Tentamen NMET2 HT2014 (7/11 2014) (Totalpoäng 56 p) SVAR PÅ FRÅGA 1-6 LÄGGS I SEPARAT MAPP 1. Plasmamembranet utgör cellens yttre skyddande lager och kontakt med omgivningen och membraner bygger upp den eukaryota cellens organeller. a) Redogör översiktligt för uppbyggnaden av plasmamembranet. Rita gärna! (2.5p) Lipider i ett tvåskiktat lager (assymetriskt) har hydrofila (vattenälskande) och hydrofoba (vattenfrånstötande) delar. Två huvudgrupper: - fosfolipider kolesterol Proteiner - rörliga och assymetriskt fördelade. Två huvudgrupper: - Integrerade proteiner både hydrofoba och hydrofila ex. kanalproteiner, receptorer - Perifera proteiner mest på insidan, hydrofila ex. enzymer, signalproteiner, cytoskelettproteiner. Kolhydrater - bundna till lipider (glykolipider) eller proteiner (glykoproteiner) - alltid på utsidan ---> nätverk=glykokalyx Majoriteten (80-90%) av membranen i en eukaryot cell återfinns i organellerna. Beskriv den organell där följande process äger rum: (4.5p) b) sätter på "adresslappar" på färdiga protein som visar vart i cellen de ska transporteras. Golgikomplex. Membransystem kopplat till ER. Staplar av platta säckar (cisterner, 3-8 st) - cis-del tar emot vesiklar med omogna proteiner - trans-del avger vesiklar med mogna proteiner. Slutlig bearbetning och paketering av proteiner. Syntes av polysackarider c) bryter ned makromolekyler Lysosom. Cellens nedbrytningsstation, bildas från Golgikomplexet, vesiklar (0.1-1 µm) med enkelt membran. Lågt ph (ca 5.0) pga ATP-drivna protonpumpar i membranet. Innehåller många typer av hyrdolytiska enzymer med lågt ph-optimum bryter ned makromolekyler och förbrukade/skadade cellkomponenter, födoämnen och bakterier. Monomerer transporteras ut i cytosolen via transportproteiner. Membranets insida är kratfigt glykosylerat som skyddar det från nedbrytning genom det hydrolytiska enzymerna. d) deltar i bildningen av ribosomer Kärnan. Kromatin = DNA bundet till ihop- packande proteiner (histoner) ---> nukleosomer. Eukromatin - uppluckrat, syntetiserar DNA,RNA. Heterokromatin - packat, vilande. Nukleol - plats för ribosomsyntes. Kärnhölje-dubbelmembran med porer. Innermembran förstärkt med proteinskikt- Lamina fibrosa. Yttermembran förbundet med ER. Porer(10milj/kärna) kontrollerad transport mellan kärna och cytosol t ex av histoner, enzymer, mrna, ribosomer. Porkomplex
2. Membraner reglerar transporten av ett stort antal kemiska ämnen in och ut ur cellen och organellerna. En av de viktigaste jontransportörerna i plasmamembranet är den energikrävande natrium-kaliumpumpen. a) Beskriv funktionen hos natrium-kaliumpumpen. Rita gärna. Tre Na+ ut och 2K+ in i varje cykel. b) På vilket sätt kan denna pump bidra till dels upptag av glukos i cellen och dels reglering av cellens ph. Glukos transporteras med bärarprotein symport med Na+ in i cellen och H+ transporteras ut ur cellen samtidigt som Na+ går in via ett antiport bärarprotein och därmed regleras ph. 3. Plasmamembranet uttrycker på sin yta många olika typer av receptorer involverade i cellulär kommunikation. Vilka av följande påståenden är sanna? Rätta felaktiga påståenden! a) integriner är hetreodimera receptorer som består av α- och β subenheter och binder cellen till extracellulärt matrix. Sant b) höjning av koncentrationen av intracellulärt fritt kalcium kan enbart ske via aktivering av G-protein kopplade