Det medisinske fakultet Universitetet i Oslo

Transkript

1 Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM1100 Høst 2018 Fredag 5. april 2019 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 9 sider, inkludert vedlegg 1-3. Viktige opplysninger: Vekttall for hvert spørsmål er oppgitt i parentes. Hjelpemidler: Kalkulator av typen Citizen SR-270X eller Casio HL-820VA eller Texas TI-106 (m/solcelle) Oppgave A (13 vekttall) 1. (7) Vedlegg 1 viser et snitt fra ribbensbrusk farget med hematoksylin og eosin, samt fire forstørrede utsnitt som tilsvarer områdene I-IV. a. Hvilken vevstype vises i utsnitt I? Begrunn svaret ditt. b. Hva heter den histologiske strukturen i utsnitt II, og hvilken vevstype finner vi her? c. Hva er det som farges rødt/rosa i området merket «A» (utsnitt II), og hvorfor farges det rosa? d. Hvorfor har ekstracellulær matriks i området merket «B» (utsnitt III) mer homogent utseende enn området merket «A» i utsnitt II? e. Hva er det som farges lilla i den ekstracellulære matriksen i utsnitt IV, og hvorfor farges det lilla? f. Bruskvev kan vokse på to forskjellige måter. Navngi de to formene for vekst, og forklar hvordan de foregår, med referanse til strukturene merket C F i utsnitt III og IV. 2. (3) Vedlegg 2 viser et elektronmikroskopibilde av en levercelle (hepatocytt). a. Hvilke membraner er vist med pilene A og B? b. Identifiser strukturene merket med pilene C-F. c. Kjernen i cellen er relativt lys. Hva sier det om kromatinstrukturen, og hva kan vi da antyde når det gjelder cellefunksjon? 3. (3) a. Hva heter den funksjonelle enheten i skjelettmuskel? b. Tegn et bilde som viser oppbygning av denne enheten i avslappet og kontrahert tilstand. c. Forklar hvordan kalsium kontrollerer kontraksjon av skjelettmuskel. Mekanismer for frisetting av kalsium skal ikke beskrives. Side 1 av 9

2 Oppgave B (13 vekttall) 4. (2) RNA-sekvensen nedenfor korresponderer til en del av en åpen leseramme til et mrna. 5. (3) 5 - GAUUGAAUUGAUCCUCGUUGAGGCUACGC-3 Hva er den lengste aminosyresekvensen som blir kodet av det angitte mrna (se vedlegg 3)? a. Beskriv oppbygningen av et eukaryot ribosom. b. Hvor og hvordan dannes et eukaryot ribosom? 6. (1) Beskriv reaksjonen som katalyseres av ribonukleotidreduktasen. 7. (4) a. Forklar kort begrepet epigenetikk. b. Hvor på DNA-molekylet foregår metylering i eukaryote celler og hva kalles enzymene som metylerer DNA? c. Forklar kort hvordan DNA-metylering kan bidra til å endre kromatinstrukturen i eukaryote celler. d. To forskjellige celletyper i et menneske har samme genomsekvens. I den ene cellen er promoteren til genet TSG metylert mens i den andre celletypen er den umetylert. Hvilken effekt har dette på genets transkripsjonelle aktivitet i de to forskjellige celletypene? 8. (1) Hva er Okazaki-fragmenter? 9. (2) Hvilken reaksjon katalyseres av en DNA-ligase? Oppgave C (12 vekttall) 10. (3) Proteiner finnes i alle cellens membraner, organeller og i cytosol. Gjør kort rede for mekanismene som bestemmer at proteiner lokaliseres til: a. mitokondriematriks b. cytosol c. cellekjernen 11. (3) Beskriv kort minst tre ulike måter proteiner kan være festet i/til membraner. 12. (3) Beskriv oppbygningen av og funksjonen til proteasomet. 13. (3) Forklar hva autofagi er og beskriv prosessen kort. Side 2 av 9

