Tentamen Repro-­‐utveckling T2, 12 oktober 2012 SKRIV EN UPPGIFT PÅ VARJE BLAD SÅ ATT UPPGIFTERNA KAN SORTERAS TILL RÄTT LÄRARE Maximal poäng: 73; Poäng för godkänt: 48 1. Vilka är de tre accessoriska körtlarna hos mannens könsorgan, och hur bidrar respektive körtel till ejakulatets sammansättning? (3p) a) Sädesblåsorna utsöndrar alkaliskt sekret som bidrar till att neutralisera den sura miljön i vagina. Tillför bl.a fruktos till ejakulatet, dvs energitillskott för spermierna; prostaglandiner som påverkar cervix så att spermierna lättare tar sig in och inducerar rytmiska kontraktioner i livmodern som hjälper spermiera framåt, samt fibrinogen som får sperman att klumpa ihop sig ch inte rinna ut ur vagina b) Prostata. Svagt alkaliskt, mjöligt sekret som bl.a innehåller citrat (energikälla) Ca-­‐
joner, PSA (prostata-­‐specifikt antigen) som fungerar som enzym o löser upp det trögflytande ejakulatet så att spermierna frigörs inne i kvinnans kropp, hyaloronidas o andra enzymer med samma verkan. c) Glandula bulbouretralis = Cowperska körtlarna. Frisätter alkaliskt sekret precis före ejakulationen. Hjälper spermierna överleva den sura miljön i vagina + fungerar som smörjmedel. (1 p per rätt svar) Nukleinsyror 2. Nukleotider bygger upp både DNA och RNA och är därmed centrala för dessa biomolekylers funktion i den levande cellen, för hur levande celler fungerar och utvecklas samt för hur vissa typer av sjukdomar uppkommer. Vi kommer nu att ställa ett antal frågor om nukleotider och nukleinsyror. Svara på dessa frågor genom att rycka ur bilaga 1, föra in dina förslag där och lämna tillsammans in med svaren på övriga frågor. a) Förutom socker innehåller nukleotider ytterligare två beståndsdelar. Vilka? (1p) b) Rita in i figuren var dessa två grupper sitter bundna i nukleotidmolekylen (1p) c) Nukleotider skiljer sig åt mellan RNA och DNA, vilket har inverkan på deras respektive funktioner. Namnge grupperna och para ihop med rätt nukleinsyra (2p) d) Sätt nu också ut de övriga grupper som skiljer ribonukleotider och deoxyribonukleotider åt på rätt ställen i figuren (1p) e) Ringa även in de positioner som deltar i polymerisering för att bilda RNA respektive DNA (1p) Se svar efter bilagan DNA-­‐replikation 3. DNA-­‐replikationen är den process då DNA kopieras under S-­‐fasen i cellcykeln för att sen i mitosen ge upphov till två dotterceller med fullständig genuppsättning. Texten nedan beskriver DNA-­‐replikationen. Ersätt de understrukna bokstäverna med de korrekta begreppen. I de fall samma bokstav förekommer mer än en gång avser de samma begrepp: Före replikationen måste spänningar och övertvinningar i DNA-­‐molekylen avlägsnas. Det görs med hjälp av proteinet A. DNA-­‐dubbelsträngen öppnas sedan med hjälp av enzymet B och enkelsträngsbindande proteiner hjälper till att stabilisera strukturen så att inte vätebindningar omedelbart bildas mellan de två nyligen särade strängarna. C syntetiserar en kort bit RNA som D sedan kan använda som prajmer. Fria nukleotider binds in och bildar den nya DNA-­‐strängen. Eftersom D bara kan syntetisera DNA i 5’-­‐till-­‐
3’-­‐riktningen, så kommer den ena strängen (kallad E) att bildas i flera korta F. Mellanrummet fylls sedan igen av G och H bildar fosfodiesterbindingen. (4p) A -­‐ topoisomeras; B -­‐ helikas; C -­‐ primas; D -­‐ DNA polymeras III; E -­‐ lagging strand; F -­‐ Okazakifragment; G-­‐ DNA polymeras I; H -­‐ ligas. Meios 4. En human cell skall genomgå meios och nedan finns ett antal påståenden om detta. Ange för varje påstående om det är rätt eller fel. Rätta dessutom de felaktiga påståendena så de blir rätt. (3p) a) Efter telofas I kommer den sekundära spermatocyten att innehålla 46 kromosomer b) I anafas I förflyttar sig 23 kromosomer till ena polen och 23 kromosomer till den andra polen. c) Varje primär oocyt ger under den fortsatta äggutvecklingen i ovariet upphov till fyra färdiga äggceller. d) Var och en av spermatiderna kommer att innehålla 46 kromosomer a, c och d är fel, a skall vara 23 kromosomer, c skall vara en sekundär oocyt och två/tre polkroppar, d skall vara kommer att innehålla 23 kromosomer. 