Side 1 av 7

Kontinuasjonseksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2 – Høst 2015 Fredag 13. november 2015 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 7 sider, inkludert vedlegg 1 Viktige opplysninger: Hjelpemidler: kalkulator av typen Citizen SR-270X

Oppgave A (12 vekttall) 1. Beskriv oppbygningen av et nukleosom. 2. Beskriv prinsippene for PCR (polymerase-kjedereaksjonen). 3. Beskriv tre posttranskripsjonelle modifikasjoner av et primærtranskript for

mRNA. 4. Ulike proteiner festes til/forankres i plasmamembranen på ulike måter. Beskriv

minst fire.

Oppgave B (12 vekttall) I en familie er to søsken alvorlig syke. De hadde alle en svært sjelden sykdom med epilepsi og ufrivillige bevegelser fra 2-3 måneders alder, de var forsinket psykomotorisk, og undersøkelser viste tap av hjernevev. Slektstreet til familien er vist under.

5. a. Hva er den mest sannsynlige arvegangen? Begrunn svaret.

Side 2 av 7

Det er kjent at mutasjoner i genet PIGT kan gi en sykdom med kliniske trekk som stemmer overens med sykdommen til pasientene i familien. Sekvensering av dette genet i pasient II.1 påviste fire genetiske varianter sammenlignet med referansegenomet (Tabell 1).

b. Hva menes med begrepet et referansegenom?

Tabell 1:

Posisjon i PIGT cDNA 1061 1068 1079 1093 Base i referansegenomet C G G A Genotype til pasient II.1 T C T C Allelfrekvens for pasientens variant

0,02 <0,00001 <0,00001 <0,00001

Tabell 2:

Figur 1. Sammenligning av proteiner kodet av PIGT ortologer fra forskjellige arter.

c. Bruk informasjonen i Tabell 1, 2 og i Figur 1 til å finne hvilke aminosyre-forandringer baseendringene som ble påvist i pasienten resulterer i.

En av variantene i pasient II.1 er tidligere vist å være sykdomsgivende. d. Bruk informasjonen i Tabell 1 og Figur 1 til å begrunne hvilken aminosyre-

forandring du mener er den sykdomsgivende.

Side 3 av 7

Ekteparet Nils og Nina har begge søsken med Føllings sykdom (fenylketonuri). Føllings sykdom er en autosomal recessiv sykdom som skyldes mutasjoner i genet PAH som koder for enzymet fenylalanin-hydroksylase. Nils og Nina er ikke selv affiserte. 6.

a. Hva er sannsynligheten for at Nils er bærer av PAH-mutasjon? Og hva er sannsynligheten for at Nina er bærer?

b. Hva er sannsynligheten for at Nils og Nina får et barn med Føllings sykdom?

Du får oppgitt at forekomsten av Føllings sykdom er omtrent 1/10 000 i Norge. 7.

a. Angi formelen for Hardy-Weinberg likevekt. b. Hva er allelfrekvensen av PAH mutasjon gitt Hardy-Weinberg likevekt? c. Hva er bærerfrekvensen av PAH mutasjon i den norske befolkningen?

Oppgave C (8 vekttall) 8.

a. Beskriv mekanismen for hvordan aktivering av en kjernereseptor direkte kan endre genuttrykket.

b. Angi hvilke proteindomener man finner i en slik reseptor. c. Gi to eksempler på kjernereseptorer som danner heterodimerer med RXR og

påvirkes av næringsstoffer. d. Hvilke næringsstoff(er) aktiverer de to kjernereseptorene du nevner over.

Flere typer reseptorer kan ved aktivering gi enten direkte eller indirekte endret genuttrykk. 9. Beskriv mekanismene for hvordan aktivering av henholdsvis heteromere G-

proteinreseptorer og cytokinreseptorer indirekte kan gi endret genuttrykk. Bruk gjerne tegninger.

