Svar omtenta Reproduktion och utveckling, fråga 1-3, 2011-12- 10 Inför celldelning måste DNA:t kopieras. 1. Redogör för hur kopieringen går till och vilka huvudkomponenter som ingår i kopieringsmaskineriet samt deras funktion. (5p) Enligt basgruppsfall 1: Semikonservativ (en ny DNA- sträng och en sträng från modermolekylen) kopiering av en DNA- dubbelhelix till två före celldelning. Själva kopieringen utförs av DNA- polymeras som inkorporerar nya nukleotider i de växande nya DNA- strängarna med strängarna i moder- DNA:t som mall. Watson- Crick- basparning (A::T och G:::C) avgör den nya strängens sekvens. Replikation sker alltid 5 - à 3 - riktning, vilket innebär att begreppen leading strand och lagging strand skall förklaras och hur kopiering sker i de två fallen. Däremed introduceras också bergreppen Okazaki- fragment och ligering, vilka också skall förklaras. Den mest centrala komponenten är DNA- polymeraset som utför själva inkorporeringen av nya nukleotider i replikationsgaffeln (även det senare ett centralt begrepp). Även DNA- gyras och/eller toposiomeras (för att lätta på spänningar i DNA- molekylen före replikation), helikas för upptvinning av moder- DNA- molekylen, primas (för att producera den RNA- prajmer som krävs för igångsättning av produktionen av ny DNA- sträng m h a DNA- polymeraset) och DNA- ligas för slutning av luckor mellan Okazakifragmenten i lagging strand skall beskrivas för full poäng. Svaret kan även innehålla (men ger inte poäng eftersom endast huvudbegreppen skall förklaras) information om replikationens initiering (bl a origin of replication ), samt funktionerna hos single strand- binding proteins, sliding clamp samt korrekturläsningen av den nybildade DNA- strängen. 2. Hur sker överföringen av den genetiska informationen i DNA till mrna? Redogör kortfattat för denna process och vilka huvudkomponenterna för denna överföring är. Din redogörelse bör bland annat innehålla följande begrepp: initiering, elongering, terminering. (5p) Enligt basgruppsfall 3: Första viktiga begreppet är här givetvis att processen som söks är TRANSKRIPTIONEN. Initieringens förlopp vid därför avsedda sekvenser i DNAt (beroende på om prokaryot eller eukaryot transkription beskrivs; t ex - 10 eller - 35 sekvenser eller TATA box och promotorsekvenser) och vad dessa binder för proteiner (RNA- polymeras samt sigma- faktor (prokaryot) eller olika generella transkriptionsfaktorer (eukaryot)) och öppning av DNA- spiralen för start av transkriptionen. Vidare elongeringen genom sammanfogning av ribonukleotider m h a RNA- polymeras m h a den icke- kodande DNA- strängen som mall enligt Watson- Crick- basparning (A::U; G:::C). Capping kan även beskrivas här. Terminering antingen genom rho- beroende eller rho- oberoende process (prokaryoter) och hur det i så fall går till, eller via poly- A- signal och endonukleasaktivitet för klyvning av den växande mrna- strängen samt polyadenylering efter klyvningen (i det eukaryota fallet). Korrekturläsning och splitsning kan också beskrivas men krävs ej och ger därmed ej poäng.