5. Frida 16 år söker dig på vårdcentralen eftersom hon ännu inte fått någon menstruation. Hon har i övrigt haft en normal pubertet och är lika lång som sina systrar. Frida vill nu veta om det är något fel på henne och om hon kommer att kunna bli gravid i framtiden. En första kroppslig undersökning är normal, bortsett från att köns-­‐ och axillär behåring saknas. Här följer den information du behöver för att börja besvara frågorna: Frida har fullt utvecklade bröst och yttre kvinnliga könsorgan. Analys av blodprov ger följande resultat: Kromosomuppsättning 46 XY Kraftigt förhöjda testosteronnivåer Normal nivå av östradiol Vidare utredning visar att Frida saknar receptor för androgen, vilket innebär att hon har, vilket innebär att hon har androgen insensitivity syndrome (AIS). Detta är ett sällsynt, medfött tillstånd som innebär att kroppens celler inte reagerar på testosteron, däremot är SRY-­‐genen normal. Vid ultraljudsundersökning av bukens nedre del kan man på varje sida identifiera en struktur som röntgenläkaren bedömer som en underutvecklad gonad. a) Har Frida ovarier eller testiklar? Motivera ditt svar liksom orsaken till att gonaden (ovarier alt testiklar) är underutvecklad. (3p) b) Ultraljudsundersökningen visar också att Frida saknar livmoder. Varför? (1p) AIS finns i olika former. Vid komplett AIS (som i Fridas fall) saknas androgenreceptorn helt och hållet. Det finns också mildare varianter där androgenreceptorn inte är helt utslagen även om funktionen är nedsatt. Vid mild AIS (MAIS) förekommer t o m att individen är fertil. Släktträdet nedan visar en familj med just den mildare formen av AIS dvs MAIS. Kvadrat = man (d v s manlig kromosomuppsättning); cirkel= kvinna (d v s kvinnlig kromosomuppsättning); Fylld symbol= drabbad. I II III c) Vilket av de klassiska nedärvningsmönstren är involverat i MAIS? Utgå från släktträdet ovan och motivera kort ditt svar. (2p) d) Pilen i släktträdet betecknar Albert Svensson (individ III:3), som är det fall i släkten som först fick diagnos (proband). Alberts gamle morbror John (II:2) är död, men troligen hade även han MAIS. Nu undrar Johns enda dotter, Ulrika (III:1), om hon också kan ha sjukdomen eller vara anlagsbärare utan att veta om det. Vilka risker har Ulrika (III:1) för att ha AIS respektive att vara anlagsbärare? (1p) e) I genen för AR har man identifierat över 1000 olika sorters mutationer hos olika obesläktade patienter med AIS. Den kliniska bilden/fenotypen vid genetiska sjukdomar kan ibland variera något beroende på var i genen som mutationen är belägen. Mutationer som förekommer särskilt ofta i en gen brukar betecknas som ”hot spot-­‐mutationer”. Albert visar sig vara bärare på hot spot-­‐mutationen GGG>GGA i nukelotid 1761, vilken kodar för Gly>Arg i kodon 216. Välj en PCR-­‐
baserad metod för att studera denna mutation i Alberts övriga släkt och beskriv kortfattat det principiella tillvägagångssättet för hur du kan detektera mutationen (4p) f) I 70% av fallen av AIS är mutationerna ärftliga/germlinemutationer, men i ca 30% av fallen är mutationen en de novo-­‐mutation som kan bero på mosaicism i könscellerna. Vad innebär mosaicism? (1p) g) En liten bit av primärstrukturen för AR-­‐proteinet ser ut enligt följande: N-­‐terminal -­‐ Gln – Tyr – Ser – Trp – Met – Gly – C-­‐terminal En molekylärbiolog har intresserat sig för mutationer i just denna del av AR-­‐