Oppgave D (6 vekttall) 10. Forklar begrepet flertrinnskarsinogenese. 11.

a. Angi to proto-onkogener og to tumorsuppressorgener i pRB-signalveien (pRB-pathway), dvs gener som koder for proteinene involvert i R-punktet i G1.

b. Forklar hvordan mutasjoner i genene du har angitt i a) kan bidra til kreftutvikling.

Oppgave E (8 vekttall) 12.

a. Gjør kort rede for ulike tiltrekningskrefter som virker mellom molekyler. b. Hva er spesielt med hydrogenbindingen? Hva menes i denne forbindelsen med

H-donor og H-akseptor? c. Hvorfor er det i biokjemien i praksis bare N- og O-atomer som sammen med

hydrogen deltar som donor og akseptor?

Side 4 av 7

Vi har følgende biokjemiske reaksjon: A + B C + D 13. Angi om hvert av de følgende utsagn gir en korrekt beskrivelse av forhold som

bestemmer retningen for reaksjonen. Begrunn dine svar: a. Reaksjonen vil under standard betingelser gå spontant fremover dersom ΔGO

da har en stor, positiv verdi. b. [A] x [B] må være større enn [C] x [D] om reaksjonen skal reverseres. c. Reaksjonsretningen bestemmes av størrelsen på ΔG som igjen er avhengig

både av størrelsen på ΔGO og konsentrasjoner av reaktantene. d. For at reaksjonen skal gå fremover må enzymet som katalyserer reaksjonen

kunne fungere med >60% av Vmax. 14. Hvilke(t) av følgende utsagn er rett eller galt? Den målte maksimale hastigheten

(Vmax) til en enzymreaksjon: a. er uavhengig av mengde enzym i reaksjonen. b. er økt i nærvær av en ikke-konkurrerende inhibitor. c. er lik reaksjonshastigheten når substratkonsentrasjonen [S] = Km d. påvirkes ikke av en konkurrerende inhibitor. e. kan bestemmes fra skjæringspunktet med x-aksen i et Lineweaver-Burk plot

(1/vo vs. 1/[S]).

Oppgave F (14 vekttall) 15.

a. Gjør skjematisk rede for glukoneogenesen (strukturformler kreves ikke). b. Angi hvilke trinn i glukoneogenesen som er regulerbare. c. Angi minst tre ulike måter som enzymer i glukoneogenesen blir regulert på.

16. Forklar hvorfor acetyl CoA er et viktig veikryss i metabolismen. Bruk gjerne en figur.

Under hardt muskelarbeid kan det dannes laktat i muskelceller. Laktat kan deretter bli omdannet til glukose i lever. 17.

a. Hva kalles syklusen som beskriver denne prosessen? b. Gjør rede for reaksjonstrinnene i denne syklusen. Benytt gjerne en tegning.

18. Gjør kort rede for purinnedbrytning og dannelse av urinsyre.

Oppgave G (6 vekttall) 19.

a. Beskriv den generelle oppbygningen til intermediære filamenter (IF). b. Forklar hvordan «coiled coils» dannes. c. Forklar ut fra strukturen hvorfor det ikke er motorproteiner assosiert med IF.

20. a. Angi minst fire ulike klasser av adhesjonsmolekyler. b. Beskriv ulike funksjoner til disse klassene adhesjonsmolekyler.

21. Beskriv struktur og funksjoner til ulike hovedtyper kollagener.

Side 5 av 7

Oppgave H (4 vekttall) 22. Hva menes med aktiv og passiv membrantransport? Gi eksempler på hver av

dem. 23. Hvordan passerer vann gjennom plasmamembranen? Gi minst to eksempler.

Oppgave I (6 vekttall)

Klatrin er et kappeprotein som benyttes i vesikkeldannelse. 24.

a. Beskriv strukturen til klatrin. b. Forklar hva som bestemmer hvor en klatrinkappe dannes.

25. a. Beskriv kort autofagiprosessen. b. Gi en forklaring på hvordan defekter i autofagiprosessen kan gi opphav til

sykdommer.

