Tentamensfall slutversion HT 2004
Tentafall T1B 2004 HT
Fråga 1 (2p)
Tunntarmsslemhinnan är mycket viktig för absorptionen av näringsämnen. Redogör för de
faktorer i tunntarmens uppbyggnad som underlättar absorptionen.
Svar:
Tunntarmen är det längsta organet i gastrointestinalkanalen. Ett karakteristiskt histologiskt
drag i tunntarmsslemhinnan är att det finns strukturella element som medför att den absorptiva
ytan förstoras. Tre olika egenskaper är härvid inblandade: plicae circulares (folds of
Kerckring), villi-kryptor och mikrovilli (fingerlika utskott lokaliserade på ytan av
enterocyterna). På dessa sätt förstoras den absorptiva ytan ca 600 gånger.
Fråga 2 (4p)
Vilka celltyper är tunntarmens slemhinna uppbyggd av? Ange huvudsakliga funktioner för
resp. celltyp.
Svar: Tunntarmsslemhinnan är uppbyggd av fingerlika utskott, s.k. villi. Dessa omges av
körtelmynningar vilka benämns de Lieberkühnska kryptorna (crypts of Lieberkühn). Såväl
kryptor som villi bekläds av ett enkelt cylindriskt epitel. Cellerna som bekläder villi anses
vara huvudansvariga för absorptionen medan kryptcellerna primärt har sekretion som
huvuduppgift. I villi är de flesta cellerna av två typer, absorptiva celler (enterocyter) och
bägarceller (gobletceller). I kryptorna tillkommer de enteroendokrina cellerna, Paneth cellerna
samt stam(progenitor)cellerna.
Fråga 3 (5p)
Beskriv i stora drag hur nybildningen av epitelcellerna i slemhinnan går till. Redogör också
för vilka celler nybildningen primärt utgår ifrån, var i epitelet dessa celler finns samt vilka
egenskaper som generellt sett utmärker denna celltyp.
Svar: Epitelcellerna i tunntarmen härstammar från stamceller lokaliserade i de Lieberkühnska
kryptorna. Stamcellerna ger upphov till celler (progenitorer) som delar sig snabbt under sin
vandring upp från kryptorna. Under denna vandring uppåt utvecklas ett antal celltyper med
olika morfologiska och funktionella karakteristika (ett undantag utgör Paneth-cellerna som
lokaliseras till kryptan). Stamceller generellt utmärker sig på vissa sätt:
Långlivade celler som delar sig långsamt
Kan ge upphov till alla celltyper i en vävnad
Ofta asymmetrisk celldelning – ena dottercellen blir ny stamcell medan den andra blir en start
för olika differentieringsvägar
Tentamensfall slutversion HT 2004
I differentierade celler är kromatinet mer eller mindre kondenserat.
Fråga 4 (3+3p)
A/ Beskriv hur DNA är förpackat i en human cell.
B/ Diskutera vad det betyder för cellens olika funktioner att arvsmassan är förpackad så som
den är.
Svar:
A/ DNA bildar tillsammans med särskilda proteiner, histoner, långa band av repeterande
enheter, nukleosomer, en struktur som kan liknas vid ett pärlhalsband. Nukleosomen består av
en oktamerisk kärna som byggs upp av olika histoner (H2A-H2B-dimerer och H3-H4dimerer) runt vilka DNA-strängen är lindad (knappt 2 varv per nukleosom). Positivt laddade
delar av histonerna binder till negativt laddade delar av DNA. Nukleosomerna packas i sin tur
till en tätare struktur som bildar en fiber av tjockleken 30nm. För detta krävs ett större
histonprotein, H1, samt andra DNA-bindande proteiner. Ytterliggare packning åstadkommes
genom att fibern bildar loopar och denna struktur är sannolikt den som känns igen som
euchromatin. Heterochromatinet är packat ytterligare. Den högsta packningsgraden uppnås
under mitosen då kromosomerna bildar urskiljbara kroppar.
B/
Olika celltyper skapas huvudsakligen genom mekanismer som får olika gener att transkriberas
i olika celler. Vid gentranskription måste DNA göras tillgängligt för RNA-polymeras.
Fråga 5 (5p)
Hur regleras gentranskription på denna nivå?
