Tentamen i Medicinsk kemi för biomedicinare 2010:
1. Beskriv den molekylära strukturen på det vi i dagligt tal kallar ”fett” (1 p)
2. Hur bryts stärkelse ned i saliven och magen? Kan även cellulosa brytas ner och i så
fall hur? (2)
3. Flera olika typer av molekyler kan transporteras genom ett cellmembran utan att det
krävs energi för transporten. Hur går transporten till (vilken princip ligger bakom)? Ge
exempel på molekyler som kan transporteras på detta sätt och de som inte kan det. Kan
transporten underlättas på något sätt? (3 p)
4. Km och kcat är konstanter som beskriver vissa egenskaper hos enzymer. Vilka? Hur
definieras konstanterna? Vilka enheter har konstanterna? (3 p)
5. Många proteiner regleras i sin aktivitet med hjälp av fosforylering. a) Vad kallas den
grupp av enzymer som katalyserar fosforyleringar av andra proteiner? b) Vad kallas
den grupp av enzymer som tar bort fosfatgrupper från proteiner? c) Vilka
enzymklasser tillhör dessa två grupper av enzymer? (2 p)
6. Enzymer kan hämmas kompetitivt eller okompetetivt. Förklara skillnaden. En
negativ alloster effektor, verkar den kompetitivt eller okompetetivt? (2 p)
7. Här är en del av en KODANDE (CODING) DNA-sträng. Vilken sekvens har
motsvarande RNA som produceras efter transkription (fyll i de tomma luckorna). (1 p)
5’- A T C G T G C A -3’
5’- __ __ __ __ __ __ __ __ - 3’
8. Vilka av nedanstående faktorer används vid transkription av mRNA i eukaryoter?
Gör en cirkel runt varje rätt alternativ. Varje rätt faktor ger +0.5 poäng, varje fel
faktor ger -0.5 poäng.
DNA
Primas
dTTP
RNA-polymeras
PCNA
UTP
TBP
dATP
CTP
TFIIH
dGTP
ORC
9. I vilken reaktion och var i kroppen syntetiseras karbamoylfosfat och vad händer med
denna molekyl sedan? (2 p)
10. Vissa proteiner är glykosylerade. Vad är proteinglykosylering och varför är den
viktig? Vilka typer av glykosylering finns det? (3 p)
11. Föreställ er att ett forskningslag har analyserat DNA-sekvensen av EGF-receptorn
från en cancerpatient och funnit att patientens EGF-receptor har en mutation som
orsakar konstant aktivering av PI3-kinasvägen (PI3 kinase pathway). Vad kan man
teoretiskt sett tänka sig kan vara en bra strategi för behandling av patienten? (2 p)
Gör en cirkel runt alla korrekta svar (med andra ord kan det vara alltifrån 1 till 4 korrekta svar
på frågan).
a.
b.
c.
d.
Hämma tyrosinkinasaktiviteten hos EGF-receptorn.
Minska mängden PIP3.
Hämma aktiviteterna på Akt och PDK1.
Öka aktiviteten på PTEN.
12. Beskriv i grova drag hur nukleinsyrornas baspar ser ut och vilka krafter som
stabiliserar dem. (2 p)
13. Nämn tre funktioner hos nukleotider och beskriv dem kort. (3p)
14. Vilka egenskaper i peptidbindningen gör den så viktig för proteiner? Visa med figur
hur en peptidbindning ser ut. (2 p)
15. Hur fördelar sig hydrofoba och hydrofila aminosyror normalt i ett vattenlösligt
protein? Vilka bindningar håller samman tertiärstrukturen? (2 p)
16. Varför bryter röda blodkroppar ner glukos till laktat och inte till koldioxid och
vatten som de flesta andra vävnader? (1 p)
17. Glukos-6-fosfat kan metaboliseras på fyra olika sätt i levercellen. Vilka är dessa sätt
och vad är syftet med dem. Är det något av dem som saknas i de flesta andra vävnader?