Oppgave J (6 vekttall) 26.

a. Tegn et tidsforløp til et aksjonspotensial. Vis på tegningen de omtrentlige membranpotensialnivåene som svarer til hvilemembranpotensialet, terskel for aktivering av aksjonspotensialet, og aksjonspotensialets topp-punkt.

b. Hva menes med begrepene absolutt refraktærperiode og relativ refraktærperiode, og hvilke mekanismer ligger til grunn for disse?

Oppgave K (6 vekttall) 27.

a. Skissér de viktigste trinnene i utviklingen fra den første delingen av det befruktede egget fram til blastocyststadiet. Beskriv tidsforløpet og angi hvor mange celler det finnes ved hvert trinn.

b. Vil antall celler fram til blastocyststadiet alltid være 2n der n er et helt tall? Begrunn svaret.

c. Hva menes med begrepet “den indre cellemassen”?

Oppgave L (12 vekttall) 28. Skjelettet skal kunne bære vekt, motstå trykk og danne utspring og feste for muskler, sener, ligamenter, og leddkapsler.

a. Benvevet kan motstå kompresjons-, strekk-, vridnings- og skjærekrefter. Forklar hvilke egenskaper ved ekstracellulærmatriks som bidrar til dette.

b. Hvilke to hovedtyper av benvev er knoklene våre bygget opp av? c. Benvevet vårt er i konstant forandring. Gjør kort rede for hva som påvirker

benvevets oppbygning og struktur, og for hvilke celler som er involvert i prosessen.

Side 6 av 7

Noen organeller/elementer i cellen er omsluttet av to membraner. 29. Gjør kort rede for organisering av ytre og indre membran for to av disse

organellene. 30. I vedlegg 1 vises tre forskjellige typer epitelvev i bilde 1-3. Besvar for hvert bilde

følgende spørsmål: a. Hvilken type epitelvev er det? b. Hvor finner man slikt vev? (ett eksempel er tilstrekkelig). c. Hvilken type spesialisering/modifisering har vevet/cellene på den ytre

overflaten? d. Hvordan bidrar denne spesialiseringen til vevets funksjon?

Det medisinske fakultet, Oslo, 30. oktober 2015

___________________________________ Signatur leder av eksamenskommisjon

Side 7 av 7

Vedlegg 1, Kontinuasjonseksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2, Høst

Side 1 av 13

Kontinuasjonseksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2 – Høst 2015 Fredag 13. november 2015 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 7 sider, inkludert vedlegg 1 Viktige opplysninger: Hjelpemidler: kalkulator av typen Citizen SR-270X SENSORVEILEDNING

Oppgave A (12 vekttall) 1. Et nukleosom består av DNA og proteiner (histoner). Nukleosomkjernen består

av åtte histonmolekyler, to av hver av H2A, H2B, H3 og H4. Rundt disse basiske proteinene er DNA kveilet. Det er 147 basepar av DNA som er kveilet rundt de åtte histonene. Disse nukleosomkjernene er forbundet med "linker DNA” som er ca. 80 basepar lange. En femte histonvariant (H1) er knyttet til "linker DNA”.

2. For å utføre en standard PCR trengs dobbelttrådig DNA, 2 primere, dNTP og en varmestabil DNA-polymerase. Hver syklus består av følgende trinn: - DNA blir varmet opp for å skille trådene i DNA (denaturering; ved ca. 95°C ). - Spesifikke primere blir hybridisert til de 2 trådene (annealing/hybridisering;

ved ca. 55°C). - En varmestabil DNA-polymerase syntetiserer nye DNA-tråder ved å

inkorporere inkorporere dNTP (DNA-syntese/polymerisering; ved ca. 70°C). Hvert steg i denne prosessen foregår ved forskjellige temperaturer. Denne syklusen blir kjørt mange ganger (ca. 30 ganger). På denne måten kan DNA amplifiseres.