receptorer Falskt. Höjning av intracellulärt fritt kalcium kan också ske via jonkanalkopplade och enzymkopplade (ex tyrosinkinaskopplade) receptorer c) aktivering av enzymkopplade receptorer, t ex insulinreceptorn, leder till autofosforylering av alanin på receptorn och därefter en höjning av cykliskt AMP och aktivering av campberoende kinaser Falskt. Aktivering av enzymkopplade receptorer leder till autofosforylering av tyrosin på receptorn och därefter en serie av fosforyleringar d) amplifiering (förstärkning) innebär att tusentals receptorer tillsammans åstadkommer ett starkt cellsvar. Falskt. Amplifiering innebär att en receptor t ex aktiverar flera G- proteiner som i sin tur var och en aktiverar många adenylat cyklas där varje enzym bildar en stort mängd camp som aktiverar PKA som var och en fosforylerar ett stort antal proteiner e) avstänging av ett receptor-inducerat cellsvar kan bland annat ske genom intracellulärt upptag av ligand/receptor komplex eller inaktivering av en komponent i den intracellulära signalkedjan Sant (5p)
4. Många av kroppens celler, t ex vita blodkroppar och fibroblaster, förflyttar sig genom så kallad amöboid cellrörelse (ständig förändring av cellform). Detta rörelsesätt drivs och regleras av ett av cytoskelettets proteinfilamentsystem. Vilka av följande påståenden är sanna för detta proteinfilamentsystem? Rätta felaktiga påståenden! a) uppbyggt av protein tubulin. Falskt. Proteinfilamentsystemet som ansvarar för amöboid rörelse är uppbyggt av aktin. G-aktin polymeriserar till F-aktin=aktinfilament b) är huvudsakligen lokaliserat i cellens ytterkant och verkar mot plasmamembranet. Sant c) polymeriseringen, och därmed bildningen, av dessa proteinfilament regleras av GTP. Falskt. Polymeriseringen regleras av ATP: ATP-aktin har större förmåga till polymerisering jämfört med ADP-aktin. Fördröjd ATP-hydrolys stabiliserar aktinfilamentet. d) dessa filament har en polaritet vilket innebär att de har en elektriskt laddad plus- respektive minusända. Falskt. Polariteten innebär att plus- och minusändan i aktinfilamentet skiljer sig kemiskt åt och plus står för att vid den ändan sker polymeriseringen betydligt snabbare (ca 10 ggr) jämfört med minusändan. e) filamentsystemet har också en roll vid cytokines. Sant (5p) 5. Epitelceller i t ex tarmslemmhinnan använder sig av ett flertal cell-cell kontakter för att skapa en sammanhållen stabil barriär och reglera transporter. Redogör kortfattat för uppbyggnad och funktion av två olika cell-cell kontakter! I epitelceller finns förankrande (anchoring junctions), förseglande (occluding junctions) och kanalbildande (channel-forming junctions) cell-cell kontakter. Exempel: Tight junctions. Svetsfog runt cellen. Tätande: Proteiner/näringsämnen måste transporteras via apikala/basala delen. Avgränsande: Avgränsar transport av proteiner till olika delar av plasmamembranet, t ex glukostransportörer. Celladhesionsmolekyler: Claudin och occludin. Paracellulära porer möjliggör transient transport av specifika joner. Kopplar sig till aktinfilament. Gap junctions. Kopplar ihop celler metaboliskt och elektriskt. Släpper igenom joner och mindre sockermolekyler, aminosyror och vissa budbärarmolekyler. Mycket snabb kommunikation möjlig. Sex connexin molekyler bildar en connexonkanal (hemikanal). Två connexoner bildar en gap junction. (3p)
