Frågor
Jag undrar om man ska kunna Splicing stegvis? Så detaljerat?
Nej ni behöver inte kunna mekanismen för hur splicing går till men vad processen innebär
och betydelsen för alternativ splicing samt att det sker på spliceosomen som är ett komplex
bestående av proteiner och RNA där RNA har en katalytisk aktivitet
Behöver vi kunna processen för RNA för polymeras I,II och III? Eller räcker det att kunna vad
de gör? Det räcker med att kunna vad de gör
Vad är egentligen metaboliter och varför är de viktiga (främst veta mer om NAD+, FAD-)?
En metabolit är ett ämne som deltar i metaboliska processer
NAD+ och FAD är viktiga oxidationsmedel - när de deltar i en reaktion reduceras dessa till
NADH och FADH2. Via andningskedjan återoxideras NADH och FADH2. När elektroner från
NADH och FADH2 transorteras genom andningskedjan skapas en protongradient över
innermembranet på mitokondrien och när protonerna vandrar tillbaka till matrix via ATPsyntas så tillverkas ATP
Skall vi kunna strukturer utantill?
Ni behöver inte lära er några strukturer förutom strukturen på ribos och deoxyribos
Kroppen kan ju inte lagra energi i form av ATP, istället lagrar den glykogen och lipider. Ska vi
kunna detta djupare än så? Nej det räcker att ni kan dessa lagringmolekyler för energi
Metabolismen
Glykogen
Glykolysen
Vid god tillgång på energi
Vid behov av energi
ATP
Glukos
ADP
ATP
Fruktos 6 fosfat
ADP
Fruktos 1,6 bisfosfat
Glukoneogenesen
Syntes av glukos främst i levern för att förse andra
vävnader med socker (ex hjärnan)
Ingångsämnen:
ADP
• Laktat (från mjölksyrafermentering) → Pyruvat
Fosfoenolpyruvat
• Aminosyror (från proteiner) → Pyruvat + Oxaloacetat
ATP
Laktat
Pyruvat
-O2
• Glycerol (från fettnedbrytning) → Dihydroxyacetonfosfat
O2
AcetylCoA
AA +
Oxaloacetat
Nukleotider
Fettsyror
Citrat
Citronsyracykeln
Heme +
Klorofyll
SuccinylCoA
α ketoglutarat
Andningskedjan
3NADH
FADH2
GTP
AA + Nukleotider
ADP
ATP
Kontrollenzymerna i glykolysen. Hur fungerar de, och vad är det som gör att de blir
kontrollparametrar?
ATP
ADP
v
v
ADP
ATP
GDP
GTP
ADP
ATP
Translationen
Vilken aminosyrasekvens motsvarar följande DNA-sekvens?
DNA templat: 5’-GCA GGT TAG CGT GGA ACC-3’
Svar:
DNA templat: 5’-GCA GGT TAG CGT GGA ACC-3’
mRNA:
3’-CGU CCA AUC GCA CCU UGG-5’
mRNA läses 5’ → 3’
mRNA: 5’-GGU UCC ACG CUA ACC UGC-3’
Översättning till aa-sekvens
Gly-Ser-Thr-Leu-Thr-Cys
Ni behöver inte kunna den genetiska koden utantill - om ovanstående fråga kommer på tentan får ni tillgång till
den genetiska koden i tabellen
3. a) Cytokrom P450 är en grupp enzymer som har en nyckelroll vid nedbrytning av
läkemedelssubstanser. De finns i många organ såsom lever, lungor och tarmar. För att få en ny
läkemedelssubstans godkänd måste läkemedelsföretaget undersöka hur substansen
metaboliseras av cytokrom P450-systemet och visa att inga skadliga metaboliter bildas.
Vid en sådan studie fann man att läkemedelskandidaten midazolam, ett lugnande medel,
metaboliserades till 1-hydroxymidazolam i tarmarna. Kinetiska data för reaktionen
sammanställdes i en tabell.
Midazolam (µ
µM)
1
2
4
8
Uppmätt hastighet (pmol/(l·min))
100
156
222
323
Hastigheten uppmättes i pmol/(l·min) där p = pico = 10-12. Beräkna vmax och KM för reaktionen.
Reaktionsformeln för en
Ekvationen för hastigheten
enzymkatalyserad reaktion
k1
k2
k 2 E tot S
v
=
E
+
P
E+S
ES
→→→→→
k-1
KM + S
[ ] [ ]
(
[ ])
Svar 3. a)
Substratkonc.
