras T-cellens adhesionsmolekyl inifrån-ut eller utifrån-in? Vilken adhesionmolekyl menas? Inifrån-ut. LFA-1 (Lymphycyte function-associated antigen) Beskriv vilka klasser av antigenpresenterande molekyler som finns Klass I: finns i alla kroppens celler, specialiserade på att presentera antigen som cellen tillverkar, t ex virusprotein eller kroppseget protein vid autoimmun sjukdom Klass II: finns endast hos B-cellerna och andra antigenpresenterande celler, t ex makrofager & monocyter. Dessa är specialiserade på att presentera antigen som de tagit från omgivningen, t ex via fagocytos Ange tre mesenchymala celler Fibroblaster, osteoblaster, kondrocyter Vad består ECM grundsubstans av? Proteoglykaner & GAG (glukosaminoglykaner) Vilka fibrösa proteiner är komponenter i ECM? Kollagen & elastin Nämn tre övriga specialicerade proteiner i ECM Fibronektin, laminin, matricellulära protein Vad är matricellulära protein? Extracellulära protein som inte bidrar till att bilda struktur, men istället reglerar cell-matrixinteraktion. Vilka molekylära beståndsdelar består GAG av? Det är en ogrenad polysackaridkedja uppbyggd av disackarider, varav ena bär en aminogrupp Vilken kemisk skillnad föreligger mellan olika GAG? De har olika grad av sulfatering Nämn fem GAG Hyaluronan, kondroitin, dermatansulfat, heparansulfat, keratansulfat Beskriv på vilket sätt GAG ger hög tryckhållfasthet i ledbrosk t ex. GAG negativt laddade och attraherar därför katjoner, t ex Na +, som i sin tur binder vatten. Vilken GAG betraktas inte som en proteoglykan, och varför inte? Vad gör den unik bland andra GAG? Hyaluronan. Den är inte kovalent bunden till protein. Den är inte sulfaterad alls, och den bildas i cellmembranet Beskriv hur och var GAG produceras och modifieras. Proteinkomponenten produceras i rer. Modifieras posttranslationellt i Golgi då disackaridkedjan adderas till proteinet för att bilda proteoglykanen. Hyaluronan är ett undantag, eftersom den inte bär på ett protein och dessutom synteseras av enzymer i cellmembranet. Aggrecan utgör större delen av broskvolymen. Vad är aggrecan? Vad är aggrecan aggregate? Aggrecan är är flera GAG kopplade till ett kärnprotein. Flera aggrecan kan kopplas till en gemensam hyaluronanmolekyl och bilda aggrecan aggregate. Vilka är de transmembranella proteoglykanfamiljerna? Syndikaner, glypikaner, betaglykaner, och CD44-familjen Vilken aminosya är särskilt förekommande i en specifik ordning i kollagenets primärstruktur? Glycin, som är var tredje aminosya Vilken aminosyra i kollagenet har stabiliserande effekt? Vad i kollagenet skapar vätebindningar? Prolin. Hydroxylerat prolin. (OH-prolin) Fem grupper av kollagen baserat på funktion kan urskiljas. Vilka? Fiberbildande, fiberassocierade, nätverksbildande, förankrande, kollagenlika strukturer (t ex PG-kärnprotein) 4
Vad kallas kollagenet innan posttranslationell modifiering? Vilka modifieringar sker? Hur sker transport ut? Pro-α-kedja. De hydroxyleras och glykosyleras. Tre pro-α-kedjor bildar trippelhelixar i vesiklar inför exocytos. Hur organiseras kollagenet till fibrer efter exocytosen? Trippelhelixmolekylerna självassocierar extracellulärt och bildar fibriller. Fibriller självaggregerar till fibrer. Beskriv förloppet för kollagensyntes & fiberbildning, gärna med illustrationer. Pro-α-kedjor glykolyseras & hydroxyleras i golgi. Tre pro-α-kedjor bildar trippelhelixi vesiklar. Trippelhelixmolekylerna exocyteras och självassocierar extracellulärt till fibriller. Fibriller självaggregerar till kollgenfibrer. Vilket enzym stabiliserar trippelhelixmolekylerna? Vad håller dem samman? Vilka kofaktorer behöver enzymet? Lysylhydroxylas. Deaminerade lysinrester. Järn & C-vitamin Vad är cross-link? Då