6. Vad menas med post translationell respektive ko-translationell proteintransport? Ge ett exempel av proteiner för vardera typen av transport!!"#$%$&'(#)'$*"(+)),#-."%$&'(#)'$*"(+)) /&"$+*($&'(#/"&$0!"#$%$&'(#)'$*"(+))1 2.3&(/&"$+*(+& 24*$"."(5&*+))' /&"$+*(+& 2/+&"6*#"4')' /&"$+*(+& 7"%$&'(#)'$*"(+))1 289%/&"$+*(+& 2:");*%/&"$+*(+& 2)<#"#"4')' /&"$+*(+& 2/)'#4'4+4=&'(/&"$+*(+& 2#+.&+$"&*#.'-/&"$+*(+& SVAR PÅ FRÅGA 7-8 LÄGGS I SEPARAT MAPP 7. Vid en husrannsakan hemma hos Annica, Gunilla och Ipren-mannen fann och beslagtog polisen ett stort antal misstänkta substanser. Annica och Gunilla hävdar att de är oskyldiga och det var Ipren-mannen som producerat substanserna. Ipren-mannen blir omhändertagen och får genomgå en psykiatrisk utvärdering på grund av hans oortodoxa klädsel och tidigare historia av olaga förföljelse/stalkning. Annica hävdar att substanserna hon använt är direkt relaterade till hennes försök inom cellulär
metabolism. Vid ett förhör prövas hennes trovärdighet genom att hon får svara på nedanstående frågor. Hjälp henne med svaren. a. Beskriv hur glukos, palmitylsyra samt alanin metaboliseras till den gemensamma intermediären acetyl-coa (illustrera gärna). (4,5 p) Korrekt beskrivning av stegen i glykolys, lipolys (inklusive beta-oxidation) samt de/transaminering av alanin till pyruvat och dess metabolism till acetyl. Fokus ligger på korrekt beskrivning av ffa regulatoriska steg och steg med nyckelenzym samt nyckelintemediärer/produkter. b. Beskriv de irreversibla/reglerade stegen i glykolysen och citronsyracykeln samt kortfattat hur deras hastighet regleras. (4 p) Beskrivning av nedanstående reglerade steg. Glykolysen: TCA: Hexokinas: Inhiberar G6P, Stimulerar - PFK: Inhiberar ATP, Citrat, Insulin Stimulerar ADP, F2.6BP, Glukagon Pyr.kinas: Inhiberar ATP, Acetyl-CoA Stimulerar FBP Citr.Syntase: Inhiberar NADH, succinyl-coa, citrat, ATP Stimulerar - ADP Isocitr dehy: Inhiberar ATP Stimulerar ADP, Ca2+ a-ketogdehy: Inhiberar succinyl-coa, NADH Stimulerar Ca2+ Vissa aspekter av samtliga stimulerande steg står under generell kontroll av insulin och vissa aspekter av samtliga inhiberande steg står under generell kontroll av glukagon. c. Om syre ej finns tillgängligt så kommer NADH och pyruvat från glykolysen att ansamlas. Hur avlägsnar cellen pyruvat och frigör det NAD+ som behövs för glykolysen så att den inte avstannar? Pyryvat avlägsnas genom metabolism till laktat av enzymet LDH eller genom de/transaminering till alanin. Dessa förs vi blodbanan till levern som regenererar dessa till glukos vid behov. NADH måste regenereras till NAD+ annars stannar glykolysen LDH gör detta vid metabolism av pyruvat till laktat där NADH omvandlas till NAD+. d. Om syre finns tillgängligt men citronsyracykeln går långsamt, t.ex. vid svält, så ansamlas istället acetyl-coa med konsekvensen att t.ex. beta-oxidationen avtar och att pyruvat inte kan omvandlas till acetyl-coa. Beskriv hur cellen frigör CoA så att inte tidigare steg avstannar? CoA frisätts genom ketogenes där 2 CoA frigörs per producerad ketonkropp. En kortfattad men korrekt beskrivning av ketogenesen ska ingå i svaret. Alternativt kan även anapleros nämnas som ett sätt att frigöra CoA genom att tillföra intermediärer i TCA så att den går snabbare samt att glukoneogenesen avlägsnar pyruvat för att bilda glukos så att pyruvat från protolys ej omvandlas till ännu mer acetyl-coa.