Cellens proteinsyntes sker på ribosomer 3. a) Vilka olika typer av ribosomer finns det? (1,5p) b) Hur är ribosomen uppbyggd? (1,5p) c) Vilka olika säten finns i ribosomen och vilka funktioner har de? (2p) Enligt basgruppsfall 4: a) Tre av följande fyra skall finnas med för full poäng: i) cytoplasmatiska (ensamma): ii) bundna till ER; iii) polysom (d v s ett stort antal ribosomer bundna till samma mrna); iv) mitokondriella (fria i mitokondriematrix) b) Stor och liten subenhet (prokaryot: 50S och 30S ger 70S ribosom; eukaryot: 60S och 40S ger 80S ribosom). Lilla subenhet binder mrna innan första trnat och stora subenheten (som innehåller sätena för trna) binder till pre- initieringskomplexet (det senare kan lika gärna avhandlas i fråga c). De ribosomala subenheterna innehåller ett eller flera rrna och många ribosomala proteiner. Lilla subenheten innehåller ett rrna och många ribosomala proteiner (16S rrna och 21 proteiner i prokaryoter eller 18S rrna och ännu fler proteiner i eukaryoter; krävs ej för full poäng). Stora subenheten innehåller 2 resp 3 rrna i prokaryoter resp eukaryoter (prokaryota: 23S och 5S ; eukaryota: 28S, 5,8S och 5S rrna; detaljer krävs ej) samt 31 ribosomala proteiner i prokaryota 50S och ännu fler proteiner i eukaryota 60S (ej heller här krävs detaljer för full poäng). (Understruket krävs) c) I den prokaryota ribosomen finns tre säten (utöver det mrna- bindnade sätet i lilla subenheten), nämligen A- sätet (aminoacylsätet), P- sätet (peptidylsätet) och E- sätet (exit- sätet). Inkommande trna bärande sin specifika aminosyra ansluter till A- sätet på grundval av trnats basparning med mrnat. Den växande polypeptidkedjan som i detta läge finns på trnat i P- sätet överförs m h a ribosomens peptidyltransferasaktivitet till den nyligen inkomna trnat+aminosyran i A- sätet under bildning av en ny peptidbindning. Translokation sker sedan så att det tomma trnat i P- sätet flyttas till E- sätet och den växande polypeptidkedjan ansluten till trnat i A- sätet flyttas till P- sätet. A- sätet blir nu tomt och kan acceptera en ny inkommande trna+aminosyra medan det tomma trna:t i E- sätet avlägsnas från E- sätet. I eukaryoter saknas E- sätet och tomt trna avlägsnas direkt från P- sätet. Processen kan beskrivas för antingen prokaryoter eller eukaryoter men ändå ge full poäng.
Svar tenta Reproduktion och utveckling, 2011-12- 10 4. Rita strukturen för en tripeptid med en valfri hydrofil aminosyra i N- terminalen, en valfri hydrofob aminosyra i C- terminalen, samt en valfri aromatisk aminosyra däremellan (5p) Peptidbindningen samt en valfri aminosyra ur varje huvudgrupp skall kunnas. Frågan kontrollerar också förståelsen av N- resp C- terminal. 5. a) Hur skiljer sig prolin från andra aminosyror och vilken konsekvens kan denna skillnad tänkas få för ett protein? (2p) b) Vilka typer av kemiska bindningar är viktiga för bildande av primär, sekundär och tertiärstruktur hos ett protein? Vilka av dessa bindningstyper räknas som svaga bindningar? (4p) c) Beskriv principen för SDS- PAGE. (3p) a) Prolin skiljer sig från övriga aminosyror genom att sidokedjan inte bara binder till Cα- atomen i huvudkedjan, utan även till kvävegruppen. Detta gör att prolin får mindre rörlighet än andra aminosyror och även att den inte kan ingå i vätebindningar på samma sätt som de övriga. I en proteinstruktur finns prolin ofta i svängar i strukturen. b) Primärstrukturen i ett protein baseras på peptidbindningar (kovalenta bindningar) mellan aminosyrorna som bygger upp proteinet. Sekundärstrukturer (α- helixar och β- flak) hålls ihop av vätebindningar mellan huvudkedjans atomer. Tertiärstruktur (tredimensionell form) hos ett protein hålls ihop av vätebindningar, hydrofob effekt, elektrostatiska interaktioner samt van det Waalsbindningar. Innehåller proteinet cysteiner som sitter nära varandra i rymden kan även kovalenta disulfidbryggor hålla ihop tertiärstrukturen. c) Då en proteinpreparation analyseras med SDS- PAGE får man reda på hur många olika proteinkedjor preparationen innehåller samt de olika kedjornas storlek. För varje kedja fås ett band på gelen. Genom att jämföra hur långt proteinbandet vandrat med en markör som innehåller proteiner av känd storlek kan proteinets storlek uppskattas. 6. DNA- sekvensen för genen CetB har nedanstående sekvens. Exonerna är markerade med STORA BOKSTÄVER OCH FET STIL och intronerna med små bokstäver. Startkodonet är markerat med kursiv stil och respektive mutation i uppgifterna nedan är understruken. (5p) tcagatcgca TGGTGCgtca tccgccagtc GCAAATGCGA TGCgtgaagc agtgcgaaag GGTGAGCgta atc Förklara kortfattat och motivera vad som händer i vart och ett av fallen nedan på aminosyra- och proteinnivå om man får en mutation i: a) Bas 20: A>C b) Bas 13: G>T c) Bas 15: G>C d) Bas 11: T>G