två eller flera polypeptider kopplas samman; protein-protein-interaktioner Vilken kollagentyp modifierar en annan kollagentyp för fibrillassociation? Kollagen IX modifierar kollagen II Vad kallas de elastiska fibrernas byggstenar? Vad håller dem samman? Vilka molekyler stabiliserar dem? Elastin. Sammanbinds via deaminerade lysinrester. Stabiliseras via fibrillin. Vad är fibronektin? Vad är det viktigt för, t ex? Multifunktionellt ECM-protein med domäner för binding till t ex kollagen. Viktigt för t ex vidhäftning & rörelse. ECM-proteiner har inte bara en strukturell roll. Kan du nämna en annan? De är också med och reglerar tillväxtfaktorers aktivitet och presenterar dem för cellytereceptorer. Föreläsning III Integrerad signaltransduktion Hur är förhållandet mellan ligandkoncentration & receptoraffinitet i endokrin respektive synaptisk signalering? Endokrin ligandkoncentration hög, receptoraffinitet låg Synaptisk ligandkoncentration låg, receptoraffinitet hög Beskriv fyra sätt på vilka hormoner kan signalera intercellulärt Endokrint, parakrint, autokrint, juxtakrint Vad är juxtakrin signalering? Då cellkommunikation sker via strukturer (lipider, oligosakcarider, proteiner) bundna till cellmembranen Vad gör ett kinas? Vad gör ett fosfatas? Kinaset fosforylerar. Fosfataset defosforylerar. Vad är lipid rafts? Vilka tre komponenter är de särskilt rika på? Specialicerade regioner i plasmamembranet, särskilt rika på sfingolipider, kolesterol och GPI-förankrade protein Vad spjälkar PLC för att bilda 2nd messengers? Vilka bildas? Vad binder de till? Vilken effekt har de? PLC spjälkar den membranbundna fosfolipiden PIP 2 till att bilda DAG & IP 3. DAG binder till PKC i cytoplasma, varvid PKC vandrar till cellmembranet. IP 3 binder till ER, varvid Ca 2+ frigörs. Vilken effekt har G-alfa på på AC? Vilken 2nd messenger kan AC bilda? Vad binder de till? Vilka effekter har de? G-alfa kan vara aktiverande eller inhiberande. AC bildar camp. camp binder till PKA, som aktiverar egna målproteiner via fosforylering. Vad är eikosanoider? Vad är de företrädesvis ett derivat av? Varför är de viktiga? Ge exempel på en eikosanoid. De är en grupp av signalsubstanser som även kan verka som lokala hormon. De är derivat av fettsyror, företrädesvis arakidonsyra. Eikosanoider har en viktig roll för inflammatoriska processer. Prostaglandiner, t ex. Vilken viktig fysiologisk roll har prostaglandiner (PG) vid sårskada? Vilka enzym bildar PG? Vad bildas de av? Aktivering av inflammation. COX-1 & COX-2. De bildas av arakidonsyra. Vad skiljer sig aktivering och lokalisering hos COX-enzymen? COX-1 är stadigt aktivt och finns i de flesta av kroppens celler. COX-2 å andra sidan, är ett inducerbart enzym som svarar på inflammation. Det är COX-2 som medierar inflammationens kardinalsymptom. Vad står NSAID för? Ge ett exempel på en NSAID. Hur verkar de, och vilken effekt har de? Non-steroidal anti-inflammatory drug. Aspirin, t ex. De hämmar cyklooxygenas (COX) och dämpar inflammation Beskriv fem sätt på vilka nedreglering/adaption/desensibilisering sker Receptor till endosom för att koppla loss ligand, sen tillbaks; receptor till lysosom; receptor inaktiveras; receptorns signalprotein inaktiveras; receptorn producerar inhibitoriskt protein och återkopplas negativt. Vad är crosstalk? Då en eller fler komponenter i en signaltransduktion påverkar en annan. Beskriv G-proteinets princip i kort. Ligand binder G-protein > G-alfa binder GTP istället för GDP > G-alfa frigörs och far mot ett effektorenzym. Ge tre exempel på var specifika G-proteiner finns Ögats tappar & stavar, luktepitelcellerna, tungans smaklökar 5