3. Studentene skal her beskrive følgende prosesser: Capping, spleising og

påhekting av poly-A-hale. 4. Forventer fire av de følgende alternativene:

• Type I transmembranproteiner: C-terminus inne • Type II TM proteiner: N-terminus inne • Multipass TM proteiner • GPI-koblede proteiner • Festet vha tilkoblede lipidgrupper (prenylering, palmitoylering, myristylering) • Festet via en amfipatisk heliks • Festet indirekte via binding til andre TM proteiner • Festet via binding til spesifikke fosfolipider (f.eks. PH-domene-proteiner)

Side 2 av 13

Oppgave B (12 vekttall) 5.

a. Den mest sannsynlige arvegangen er autosomal recessiv. Siden foreldrene er nært beslektet, er det sannsynlig at de bærer samme sykdomsallel slik at barna er homozygote for dette allelet. Siden ingen av foreldrene, men flere av barna er syke vil det være lite sannsynlig at barnas sykdom skyldes en de novo dominant mutasjon. Det er heller ikke sannsynlig at sykdommen er X-bundet recessivt nedarvet fordi vi da kunne forvente at far var syk. Den er ikke Y-bundet siden en datter er syk. Med et så lite tallmateriale kan ikke prosentvis fordeling av fenotypene i generasjon II brukes i argumentasjonen.

b. Referansegenomet er en haploid mosaikk-sekvens generert gjennom sekvensering av ulike personers DNA.

c. Aminosyreforandringene i pasienten:

d. En svært lav allelfrekvens i populasjonen vil være forventet for en variant som forårsaker en meget sjelden, alvorlig sykdom. Derfor er ikke varianten i posisjon 1061, som er en polymorfisme, en sannsynlig kandidat. Varianten i posisjon 1068 gir ikke en aminosyreforandring og vil derfor være en mindre sannsynlig kandidat. Byttet av Lys (basisk, positiv) til Gln (polar, uladd) som resultat av varianten i posisjon 1093 vil kunne holdes frem som en sannsynlig kandidat. Varianten i posisjon 1079 vil være en sterk kandidat idet den fører til utbytting av en aminosyre i en posisjon som er sterkt konservert gjennom evolusjonen. Studentene forventes ikke å konkludere, men for å få full uttelling må de ha vurdert allelfrekvens, aminosyreforandring og konservering.

6. a. Siden de har søsken med Føllings sykdom betyr det at foreldrene deres er

bærere. To bærere som får barn vil ha 1/4 sjanse for å få et affisert barn, 2/4 sjanse for å få barn som selv er bærere og 1/4 sjanse for å få barn som ikke bærer mutasjonen. Siden Nils og Nina selv ikke er rammet kan den førstnevnte 1/4 sjansen for å få mutasjon i dobbelt dose ekskluderes. Vi ender dermed med: 2/3 for Nils og 2/3 for Nina.

b. Begge må være bærere (2/3 sannsynlighet for hver av dem) og barnet må arve mutasjonen fra begge (1/4 gitt at foreldrene er bærere): 2/3 x 2/3 x 1/4 = 1/9

7. a. Formelen for Hardy-Weinberg likevekt: p2 + 2pq + q2 = 1 b. Forekomsten av Følling sykdom i populasjonen vil tilsvare forekomsten av å

være homozygot for PAH mutasjon gitt full penetrans: Homozygote (q2): 1/10 000. Allelfrekvens: q= √1/10 000 = 0,01

c. Allelfrekvens av normalvariant: p= 1-q = 1- 0,01 = 0,99. Bærerfrekvensen (2pq) = 2 x 0,01 x 0,99 =0,0198

Posisjon i PIGT cDNA 1061 1068 1079 1093 Aminosyre i følge koden i referansegenomet

Ala Arg Gly Lys

Aminosyre i følge genotypen til pasient II.1

Val Arg Val Gln

Side 3 av 13

Oppgave C (8 vekttall) 8.