a) Intronisk mutation, inget händer på proteinnivå. (1p) KOMMENTAR: TESTAR ENDAST OM MAN HAR FÖRSTÅTT INTRONER OCH EXONER b) GTG>TTG, dvs Val>Leu, proteinet kan få andra egenskaper (1p) c) GTG>GTC. Val>Val, tyst mutation, inget händer på proteinnivå, proteinet kommer att ha samma aminosyrasekvens och samma funktion (1p) d) Mutation sker i startkodonet ATG, vilket normalt skulle koda för en metionin, avläsningen startar inte på rätt ställe, felaktigt/defekt protein. Nästa startkodon utnyttjas istället, finns i position 35 och vi får ett protein som är kortare och troligtvis har annan funktion, särskilt eftersom ATG nr 2 ligger i en annan läsram) (1p) KOMMENTAR 1B- D: TESTAR OM MAN HAR FÖRSTÅTT HUR MAN ANVÄNDER GENETISKA KODEN OCH INNEBÖRDEN I ATG. Man måste svara både på aminosyra och proteinnivå för full pott. 7. Ange samtliga möjliga arvsgångar för nedanstående släktträd! Bortse från att det kan ha skett spontanmutationer och motivera kortfattat dina svar. Teckenförklaring: Kvadrat= man, Cirkel= kvinna, fylld symbol= sjuk (4p) A) B) a) Autosomalt dominant, autosomalt recessivt, X- bundet recessivt b) Autosomalt recessivt
8. Cellens liv kan illustreras som ett cykliskt förlopp som är reglerat av cykliner, CDK s och CKI s. a) Rita och beskriv kortfattat cellcykeln och dess faser i rätt ordning. (2p) b) Beskriv två skillnader mellan mitos och meios (2p) c) Nämn två sätt som cyklinberoende kinaser (CDK s) kan använda sig av för att reglera cellcykeln (2p) a) Se grundbok. b) Meios: två celldelningar, mitos en; meios 4 dotterceller, mitos 2; meios haploida dotterceller, mitos diploida dotterceller c) T ex genom att binda cyklin, genom att fosforyleras, genom att binda CKI s 9. Testosteron och 17β- estradiol är två viktiga steroidhormoner. Beskriv skillnaderna i deras strukturer, vilken celltyp som är huvudsakliga producenten av dessa i gonaderna och hur konverteringen mellan dessa hormon sker. (4p) Hydroxyleringen i E2 skall kunna beskrivas och att aromatas är inblandat. Vidare skall cellerna i testiklar och ovarier som är inblandade i steroidhormonsyntesen kunna identifieras.
Omtenta Reproduktion och utveckling, fråga 10-15, med svar Allmänt: Om svaret har gått utöver frågan och lämnat information som är riktigt men som inte efterfrågats så har avdrag inte gjorts om det klart framgått att den svarande förstått vad som varit frågan och att det framgår vilken del av svaret som gällt frågan. Innehåller svaret felaktig information har det medfört avdrag från den maximala poängsumman även om den korrekta informationen också funnits med. Framgår det av svaret att frågan tolkats felaktigt, och att denna feltolkning är förståelig så har frågan bedömts utifrån hur den tolkats. 10. Beskriv schematiskt testikelns uppbyggnad och ange de viktigaste funktionerna för de ingående delarna. Du får gärna rita en bild. (5 p) Svaret ska innehålla en beskrivning av de ingående delarna: den omgivande bindvävskapseln (tunica albuginea), lobuli med sädeskanalerna (tubuli seminiferi) som bildar de manliga gameterna och med Sertolicellerna som har en nutritiv och tillväxtkontrollerande funktion och den interstitiella vävnaden med Leydigcellerna som hormonproducerande celler (testosteron och andra androgener). Svaret bör också innehålla en beskrivning av hur sädeskanalerna övergår i rete testis soch sedan sammanstrålar och utmynnar i 12-20 st efferenta ductuli. Som frågan är formulerad är det testikelns uppbyggnad och funktion som efterfrågas, inte andra organ. Epididymis, vas deferens, funnikeln (sädessträngarna) med m. cremaster, scrotum m.m. hör alltså inte till svaret. Om det klart framgår av svaret vad som utgör testikeln har något avdrag inte gjorts även om svaret innehållit ovidkommande uppgifter, det ges dock inga poäng för sådant som inte hör till frågan. 11. a. Nedan finns en bild på ett ovarium i genomskärning. Ange vilka strukturer som motsvaras av respektive siffra vid pilen. (3p) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 9. 8. 1 = primordialfollikel, = oocyt omgiven av ett enkel lager follikelceller 2 = primärfollikel = oocyt omgiven av ett växande lager av granulosaceller, rätt svar ges även zona pellucida (en mukopolysackaridstruktur som skiljer oocyten från granulosacellerna) 3 = granulosaceller i en sekundär follikel 4 = thecaceller 7.