[S] (μM)
Plotta:
Hastighet
v (pmol/(l*min))
1
2
4
8
1/[S] (μM-1)
100
156
222
323
1/v ((l*min))/pmol)
1
0,5
0,25
0,125
1/[S] (μM-1)
0,01
0,006410256
0,004504505
0,003095975
1/v ((l*min))/μmol)
1
0,5
0,25
0,125
10000
6410,25641
4504,504505
3095,975232
1 KM 1
1
=
+
v vmax [S ] vmax
y = k * x
y = 7709.4x + 2388.9
8000
Linear (Series1)
4000
0
Beräkna vmax: vmax =
KM
vmax
Series1
6000
1
Linjens lutning = 7709 =
l
10000
2000
vmax
y = kx + l
1
((l*min)/μmol)
v 12000
Linjens ekvation y = 7709x + 2389
Skärning med y-axel = 2380 =
+
Som kan jämföras med:
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1
[S ]
(μM-1)
1
= 0.000418 μmol/(l*min) = 418 pmol/(l*min) ≈ 400 pmol/(l*min)
2389
Beräkna KM: KM = vmax * 7709 = 0.000418 * 7709 = 3.2 μM
KM kan även beräknas från skärningen
med x-axeln = -1/KM
Skärning med x-axel = -2389/7709 = -0.31
KM = -(-1/0.31) = 3.2 μM
3. b) Bilden nedan illustrerar inhibering av enzymkatalys.
A
B
i) Vilken av figurens delar illustrerar kompetitiv respektive nonkompetitiv inhibering? Motivera.
Svar: 3. b) i)
A visar kompetitiv inhibering. Inhibitorn tävlar med substratet om att binda till aktiva ytan.
B visar nonkompetitiv inhibering då inhibitorn binder till en annan yta än substratet. Detta
medför förändringar vid aktiva ytan som gör att katalysen inte fungerar lika bra.
3. b
ii) Rita upp en schematisk Lineweaver-Burk-plot som erhålls efter ett experiment då man
mätt hastigheten för en enzymkatalyserad reaktion i frånvaro respektive närvaro av en
kompetitiv inhibitor. Ange storheterna på respektive axlar.
Svar: 3. b) ii)
iii) Vad ska man tänka på vad gäller struktur vid utveckling av ett läkemedel som
ska fungera som en kompetitiv hämmare?
Svar: 3. b) iii)
Hämmaren ska likna substratet för att kunna binda till aktiva ytan.
4. a) i) Vilken molekyl fungerar som kroppens energivaluta och i vilken process bildas
den stora mängden av nämnda molekyl?
Svar: 4.a) i) ATP (adenosintrifosfat) och oxidativ fosforylering (andningskedjan)
4. a) ii) Beskriv kortfattat processen då molekylen bildas.
Svar: 4. a) ii) Elektroner från NADH och FADH2 transporteras i en elektontransportkedja
mellan flera proteinkomplex i mitokondriens innermembran. Då de passerar komplex (I,
III och IV) pumpas protoner från matrix till mellanmembransutrymmet vilket leder till
uppbyggnad av en protongradient. Denna fungerar som drivkraft till ATP-syntesen för
protonerna kan bara passera tillbaka till matrix via ATP-syntas som katalyserar bildandet
+ +
H +
av ATP.
H+ H
+
+
H
+ H
+H
H
H
Cytcred
H+
+
+
+
4H
4H
2H
Mellanmembranutrymmet
Komplex I
2e-
Innermembranet
Komplex II
NADH NAD+ + H+
FADH2
2e-
ee-
QH2
e-
Cytcox
Komplex IV
4e-
Komplex III
Q + 2H+
Matrix
e-
ATP
Syntas
ADP + Pi
Matrix
4H+ + O2 2H2O
ATP
FAD
H+ H+ H+
ELEKTRONTRANSPORTKEDJAN
+
OXIDATIV FOSFORYLERING
ATP-SYNTAS
4. a) iii) Varför frigörs så mycket energi när ATP molekyl hydrolyseras?
Svar: 4. a) iii) ATP innehåller flera negativa laddningar i närheten av varandra så det
kostar mycket energi att hålla samman molekylen. Hydrolyseras molekylen kan den
energi som krävdes för sammanhållningen frisättas och utnyttjas till andra ändamål.