Föreläsning IV Enzymologi, sortering & posttranslationell modifiering av protein Vissa enzym behöver en kofaktor för sin aktivitet. Vilka två typer koenzym finns? Oorganiska joner & organiska koenzym (ofta från vitaminer) Vad är en prostetisk grupp? Vad är ett co-substrat? En kofaktor som är hårt bunden till enzymet och lämnar det inte efter reaktionen utan regenereras på plats En kofactor som binder enzymet reversibelt och lämnar normalt enzymet efter reaktion Vad är ett holoenzym? Vad är ett apoenzym? Holoenzym är ett katalytiskt aktivt enzym med kofaktor. Apoenzym saknar kofaktor och är därför inaktivt. Enzymer indelas efter vilken reaktion de katalyserar. Beskriv sex av dessa grupper. Oxidoreduktaser: elektronbärare. Transferaser: flyttar hela grupper. Hydrolaser: flyttar grupper till vatten. Lyaser: adderar grupper till dubbelbindningar, eller tvärtom. Isomeraser: flyttar grupper i samma molekyl Ligaser: klyver ATP och formar bindningarna: C-C, C-S, C-O, C-N Två termodynamiska parametrar av enzymreaktion finns. Vilka? (1) ΔG (energiskillnad mellan reaktand & produkt); (2) aktiveringsenergi (krävs för att initiera reaktionen) Ange vilka av följande reaktioner är endoterma eller exoterma: ΔG<0, ΔG=0, ΔG>0. Vilka är spontana? Exoterm (spontan), jämvikt, endoterm (ej spontan) Hur accelererar enzymer biokemiska reaktioner genom att påverka termodynamiken? De sänker aktiveringsenergin och underlättar bildandet av transitionstillståndet Om en reaktion har flera steg med olika aktiveringsenergi, vilket är då hastighetsbestämmande? Det reaktionssteg med högst aktiveringsenergi Enzymets säte befinner sig alltid i en trång inbuktning en katalytisk klyfta. Vad möjliggör denna struktur? Substratspecificitet, unik miljö för reaktionen, samt uteslutande av onödigt vatten Vad betyder induced fit? Att enzym som inte passar substratet precis kan formas efter dem för att samtidigt också aktiveras av det Vad är enzymet alltid komplementärt till? Transitionstillståndet Ett enzyms reaktionshastighet kan anges på två sätt. Vilka? Antal mol produkt per tidsenhet eller antal förbrukade substrat per tidsenhet. Vad betyder V max & K m inom enzymkinetiken? V max är maxhastighet vid oändlig substratkoncentration. K m är ett värde på enzymets affinitet till substratet. Hur korrelerar värdet av K m med enzymets affinitet till substrat? Lägre värde betyder högre affinitet Vad betyder K cat? Vad anger det? Omsättningstal. Anger hur många substrat som ombildas till produkt av en enzymmolekyl per tidsenhet Hur kan vi med ovanstående kunskap ange ett mått på enzymets effektivitet? Kvoten mellan omsättningstalet (K cat ) och substratsaffiniteten (K m ), d v s Effektivitet = (K cat ) / (K m ), Hur påverkar substratets koncentration ES-komplexet i kompetitiv & icke-kompetitiv hämmning? I kompetitiv hämning kan hög koncentration av substrat konkurrera ut hämmare. Det går inte icke-kompetitivt. Vad definierar alloster reglering? Det är en reglering som sker genom att en susbtans binder till enzymet och påverkar dess konformation så att reaktionen blir mer eller mindre gynnsam för substratet. Man talar om positiv eller negativ alloster reglering. Vad kallas regleringen ifall substratet aktiverar enzymet? Vad kallas det om en annan molekyl gör det? Homotrop reglering. Heterotrop reglering. Vad gör isoenzymer? De reglerar samma reaktioner fast på olika ställen i kroppen och vid olika tidpunkter i livet Ge tre exempel på reversibel kovalent modifiering Fosforylering, acetylering, metylering Vad kallas enzym som fosforylerar? De som defosforylerar? Vad kallas en inaktiv föregångare av ett enzym? Kinaser. Fosfataser. Zymogen eller proenzym På vilka två platser i cellen sker proteinnedbrytning, och vad skiljer de båda platserna åt? Lysosomen, där ospecifik nedbrytning sker; samt proteasomen, där det regleras via ubiquitin Vilka två typer av glykolysering finns? Var sker de? Vilka aminosyror sker det via? N-länkad: sker i ER via aspargin. O-länkad: sker i Golgi och cytosol via serin & treonin Vad är glykolyserade proteiner jämfört med de som inte är det? De blir mer hydrofila & vattenlösliga, och de blir mer motståndskraftiga mot enzymatisk nedbrytning 6