genen och har sett att flera proteiner är förkortade/trunkerade här och därmed avslutas just i denna region, eftersom ett stoppkodon har uppkommit. Ett av proteinerna slutar med en Ser. Vilken eller vilka basparsbyte/n skulle kunna orsaka att proteinet trunkeras direkt efter Ser-­‐aminosyran i denna peptid? Motivera ditt svar. Till din hjälp finns den genetiska koden (se nedan). (2p) h) Ge ett annat exempel en aminosyra i peptidsekvensen ovan som med ett basparsbyte muteras till ett stoppkodon. I ditt svar skall du ange dels aminosyrans namn där mutationen sker (förkortningen för aminosyran räcker) och dels motivera ditt svar på DNA-­‐nivå över basparsbytet. Till din hjälp har du den genetiska koden ovan. För att få full poäng måste samtliga möjliga stoppmutationer i ditt utvalda kodon anges. (1p) i) Vad är skillnaden mellan en mutation och en polymorfism? (2p) j) Som anges i fråga 5e) har morbror Albert en androgenreceptor där aminosyra 216 muterats: glycin>arginin. Vad innebär detta för någon förändring i de kemiska egenskaperna hos aminosyra 216? (1p) En annan mutation i androgenreceptorn som förekommer i MAIS är förändringen av metionin 886 till valin med manlig sterilitet som huvudsaklig följd. Man har i en forskningsstudie visat att den här mutationen med mer än 50% minskar androgenreceptorns DNA-­‐bindande kapacitet och i motsvarande grad dess växelverkan med en s.k. ko-­‐aktivator som heter TIF2: k) Vilken process i cellen styrs på detta sätt av androgenreceptorn? (0,5p) l) Vad heter det centrala enzym utför denna process? (0,5p) m) Vad kallas sådana proteiner, som exempelvis androgenreceptorn och TIF2, som reglerar denna process? (0,5p) n) Vad kallas de avsnitt i DNA:t som dessa proteiner binder till? (0,5p) Copyright: Jonathan Marcus. Used under the terms of the GNU Free Documentation License.
o) Bilden ovan visar dels en representation av androgenreceptorgenen, liksom det mogna mRNAt (märkt cDNA), samt även det slutliga proteinet med dess olika domäner. Flödet av information från kromosomerna och generna till ett aktivt protein brukar man kalla den centrala dogmen. Ange för följande påståenden om processerna i den centrala dogmen om de är sanna eller falska. Rätta även till de falska påståendena. Någon utförlig beskrivning av det som påståendena tar upp behövs ej och ger inga extra poäng. (3p) I: Splitsningen sker i anslutning till translationen i ribosomen II: I splitsningen spelar små nukleära ribonukleoproteiner, s.k. snRNP:er, en avgörande roll för att känna igen var sista exonen slutar och polyA-­‐svansen skall sättas på III: Genom att olika exoner kan kombineras på fler än ett sätt kan vi få fler färdiga proteiner än det finns gener i arvsmassan IV: Vid splitsningen fungerar en aktiv adenosinribonukleotid inuti intronen som acceptor av en fosfat från 5'-­‐änden av intronen. Denna fosfat binds till 2'-­‐positionen i sockret i adenosinen. V: splitsningen sker i cytoplasman VI: Särskilda signaler som består av konsensussekvenser av nukleotider anger starten och slutet av en intron a) Frida har testiklar, eftersom anläggningen av testiklarna styrs av SRY-­‐genen. (1 p) Däremot är testiklarna beroende av androgener för sin fortsatta utveckling, i synnerhet vid pubertet, och förblir alltså små vid AIS (1 p). b) Mullerska gångarna har degenererat på samma sätt som vanligt hos män eftersom produktionen av anti-­‐mullerskt hormon från Sertolicellerna medieras via SRY-­‐genen c) X-­‐bundet recessivt, då arvet hoppar över generationer, endast män drabbas, oftast är kvinnor anlagsbärare och sprider till sina söner. Autosomalt dominant är uteslutet eftersom sjukdomen inte syns i generation I, Autosomalt recessivt är mer osannolikt eftersom båda föräldrarna i generation I måste vara anlagsbärare och även II:3 och 4 måste vara det. X-­‐bundet dominant ej möjligt då III:1 hade varit sjuk. d) X-­‐bundet recessivt mönster gör att III:1 är anlagsbärare, kan inte vara drabbad då det krävs två sjukdomsalleler. e) Det finns flera olika alternativa metoder, studenterna har kört PCR/RFLP metoden på lab. Denna går till enligt följande: Designa primers som amplifierar