Svar: En förutsättning för att RNA-polymeraset ska fungera är att det binds till
promotorregionen tillsammans med ett komplex bestående av generella transkriptionsfaktorer.
TATA-sekvensen utgör ett igenkänningsställe i promotorn. För att promotorregionen ska vara
fullt tillgänglig måste ibland kromatinet dekondenseras. Detta kan styras av regulatoriska
proteiner som binder till specifika sekvenser ganska långt ifrån promotorn. Aktiverande
proteiner kan koppla histon-acetylas (HAT) till promotorregionen vilket leder till acetylering
av bestämda positioner i nukleosomens histoner, vilket i sin tur leder till att kromatinet öppnas
upp. Repressorproteiner kan på liknande sätt binda till enzym som deacetylerar histonerna
(HDAC) och kondenserar nukleosomerna. Inaktivering av transkription skapas också genom
metylering av såväl DNA som histonproteiner. Härigenom kan differentierade celler ”minnas”
vilka gener som är aktiva respektive inaktiva.
Olle rättar
Den vidare medicinska utredningen av Eva påvisar att hon p.g.a. den skadade
tunntarmsslemhinnan delvis saknar förmåga att bryta ned och absorbera ett flertal
energiinnehållande näringsämnen.
Tentamensfall slutversion HT 2004
Fråga 6 (5p)
På vilka principiellt olika sätt genomgår de energiinnehållande näringsämnena nedbrytning i
tunntarmen? Vilka produkter absorberas?
Svar:
1) Substansen kan absorberas utan digestion i tunntarmen. Substansen absorberas direkt,
transporteras genom enterocyten och återfinns i portablodet – t ex glukos och fruktos
2) Hydrolys i tunntarmens lumen av polymerer till monomerer. De senare absorberas,
transporteras genom enterocyten och återfinns i portablodet- t ex luminal hydrolys av
proteiner till aminosyror.
3) Direkt absorption av oligomer efter föregående digestion av polymerer i tunntarmens
lumen. Intracellulär hydrolys till monomerer vilka återfinns i portabloder – t ex absorption av
oligopeptider (företrädesvis 2-3 AA) och intracellulär hydrolys av dessa
4) Hydrolys av oligomerer till monomerer i tunntarmens borstbräm. Monomererna
absorberas och återfinns i portablodet – t ex laktos, sackaros, maltos, vissa oligopeptider
(företrädesvis 3-8 AA).
5) Luminal hydrolys av en substans. Absorption av dess betåndsdelar vilka resyntetiseras i
enterocytens cytoplasma. Exempel på detta är triacylglycerol (TAG). Det förpackas som
chylomikroner och insöndras till lymfan. Kortkedjiga fettsyror < 12 kol reacyleras dock inte
utan går till levern via portablodet.
Fråga 7 (4p)
Vilka substanser lämnar enterocyten och vart insöndras de för vidare transport till övriga
organ i kroppen.
Svar: se ovan
Fråga 8 (4p)
Förklara hur absorptionen av järn går till.
Svar:
Dietärt järn finns i två former, hemjärn (organiskt) och icke-hemjärn (oorganiskt)
Absorptionen av järn sker i duodenum. Generellt absorberas hemjärn bättre.
Absorptionsmekanismerna är olika för de olika typerna.
Tentamensfall slutversion HT 2004
Hem-molekylen absorberas intakt (okänd mekanism) och Fe3+ frisätts i enterocyten efter det
att hemoxygenas ”klyvt” hemringen. Fe3+ reduceras i enterocyten till Fe2+
Oorganiskt järn finns i två former, Fe3+ och Fe2+.
Fe2+ är lösligt upp till pH 8 och absorberas genom två olika sätt. 1) Det binds till proteinet
transferrin i tunntarmens lumen varvid komplexet binds till transferrinreceptorn på ytan av
enterocyten. Endocytos sker och det låga pH i vesikeln medför att Fe2+ frisätts. 2) Fe2+
absorberas via en membrantransportör (DCT1 = divalent cation transporter) tillsammans med
en proton.
Fe3+ kan visserligen reduceras av reduktaset Dcytb, som finns på ytan av de villösa
enterocyterna, men tenderar i tarmlumen att bilda komplex (salter) med anjoner och är
olösligt vid pH >3. Absorptionen är därför mycket ringa.