3 Oppgave D (13 vekttall) 14. (4) For å undersøke forekomsten av allelene til en genetisk polymorfisme ble 1000 friske norske personer genotypet med følgende resultat: 400 personer var homozygote for A-allelet, 150 personer var homozygote for G-allelet, mens de øvrige 450 var heterozygote. a. Hva er allelfrekvensen av A-allelet og G-allelet i Norge? b. Hva er den forventede genotypefrekvensen gitt at populasjonen er i Hardy- Weinberg likevekt? c. Hvilke forutsetninger må være tilstede for at polymorfismen skal være i Hardy- Weinberg likevekt? 15. (4) I en familie med mor, far og 10 barn (5 sønner og 5 døtre), er mor og alle de ti barna rammet av samme arvelige sykdom, men med stor variasjon i hvor alvorlig sykdommen er hos de ulike familiemedlemmene. Far er frisk. a. Hvilken arvegang er den mest sannsynlige for sykdommen i denne familien? b. Forklar hva det kan skyldes at det er så stor variasjon i alvorlighetsgrad av sykdommen. 16. (3) I et foreldrepar er begge foreldre bærere av et identisk recessivt letalt allel d, det vil si at de begge har genotypen Dd (hvor D er normalallelet) for det aktuelle genet. Hvor stor andel av deres levendefødte barn vil ha henholdsvis genotypene DD, Dd og dd? 17. (2) Hva er prinsippet som gjør det mulig å sekvensere et helt humant genom i en reaksjon ved neste generasjon DNA sekvensering (NGS), også kalt «high throughput sequencing» (HTS)? Oppgave E (14 vekttall) 18. (1) Nevn to tumor-suppressorgener som er involvert i regulering av cellesyklus. 19. (6) a. Beskriv rollen til p53 i mitokondrie-mediert apoptose. b. Forklar hvordan mutasjoner i genet som koder for p53 både kan bidra til kreftutvikling og redusere effekt av visse former for kreftbehandling. 20. (3) Gi en kort beskrivelse av følgende former for cellekommunikasjon. Bruk gjerne en tegning. a. Endokrin b. Parakrin c. Autokrin Side 3 av 9

4 21. (4) Gjør rede for prinsippet som fører til intracellulær forsterkning (amplifisering) av et hormonsignal. Bruk en signalvei som aktiveres ved Gs-koblede reseptorer som eksempel. Oppgave F (5 vekttall) 22. (2) Angi struktur og funksjoner til et konneksin ("gap junction"). Bruk gjerne en tegning. 23. (3) Angi de tre ulike klassene av kollagener med deres struktur og funksjoner. Oppgave G (16 vekttall) 24. (3) a. Hvilke tre bestanddeler består ATP-molekylet av? b. Forklar hvorfor ATP beskrives som cellenes «energivaluta» og hvor i ATPmolekylet den tilgjengelige energien er lagret. c. Gi tre eksempler på prosesser hvor energien fra ATP-hydrolysen brukes i celler. 25. (4) Før en fettsyre kan oksideres må den aktiveres. a. Beskriv hvordan fettsyrer aktiveres. Hvor mange høyenergetiske bindinger fra ATP blir forbrukt? b. Regn ut hvor mange mol ATP som dannes per mol palmitat ved omdannelse til acetyl-coa (palmitat har 16 karbonatomer). For å regne ut energigevinsten ved reoksidasjon av FADH2 og NADH, skal man bruke følgende forholdstall: 1,5 mol ATP per mol FADH2; 2,5 mol ATP per mol NADH; c. Vis med utregning antall mol ATP som dannes per mol palmitat ved omdannelse til CO2 og vann. 26. (3) For å regne ut energigevinsten ved oksidasjon av acetyl-coa til CO2 og vann i sitronsyresyklusen, skal man bruke følgende forholdstall: 10 ATP per molekyl av acetyl-coa. a. Hvilke reaksjonsveier kan glukose-6-fosfat inngå i? b. Under hvilke omstendigheter sendes glukose-6-fosfat inn i pentosefosfat-veien? 27. (6) Forklar kort hvordan metabolismen i lever medvirker til å stabilisere blodglukosekonsentrasjonen: a. rett etter et sammensatt måltid b. noen timer etter et måltid c. ved langvarig faste Side 4 av 9

5 Oppgave H (4 vekttall) 28. (4) Både glukokinase og heksokinase er isoenzymer som katalyserer følgende reaksjon: glukose + ATP glukose-6-fosfat + ADP Likevektskonstanten (Keq) for denne reaksjonen er a. Velg en av de følgende alternative forklaringene og begrunn valget: i. ΔG 0 -verdien for reaksjonen er tilnærmet lik 0. ii. iii. iv. ΔG 0 -verdien for reaksjonen er stor og negativ. ΔG 0 -verdien for reaksjonen er stor og positiv. Reaksjonen er entropidrevet og derfor en likevektsreaksjon. b. Hvorfor bruker leveren og hjernen forskjellige isoenzymer for denne reaksjonen? Begrunn ditt svar ut fra heksokinasens og glukokinasens kinetiske egenskaper. Glukokinase: Km = 5 mm. Heksokinase: Km = 0,1 mm. Oppgave I (6 vekttall) 29. (2) Hvilke av de følgende molekyler/ioner vil kunne diffundere passivt gjennom en proteinfri lipidmembran? Begrunn svaret. a. Vann b. Steroidhormoner c. Glukose d. Na + e. Aminosyrer 30. (4) a. Hvilke to generelle premisser må være til stede for at et hvilemembranpotensial kan oppstå? b. Hvilken rolle spiller Na + /K + -ATPasen når det gjelder disse premissene? c. Hva skjer med hvilemembranpotensialet hvis man øker den ekstracellulære kaliumkonsentrasjonen betydelig? Begrunn svaret. Side 5 av 9