a. Kjernereseptorer er intracellulære reseptorer for lipidløselige signalmolekyler slik som steroidhormonene, Vitamin A og D, fettsyrer etc. Når ligand er bundet, fungerer ligand-reseptorkomplekset som transkripsjonsfaktorer som bindes til promoteren til spesielle gener og enten aktiverer eller inhiberer transkripsjonen fra disse genene.

b. Følgende viktige domener finnes i intracellulære reseptorer: i) DNA-bindingsdomene, ii) Ligandbindingsdomene, iii) Ett eller flere transaktiveringsdomener. I tillegg har noen av disse reseptorene domener som binder et inhibitorisk protein når ligand ikke er tilstede.

c. Disse er gjennomgått (det finnes også andre kjernereseptorer som heterodimerer med RXR): Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs), Liver X receptor (LXR), Vitamin D receptor (VDR), Retinoic acid Receptor (RAR). Det anses som greit besvart om kjernereseptorene kun gjengis med forkortelse.

d. PPAR – aktiveres av fettsyrer. LXR – aktiveres av kolesterolmetabolitter som akkumulerer ved kolesterolopphopning. VDR – aktiveres av 1,25-D3. Det er en metabolitt av Vitamin D (D3). RAR – aktiveres av all-trans-retinsyre eller 9-cis-retinsyre. Dette er metabolitter av vitamin A. For LXR, VDR og RAR bør det nevnes at næringsstoffene ikke binder direkte men at det er metabolitter av disse som binder til og aktiverer reseptorene. Det bør anses som godt besvart om næringsstoffene som er utgangspunktet for metabolittene som aktiverer reseptorene over navngis.

9. Når heteromere G-protein koblede reseptorer binder et hormon, vil et heteromert G-protein bytte ut GDP med GTP og α-subenheten vil diffundere fra βγ-subenheten. α-subenheten vil kunne aktivere Adenylat syklase eller Fosfolipase C (βγ-subenheten kan også i noen tilfeller aktivere Fosfolipase C). Aktivering av Adenylat syklase fører til dannelse av c-AMP som i sin tur aktiverer proteinkinase A (PKA). PKA kan fosforylere og regulere aktiviteten til en rekke substrater, også transkripsjonsfaktorer. Fosfolipase C spalter et fosfolipid i membranen og gir diacylglycerol og IP3. IP3 åper en Ca2+ kanal i endoplasmatisk retikulum. Ca2+ og diacylglyserol kan aktivere PKC, mens Ca2+/Calmodulin aktiverer Ca2+/Calmodulin kinase. Begge disse kinasene kan fosforylere og regulere aktiviteten til en rekke substrater blant annet transkripsjonsfaktorer. Cytokiner og hormoner kan aktivere reseptorer med assosiert tyrosin kinase aktivitet (Jak). Når ligand bindes til reseptoren vil de assosierte tyrosin kinase molekylene kryssfosforylere hverandre. Derved øker aktiviteten, og de fosforylerer deretter selve reseptoren på tyrosinsidekjeder. Til disse fosforylerte tyrosinsidekjedene bindes Stat protein via sitt SH3 domene. Stat proteinet blir så fosforylert av tyrosin kinasen (Jak), slipper taket til reseptoren og dimeriserer

Side 4 av 13

via sine SH3 domener og fosforylerte tyrosinsidekjeder. Dimere går inn i kjernen og virker her som en transkripsjonsfaktor sammen med en rekke andre faktorer.