(3 p)
18. Ge exempel på tre olika coenzymer och förklara deras funktion? (1.5 p)
19. Hur går det till när fettsyror bryts ner och hur regleras detta? (3 p)
20. Hur ser ett tRNA ut och hur går det till att den får sin rätta aminosyra på sig? I
vissa fall finns även proofreading för att detta ska bli rätt, hur går det till? (3 p)
21. Varför behövs specifika RNA-primers vid DNA-replikationen? Hur skapas de,
används de och tas bort? (3 p)
22. Vid en deaminering av cytosin bildas basen uracil. Uracil läses som T av DNApolymeraset och alla uracil måste av den anledningen avlägsnas ur genomet innan det
replikeras. Redogör för hur den DNA-reparationsmekanism går till som avlägsnar
uracil ur DNA. (2.5p)
23. Glukos och andra energisubstrat för muskeln kan ibland tas från blodet men också
från andra källor beroende på de yttre förhållandena. Vilket är det huvudsakliga
energisubstratet för en muskel vid följande situationer. Ange även varifrån substratet
tas för detta samt vilken den viktigaste nedbrytningsprocessen är vid respektive fall: (2
p)
a.
b.
c.
d.
I vila före måltid
I vila efter en blandad måltid
Vid sprinterlöpning
I vila efter en veckas svält
24. Hur påverkas upptaget av glukos i en levercell respektive en muskelcell av en
blodsockerhöjning? Redogör för mekanismerna. (3 p)
Svar till tentamen i Medicinsk kemi för biomedicinare 2010:
1. Fett är tre fettsyror i kemisk förening med ett glycerolskelett.
2. Stärkelse bryts ned av amylas i saliven (samt med hjälp av det låga pH:t i magen).
Cellulosa bryter dock inte kroppens enzymer ned alls. Cellulosa kan dock delvis
metaboliseras av bakteriella enzymer i tarmen (denna nedbrytning är mycket mer effektivt i
kornas magar).
3. Transport som inte är energikrävande kallas diffusion. Molekylerna rör sig då med
koncentrationsgradienten, d v s från hög till låg koncentration. Små, oladdade molekyler, t.ex.
O2 och CO2, rör sig obehindrat genom ett membran utan att specifikt interagera med någon
annan molekyl, mekanismen kallas passiv diffusion. Större, polära molekyler samt joner
kan p g a membranernas hydrofoba innandöme inte passivt diffundera genom membranet.
För dessa molekyler finns membranproteiner som underlättar deras diffusion genom
membranet (faciliterad diffusion). Ett exempel på detta är glukos som kan transporteras via
glukospermeas.
4. Km (Michaelis-Mentens konstant) anger affiniteten mellan substrat och enzym. Definieras
som den substratkoncentration där enzymet arbetar med halva maximala hastigheten (enhet:
mol/l). kcat (katalytisk konstant = turnover number) anger hur snabbt substratet kan omsättas
(enhet: s-1). Definieras som den maximala hastigheten i förhållande till
enzymkoncentrationen (Vmax/[E]).
5. De enzymer som fosforylerar andra proteiner kallas kinaser (mer fullständigt
proteinkinaser) och tillhör enzymklassen transferaser, medan de som defosforylerar andra
proteiner kallas fosfataser (mer fullständigt proteinfosfataser) och tillhör enzymklassen
hydrolaser. De korrekta svaren är således a) kinaser, b) fosfataser, c) transferaser och
hydrolaser.
6. Vid kompetetiv inhibering tävlar hämmaren med substratet för bindning till active site.
Detta ger ett högre Km men samma Vmax. Vid ren okompetetiv bindning krävs att substratet
sitter i active site för att hämmaren skall binda (låser fast substratet). Detta ger lägre Km och
Vmax. Om hämmaren binder till enzymet oberoende av om substratet sitter i active site talar
man om mixed-type eller non-kompetitiv inhibering. Då kan Km vara samma, lägre eller
högre beroende på mekanism, men Vmax är alltid lägre. En negativ alloster effektor verkar
okompetetivt (eller snarare via mixed-type).
