Omtenta NMET2 (datum 4/2 2012) (totalt 63 p) Torbjörn Bengtssons frågor (1-6), svara på separat papper 1. Redogör kortfattat för följande organellers uppbyggnad och funktion hos en eukaryot cell. a) golgiapparat b) kärna c) peroxisom (6 p) 2. Tillkomsten av den eukaryota cellen under evolutionen var beroende av en interaktion mellan den eukaryota urcellen och bakterier, vilket exemplifieras av mitokondrien och kloroplasten. Vilka strukturella och funktionella egenskaper hos mitokondrien visar att den har ett bakteriellt ursprung? (3 p) 3. Alla celler är beroende av ett dynamiskt cytoskelett för sin aktivitet. Vita blodkroppar förflyttar sig i den extravaskulära vävnaden för att spåra upp och avdöda bakterier genom amöboid rörelse och i nervceller förekommer en tät trafik av cellkomponenter fram och tillbaka i axonerna. a) För att driva dessa cellfunktioner utnyttjar dessa två celltyper två skilda cytoskelettsystem. Vilka? (1 p) b) Redogör kortfattat för uppbyggnaden och funktionen av det cytoskelettsystem som ligger bakom amöboid rörelse och beskriv översiktligt ingående mekanismer. (4 p) 4. a) Beskriv kortfattat den principiella uppbyggnaden av ett cellmembran och ange de ingående komponenternas huvudsakliga funktion. (4 p) b) Rangordna följande ämnen med avseende på deras diffusionshastighet över ett cellmembran (1-4. 1=lägst diffusionshastighet): urea, sackaros, kloridjon, syrgas. (2 p) c) Vissa ämnen med låg diffusionshastighet kan ändå tack vare speciella transportsystem snabbt passera ett cellmembran. Redogör kortfattat för vilka typer av system för membrantransport som kan förekomma för dessa ämnen i en cell. (4 p)
5. Vilka två intracellulära signalmolekyler genereras/aktiveras vid nedbrytning av membranlipiden fosfatidylinositolbifosfat (PIP2)? Vilka är de primära effekterna av dessa molekyler och vilka mekanismer finns för att avsluta denna intracellulära signalering? (4 p) 6. Nämn två principiella skillnader mellan proteinimport till ER (endoplasmatiskt retikulum) och till kärnan. (4 p) Svar: Proteiner importeras i kärnan som färdigsyntetiserade och färdigveckade och till ER som icke-veckade polypeptidkedjor. Kärntransport är "gated". Porerna är alltid öppna för små molekyler. ER translokoner är alltid stängda and öppnas bara efter att SRPs (signal recognition particles) bundit till SRP-receptorer. Robert Kruses frågor (7-8), svara på separat papper 7. Överintag av kolhydrat och protein i kombination med fysisk inaktivitet skapar lätt ett överskott av acetyl-coa i metaboliskt aktiva celler, t.ex. hepatocyter. A: Vad sker generellt med ett överskott av acetyl-coa i t.ex. levern och varför måste ett överskott av acetyl-coa avlägsnas? (4 p) B: Beskriv kortfattat lipogenesen från acetyl-coa till triacylglycerid (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (4 p) Svar: Bör ha med i svaret: A: Generellt kommer lipogenesen att starta syntes av fettsyror för att få undan ackumulerande acetyl-coa. Då acetyl-coa är en generell intermediär för glukos, fetter samt de flesta aminosyror så kommer ackumulerade nivåer av acetyl-coa nå den jämvikt där koncentrationen av produkten, acetyl-coa, hindrar reaktionerna att fortskrida. Därmed stoppas glykolysen, lipolysen samt aminosyrametabolismen. Detta har ingen större betydelse för ATP-produktionen då acetyl-coa finns i överflöd men för cellen viktiga intermediärer från t.ex. glykolysen kommer att utarmas.