Vad är chaperoner och vad har de för funktion? En grupp proteiner som hjälper till med veckningen av proteiner Vilka två familjer av chaperon-proteiner finns och vad har de för funktioner specifikt? Molekylära chaperoner Binder till och stabiliserar oveckade eller delvis veckade protein Chaperoniner Veckar aktivt protein i sin tunn-liknande struktur Vad kallas chaperoninen för glykoprotein? Calreticulin Vilka tre enzym deltar i ubiquitineringen? E1 ubiquitin-activating E2 ubiquitin-conjugating E3 ubiquiting-ligase Vad i en polypeptid påverkar dess signalering för ubiquitinering? Identiteten hos den första N-terminala AA efter metionin; samt destruction box, en specifik AA-sekvens Ubiquitin-kopplad proteolys är viktig av två anledningar. Vilka? Reglering av cellulära processer & eliminering av felaktiga proteiner (muterade, felveckade) Hur lyckas cellen kontrollera icke-kompatibla kemiska reaktioner, t ex proteinsyntes & proteinnedbrytning? De intracellulära organellerna separerar dem icke-kompatibla reaktionerna Proteiner utför sina uppgifter i olika organeller. Hur vet de sina måldestinationer? Specifika signalsekvenser dirigerar proteintransport Protein transporteras till olika cellorganeller via tre olika mekanismer. Vilka? (1) Aktiv transport av stora, fri diffusion av små; (2) Transport genom translokoner; eler (3) Transportvesikler Vilka är de två huvudaktörerna i aktiv proteintransport genom kärnporer? Importin-proteiner & GTP-bindande Ran-proteiner (GTPaser) Vad kallas signalsekvensen som tar proteiner till cellkärnan? Vad händer med denna efter transport? NLS (nuclear locating sequence). NLS stannar kvar efter transport Vilka är de två huvudaktörerna i proteinimporten till mitokondrien? TOM (translocase of the outer membrane) & TIM (translocase of the inner membrane) Vilka fem förutsättningar kräver proteinimport till mitokondrien? Mitokondriell signalsekvens, translokon, ATP, protongradient mellan innermembranet, samt chaperoner Vad kallas signalsekvensen som importerar proteiner till mitokondrien? Vad händer med den efter transport? MTS (mitochondria targeting sequence). MTS klyvs av efter transport Vad är co-translation? När ribosomen är bunden till ER för att proteinet, som ribosomen bygger, samtidigt som syntes ska träda in i ER Vilket protein är viktig för co-translation? Vad består den av? Varför är den viktig? Signal recognition particle (SRP), som består av 6 polypeptider bundna till en RNA-molekyl. SRP kopplas till ribosomen, varvid SRP eskorterar ribosomen till ER och dockar den till en translokon Vilka fem indelningar har Golgi? Cis-Golgi reticulum, cis-golgi, medial-golgi, trans-golgi, trans-golgi reticulum Vad gör höljesproteiner (coat protein)? Ge ett exempel på en sådan De hjälper till att kröka membranet och anrika de protein som ska transporteras via vesikel. T ex clathrin Vad kallas det motorprotein som knipsar av vesikeln från ursprungsmembranet? Vad är speciellt med det? Dynamin, som är det enda motorproteinet med vridningseffekt Lysosomen har avsevärt lägre ph än cytoplasma. Hur kan det komma sig? Den har en ATP-driven protonpump i membranet Vilken molekyl dirigerar proteiner till lysosomen? Var fästs den på proteinet? Mannos-6-fosfat, som fästs på proteinets N-länkade oligosackarider Var i