7. Det mRNA som bildas efter transkription är 5’- A U C G U G C A -3’.
8. DNA, RNA-polymeras, UTP, TBP, CTP, TFIIH behövs vid transkriptionen.
9. Karbamoylfosfat produceras från ammoniumjoner, bikarbonat och ATP (bidrar med fosfat
och energi) i levercellernas mitokondrier. Därmed blir den toxiska ammoniumjonen
oskadliggjord. Reaktionsformeln för detta är (ni behöver inte kunna formeln):
NH3 + HCO3- +2 ATP = H2N-(C=O)PO4 + 2 ADP + Pi
Karbamoylfosfat reagerar sen med ornitin att bilda citrullin. Detta är en del av ureacykeln.
10. Glykosylering är en process där kolhydrater länkas kovalent till ett protein och är en av de
vanligaste post-translationella modifieringarna. Glykosylering är viktig för proteinveckning,
stabilitet och cell-cell-interaktion. Det finns två olika former av glykosylering. Med N-länkad
glykosylering menas att en kolhydratmolekyl kopplas ihop med aminosyran asparagins
kväveatom i dess sidokedja (N = kväve, därav N-länkad). Med O-länkad glykosylering
menas att en kolhydratmolekyl fästs till OH-gruppen på aminosyrorna serin eller treonin (O =
syre, därav O-länkad).
11. Samtliga alternativ är riktiga för hur man kan tänka sig att en cancerpatient med konstant
aktiv EGF-receptor skulle kunna behandlas.
12. Varje baspar i en nukleinsyra sitter horisontellt i ett plan och hålls ihop av 2 eller 3
vätebindningar mellan NH och N eller O (base stacking kan nämnas). Vätebindningarna
ligger mellan A och T (eller U) samt mellan G och C.
13. Några funktioner som nukleotider har i cellen är (det räcker att tre av dessa är med i
svaret):
- energibärare: hydrolys av P-P-bindingar ger energi för att driva endergona reaktioner
- bärare av genetisk information: genom basparning i dubbelhelix
- RNA-molekyler kan användas för katalys genom att 2'-OH eller andra grupper katalyserar
reaktioner såsom splicing eller bildningar av peptidbindningar.
- Nukleotider ingår ofta i coenzymer genom att nukleotiden är länkad till någon annan del
som fungerar som bärare av elektroner, atomer eller atomgrupper.
-Nukleotider kan fungera som signalsubstanser eller regulatorer. Exempel på detta är cAMP
(signalsubstans) och ATP (reglerar aktiviteten på många enzymer).
14. Peptidbindningen (dvs bindningen mellan NH och C=O i proteiners backbone) har en
karaktär av en partiell dubbelbindning, det vill säga att den är en plan bindning som är stel
och inte vridbar. Det är därmed en stark bindning men den kan ändå lätt klyvas genom
hydrolys. En viktig egenskap hos NH och C=O grupperna i peptidbindningen är att de kan
vätebinda.
15. Hydrofoba aminosyror hamnar i de centrala delarna i ett lösligt protein och hydrofila
aminosyror blir ytexponerade, Förutom denna hydrofoba effekt så är vätebindningar viktiga
för att hålla ihop tertiärstrukturen. Andra viktiga faktorer är saltbryggor och kovalenta
disulfidbryggor.
16. De röda blodkropparna saknar mitokondrier och har därmed ingen citronsyracykel.
Därför måste glukos brytas ner anaerobt till laktat.
17. Glukos-6-fosfat kan omvandlas till glukos som kan utsöndras i blodet för att levercellen
ska kunna återställa blodsockernivån vid svält eller ansträngning. När blodsockernivån är för
hög kan överskott av glukos-6-fosfat istället omvandlas till glykogen (via glukos-1-P och
UDP-glukos). Glukosen kan också omvandlas genom glykolysen för energiproduktion eller
fettsyntes. Glukosen kan också reagera via pentosfosfatshunten för att generera NADPH (för
fett- och kolesterolsyntes) och ribos.(för nukleotidsyntes). Levercellen är speciell eftersom
den till skillnad från de flesta andra celltyper har glukos-6-fosfatas och därigenom kan göra
glukos från glukos-6-fosfat.