Fråga 9 (2p)
Varför får Eva råd om att även inta vitamin C?
Svar:
Vitamin C bildar lösliga komplex med järn och reducerar Fe3+ till Fe2+.
Du ritar upp ett släkträd över Eva´s släkt och de som hon känner till har drabbats av
hemokromatos:
I
II
III
IV
Eva
Tentamensfall slutversion HT 2004
Fråga 10 (3p)
Vilken ärftlighetsgång beskriver släktträdet. Motivera svaret!
SVAR. Autosomalt recessiv. Båda könen är drabbade
Eftersom du läst en artikel i Läkartidningen om hemokromatos vet du att genen för
sjukdomen nyligen har klonats och strukturbestämts. Den vanligaste familjära mutationen är
ett basparsutbyte, men även en enbas deletion har påvisats. Nedan finns en del av genens
nukleotidsekvens där mutationer har påträffats.
Fråga 11 (2+2+2p)
Ange vilken konsekvens följande mutationer får för proteinet.
a) g328>t
b) a518>t
c) del t781
(Understruken text=exon)
1
61
121
181
241
301
361
421
481
541
601
661
721
781
841
901
961
1021
1081
cttccctccc
acctgaagac
tgggtgatag
gtgaagccca
ctgatttgtg
tgagcccatg
gagtgatcga
cagttaggaa
tcagtgctta
accagtgtgg
cgggtgagaa
tgttcactga
caggagacaa
tgatgacatc
agtccctgcg
actgccgcgt
ttcgggatcc
catcccatat
ctgaagcaca
catatttttg
aatgggtgtc
ttgtatgtcc
ggcagtgagg
tctgcaggaa
cctgtccctg
ggcatgggta
aagcccatgg
ccatgctacc
ggcctccttt
gcccttcaaa
gcatgggggg
gtgcctgtca
ccacgtgatg
cccattggtg
gctcttcctg
ctttgagtgt
cacgcggggg
aagatagctg
gtttaaagta
gatgagggtc
agaagttgtg
ttttcccagc
aggagagccc
aggacctgtc
agtggctcac
gaaacaactt
ctcttccctt
acccagaaag
tgccatcttt
gatgccatgt
gacatgccct
gaccaggcca
cagacacccc
gatcacgtca
aacatgtgtg
gagcatcgtt
gttatgcctc
aaatccattt
aagacatgtc
ctagctgtcc
agctgacaac
cccagtcagt
cactacctct
cctgctgtcc
tctcgaggcc
cttgcccagg
gcaacctcct
gcaactatgc
agggaccccg
atgacagtgc
tcaacaatgc
gcgagcagct
tgtataccat
gttatcacag
accacctgag
cttcccggca
ctctcttctc
ccaagtttca
ttggggaagc
gcctgccaga
gacactccag
ggagcacagc
tgcaggctgt
gccctcctga
tgaacggcct
gcggcacatc
ctgccgccgg
atcatgtgtt
caactatgag
catcaactac
gaaggtgtac
tcacatgggc
ccaggacagg
ctaaacccag
gctggaccca
ttctcagata
ggtgagacct
tagcaaggct
aactcaagct
atgaagggga
agaactccaa
agcatatgca
gcgctctctc
ttccagtgca
aagctgcact
agggacggta
ccatgttccc
aaggaggata
ctgggggctg
aagtgcgaac
tgccatggct
tacgagttct
ccaggcccca
cagcggacaa
Tentamensfall slutversion HT 2004
Svar. Först måste man identifiera var translationen startar och det gör den i nukleotidposition 72 med ett
ATG.
a)Leu >Leu (ctg>ctt): Förändrar inte proteinets struktur och funktion
b)splice site (acceptor site) förstörs (ag > tg) kan resultera i deletion av helt exon och stor förändring av
proteinets struktur och inaktivering av proteinets funktion
c) frame shift mutation som resulterar i ett stopkodon tga i position 797 (muterad sekvens). Ger ett trunkerat
protein som förmodligen saknar funktion
Orsaken till sjukdomen är en förändring i den tertiära strukturen hos ett protein som
medverkar i regleringen av järnupptaget från tarmen. Den genetiska orsaken är en
punktmutation som får till följd att cystein på ett ställe är utbytt mot tyrosin.