mutationen, leta reda på ett restriktionsenzym som klipper den muterade eller vildtypsallelen (distinktion mellan allelerna), extrahera DNA från probanden samt syskonbarnen, PCR (inkl angivande av temperaturändringar), agarosgelelektrofores för att kolla amplifiering och renhet, klyvning med RE, agarosgelelektrofores för separation av fragment, detektion med UV+EtBr. f) Mosaicism= cellerna har olika genotyp trots att individen härstammar från samma zygot och mutationen uppkommer troligtvis under fostertiden. Mutationen finns beskriven i androgenreceptordatabasen http://androgendb.mcgill.ca/AR23C.pdf Mutationen är beskriven i Wang et al Clin Genet 54:185-­‐192, 1998 som Gly214Arg (numreringen av AR har ändrats sedan publiceringen). g) UGG>UGA, dvs G>A mutation eller UGG>UAG, dvs G>A mutation. h) Exempel på svar: Gln kodar för CAA och CAG och kan muteras till UAA samt UAG Tyr kodar för UAU och UAC och kan muteras till UAA samt UAG Ser kodar för UCU, UCC, UCA, UCG, AGU och AGC och kan muteras till UGA samt UAG Gly kodar för GGU, GCC, GGA och GGG och kan muteras till UGA Fetmarkerade= möjliga svar. i)
Mutation= färre än 1% i en population är bärare av en genetisk variant Polymorfism= fler än 1% i en population är bärare av en genetisk variant j) Förändring från en liten oladdad hydrofob aminosyra till en stor positivt laddad hydrofil aminosyra k) Transkriptionen l) RNA-­‐polymeras m) transkriptionsfaktorer (transaktiverande faktorer) n) promotorelement (promotor, responselement) o) Sanna -­‐ III, IV, VI. Falska -­‐ I: Splitsningen sker i anslutning till transkriptionen av spliceosomen; II: I splitsningen spelar små nukleära ribonukleoproteiner, s.k. snRNP:er, en avgörande roll för att känna igen var intronen börjar, d v s var splitsningssignalerna finns; V: Splitsningen sker i cellkärnan. 6. Translationen Aminoacyl-­‐tRNA-­‐syntetaser är de enda komponenterna i genexpressionen som kan översätta den genetiska koden. Förklara hur det kan vara på det sättet. (2p)
Enzymer av familjen aminoacyl-­‐tRNA-­‐syntetaser överför den genetiska informationen hos nukleinsyror till proteininformation genom att binda den specifika aminosyra som just det aminoacyl-­‐tRNA-­‐syntetaset känner igen och länka denna till de korrekta tRNA:erna. 7. Östrogen (17β-­‐estradiol) kan använda olika signalvägar för att aktivera intracellulära funktioner. Dels kan de signalera via receptorer belägna i membranen och dels kan de signalera via receptorer belägna inne i cellen. Beskriv dessa två signalvägar och redogör för hur de skiljer sig åt. (4p) 8. Utvecklingen av spermier kräver att temperaturen i testiklarna hålls kring 33-­‐34○C (alltså lägre än normal kroppstemperatur) och hämmas vid högre temperatur. Temperaturregleringen kring testiklarna är därför av central betydelse för spermieproduktionen. Beskriv de anatomiska strukturer och förhållanden som är viktiga för att temperaturen i testiklarna hålls konstant (4p) a) Att testiklarna under fosterutvecklingen vandrar ner från bukhålan till pungen b) m cremaster (tvärstrimmig) kan vid lägre temp förflytta testiklarna en bit upp, dvs närmare bukhålan där temperaturen ju är högre, c) m dartos-­‐= glattmuskel-­‐
fibrer i hudens muskellager i pungen. Då de kontraheras ”skrynklas” huden, dvs hudytan reduceras o därmed minskar värmeavgivningen. Motsatt då m dartos relaxeras d) Venplexat i funikeln (plexus pampiniformis) fungerar som en värmeväxlare. som då den kontraheras d) Huden i pungen saknar underhudsfett. e) Det finns tätt med svettkörtlar i huden i pungen. (1 p per rätt svar, max 4 p). 