6 Oppgave J (4 vekttall) 31. (4) Lag tegninger som viser nevruleringsprosessen i tverrsnitt. Tegningene skal vise situasjonen før nevrulering begynner (nevralplate-stadium), frem til situasjonen når nevruleringsprosessen er ferdig. Vis følgende strukturer i disse tegningene: Nevralplaten, nevralrøret, nevrallist, somitter, ryggstrengen (chorda dorsalis) og overflate-epitel. Signatur leder av eksamenskommisjon Side 6 av 9

7 Vedlegg 1, ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM1100 vår 2019 Side 7 av 9

8 Vedlegg 2, ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM1100 vår 2019 Side 8 av 9

9 Vedlegg 3, ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM1100 vår 2019 Side 9 av 9

10 Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM1100 Høst 2018 Fredag 5. april 2019 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 9 sider, inkludert vedlegg 1-3. Viktige opplysninger: Vekttall for hvert spørsmål er oppgitt i parentes. Hjelpemidler: Kalkulator av typen Citizen SR-270X eller Casio HL-820VA SENSORVEILEDNING Oppgave A (13 vekttall) 1. (7) eller Texas TI-106 (m/solcelle) a. Tverrstripet muskel / skjelettmuskel. Tydelig tverrstriping. Lange celler med flere, randstilte kjerner. b. Perikondriet / bruskhinnen består av fast uregelmessig bindevev. c. I område A har vi kollagenfibre. Kollagen er et protein med mange positivt ladde sidekjeder (lysinsidekjeder) som binder til eosin (rød/rosa). d. Mens område A består av tykke fibre bygget opp av kollagen type I er område B hyalin brusk. I matriks i hyalin brusk finner vi kollagen type II. Type II kollagen danner svært tynne fibre, og grunnsubstansen rundt fibrene har en annen sammensetning enn i bindevevet i perikondriet. e. Her er det proteoglykaner som farges lilla (glykosaminoglykaner godkjennes også). Glykosaminoglykanene som er koblet til proteoglykanene er veldig negativt ladde og farges sterkt av hematoksylin. (I brusk er proteoglykaner hovedsakelig funnet i veldig store aggregater med en kjerne av hyaluronsyre av denne grunn forsvinner de ikke under snittpreparasjon dette kreves ikke i svaret). f. De to veksttypene heter apposisjonell vekst og interstitiell vekst. Apposisjonell vekst skjer fra bruskhinnen: fibroblaster (C) (kan også godta mesenchymale celler/ mesenchymale stamceller) utvikler seg direkte til kondroblaster (D) som begynner å produsere ny ekstracellulær matriks. Etter at de er helt innkapslet i matriks kalles de for kondrocytter her ligger de i en lakune (hulrom) i matriksen som blir klart synlig fordi kondrocyttene krymper under snittpreparasjon (E). Interstitiell vekst skjer inne i brusken: når kondrocyttene deler seg, vil begge dattercellene først ligge i samme hulrom. Deretter beveger de seg vekk fra hverandre ved at dattercellene skiller ut ny ekstracellulær matriks. Tegn på interstitiell vekst er lett å finne, siden dattercellene ligger nær hverandre i en såkalt «isogen gruppe» (F). 2. (3) a. A: plasmamembranen; B: kjernehylsteret (kjernemembranen). Side 1 av 14