Oppgave D (6 vekttall) 10. Flertrinnskarsinogenese vil si at kreft skyldes mutasjoner i flere gener. Mutasjon

i ett gen er dermed ikke tilstrekkelig for å utvikle kreft. 11.

a. pRB-signalveien (pRB-pathway) utgjøres av cycliner, CDKer, CKier, pRB og E2F. Proto-onkogener involvert i regulering av pRB-signalveien, dvs R-punktet i G1: Bcl-1 (cyclin D), CDK4, E2F (forventes ikke). Noen studenter vil muligens nevne Ras, siden Ras kan være oppstrøms for R-punktet i G1. Ras regnes imidlertid ikke til selve pRB-pathway. Tumorsuppressorgener involvert i regulering R-punktet i G1: p16 (CKI) og pRB.

b. Mutasjoner i Bcl-1 vil føre til overuttrykk av genproduktet cyclin D. Vi får dermed

over-aktivering av CDKer, som i sin tur vil føre til at pRB fosforyleres og at transkripsjonsfaktoren E2F frigjøres. Dermed får vi ukontrollert transkripsjon av S-fasegener, og passering av R-punktet i G1. Resultatet er vekstfaktor-uavhengig celledeling, noe som øker sjansen for nye mutasjoner og dermed for kreftutvikling. Mutasjoner i CDK4 resulterer i unormalt økte nivåer av genproduktet CDK4. Dette medfører vekstfaktor-uavhengig fosforylering av pRB, frigjøring av E2F, transkripsjon av S-fasegener, og vi får det samme resultatet som beskrevet ovenfor. Mutasjoner i E2F fører til overuttrykk av genproduktet, og det blir vekstfaktor-uavhengig transkripsjon av S-fasegener og passering av R-punktet i G1 (se over). Ved mutasjoner i CKI p16 blir det redusert nivå av genproduktet p16. Dermed vil ikke lenger CKI p16 kunne hemme CDKene, og pRB vil kunne fosforyleres uavhengig av vekstfaktorer. Resultatet er som ovenfor, dvs vekstfaktor-uavhengig passering av R-punktet i G1, økt sjanse for nye mutasjoner og dermed for kreft. Samme resultat får vi dersom pRB muteres. Mutasjoner i pRB fører nemlig til bortfall av hele eller deler av genproduktet. Vi får dermed konstitutiv frigjøring av E2F og vekstfaktor-uavhengig passering av R-punktet i G1.

Oppgave E (8 vekttall) 12.

a. Ulike tiltrekningskrefter som virker mellom molekyler: 1. Ionebinding 2. Ione – dipolbinding 3. Dipol – dipolbinding (Van der Waals krefter)

a) Mellom polare molekyler/grupper i) Hydrogenbinding ii) Mellom andre polare molekyler

b) Mellom apolare molekyler (induserte dipoler) (Londonkrefter) 4. Noen vil ta med hydrofobe bindinger, dvs at apolare molekyler klumper seg

sammen i vandig løsning. Dette skyldes ikke primært tiltrekningskrefter mellom de apolare molekylene, men en effekt av separasjon av vannmolekyler uten kompenserende bindinger til de apolare molekylene.

Side 5 av 13

b. Hydrogenbindingen dreier seg om binding mellom polare molekyler, der hydrogen kovalent bundet til et atom A tiltrekkes av elektronskyene (fritt elektronpar) i atom B i et nabomolekyl/gruppe.

A-H∙∙∙B der ∙∙∙ symboliserer hydrogenbindingen Atom A med det kovalent bundne H-atomet, kalles H-donor. Atom B med det frie elektronparet som inngår i bindingen, kalles H-akseptor. H-bindingen er langt sterkere enn det som er vanlig for slike bindinger. At H-bindingen er relativt sterk skyldes at elektronparet som H deler med atom A i donorgruppen, er svært skjevfordelt vekk fra H-atomet. Siden H bare har ett enkelt elektron, er det dermed ikke noe indre elektronskall som skjermer kjernen. Den positive ladningen fra den nesten «nakne» kjernen gir stor tetthet (konsentrasjon) av positiv ladning i et lite punkt som blir direkte eksponert mot skjevfordelte elektronskyer (frie elektronpar) i akseptorgruppen B, hvilket gjør at den intermolekylære bindingen blir uvanlig sterk. Både for donor- og akseptorgruppen krever skjevfordelingen at atomene som inngår i bindingen (utenom H) trekker sterkt på elektronene i ytre skall (valenselektronene), dvs de må være sterkt «elektronegative»). H-bindingen har i tillegg retning. Det skyldes at den positive ladningen fra den nesten «nakne» H-kjernen nødvendigvis må peke direkte mot elektronskyen i nabomolekylet. Kjernene i de tre atomene A-H∙∙∙B ligger dermed i en rett linje.

c. I biokjemien er det i praksis bare N og O som er tilstrekkelig elektronegative (ikke nødvendig å redegjøre for hvorfor disse er sterkt elektronegative).