9. I samband med en förlossning kan det i sällsynta fall uppstå en livshotande blödning från livmodern. om man inte på andra sätt kan få stopp på blödningen kan man tvingas till akut operation där man stänger av kärlförsörjningen till uterus genom att knyta två suturer (trådar) hårt kring kärlen som sedan klipps av mellan trådarna (avligeras). a. Redogör för den arteriella blodförsörjningen till uterus och ovarierna. (2p) b. Då man stänger livmoderns kärl kan man riskera att skada en annan viktig struktur som ligger i närheten. Vilken struktur kan det vara? (1p) 1. Uretra 2. Uretären 3. Arteria femoralis 4. Nervus pudendus c. För att undvika skador på urinblåsan är det viktigt att det är tömd inför operationer av livmodern. Beskriv med hjälp av en enkel figur hur livmoderns läge förändras då urinblåsan fylls (2p) a) a uterina och a ovarica som är bilaterala. (1+1p) b) 2. Uretären (1p). c) Livmodern lyfts uppåt och anteflexionen avtar (dvs uterus ställs rakare upp) då urinblåsan fylls (2p) 11. Plötsligt insättande smärta i ena halvan av pungen bör väcka misstanke om testistorsion, d v s att testikeln har roterat runt sin egen axel så att strukturerna i funikeln komprimeras. Akut operation är nödvändig för att återställa blodförsörjningen till testikeln som annars kan gå under inom loppet av 4-­‐5 timmar. a) Redogör för testikelns arteriella blodförsörjning inklusive från vilket/vilka stora kärl försörjningen utgår (2p) b) Testistorsion sker oftast i den nedre delen av funikeln, alltså strax ovanför epididymis.Beskriv vilka viktiga strukturer funikeln innehåller på denna nivå (3p) a) a testicularis 1) utgår från aorta och följer via sädessträngen med testikeln ner i pungen (1p) b) Sädesledaren (ductus deferens), a o v testicularis med plexus pampiniformis, m cremaster, n.n testicularis, lymfkärl, a o v defernti 12. Bilden nedan visar uppbyggnaden av en Graafs follikel där siffrorna 1–8 markerar olika strukturer. 5
6
8
7
3
2 1
4
a) Vilka strukturer representerar de olika siffrorna? (4p) b) Välj fyra av de strukturer du angett och beskriv deras huvudsakliga funktioner. (4p) a) 1. Theca externa – Fibrös kapsel kring follikeln, skydd och stöd. 2. Theca interna – producerar steroidhormon (androstenedion) som transporteras till granulosacellerna 3. Granulosaceller (Stratum granulosum). Syntetiserar enzymet aromatas som omvandlar androstenedionet till estradiol 4. Basalmembran som åtskiljer theca och granulosacellerna 5. Antrum. Vätskan innehåller höga nivåer av steroidhormoner samt olika enzymer som bryter upp ovariets yta så att ägget kan frisättas vid ägglossningen. 6. Corona radiata – De granulosaceller som omger och följer äggcellen även efter ägglossningen. 7. Zona pellucida – glykoproteinlager som omger ägget, underlättar att spermien binder och inducerar acrosom-­‐reaktionen (1 + 2p) 8. Oocyten – dvs själva ägget. 13. Här nedan ser du ett tvärsnitt genom testikeln. a) Markera i bilden Sertoliceller och Leydigceller och beskriv deras huvudsakliga funktioner. (5p) b)
Vilken funktion har blod-testikelbarriären?
(1p) a. Leydig-­‐celler – interstitiella. Hormonproducerande. (2 p); Sertoliceller – bygger upp väggarna i sädesgångarna. Ger skydd och stöd åt spermatocyterna, producerar AMH, bygger upp blod-­‐testikelbarriären (3 p) b. Skiljer de haploida spermatocyterna (alltså från sekundära spermatocyter o framåt) från de diploida cellerna, eftersom de annars skulle uppfattas som främmande o förstöras (1 p) Bilaga 1: Svar till Fråga 2 Ange ditt tentamensnummer: ___________ a) ________________________________________________ och _____________________________________________ b) c) d och e) Namn: _________________________ __________________________ Nukleinsyra: __________________ __________________________ ribonukleotid deoxyribonukleotid Bilaga 1: Svar till Fråga 2 Ange ditt tentamensnummer: ___________ a) ________Fosfat____________ och ________en kvävebas_____________ b) Fosfat i 5´-­‐position, Kvävebas i 1'-­‐position c) d och e) Namn: _______Tymin____________ _________Uracil__________ Nukleinsyra: ____DNA________ ____________RNA_________ ribonukleotid 2': -­‐OH 3'-­‐ och 5'-­‐positionerna skall ringas in deoxyribonukleotid -­‐H