11 b. C: ER; D: nukleolus; E: mitokondrie; F: glykogen. c. Kromatin er ekstendert (åpent). Da tyder det på at cellen aktivt transkriberer gener over store deler av genomet. 3. (3) a. Sarkomer. b. Bildet under viser de viktigste strukturene, samt forskjell mellom avslappet/kontrahert tilstand. c. Kalsium frigjøres fra sarkoplasmatisk retikulum som følge av nervestimulering av muskelcellen. Kalsium binder seg til troponinkomplekset (troponin-c) som fører til en konformasjonsendring i tropomyosin. Konformasjonsendringen gjør at bindesetet for myosin på aktinfilamentene eksponeres. Myosin binder da til aktinfilamentet og beveger seg mot pluss-enden av aktinfilament. Dette medfører forkortning av sarkomeren. Forkortning av samtlige sarkomerer i muskelen gjør at muskelen kontraheres. Oppgave B (13 vekttall) 4. (2) Aminosyresekvens: Ile-Glu-Leu-Ile-Leu-Val-Glu-Ala-Thr 5. (3) Kandidatene bør ha med følgende: a. Ribosomet består av en liten og en stor subenhet. Den lille subenheten består av en rekke proteiner og et rrna (18S). Den store subenheten består av en rekke proteiner og rrna (5S, 5,8S og 28S). (Ribosomet har et E-, P- og A- sete). b. Kandidatene bør ha med følgende om hvor og hvordan et eukaryot ribosom dannes: Ribosomene dannes i nukleolus i cellekjernen. rrna og ribosomale Side 2 av 14

12 proteiner danner den lille og store ribosom-subenheten. Hver enkelt subenhet transporteres hver for seg ut gjennom kjerneporene til cytosol. 6. (1) Ribonukleotidreduktase (RR) er et enzym som katalyserer dannelsen av deoksyribonukleotider fra ribonukleotider. RR blir uttrykt under S-fasen av cellesyklus. Substratene er ADP, CDP, GDP og UDP. Produktene er dadp, dcdp, dgdp og dudp, se figuren nedenfor. Deretter blir deoksyribonukleotidene datp, dctp, dgtp og dttp syntetisert av andre enzymer, og det er datp, dctp, dgtp og dttp som blir brukt i syntesen av DNA. 7. (4) a. Reversible modifikasjoner på DNA og histoner som har en effekt på genuttrykk (fenotype) uten at DNA-sekvensen er endret. b. DNA-metylering er en epigenetisk modifikasjon. DNA-metylering skjer på cytosin i CG-dinukleotider. Enzymene som metylerer DNA kalles DNAmetyltransferaser, forkortet DNMT. c. DNA-metylering rekrutterer proteiner som bidrar til å pakke kromatin mer sammen (lukket kromatin). Dette fører til genrepresjon og mindre tilgang for transkripsjonsfaktorer. Side 3 av 14

13 d. Når promoteren til genet TSG er metylert er genet skrudd av fordi DNAmetylering har en repressiv effekt på genregulering. Når promoteren til TSG ikke er metylert kan det være aktivt (men ikke nødvendigvis). 8. (1) Okazaki fragmenter er diskontinuerlige DNA-tråder som lages i «lagging strand» ved DNA replikasjon. 9. (2) En DNA-ligase er et enzym som limer sammen/skjøter sammen/ligerer/spleiser DNAfragmenter (og Okazaki-fragmenter). Ligasen lager en fosfodiesterbinding ved avspalting av difosfat. Oppgave C (12 vekttall) 10. (3) Proteiner syntetiseres på ribosomer i cytosol og det som bestemmer lokalisering er sorteringssignaler som inngår i proteinenes primærstruktur. a. Proteiner i mitokondriematriks er først dannet i cytosol, men på grunn av en intern signalsekvens sorteres proteinet til overflaten av mitokondriet, strekkes ut til lineær konformasjon under assistanse av chaperoner, og tres gjennom begge membranene ved hjelp av translokasjonskanaler. I matriks foldes de igjen ved hjelp av chaperoner. (mitokondriegenomet koder for noen av mitokondriematriksproteinene som translateres på mitokondrienes egne ribosomer) b. Proteiner uten sorteringssignalsekvenser blir værende i cytosol. c. Proteiner som skal lokaliseres til cellekjernen har egne kjerneimportsignaler, og passerer gjennom porer i kjernehylsteret uten å måtte denaturerers først. Side 4 av 14