cellen N-glykolyseras glykoproteiner? Vilket enzym fäster mannos till oligosackariden, var i cellen sker det? ER. Fosfotransferas, i cis-golgi Sammanfattning av proteinsortering. Gör en tabell med fyra kolumner: destination, signal, aktörer, noteringar. Under första kolumnen fyller du i sex rader: kärna, mitokondrie, lysosom, cellexteriör, membran, cytoplasma. Destination Signal Aktörer Noteringar Kärna NLS nukleoporiner, importiner, Ran (GTPas) proteiner veckade; NLS blir kvar Mitokondrie MTS Translokon (TIM & TOM), chaperon, ATP proteiner ej veckade; MTS klyvs bort sen Lysosom ER SRP, rer, chaperoner, chaperoniner, Golgi, Co-translationell transport till ER glykolyseringsenzym, fosfotransferas M-6-P-sortering i Golgi Cellexteriör ER SRP, rer, chaperoner, chaperoniner, Golgi, Samma som ovan glykolyseringsenzymer Membran ER samma som ovan Samma som ovan Cytoplasma Inget fria ribosomer i cytoplasma Stannar där de synteseras 7
Föreläsning VI Farmakodynomik & farmakokinetik Vad är skillnaden mellan substansnamn & produktnamn? Substansnamn anger den aktiva substansen, produktnamn anger varumärket Vilka fyra huvudgrupper av målproteiner för läkemedel finns? Receptorer, transportproteiner, jonkanaler, enzymer Vilka sorters receptorer finns som målprotein för läkemedel? G-proteinkopplade, kinaskopplade, jonkanalkopplade, intracellulära receptorer Vad anger Y- respektive X-axeln i en graderad koncentration- eller dos-responskurva? Y-axlen anger effekt i procent, X-axeln anger logaritmen av koncentrationen eller dosen Vad är EC50? Vad är ED50? Koncentrationen eller dosen av ett läkemedel som krävs för att utlösa halva maximala effekten Vad definierar receptorers aviditet & affinitet? Aviditet är den synergiskt kombinerade styrkan av multipla bindningar mellan receptor & ligand. Affinitet är en enkel receptors förmåga att binda liganden. Vad är ett annat ord för efficacy? Vad är en ligands efficacy? Efficacy, eller effektintensitet, är ligandens förmåga att ge maximal effekt; det beskriver med vilken maximal styrka ett läkemedel producerar respons i vävnaden Vad är en ligands potens? Hur anges ett läkemedels potens? Ett mått på ligandens koncentration som är nödvändig för att uppnå en given effekt Potens anges som koncentration av ett läkemedel som ger halva maximala responsen, d v s EC50 På vilken axel avläses efficacy & potens i en graderad kurva där Y visar respons och X visar log(konc/dos)? Efficacy avläses på Y-axeln, potens avläses i X-axeln Vad är jämviktskonstanten? Den koncentration av en ligand där hälften av receptorerna är uppbundna, d v s ockupansen är 50% Vad är receptorreserv? Maximal effekt kräver inte alltid 100% ockupans. Överskottet på receptorerna kallas då receptorreserv. Vad är skillnaden mellan affinitet & efficacy? Ligandens ockupation av receptorn uttrycks i affinitet, efficacy uttrycker snarare ligandens aktiveringsförmåga. Var är en partiell agonist? Hur kan en sådan ligand också ha antagonistisk effekt? Ligander som binder till receptorer och endast ger partiell efficacy jämfört med en full agonist. Om partiella & fulla agonister konkurrerar om samma receptorer, så kommer ju de partiella agonisterna att sänka den totala receptoraktiveringen jämfört med om de fulla agonisterna var ensamma med att ockupera receptorerna. Därmed sagt kan de fungerar både som agonister & antagonister. Hur stabiliseras en receptor av en full agonist jämfört med en partiell agonist? En full agonist stabiliserar receptorn i aktiv form. En partiell agonist stabiliserar receptorn i aktiv & inaktiv form. Vad är en antagonist? En ligand som binder till receptorn och blockerar den så att det normala receptorsvaret hämmas. Vad gör en ligand