5 = atretisk follikel, follikel som avstannat i tillväxt, rätt ges även för vätska, vätskefyllt hålrum (antrum) då bilden kan vara svårtolkad 6 = Graafsk follikel, rätt ges även för vätskefyllt hålrum (antrum) 7 = tidig corpus luteum. 8 = mogen corpus luteum. 9 = corpus albicans b. En kvinna har vid födseln ca 1-2 miljoner primära oocyter, men under sin livstid som mest cirka 400 ovulationer. Redogör för vad som händer med de övriga oocyterna (2p) Svaret bör innehålla att de oocyter som finns i ovariet vid födelsen har avstannat i sen profas i den första meiotiska delningen, att folliklarna börjar tillväxa men degenererar på i ett tidigt stadium (atresi) och aldrig når de senare stadierna av utmognad. Svaret bör också innehålla översiktlig beskrivning av utvecklingen av en dominerande follikel som går till ovulation medan övriga folliklar som börjat tillväxa tillbakabildas och degenererar. 12. Om man skär igenom livmoderns vägg, för att komma in i livmoderhålan (kaviteten), vilka lager passerar man då, och vad består de av? Ange också ungefärlig tjocklek av varje lager (3p) Svaret ska innehålla, utifrån och in: perimetrium (peritoneum och bindväv) ett tunt lager; myometrium som består av glatt muskulatur blandat med fibrös och elastisk bindväv, detta lager är några centimeter tjockt beroende på var på livmodern man mäter; endometrium, som består av cylinderepitel med stroma och körtlar, och som växlar i tjocklek med de hormonella förändringarna under menscyklen (detta behöver inte anges i detalj, menstruationscykeln hör till lärandemålen för Stadium II) 13. Spermiens väg fram till ägget vid ett vaginalt samlag Redogör för hur spermierna tar sig från urspunget i testikeln, genom mannens respektive kvinnans reproduktionsorgan, vilka faktorer som spelar roll för förflyttningen och vilka förändringar spermien genomgår för att senare kunna befrukta ägget samt var den möter ägget. (8p) Svaret ska innehålla de anatomiska strukturer som spermien transporteras igenom fram till mötet med ägget(hos mannen tubuli seminiferi (sädeskanalerna), rete testis, efferenta ductuli, epididymis, vas deferens, att vas deferens går ihop med utförsgången från seminalvesiclerna till ductus ejaculatorius som går igenom prostata till uretra till meatus på penis till hos kvinnan vagina, cervikalkanalen, uteruskaviteten via tubarostierna, genom tuban till dess ampullära del). Flera svaranden har endast angivit istmus när de syftat på istmusdelen av tuban (äggledaren). Egentligen inte korrekt eftersom begreppet istmus syftar på en smal förbindelse mellan två större delar, och alltså kan förekomma på flera organ. Då det av sammanhanget ändå framgått vad som avsetts har avdrag inte gjorts för detta. Svaret godkänns även om processen beskrivs först från och med epididymis med hänsyn till hur frågan är formulerad. Övriga organ som bidrar till spermiens förflyttning bör också ingå, åtminstone bör de funktioner som har betydelse för spermiens förmåga till transport finnas med i någon omfattning: Seminalvesiclerna som secenerar basisk vätska innehållande fruktos som näringsextrakt, proteiner för aggregering av semen efter ejakulationen och prostaglandiner, att basiskheten bidrar till att neutralisera surheten i vagina som annars skulle undertrycka spermiernas motilitet. Prostata där sekretet från prostata under ejakulationen bl a innehåller citrat som ger energi samt enzymer (PSA), som löser upp aggregeringen för att frigöra spermierna i den kvinnliga reproduktiva trakten. Glandulae bulbouretrale som secenerar ett viskös vätska som tjänar som lubrikant kan också ingå. Svaret ska också innehålla en beskrivning av hur spermien transporteras/rör sig. Kapcitationen bör vara inkluderad i svaret. Kapaciteringen gör att spermierna rör sig snabbare genom ändring i rörelserna i svansen. Spermiernas rörelser underlättas också av kontraktioner i uterus och vagina under sexuell stimulering. Begreppen termotaxi och kemotaxi kan även komma in här men kan också finnas i nästa frågas svar, och i så fall godkänns svaret på denna fråga även om begreppen saknas här.