18. Exempel på coenzymer kan vara NAD+/NADH som behövs som elektronbärare vid
redoxreaktioner, NADPH/NADP+ (bärare av elektroner i biosyntes), FAD (bärare av
elektroner) och coenzym A (bärare av acylgrupper). Ytterligare exempel på coenzymer som
kan nämnas är pyridoxalfosfat (transamineringar – överflyttning av aminogrupp från
aminosyra till alfa-ketosyra) och ATP (bärare av energi).
19. Medellånga fettsyror (de vanligaste) som ska brytas ner binds först till CoA och sedan till
karnitin. De karnitinbundna fettsyrorna kan transporteras in i mitokondrien och när de väl
kommer in kommer de att brytas ner i β-oxidationen och i närvaro av syre kommer den
acetyl-CoA som så bildats att brytas ner i citronsyracykeln. Hela proceesen är reglerad genom
att malonyl-CoA hämmar enzymet (CPT-1) som fäster karnitin till acyl-CoA. På så sätt ser
cellen till att fettsyrannedbrytningen endast sker när det inte pågår en samtidig fettsyrasyntes.
Nedbrytningen stimuleras indirekt genom hormonerna glukagon, adrenalin (genom att
malonyl-CoA-syntesen hämmas) och insulin (motsatt effekt till de andra två hormonerna).
20. Ett tRNA har en klöverliknande struktur som innehåller en aminosyrabindande del, en
DHU-loop en TψC_loop och en antikodon loop (som basparar med ett kodon på det mRNA
som ska translateras). Aminoacyl-tRNA-transferaser (aa-tRNA-transferaser) sätter på rätt
aminosyra som kodas av antikodonet. Detta kontrolleras genom att aktivt site på aa-tRNA
transferaseren är anpassat för att känna igen rätt aminosyra. I vissa fall finns även en
proofreadings-mekanism där aa-tRNA-transferaset har ett extra site som hydrolyserar
felaktiga amionoacyl-tRNA eller aminoacyl-AMP.
21. RNA-primers behövs för att DNA-syntesen skall kunna påbörjas av DNA-polymeras. De
skapas av ett speciellt RNA-polymeras, kallat primas. Primaset kan ta två ribonukleotider,
föra dem samman, låta dem baspara med den enkeltrådiga DNA-strängen, samt förlänga
syntesen så att en RNA-primer byggs upp. 3´-hydroxylgruppen hos primern används sedan
av DNA-polymeraset för att koppla nya deoxyribonukleotider till kedjan. RNA-primers klyvs
bort av ett flap-endonukleas (FEN-1) efter hand som Pol delta frigör RNA-primern framför
sig. När all RNA-primer tagits bort kan ligaset försegla DNA-strängen.
22. Mekanismen kallas för Base Excision Repair (BER). Ett uracil-DNA-glykosylas känner
igen uracil och klyver bort basen. Sedan klyver ett endonukleas på bägge sidor om
deoxyribosen som saknar en bas. Därefter kommer DNA-polymeras Beta och bygger in en ny
deoxyribonukleotid (dCTP), varefter ett ligas förseglar DNA-strängen.
23. Det huvudsakliga energisubstratet för en muskel är a: fria fettsyror från blodet och betaoxidation i vila före måltid, b: glukos från blodet och aerob glykolys i vila efter måltid, c:
glukos från upplagrat glykogen och anaerob glykolys vid sprinterlöpning, d: samma som a i
vila efter svält (ketonkroppar från blod och ketonkroppsnedbrytning ger delvis rätt)
24. Glukosupptaget stiger i både muskelcellerna och levercellerna. I levercellen finns GLUT2
vars antal på cellytan inte påverkas av insulin. Denna transportör har ett högt Km för en
höjning av blodnivån av glukos resulterar i ett effektivare upptag. Detta förstärks av att det
enzym som fosforylerar (”fångar”) glukos, d v s glukokinas, även det har ett högt Km.
Muskelcellen har GLUT4 vilket till stor del finns i intracellulära depåer varifrån de
rekryteras som svar på en signalkedja utlöst av insulinhöjningen som fås som svar på det
höga blodsockret.