NADPH NADPH Fatty acid synthase NADPH B: Figuren i grova drag. Glycerol ffa från glykolys. Acyl-enheter (2kol) byggs ihop av fettsyrasyntas till fettsyror 8. Glykolysen är en av de få universella processer som sker i alla celler. A: Förklara varför glykolysen är universell för alla celler och varför citronsyracykeln, betaoxidation samt oxidativ fosforylering inte är det. Ge även exempel på två typer av celler som är helt beroende av glykolysen för sin ATP-produktion. (2 p) B: Beskriv kortfattat de olika stegen i den aeroba metabolismen av fullständig oxidation av glukos till CO2 i en cell med god tillgång på syre (illustrera gärna och fokusera svaret på vad som sker samt var i cellen det sker). (4 p) C: Förklara varför pyruvat måste omvandlas till laktat i en cell utan tillgång på syre. (2 p) Bör ha med i svaret: A: Alla celler har cytoplasma och även ett genutryck av de i glykolysen ingående enzymer som krävs. Däremot kräver citronsyracykeln och oxidativ fosforylering att det finns mitokondrier och beta-oxidation kräver mitokondrier samt till viss del peroxisomer. Finns många celler men ffa. röda blodkroppar (pga avsaknad av mitokondrier) och njurbäckenceller (pga
att dessa celler har extremt dålig tillgång till syre). B: Detaljering enligt den förenklade figuren ovan. Hur många kol vid varje steg (8 steg). Var ATP, NADH och FADH2 bildas. Hur NADH och FADH2 används i elektrontransportkedjan. Intermediärnamn är önskvärt men ej nödvändigt. C: Anaerob metabolism av pyruvat sker direkt till laktat utan ytterligare produktion av energi i form av ATP eller NADH. Orsaken är att citronsyracykeln avstannar då dess produkter NADH och ffa FADH2 ej kan användas upp vid avsaknad av O2 som elektronmottagare. Steget från pyruvat till laktat är essentiellt då det förbrukar NADH så att NAD+ åter kan medverka i glykolysen som är det enda sättet att producera ATP från kolhydrater i frånvaro av syre. Om inte så sker så stannar glykolysen då den aktiva bäraren, NAD+, redan är upptagen.
Katarina Perssons frågor (9-12), svara på separat papper 9. Figuren nedan visar två olika koncentrations-respons kurvor för acetylkolin. Den vänstra kurvan visar acetylkolins effekt på en vävnad som bara uttrycker muskarinreceptorer och den högra visar effekten på en vävnad som bara uttrycker nikotinreceptorer. a) Har acetylkolin högst affinitet för muskarin- eller nikotinreceptorer i exemplet nedan? Motivera ditt svar. (2 p) b) Acetylkolin har ett EC50-värde på ungefär 3 x 10-6 M för nikotinreceptor-responsen i det aktuella exemplet. Kd-värdet är ungefär lika stort. Vad är EC50-värdet och Kd-värdet ett mått på? (2 p) c) Ibland är EC50-värdet mycket lägre än Kd-värdet, hur kan man förklara det? (1 p) Svar: a) Acetylkolin har högst affinitet för muskarinreceptorn. Acetylkolin stimulerar muskarinreceptorerna vid lägre koncentration (cirka 100 ggr lägre) än den stimulerar nikotinreceptorerna. b) EC50 = den koncentration av en ligand som behövs för att utlösa halva maximala effekten. Kd = den koncentration av en ligand där hälften av receptorerna är uppbundna (ockupansen är 50%). c) Om det finns en receptorreserv kan maximal effekt uppnås även om inte 100 % av receptorerna är uppbundna.
10. Du läser i FASS att den biologiska tillgängligheten av ett läkemedel efter peroral administrering är 30%. a) Vad innebär detta? (1 p) b) Nämn två faktorer som påverkar den biologiska tillgängligheten. (1 p) c) Metabolism av läkemedel i levern delas in i Fas 1 och Fas 2-reaktioner. Vad sker i Fas 1 respektive Fas 2-reaktionen? (2 p) Svar: a) Det innebär att endast 30% av intaget lm når systemkretsloppet i oförändrad form. b) Läkemedlets absorptionsgrad och den presystemiska metabolismen c) I Fas 1-reaktionen metaboliseras läkemedel, framför allt via cytokrom P-450 enzymer, i syfte att göra läkemedlet mer vattenlösligt och reaktivt. I Fas 2-reaktionen inaktiveras reaktiva substanser som bildats under Fas 1 genom olika konjugeringsreaktioner. Vattenlösliga molekyler bildas som kan utsöndras med urinen. 11. Rangordna intramuskulär injektion, intravenös injektion och subkutan injektion efter hur snabbt plasmakoncentrationen av ett läkemedel ökar vid respektive administrationssätt. Motivera ditt svar. (2 p) Svar: Intravenös injektion ger snabbast ökning av plasmakoncentrationen därefter intramuskulär och sist subkutan injektion. Vid intravenös injektion tillförs läkemedlet direkt i blodet, vid intramuskulär och subkutan injektion måste läkemedlet först passera biologiska barriärer innan det når blodbanan. Genomblödningen i muskulaturen är bättre än i subkutan vävnad (mycket fettvävnad). 12. a) Nämn två principer för farmakologisk hämning av kolinerg signalöverföring. (2 p) b) Hur verkar kolinesterashämmare och när används kolinesterashämmare kliniskt? (2 p) Svar: a) Blockad av acetylkolinreceptorer med muskarina antagonister och hämning av acetylkolinfrisättning från presynaptiska nervterminaler (tex med botulium toxin). b) Kolinesterashämmare hämmar enzymet acetylkolinesteras vilket fördröjer nedbrytning av acetylkolin i synapsklyftan. Acetylkolins effekt förstärks eftersom det ges längre tid att verka. Används kliniskt vid tex myastenia gravis och Alzheimers sjukdom.