Energirika bindningar
Energin som frigörs vid hydrolys kan användas för:
- Att driva energikrävande synteser
- Rörelse
- Transport av ämnen
- Överföring av nervimpulser
4. a) iv) ATP molekylen kan inte lagras i kroppen utan bildas först då energibehov
uppstår. Ge exempel på två molekyler vars uppgift är energilagring.
Svar: 4. a) iv) Glykogen (socker) och Lipider (fett)
4. b) Metabolismens hastighet är rigoröst kontrollerad och det främsta kontrollkriteriet är
energistatus. Vissa processer såsom glykolys, som innebär nedbrytning av glukos, och
glukoneogenes, som innebär nysyntes av glukos, sker aldrig samtidigt.
i) Vilken av dessa två processer är aktiv då [ATP] är låg? Motivera.
Svar 4. b) i) Om [ATP] är låg behöver kroppen energi vilket innebär att glykolysen bör aktiveras.
4. b) ii) För att kunna genomföra kontrollen måste processerna skilja sig åt lite.
Del 1) Ange vilket enzym som är viktigast för att kontrollera glykolysens hastighet
Svar: 4. b) ii) Del 1) Fosfofruktokinas är det viktigaste enzymet för att kontrollera
glykolysens hastighet .
Enzymet fosfofruktokinas regleras av ATP och AMP
Hög halt ATP binder till enzymet och vilket minskar enzymets affinitet för fruktos 6-fosfat
Reaktionen går långsammare vid hög halt ATP jämfört med låg halt ATP
Hög halt AMP aktiverar enzymet – Hög halt AMP visar på att det är stor brist på ATP
ADP + ADP ↔ ATP + AMP
4. b) ii) För att kunna genomföra kontrollen måste processerna skilja sig åt lite.
Del 2) Ange en reaktion där något gör att glykolysen och glukoneogenesen skiljer sig åt
(utöver att reaktionerna sker i omvänd riktning).
Svar: 4. b) ii) Del 2) Tre viktiga steg katalyseras av olika
enzymer:
* Glukos-6-fosfat Glukos
I glykolysen: Katalyseras av hexokinas
I glukoneogenesen: Katalyseras av glukos-6-fosfatas
* Fruktos-1,6-bisfosfat fruktos-6-fosfat
I glykolysen: Katalyseras av fosfofruktokinas
I glukoneogenesen: Katalyseras av fruktos-1,6-bisfosfatas
* Pyruvat Fosfoenolpyruvat
I glykolysen: Sker i ett steg och katalyseras av pyruvatkinas
I glukoneogenesen: Sker i två steg;
Pyruvat oxaloacetat katalyseras av pyruvatkarboxylas
Oxaloacetat fosfoenolpyruvat
katalyseras av fosfoenolpyruvatkarboxykinase
Extrafråga) Många reaktioner i cellen är energetiskt ogynnsamma.
Vad innebär detta termodynamiskt?
Svar: Då ΔGo´ är större än 0. Energin hos reaktanterna (R) är lägre än för produkterna (P)
Gibbs energi
P
∆G = GP-GR; Om GP > GR → ∆G > 0
Reaktionen är energetisk ogynnsam
R
Reaktionskoordinat
Gibbs energi
R
∆G = GP-GR; Om GP < GR → ∆G < 0
Reaktionen är energetisk gynnsam
P
Reaktionskoordinat
Extrafråga) Hur kan en energetiskt ogynnsam reaktion fås att blir gynnsam?
Svar: En ogynnsam reaktion kan kopplas till en gynnsam rektion, tex ATP-hydrolys.
Utan ATP; Glukos 6-fosfat har högre energi än Glukos → reaktionen är energetisk ogynnsam
Med ATP; Energi för Glukos + ATP tillsammans är högre än energin för Glukos 6-fosfat + ADP
tillsammans → reaktionen är energetisk gynnsam
5. a) Beskriv strukturen hos DNA-dubbelhelixen (beståndsdelar och sammanhållande
bindningar).
Svar: 5. a) DNA byggs upp av nukleotiderna C (cytosintrifosfat), G (guanosintrifosfat), A
(adenosintrifosfat) och T (tymintrifosfat).
En kedja hålls samman av fosfodiesterbindningar som är kovalenta bindningar och förbinder
sockerenheterna i nukleotiderna via en fosfatgrupp.
De båda kedjorna i dubbelhelixen hålls samman av vätebindningar mellan nukleotidernas
kvävebaser (A-T, C-G).