8. Gunilla hävdar att hon visserligen vid träning använt substanserna ifråga tillsammans med ett proteinpulver (som hon på grund av den vedervärdiga smaken anser borde vara olagligt) men att hon inte visste att substanserna var olagliga. Hon har ju noggrant läst på om hur de fungerar i energimetabolismen. Vid ett förhör prövas hennes trovärdighet genom att hon får svara på nedanstående frågor. Hjälp även henne med svaren. a. Beskriv detaljerat hur FADH2 genererar en protongradient i mitokondrier och hur gradienten utnyttjas för ATP-syntes. (3 p) Korrekt och detaljerad beskrivning eller illustration över hur FADH2, som en del av komplex II, överlämnar sina elektroner som vi komplex III och IV genererar en protongradient och hur denna utnyttjas i ATP-syntesen. b. Beskriv hur ureacykeln har en koppling till citronsyracykel (2 p) Genom aspartat-argininosuccinatshunten som förser ureacykeln med aspartat genom transaminering av oxaloacetat. Intermediären oxaloacetat återförs senare genom klyvningen av argininosuccinat som ger fumarat som går in som intermediär i TCA. c. Beskriv hur värme genereras i brun fettväv. (1 p) Precis som i fallet med Gunilla (febrig bodybildare) så kommer den protongradient som ETC bygger upp användas till att generera en energipotential som vid kortslutning kan generera värme. I brun fettväv genereras detta kontrollerat genom ett protein (UCP) som låter protonerna vandra snabbt och därmed genereras värme av denna kortslutning. d. Var i cellen (cytosol, mitokondrier, nukleus, endoplasmatiskt retikulum, peroxisom) sker följande processer: 1. glykolysen 2. citronsyracykeln 3. ketogenes 4. lipogenes 5. beta-oxidation 6. de- och transaminering 7. glukoneogenesen (3,5 p) 1. glykolysen Cytosol 2. citronsyracykeln Mitokondrier 3. ketogenes Cytosol och mitokondrier 4. lipogenes Cytosol 5. beta-oxidation Mitokondrier och peroxisomer 6. de- och transaminering Mitokondrier samt delvis i cytosol 7. glukoneogenesen Olika steg sker alltid cytosol, mitokondrier och ER Beroende på dina svars korrekthet finns nu möjligheten att Annica och Gunilla kan frikännas. Lycka till!
Ipren-mannen dömdes dock direkt för framställning och innehav av förbjudna substanser samt för förargelseväckande beteende. SVAR PÅ FRÅGA 9-10 LÄGGS I SEPARAT MAPP 9. Här sitter Ipren-mannen och deppar efter att hans reklamfilm blivit fälld av Nämnden för bedömning av läkemedelsinformation (NBL). a) NBL har invändningar mot att reklamfilmen använder formuleringen "Ipren söker själv upp var du har ont". Varför är denna formulering vilseledande? (1 p) b) Beskriv med relevant farmakokinetisk terminologi hur Ipren når sitt målprotein tex i muskulaturen efter peroral administrering. (2,5 p) c) Vilket är målproteinet för Ipren? (0,5 p) d) Ipren omvandlas genom metabolism i levern till vattenlösliga metaboliter som sedan utsöndras av njurarna. Beskriv i generella drag hur njuren utsöndrar läkemedel. (2 p) a) antyder att Ipren skulle vara vävnads/cell specifik vilket är felaktigt då Ipren kommer att hämma cox enzymer generellt i kroppen även där man inte har ont. b) absorberas från tunntarmen, presystemisk metabolism ffa genom första passage metabolism i levern påverkar den biologiska tillgängligheten. När läkemedlet nått systemkretsloppet kommer det att distribueras via blodet ut till muskulaturen. Det är endast fri fraktion av lm som kan passera cellmembran. Distributionen påverkas av tex blodflödet till muskulaturen och läkemedlets fettlöslighet och joniseringsgrad. c) enzymet cyclo-oxygenas d) Läkemedel utsöndras från njuren via glomerulär filtration (endast fri fraktion), aktiv tubulär sekretion sker via transportproteiner. Passiv reabsorption av fettlösliga och oladdade molekyler motverkar utsöndringen. 10. Rita upp en målcell som innerveras av en parasympatisk postganglionär nerv och beskriv fyra olika principer för hur aktiviteten i parasympatiska nervsystemet kan påverkas. (2 p) muskarina agonister, muskarina antagonister, kolinesterashämmare, lm som hämmar frisättning av Ach (tex botulinum toxin)