14 11. (3) Tre av de følgende forventes nevnt i besvarelsen: i. Transmembranproteiner har en eller flere passasjer gjennom membranen, med transmembrandomener som for en stor del består av aminosyrer med hydrofobe sidekjeder. ii. Fettsyre-forankrede proteiner bindes kovalent til en fettsyre (myristylat, palmitylat) som ved sin hydrofobe hale inngår i membranen. iii. Proteiner med eksponerte hydrofobe overflater kan bindes til membraner, ved at de hydrofobe sidekjedene peker inn i lipidmiljøet i membranen (typisk eksempel er amfipatiske helikser). iv. GPI-forankrede proteiner binder kovalent til glykofosfolipid (glykofosfoinositol) der lipiddelen er forankret til membranen. v. Proteiner kan indirekte festes til membraner gjennom assosiasjon til et direkte membranforankret protein. 12. (3) Oppbygging: Proteasomet er et proteinkompleks bestående av et sentralt sylinderkompleks (20S), samt endekompleksene (kalt 19S) som gjenkjenner proteiner som skal brytes ned. 20S består av syv proteinsubenheter, hvor β- subenhetene besitter proteaseaktivitet. Funksjon: Proteasomet er en ATP-avhengig protease som finnes i cytosol og i kjernen. Under normale forhold vil proteasomet stå for nedbrytningen av hovedparten av intracellulære proteiner, særlig de som omsettes raskt, altså kortlevde proteiner. Proteasomet bryter ned proteiner som er kovalent bundet til kjeder av proteinet ubiquitin. Substratet må foldes ut før det kan tres inn i proteasomet, noe som krever chaperoner og energi i form av ATP hydrolyse. 19S endekomplekset har flere bindingseter for ubiquitin. En konformasjonsendring i 19S fører til at substratet tres inn i sylinderkomplekset 20S hvor det bli degradert. De ulike β-subenhetene har forskjellig proteaseaktivitet og kløyver polypeptidkjeden etter ulike aminosyrer, noe som resulterer i peptider med ulik lengde og aminosyresekvens. 13. (3) Autofagi (selv-spising) er en intracellulær prosess som finnes i alle celler og som innebærer at cellene bryter ned eget materiale, som f.eks ødelagte mitokondrier eller feilfoldede proteiner. Dette skjer ved at materialet som skal brytes ned omsluttes av en membran som danner et autofagosom, som igjen fusjonerer med lysosomet hvor materialet brytes ned. Nedbrytningsproduktene kan benyttes av cellen for å lage nye produkter eller energi. Autofagi er altså cellens avfallshåndtering og resirkuleringsmekanisme og induseres ved sult eller ulike stress-situasjoner. Oppgave D (13 vekttall) 14. (4) a. Frekvensen av A-allelet: ( )/2000 =1250/2000 =0,625 =62,5% Frekvensen av G-allelet: ( )/2000 =750/2000 =0,375 =37,5% Side 5 av 14

15 Siden hvert individ har to alleler, har vi 2000 alleler i en populasjon på 1000 individer. b. Gitt HWE: p 2 + 2pq + q 2 = 1, der p og q er de to allelfrekvensene; p=0,625, q=0,375 Forventete genotypefrekvenser gitt HWE: A/A frekvens = p 2 = 0,625 0,625 =0,3906 A/G frkvens = 2pq = 2 0,625 0,375 =0,4688 G/G frekvens = q 2 = 0,375 0,375 =0,1406 c. Det er visse betingelser som ideelt sett skal være oppfylt for at populasjonen skal være i Hardy-Weinberg likevekt. Det må være tilfeldig hvem som får barn med hvem i populasjonen, altså tilfeldig partnervalg (random mating). Det skal ikke foregå migrasjon verken ut eller inn av populasjonen. Populasjonen må være tilstrekkelig stor (ideelt sett uendelig stor) slik at man unngår genetisk drift fra en generasjon til en annen. Ingen nye mutasjoner må oppstå. Ingen seleksjon i form av at det er genotypeavhengige forskjeller i overlevelse og reproduksjonsevne. Alle populasjoner bryter selvsagt med dette, men Hardy- Weinberg likevekten har likevel vist seg å være relativt robust. 15. (4) a. Maternell arvegang = mitokondriell arv er den mest sannsynlige arvegangen. Mitokondrienes genom nedarves alltid fra mor til avkom. Autosomal dominant eller X bundet dominant arvegang (hvor mor er heterozygot) er lite sannsynlig da man i disse tilfellene ville forvente at noen av de ti barna var friske. Tilsvarende med recessiv arvegang. (En alternativ forklaring som ikke kan utelukkes er at det er dominant arvegang og at mor i denne familien er homozygot for et dominant sykdomsallel). b. Årsaken til variabel alvorlighetsgrad ved sykdommer forårsaket av mitokondrielle mutasjoner er heteroplasmi. Det vil si at ikke alle mitokondriene i en organisme har mutasjonen, men det vil være en blanding av mitokondrier med og uten mutasjon i kroppens celler. Pga rent stokastiske forhold ved meiosen hos mor vil det bety at noen eggceller har mange mitokondrier med mutasjon, andre har få. Avhengig av om et barn dannes av et egg med mange eller få mitokondrier med mutasjon vil barnet kunne få alvorlig eller mild sykdom. (Hvis noen har svart at sykdommen i familien skyldes dominant sykdom med homozygot mor, vil variabel alvorlighetsgrad av sykdommen kunne forklares av variabel ekspressivitet) 16. (3) At et allel er letalt betyr at det ikke er forenlig med liv. Avhengig av om det er det å ha ett eller to alleler som ikke er forenlig med liv snakker man om dominante eller recessivt letale alleler. I eksempelet er det et recessivt letalt allel hvor genotypen dd ikke er forenlig med liv. Det betyr at avkom med genotypen dd ikke blir levende født. Dette Side 6 av 14