ToC
AoG
3’
5’
5’
3’
5. b)
i) Vad kallas processen då en exakt kopia av DNA bildas och vilka enzymer spelar
huvudrollen för den här processen?
Svar 5. b) i) Processen är replikationen och den katalyseras främst av DNA-polymeraser.
ii) En variant av enzymet har s k exonukleasaktivitet. Vad innebär det och varför är den så
viktig?
Svar: 5. b) ii) DNA-polymeras I har s k exonukleasfunktion och det innebär att den kan
hydrolysera bort en felaktigt inkorporerad nukleotid. Detta är väsentligt eftersom fel i DNA
ärvs till kommande generationer.
5. c)
i) 2’,3’-dideoxyinosin (se struktur nedan) används som anti-HIV-läkemedel då det
förhindrar virusförökningen. Föreslå hur läkemedlet verkar.
Svar: 5. c) i) Om 2’,3’-dideoxyinosin sätts in i en växande nukleinsyra kan den inte
fortsätta byggas på då den saknar 3’-OH. Detta leder till att viruset inte kan föröka sig.
ii) Virus kan innehålla enkel- eller dubbelsträngad arvsmassa. Om man fann att ett virus
innehöll 12% A, 32% G, 19% T och resten C, vad kan man då dra för slutsats om virusets
arvsmassa? Motivera.
Svar: 5. c) ii) Virusets arvsmassa måste vara enkelsträngat för annars skulle andelen A =
andelen T och andelen C = andelen G då dessa basparar i dubbelhelixen.
5. d) Efter transkriptionen men innan translationen processas eukaryot mRNA. Vad är
det som tas bort och varför?
Svar: 5. d) Eukaryot DNA innehåller både kodande och icke-kodande regioner. I mRNA
som fås vid transkriptionen måste de icke-kodande regionerna, intronerna, klippas
bort innan sekvensen översätts till aminosyrasekvens. Processen kallas splicing
Exon
Exon
mRNA före splicing
mRNA efter splicing
5. e) Beskriv prokaryot translation (lokalisering och process från start till stopp).
Svar 5. e)
Translationen sker på ribosomerna och innebär att nukleotidsekvensen i mRNA översätts
till en viss aminosyrasekvens i ett protein.
mRNA positioneras rätt för translationsstart m h a den s k Shine-Dalgarno-sekvensen och
den första koden är AUG.
Den växande polypeptidkedjan sitter bunden till tRNA i P-sitet.
Ny bastriplett exponeras i A-sitet. tRNA med ny aminosyra binder in till A-sitet och
kvävegruppen i aminosyran gör en nukleofil attack på karbonylkolet på den innersta
aminosyran som binder till tRNA i P-sitet.
Detta resulterar i att hela den växande polypeptidkedjan flyttas över till tRNA i A-sitet.
Därefter sker en translokering vilket innebär att den fria tRNA-molekylen i P-sitet flyttar till
E-sitet, tRNA som binder den växande polypeptidkedjan flyttar från A-sitet till P-sitet och
mRNA matas fram motsvarande en bastriplett så en ny kod exponeras i A-sitet.
Detta pågår till ett stoppkodon (UAA, UGA, UAG) visas i A-sitet. För translationen krävs
vissa initierings- och elongeringsfaktorer.
Svar 5. e)
Här sker en nukleofil attack
E P A
E P A
E P A
E P A
Shine-Dalgarnosekvensen (A+G) i
mRNA basparar med pyrimidinrik (C+U)
sekvens i rRNA och positionerar på det
sättet mRNA:t rätt för translationsstart.
Start-AUG ska exponeras i P-sitet.
Svar 5. e)
Speciella ”RELEASE”-faktorer (proteiner) känner igen stoppkoderna UAA, UGA och
UAG och binder till dem.
-
Blockerar för ny aminoacyl-tRNA i A-sitet.
-
Binder en vattenmolekyl och bindningen mellan den C-terminala aminosyran
och tRNA:t hydrolyseras.
5. f) Ange en kod för aminosyran Ala samt motsvarande antikod på en tRNA-molekyl
som ska bära denna aminosyra.
Svar: 5. f) Koderna för alanin är:
5’ GCU 3’
5’ GCC 3’
5’ GCA 3’
5’ GCG 3’
Motsvarande antikoder blir:
3’ CGA 5’
3’ CGG 5’
3’ CGU 5’
3’ CGC 5’
Antikodonerna i riktning 5’→3’
5’ AGC 3’
5’ GGC 3’
5’ UGC 3’
5’ CGC 3’