14. Nu har spermien nått fram till ägget. Beskriv hur befruktningen går till fram till implantationen. (6p) Svaret kan, men måste inte börja med att äggcellen efter ägglossningen, omgiven av corona radiata, plockas upp av äggledarens fimbrier och förs till äggledarens ampull. Corona radiata och zona pellucida utgör barriärer mot befruktning och flera spermier deltar i nedbrytningen. Svaret ska innehålla en beskrivning av att spermierna tränger igenom corona radiata (äggcellens stödjeceller), när de penetrerat cororna radiata binds de till spermiebindande proteiner (= ZP3 receptorn, sannolikt även andra(krävs ej i svaret)) i zona pellucida som inducerar jonflöden i sädescellen (inflöde av Ca2+- och Na+- joner, utflöde av H+- joner, ökning av cellens ph) och triggar akrosomreaktionen som frisätter innehållet i akrosomen med substanser som kan bryta ned zona pellucida som möjliggör för spermien att nå oocyten. Den första spermien binder till en receptor på plasmamembranet som precipiterar transport in i cytoplasman som stimulerar till att komplettera den andra meiosen till ett ovum (gameten), kromosomerna från spermien migrerar mot centrum av cellen liksom oocytens kromosomer där sammansmältning sker och därefter den första mitotiska delningen - zygoten. Den första mitotiska delningen sker efter ca 25 tim, efter ca 40-44 tim är de flesta embryon i 4 cellsstadiet. Vanligen finns 8 blastomerer (blastomer = celler i embryot) dag tre efter fertiliseringen. Vid 8- cellsstadiet pressas blastomererna samman till en cellmassa, morulastadiet, inga tydliga gränser längre mellan cellerna och blastocystutvecklingen börjar. Denna består av en inre och yttre cellmassa och ett inre hålrum. Den yttre cellmassan- trofoblasterna - lägger sig längs utsidan, den inre cellmassan kommer bilda fostret och ligger som en klump på insidan av blastocysten. Blastocysten bildas 5 dagar efter befruktning, börjar expandera dag 6 och förbereder sig för kläckning, (hatching) kläcks genom zona pellucida för att implanteras som blastocyst ca 6 dagar efter befruktningen. Embryot kommer till livmodern i morulastadiet, utvecklas där till blastocyst innan implantationen. Svaret kan, men måste inte, innehålla: Efter att en sädescell har kommit in i äggcellen händer två saker som förhindrar att fler än en sädescell kan tränga in i äggcellen: (1) depolarisering av äggcellens membranpotential tar ett par sekunder, och (2) ökning av äggcellens Ca2+- halt, vilket gör att korn i äggcellens yttre skikt (cortexgranula) tömmer sitt innehåll genom exocytos; innehållet reagerar med zona pellucida och förstör ZP3- receptorerna vilket gör att inga nya sädesceller kan tränga in i äggcellen Skillnad på någon dag i tidsangivelserna ovan har inte medfört avdrag 15. Ett foster har avseende könskromsomerna kromosomuppsättningen XY, med SRY- genen närvarande a) Vilka könsorgan utvecklas normalt då? (3p) b) Vad händer om, vid samma kromosomuppsättning, SRY genen saknas? (2p) a) SRY genen (sex determining region on Y) på Y kromosomen kodar för testis- determing factor Om närvarande blir gonaderna testiklar. Testis influerar sexuell differentiering via bildningen av testosteron, börjar i ca åttonde veckan. Via bildning av testosteron viriliseras av mesonefriska gången och bildar rete testis, efferenta ductuli, epididymis, ductus deferens, seminalvesiclerna och prostata. Dihydrotestosteron modulerar utvecklingen av externa genitalia. b) Rätt svar ges för samlingsbegreppet kvinnliga genitalia, då detta svar finns på utdelade föreläsningsbilder, även om dessa inte utvecklas fullständigt. Fungerande ovarier bildas dock inte vilket bör framgå av svaret. Betydelsen av AMH bör finnas med. Feminisering av yttre könsorgan hos kvinnan sker i och med utebliven androgen effekt