Fråga 12 (2p)
Varför kan utbyte av just cystein få betydande konsekvenser för proteiners struktur?
Svar: Disulfidbindningar är viktiga för proteiners struktur. Aminosyran cystein är
tillsammans med metionin de enda svavelinnehållande aminosyrorna. Disulfidbryggor kan
endast bildas mellan cys-cys.
Fråga 13 (4 p)
Kan du beskriva vilka etiska problemställningar som uppkommer för Eva när hon skall
besluta om genetisk analys?
Tentamensfall slutversion HT 2004
För en genetiska analys används PCR med restriktionsenzymklyvning (s k PCR-RFLP).
Fråga 14 (4p)
Hur går en denna analys till? Förklara!
Svar:
Oligonukleotider (=primers) som är komplementära till den kodande och icke-kodande DNA
strängen och dessutom riktade mot varandra (5´> 3´ riktning) blandas med isolerat DNA från
patienten som skall undersökas och ett DNA polymeras (Taq), magnesium klorid, fria
nukleotider och buffert. Amplifieringen genomförs i ett cykliskt temperaturprogram
(denaturering, annealing, extension) upprepade gånger (25- 35 ggr). Bildad PCR produkt,
behandlas med ett restriktionsenzym som känner igen en specifik nukleotidsekvens, och om
närvarande digereras PCR produkten i två DNA fragment. DNA fragmenten separeras efter
storlek, vanligen på en agarosgel, som kan färgas för att DNA fragmenten skall bli synliga
under UV ljus.
Tolkningen av resultaten blir i homozygot vildtyp, muterad eller heterozygot.
Den genetiska analysen ger följande resultat, när du använder ett restriktionsenzym som
känner igen den muterade sekvensen.
Fråga 15 (4p)
Hur tolkar du resultatet
200 bp
100 bp
M
1=
2=
3=
4=
5=
6=
FRÅGA 16 svar saknas
1
2
3
4
Eva´s moster (II:5)
Eva (III:2)
Eva´s moster (II:7)
Eva´s pappa (II:1)
Evas man (III:1)
Eva´s mamma (II:2)
5
6
Tentamensfall slutversion HT 2004
Fråga 17
Triacylglycerol (TAG) från födan transporteras ut i blodet i form av kylomikroner. Dessa fångas upp av
endotelet i fettvävnaden och lipoproteinlipas katalyserar hydrolysen av TAG till fettsyror som diffunderar in till
fettcellen där det förestras med glycerolfosfat till triacylglycerol för lagring. Glycerolfosfat fås från glukos som
cellerna tar upp samtidigt med fettsyrorna.
Fråga 18
Energin som frigörs under elektrontransporten används för att pumpa protoner ut ur mitokondrien så att en
protongradient etableras, utjämningen av denna driver syntesen av ATP. Alla processer som på annat sätt verkar
så att gradienten utjämnas – dvs låter protoner eller OH- passera över det inre mitokondriemembranet – gör att
mindre ATP bildas per elektron som passerat genom elektrontransporten till syre. Cellen kan uttrycka specifika
proteiner sk uncoupling proteins som släpper protoner genom membranet och därigenom kan reglera
effektiviteten i ATP syntesen.
Fråga 19
Mitokondrien består av ett yttre permeabelt och ett inre mycket tätt membran. Det inre membranet är tom tätt för
protoner som endast långsamt diffunderar igenom. Detta gör att elektrontransporten, som är lokaliserad i det inre
membranet, kan bygga upp en protongradient över det membranet. Det inre membranet är kraftigt veckat vilket
ger en ytförstoring som ökar mitokondriens kapacitet för elektrontransport och ATP syntes. I matrix, lösligt och
bundet till det inre membranet, finns de enzymer som katalyserar citronsyracykeln och fettsyraoxidationen.
Lokalisering inuti mitokondrien underlättar överföringen av elektroner från dessa processer till
elektrontransportkedjan, dvs utan att energikrävande skyttlar behöver introduceras. Den lokalisering separerar
också dessa processer från motsvarande anabola processer, vilket gör att de kan regleras separat och att sk “futile
cycles” undviks.