13. a. Feil. Størrelsen på ΔGO

angir om reaksjonen skjer spontant under standard betingelser. Siden det er sagt at ΔGO

er stor og positiv når reaksjonen går mot produkt blir dette feil. Kravet for en spontan reaksjon under disse betingelsene er at størrelsen på ΔGO

må være stor og negativ. b. Feil. Forskjeller i konsentrasjoner mellom reaktanter på hver side av

reaksjonslikningen vil alene ikke avgjøre reaksjonsretningen. Størrelsen av ΔGO

er også vesentlig i denne sammenhengen. Dessuten, når [A] x [B] > [C] x [D] kan det medvirke til at reaksjonen heller vil gå mot produktene.

c. Riktig. Reaksjonsretningen bestemmes av størrelsen på ΔG. Denne bestemmes igjen av størrelsen på ΔGO sammen med konsentrasjonene til alle reaktanter. Om reaksjonen skal gå spontant til produkt må ΔG-verdien være stor og negativ for denne reaksjonsretningen.

d. Feil. Enzymkinetiske parametere har ingen innflytelse på en reaksjons evne til å gå spontant i en bestemt reaksjonsretning. ΔG verdien er her avgjørende. Bare når størrelsen på ΔG-verdien er stor og negativ vil enzymatiske forhold kunne bestemme reaksjonshastigheten i den ΔG-bestemte reaksjonsretningen.

14.

a. Galt b. Galt c. Galt d. Rett e. Galt

Side 6 av 13

Oppgave F (14 vekttall) 15.

a. Glukoneogenesen er en reaksjonsvei som danner glukose fra andre molekyler enn karbohydrater:

Denne er sentral for regulering av blodglukosekonsentrasjonen, og er veldig viktig for vev som er avhengig av glukose som energikilde (hjerne, røde blodlegemer). Finnes bare i leveren og nyrebark.

b.

i) Pyruvat + HCO3- + ATP Oksaloacetat + ADP + Pi (Pyruvat karboksylase)

Oksaloacetat + GTP Fosfoenolpyruvat +CO2 + GDP + Pi (PEP karboksykinase)

ii) Fruktose 1,6-bisfosfat + H2O Fruktose 6-fosfat + Pi (Fruktose 1,6-bisfosfatase, FBPase-1)

iii) Glukose 6-fosfat + H2O Glukose + Pi (Glukose 6-fosfatase)

c. Allosterisk:

i) Regulering av FBPase-1: ATP og sitrat stimulerer FBPase-1.

Side 7 av 13

ADP, AMP og fruktose 2,6-bisfosfat hemmer FBPase-1. ii) Alternativ skjebne for pyruvat:

Høy konsentrasjon av acetyl CoA stimulerer pyruvat karboksylase og hemmer pyruvat dehydrogenase: Glukoneogenesen (GNG) blir stimulert. Lav konsentrasjon av acetyl CoA hemmer pyruvat karboksylase og stimulerer pyruvat dehydrogenase: GNG blir hemmet. Kovalent modifikasjon: Regulering av fruktose 2,6-bisfosfat-konsentrasjon ved glukagon og insulin i leveren via PKA/PP1: Glukagon fører til hemmende fosforylering av PFK-2 samt aktivering av FBPase 2. Dermed lav fruktose 2,6-bisfosfat konsentrasjon, lite hemning av FBPase-1 og økt GNG. Insulin fører til aktiverende defosforylering av PFK-2 samt inaktivering av FBPase 2. Dermed høy fruktose 2,6-bisfosfat-konsentrasjon, økt hemning av FBPase-1 og redusert GNG. Enzymnivå: Glukagon oppregulerer viktige GNG-enzymer: Fosfoenolpyruvat karboksykinase, Fruktose 1,6-bisphosphatase og Glukose 6-fosfatase. Det er ikke nødvendig å nevne alle eksempler for fullgod besvarelse.