16 innebærer at forventet fordeling hos levendefødte barn av genotypene det spørres om vil være DD=33%, Dd=67% og dd=0% 17. (2) Det finnes flere ulike former for NGS-sekvensering, og det forventes ikke at studentene redegjør for detaljer i reaksjonen (prinsippene minner i typiske tilfeller svært mye om Sangersekvensering). Det forventes at studentene kjenner til at det er parallellisering som er årsaken til at denne metoden er så mye mer effektiv enn tradisjonell sekvensering. Man fester i typiske tilfeller millioner av DNA fragmenter på en glassplate el.l. og her blir alle fragmentene sekvensert parallelt. Dvs at i stedet for å sekvensere ett DNA fragment, sekvenserer man millioner fragmenter samtidig. Oppgave E (14 vekttall) 18. (1) prb og CKIer. CKIp16 er nevnt i forelesning og kompendium som et spesifikt eksempel, men forventes ikke spesifikt nevnt. p53 vil indirekte kunne regulere cellesyklus ved å indusere CKIp21, og vil også kunne godtas som svar. 19. (6) a. p53 er en transkripsjonsfaktor som ved DNA-skade normalt bli fosforylert, stabilisert og aktivert. Dette fører til transkripsjon av bl.a Bax, som i sin tur danner porer i ytre mitokondriemembran. Dermed vil cytokrom C lekke ut fra mitokondriene og bidra (sammen med ATP og APAF1) til å aktivere caspasekaskaden i cytosol. Resultatet er at caspasene degraderer viktige proteiner i cellen slik at cellen dør ved apoptose. b. p53 er et tumor-suppressorgen, dvs et gen som bidrar til kreft dersom det muteres slik at det blir redusert nivå eller aktivitet på genproduktet. Mutasjoner i p53 er gjerne «loss of function»-mutasjoner som resulterer i redusert nivå og/aller aktivitet av p53 som transkripsjonsfaktor - til tross for DNA-skade. Hverken CKI p21, Bax eller GADD45 blir transkribert, og cellen vil på tross av DNA-skade hverken stoppe i cellesyklus, få reparert sitt DNA eller dø ved apoptose. Cellen overlever og deler seg med skadet DNA, og nye mutasjoner kan oppstå og dermed bidra til kreftutvikling. Behandling av kreft med stråler og cellegifter virker bl.a ved at det induseres DNA-skade i cellene. Dersom kreftcellen har normalt p53, vil p53 (som beskrevet ovenfor) indusere bax som gjøre at cellen dør ved apoptose. Dersom p53 er mutert, vil ikke behandlingsindusert DNA-skade kunne resultere i at cellen dør via BAX-indusert apoptose, og effekten av behandlingen kan potensielt reduseres. 20. (3) a. Endokrin: celler produserer faktorer som transporteres via blodet og virker på celler i andre organer. b. Parakrin: celler produserer faktorer som virker på celler i nærheten av produksjonscellen. Side 7 av 14

17 c. Autokrin: en celle produserer faktorer som virker på den samme cellen som produserte denne 21. (4) Et viktig prinsipp for amplifisering av signaler er at signalet fører til aktivering av en kaskadereaksjon. Ett aktivert reseptormolekyl kan aktivere mange heteromere G-protein molekyler. Dermed blir mange adenylatsyklaser aktivert. Adenylatsyklase katalyserer produksjon av camp, og hvert enzymmolekyl vil lage mange camp-molekyler. camp vil aktivere PKA, en proteinkinase som kan fosforylere mange målproteiner. For hvert trinn i denne kaskaden forsterkes signalet: Jo flere trinn, jo sterkere amplifisering. Oppgave F (5 vekttall) 22. (2) Seks transmembrane proteiner (konneksiner) danner en kanal (konnekson). To konneksoner bindes sammen og danner en åpen kanal mellom celler. Ulike kombinasjoner av konneksiner og konneksoner gir cellespesifikke forskjeller. Bidrar til molekylær kommunikasjon mellom celler. Molekyler opptil 1000 Dalton kan passere. Bidrar til rask signaloverføring mellom celler, f.eks mellom nerveceller og glatte muskelceller. 23. (3) Tre hovedklasser av kollagener er 1) fiberdannende, 2) nettverksdannende og 3) FACIT kollagener. Fiberdannende kollagener danner sterke fibre f.eks i sener og hud. Propeptidene er klippet av og de aggregerer spontant til fibriller og fibre. Nettverksdannende kollagener finnes f.eks i basal lamina og danner et nettverk sammen med andre molekyler. Prokollagenene er ikke klippet av slik at de ikke danner fibriller. Videre har nettverkskollagenene flere ikke-heliks områder som gjør molekylene fleksible. FACIT-kollagenene organiserer kollagene fibre ved at de bindes til disse og andre matriksproteiner. Propeptidene er heller ikke her klippet av og det er noen ikke-heliks områder Oppgave G (16 vekttall) 24. (3) a. Struktur: Ribosering, purinbasen adenin koblet på riboseringen, tre fosfatgrupper koblet på riboseringen. Side 8 av 14