irreversibel? Ifall den permanent binder till och påverkar receptorn. Vad är en kompetitiv antagonist? En kompetitiv antagonist konkurrerar om samma bindningsställe som agonisten Vad är ortosterisk & allosterisk bindning? Vid ortosterisk bindning konkurrerar agonisten och antagonisten om samma bindningsställe. Vid allosterisk bindning har de båda olika bindningsställen på på samma receptor. Vilken efficacy har normalt antagonister? Antagoniser har ingen efficacy Vad definierar en selektiv ligand? Den har högre affinitet för en receptortyp och lägre affinitet för en annan Var finner du betaadrenergareceptorer, till exempel? β-1: hjärtmuskeln β-2: andningssystemet β-3: vita & bruna fettceller Vilka är farmakokinetikens faser? Vilka ytterligare sub-faser finns? Absorption (upptag), distribution (fördelning), elimination (avlägsnande). Elimination: metabolism & utsöndring Vad är jämviktskoncentration? Då mängden tillfört läkemedel (LM) är lika med mängden eliminerat LM. 8
Vad är distributionsjämvikt? Då mängden distribuerat från blodet till vävnaden är lika med mängden redistribuerat tillbaka till blodet. Vilket medium i kroppen kan avspegla ett läkemedels kinetik? Plasmakoncentrationen Vad är en depåtablett? Läkemedelsberedning som utformats för att långsamt pysa ut sin effekt Absorption av läkemedel påverkas av tre faktorer. Vilka? 1 Administreringssätt/beredningsform: jämför peroralt/injektion, eller brustablett/depåtablett 2 Blodförsörjning vid absorptionsstället: jämför injektion intravenöst/intramuskulär/subkutan 3 Läkemedlets fettlöslighet: fettlösliga absorberas bättre än vattenlösliga Vad är biologisk tillgänglighet? Det anger hur mycket av intaget LM som når systemkretsloppet i oförändrad form. Vilka två faktorer påverkar den biologiska tillgängligheten? Absorptionsgrad & presystemisk metabolism Så hur skulle du räkna ut biologisk tillgänglighet (F)? F = (totalt given dos ej absorberad dos presystemiskt metaboliserad dos) / totalt given dos Vad är presystematisk metabolism? Ge tre exempel på sådana processer ifall LM administrerats peroralt Den metabolism ett LM genomgår innan det når systemkretsloppet. T ex bakteriell omvandling i tarmlumen, enzymatisk omvandling i mukosaceller, eller omvandling i levern via portavenen som för venöst blod från tarm Ett läkemedels distribution påverkas av 4 faktorer. Vilka? Blodflödet, distributionsbarriärer, LM fettlöslighet, ph-beroende laddning (syrabas-fällor kan uppstå) Ge exempel på två distributionsbarriärer Blod-hjärnbarriären & blod-placentabarriären Vad är en syrabasfälla? Om ett läkemedel tas upp i en miljö/cell där ph-förändringar skapar en laddad molekyl och därmed fångar LM. Hur reagerar svaga syror i basisk miljö? Hur påverkar det membranpermeabiliteten? De avger vätejoner och blir laddade, därmed minskar membranpermeabiliteten Hur reagerar svaga baser i sur miljö? Hur påverkar det membranpermebiliteten? De tar upp vätejoner och blir laddade, därmed minskar membranpermeabiliteten Kan proteinbundna LM förflytta sig över membraner? Nej Vad är distributionsvolym? Vad anges Vd med för enhet? Visa med en ekvation. Den volym, med samma koncentration av LM som i plasma, som behövs för att rymma allt LM i kroppen. Vd anges i liter. Vd = total mängd LM / LM koncentration i plasma = (mol) / (mol/liter). Vilka två faktorer påverkar distributionsvolym (Vd)? Fettlösligheten hos ett LM, samt hur det binder till plasmaprotein och vävnad Hur påverkar distrubitionsvolymen LM halveringstid? Större Vd gör längre halveringstid Ett LM fria fraktion kan spridas till olika fördelningsrum. Påverkad det Vd? Ge exempel på tre fördelningsrum! Ja, ifall LM endast förhåller sig i t ex blodplasma är ju Vd liten, jämfört