18 b. Den frie energien i ATP er lagret i to energirike fosfoanhydrid bindinger. En del av Gibbs fri-energien frigjort i katabolske reaksjoner blir brukt til å fosforylere ADP til ATP, noe som fører til dannelse av en fosfoanhydrid binding. Ved behov, blir den frie energien lagret i ATP molekylet brukt for å kunne kjøre termodynamiske ugunstige (endergoniske) reaksjoner ved å koble disse reaksjonene med ATP-hydrolyse til ADP. c. ATP brukes som energikilde for: anabolske reaksjoner, membrantransport, generering av varme, bevegelse (muskel kontraksjon og vesikkel transport), fosforylering av proteiner (regulering av proteinenes struktur og funksjon). 25. (4) a. Aktivering består av kobling av fettsyre til koenzym-a (CoA). Dette skjer ved hjelp av enzymet acyl-coa syntetase som befinner seg i mitokondrienes ytre Side 9 av 14

19 membran. Aktivering er en energikrevende prosess som forbruker ett ATPmolekyl som blir hydrolysert til AMP. b. To høyenergi-bindinger i ATP-molekylet blir brukt opp under aktivering av ett molekyl palmitat til palmitoyl-coa (1 ATP blir hydrolysert til AMP). Hver runde av beta-oksidasjon fører til dannelse av 1 FADH2 og 1 NADH (i tillegg til 1 acetyl-coa), slik at beta-oksidasjon av palmitat med 16 karbon atomer fører til dannelse av 7 FADH2 og 7 NADH i mitokondriet (i tillegg til 8 acetyl-coa-molekyler). Til sammen, oksiderering av ett molekyl palmitat til acetyl-coa: -2 + (7 1,5) + (7 2,5) = 26 ATP. c. Beta-oksidasjon av palmitat (med 16 karbonatomer) fører til dannelse av 8 acetyl-coa i mitokondriet. Oksiderering av ett molekyl palmitat til CO2 og vann: (8 10) + 26 = 106 ATP. 26. (3) a. Glukoneogenese (glukose), glykolyse (pyruvat), glykogen syntese (glykogen), pentosefosfat veien (PPP; ribose-5-fosfat): b. G6P går inn i PPP ved behov for NADPH og/eller ribose-5 fosfat. Konsentrasjonsforhold mellom NADPH og NADP + regulerer inngangen i PPP: en lav NADPH / NADP + ratio fører til allosterisk aktivering av glukose-6- Side 10 av 14

20 27. (6) fosfatdehydrogenase (G6PdH), enzymet som katalyserer det første, hastighetsbegrensende trinnet i PPP. En høy ratio fører til hemning av G6PdH. a. Rett etter sammensatt måltid: Glukosen importeres til leveren og blir brukt både til forbrenning og til dannelse av biomolekyler som glykogen (lagret lokalt), aminosyrer og fettsyrer (som eksporteres). b. Noen timer etter et måltid: Glykogenlagrene i leveren blir tatt i bruk til å opprettholde blodglukosekonsentrasjonen ved hjelp av glykogenolyse. Fettsyrer fra fettvev importeres til leveren og blir brukt til forbrenning. c. Ved langvarig faste: Leverens glykogenlager er brukt opp. Der er nå glukoneogenese i lever som danner den glukosen som er nødvendig for stabilisering av blodglukosekonsentrasjonen. Samkjøring av fettsyreforbrenning og glukoneogenese gjør at acetyl-coa etter hvert ikke kommer inn i sitronsyresyklusen, og blir derfor omdannet til ketonlegemer som eksporteres bl. a. til hjernen. Oppgave H (4 vekttall) 28. (4) a. Svar ii er riktig. Keq = [Produkt] / [Substrat] Hvis Keq er 1150 så er det 1150 ganger mer produkt enn substrat ved likevekt. Dette betyr at reaksjonen er energisk gunstige og beveger seg fremover, og ΔG er negativ. b. I lever skjer katalysen via glukokinase med høye Km-verdier. Blodglukosekonsentrasjonen kan normalt variere mellom 3 mmol/l og opp mot 20 mmol/l; det siste i portårevenen etter et karbohydratrikt måltid. Derfor vil reaksjonen gå raskt når blodsukkeret er høyt, og minimalisere risiko for hyperglykemi. Reaksjonen går sakte når blodglukosekonsentrasjonen er lav. Mønsteret er i overensstemmelse med leverens oppgave som bufferorgan, der overskudd av glukose blir lagret som glykogen. I hjerne skjer katalysen via heksokinase med lav Km-verdi. Blodglukosekonsentrasjonen varierer mellom 3 mmol/l og 10 mmol/l (ved faste 3-6 mmol/l). Heksokinasen pga sin lave Km-verdi i dette området arbeider nær/ved Vmax, og V er da tilnærmet uavhengig av svingninger i blodglukosekonsentrasjonen. Dette er viktig, idet hjernen har et nokså konstant energiforbruk, og normalt bare anvender glukose til energiproduksjon. Side 11 av 14

21 Oppgave I (6 vekttall) 29. (2) a. Vann krever først og fremst vannkanaler (aquaporiner). Men pga at vannmolekylene er polare kan vann til en viss grad men meget langsomt diffundere gjennom lipidmembranen. Dette begrunnes med at de kjemiske bindingene mellom fosfolipidene i membranen er svake, og at de små vannmolekylene da kan bevege seg mellom lipidmolekylene. b. Steroidhormoner er fettløselige og kan løse seg i lipidlaget (gjennom en proteinfri lipidmembran) som passeres ved diffusjon. Diffusjonen her skjer alltid fra den siden som har høyest konsentrasjon av steroidhormoner til den siden der konsentrasjonen er lavest. c. Glukose krever transport vha bærerproteiner. Glukose bindes først til bærerproteinet. Bindingen forandrer bærerproteinets form på en slik måte at glukose eksponeres for væsken på den andre siden av cellemembranen. Altså ingen diffusjon passivt gjennom en proteinfri lipidmembran. d. Na+ ionet løst i vann er omgitt av en kappe av vannmolekyler bundet til ionet ved hjelp av elektriske krefter. Ioner og hydrofile molekyler kan ikke forlate vannfasen og løse seg i lipidlaget. Krever en kanal. e. Aminosyrer brukes i oppbygningen av et protein. De kan være upolare (hydrofob), polare (hydrofil) og ioniserte (hydrofil). De vil ikke kunne diffundere passivt gjennom en proteinfri lipidmembran. 30. (4) a. De to premissene som må være til stedet for at hvilemembranpotensialet kan oppstå er 1) en ionekonsentrasjonsforskjell over membranen og 2) en selektiv ionepermeabilitet i membranen. b. Na + /K + -ATPasen sørger for at konsentrasjonsforskjeller for K + og Na + opprettholdes. Avgjørende viktig her er konsentrasjonsforskjellen for K +. c. En økning i ekstracellulær kaliumkonsentrasjon vil minske konsentrasjonsgradienten for kalium. Dette resulterer i en depolarisering av membranen (hvilemembranpotensialet blir mindre, dvs membranpotensialet beveger seg mot null). Begrunnelse: I utgangspunktet vil kalium diffundere ut av cellen gjennom kalium-selektive ionekanaler, ned konsentrasjonsgradienten. Når dette skjer, blir anioner liggende igjen på innsiden, og separasjonen av ladninger som resulterer skaper et elektrisk potensial, negativt på innsiden, som yter en tiltrekning på kalium-ionene. Mens det negative potensialet vokser, bremses kalium-utstrømningen mer og mer, inntil det opphører. Da har membranen oppnådd hvilemembranpotensialet. Dersom kaliumkonsentrasjonen økes på utsiden, vil en ny balanse mellom utstrømming og elektrisk potensial oppnås. Hadde man startet med denne høyere konsentrasjonen, ville mindre kalium strømmet ut av cellen, og et mindre negativt potensial oppstått. Her, ved en konsentrasjonsendring, vil noe kalium Side 12 av 14

22 strømme inn i cellen i forbindelsen med opprettelsen av den nye balansen, og dette gir en depolarisering til samme nivå. Oppgave J (4 vekttall) 31. (4). Side 13 av 14

23 Side 14 av 14