med om det finns i både plasma och intracellulärt. Exempel på fördelningsrum är: blodplasma, interstitiella rummet, och intracellulärt Nämn ett i levern viktigt enzym för metabolismen av LM Cytokrom P450 Hur metaboliseras LM i levern? Beskriv processen i två faser Levern omvandlar LM struktur och därmed dess egenskaper Fas 1 Metabolism (t ex oxidation, hydroxylering) via cytokrom p-450, gör LM mer reaktivt Fas 2 Konjugering med t ex acetylgrupper så att vattenlösliga molekyler bildas som kan utsöndras via urin LM som utsöndras med gallan kan reabsorberas till blodet. Vad kallas det? Hur går det till? Enterohepatisk cirkulation. Enzymer i tarmen bryter upp konjugeringar och substansen blir åter fettlöslig. Vad är clearance? Vilken enhet anges clearance i? Den volym plasma per tidsenhet som befrias från LM. Anges i volym/tidsenhet Vad är första ordningens kinetik? Då läkemedel elimineras med en hastighet som är proportionell mot koncentrationen Vilka farmakokinetiska kompartment-modeller finns? En-kompartmentsmodellen: läkemedel sprids i ett fördelningsrum Två-kompartmentsmodellen: läkemedel sprids i flera fördelningsrum 9
Gör en tabell med följande kolumner: koncentration (mg), halveringstid (h), eliminationshastighet (mg/h). Fyll i den första radens två första fält med 100mg, 2h och 25mg. Räkna och fyll i två rader till. Koncentration Halveringstid Eliminationshastighet 100mg 2h 25,0mg 50mg 2h 12,5mg 25mg 2h 6,25mg Vad kallas även nollte ordningens kinetik? Hur fungerar LM med nollte ordningens kinetik? Mättnadskinetik. LM med mättnadskinetik elimineras med konstant hastighet och oberoende av koncentration Gör en tabell med följande kolumner: koncentration (mg), halveringstid (h), eliminationshastighet (mg/h). Fyll i den första radens två första fält med 100mg, 2h och 5mg/h. Räkna och fyll i två rader till. Koncentration Tid Eliminationshastighet 100 2 5 90 2 5 80 2 5 Vad skiljer LM av första ordningens kinetik från LM av nollte ordningens kinetik? LM av första ordningens kinetik elimineras i i en hastighet som är proportionell mot koncentrationen. LM av nollte ordningens kinetik elimineras i konstant hastighet oberoende av koncentrationen. Hur påverkas enzymens kapacitet med stigande LM-koncentration av LM av 1a samt 0e ordningens kinetik? För 1a ordningens LM stiger metabolismen med stigande LM-koncentration. Enzymen har kapacitetsöverskott. För 0e ordningens LM påverkas inte metabolismen med stigande LM-koncentration. Enzymen är mättade. Utsöndring sker huvudsakligen via njurarna. Genom vilka tre processer kan LM flyttas från kapillär till tubuli? Filtration, sekretion, reabsorption Clearance är summan av två termer. Vilka, och var sker dessa? Metabolism av LM, som sker i levern; och Utsöndring, som sker i njurarna Vad kan man räkna ut om man har distributionsvolym & clearance? Halveringstiden för ett lm. Efter hur många halveringstider uppnås steady state? Efter fem halveringstider. Varför vill man ha jämviktskoncentration av ett LM? Därför att för hög koncentration medför risk för biverkning, för låg koncentration kan medföra utebliven effekt. Vad är farmakodynamik? Vad är farmakokinetik? Läran om läkemedlens effekter, respektive Läran om läkemedlens omsättning i kroppen. Fig1) Ange vilken av kurvorna som har bäst efficacy. Ange också vilken som har bäst potens, uttryckt i EC50 A har bäst efficacy. Alla tre har samma potens. Fig2) Ange vilka agonister som har högst efficacy, bäst potens, samt vilka som är partiella agonister. a) har högst efficacy & potens. c) & d) är partiella agonister. Fig3) Ange vad som visar (1) agonist + kompetitiv antag., (2) agonist + icke-kompetitiv antag.; och (3) agonist a) är agonist. b) är agonist + kompetitiv antagonist. c) är agonist + icke-kompetitiv antagonist Figur 1 Figur 2 Figur 3 10
Föreläsning VII Autonoma nervsystemets farmakologi Vilken typ ligand & receptor har: (1) somatiska efferenta systemet; (2) sympatikus; och (3) parasympatikus Somatiska efferenta systemet: ACh (nik) Sympatikus: ACh (nik) > NA, eller ACh (nik) > ACh (mus), eller ACh (nik) till binjure Parasympatikus: ACh (nik) > ACh (mus) Vilken typ av receptorer är de nikotinerga? Ge tre exempel på var man finner dessa De är jonkanalkopplade. T ex tvärstrimmig muskulatur, ganglier, binjuremärg Vilken typ av receptorer är de muskarina? Ge tre exempel på var man finner dessa De är G-proteinkopplade. T ex glatt muskulatur, hjärta, körtlar Vilka typer av muskarinreceptorer finns? Är de inhiberande eller aktiverande? Ge exempel på var de finns M1 (+) neuron, M2 (-) hjärta, M3 (+) glattmuskel & körtlar, M4 (-) CNS, M5 (+) CNS Vilka second messengers har de olika M-receptorerna, och vilka enzym ger upphov till dem? M1, M3, M5: camp från adenylatcyklas. M2, M4: IP 3 & DAG (av PIP 2 ) från fosfolipas C. På vilka fyra sätt kan kolinerg signalöverföring påverkas med läkemedel? LM kan vara muskarina agonister, antagonister, kolinesterashämmare, eller påverka frisättning av ACh Vilka effekter har stimulering av muskarinreceptorer för: öga, hjärta, bronker, magtarm, samt urinblåsa? Öga: pupillsammandragning, ackommodation för närseende Hjärta: minskad frekvens Bronker: sammandragning, ökad produktion av sekret Magtarm: ökad salivproduktion, relaxation i sfinktrar, kontraktion av glatt muskulatur Urinblåsa: kontraktion av glatt muskulatur Vad heter enzymet som bryter ned ACh i synapsklyftan? Vilken del av ACh återvinns i presynapsen? Kolinesteras. Kolin. Ge tre exempel på hur LM kan hämma frisättningen av ACh LM kan förhindra återupptaget av kolin, förhindra inträde av ACh i vesiklar, eller förhindra exocytosen av ACh Beskriv från vilken molekyl adrenalin bildas samt dess mellanprodukter Tyrosin > DOPA > Dopamin > Noradrenalin > Adrenalin Ge exempel på två enzym som degraderar katekolaminer. Ange även var i förhållande till synapsen de finns. MAO, bundet till presynaptiska nervens mitokondrier. COMT, finns i postsynaptiska målcellen. Vilka adrenerga receptorer finns? Var finns de? Hur påverkas deras second messenger-system av stimulering? Vilka effekter har ligand-receptorkomplexet på målvävnaden? α1 Glattmuskel, lever PLC aktiveras Ca 2+ Kontraktion, glykogenolys α2 Nervterminaler AC inaktiveras camp Hämmar NA-frisättning i synaps β1 Hjärta AC aktiveras camp Ökad frekvens & kontraktionskraft β2 Glattmuskel, lever AC aktiveras camp Relaxion, glykogenolys β3 Fett AC aktiveras camp Lipolys Vilka fysiologiska effekter har α-adrenerg receptorstimulering, mer specifikt? α1 Kontraktion av glattmuskel i blodkärl, urinrör, sfinktrar i magtarmkanal. Stimulerar glukogenolys i lever. α2 Hämmar NA-frisättning Vilka fysiologiska effekter har β-adrenerg receptorstimulering, mer specifikt? β1 Ökar hjärtats frekvens och kontraktionskraft β2 Bronkodilation och vasodilation. Stimulerar glykogenolys i lever. β3 Stimulerar lipolys Vilka adrenerga receptorer påverkar blodkärlens sammandragning, hur hur påverkas de? α1 verkar kontraherande. β2 verkar relaxerande. Ange i vilken ordning följande liganders affinitet till α- & β-adrenerga receptorer: A, NA, isoprenalin (IPR) α NA > A > IPR β IPR > A > NA Nämn sju sätt för hur adrenerg signalöverföring kan påverkas med läklemedel! LM kan vara adrenerga agonister LM kan vara adrenerga antagonister LM kan påverka syntes av NA LM kan påverka lagring av NA LM kan påverka nedbrytning av NA LM kan påverka frisättning av NA LM kan påverka återupptag av NA 11