16. Kilder for Acetyl CoA er: 1. Pyruvat fra glukose eller laktose (karbohydrater), eller alanin (proteiner). 2. Fettsyrer (Lipider). 3. Ketogene amino syrer. 4. Ketonlegemer Skjebnen til Acetyl CoA er: 1. Totaloksidasjon til CO2 + H2O. 2. Lipidmetabolismen:

a) Fettsyresyntese: via sitrat. b) Kolesterolsyntese + syntese av ketonlegemer: via 3-hydroxy 3-

metylglutaryl CoA. 17.

a. Cori syklus. b.

Side 8 av 13

Gjør anaerob forbruk av glukose i glykolysen mulig i arbeidende muskelceller uten oppsamling av endeprodukter (laktat eller alanin), da disse blir transportert til leveren hvor de blir brukt som GNG-substrater for å forsyne muskel med ny glukose.

18. Purinnukleotider blir brutt ned til purinbasene guanin og hypoxanthin. Disse blir videre brutt ned til purinbasen xanthin. Xanthin blir omgjort til urinsyre ved hjelp av enzymet xanthinoxidase.

Oppgave G (6 vekttall) 19.

a. IF har alle en felles grunnstruktur der midtdelen av to polypeptidkjeder er kveilet rundt hverandre i en langstrakt, stavformet «kveilet kveil» (engelsk coiled coil). (Denne «dimeren» kan enten bestå av to like kjeder – homodimer, eller to ulike – heterodimer, som er regelen i keratinene*). I dimeren har begge kjedene samme «retning» (polaritet), dvs N- og C-terminalen er i samme ende av staven. To slike dimerer leirer seg så ved siden av hverandre, litt forskutt i lengderetningen og med motsatt «retning» eller «polaritet», og danner en tetramer. Denne tetrameren danner så byggesteinen for filamentene, som i alle IF består av åtte slike tetramerer lagt inntil hverandre så de former en langstrakt tråd. Fordi de to dimerene er litt forskutt i forhold til hverandre, vil endene av tetramerene overlappe. (Tykkelsen av tråden (ca 10 – 12 nm) er midtveis mellom tykkelsen av aktinfilamenter og mikrotubuli, derav navnet intermediære filamenter. ).

b. Utgangpunktet for dannelsen av «kveilet kveil» (coiled coil) er at en tilstrekkelig lang del polypeptidkjedene må danne alfaheliks-struktur der aminosyresidekjedene med regelmessig mellomrom er hydrofobe. Ved at to slike kjeder kveiler seg rundt hverandre unngår de hydrofobe sidekjedene kontakt med vann. (Kjeden kan beskrives som et repeterende «motiv» av syv aminosyrer, abcdefg, der a og d har hydrofobe sidekjeder. «Omløpshastigheten» i alfaheliksen er 3,6 aminosyrer, dvs at aminosyre a og d i motivet ligger like etter hverandre på samme side av heliksen. Fordi det er 3,6 og ikke 3,5 får vi en «kveilet kveil» og ikke to rette parallelle kjeder*.)

Side 9 av 13

c. En forutsetning for at strukturene skal ha assosierte motorproteiner, er at strukturen har polaritet eller «retning». (Eksempler på slike strukturer som har assosierte motorproteiner er aktinfilamenter, mikrotubuli, DNA og RNA - for de to siste er «motorproteinet» hhv DNA-polymerase og ribosomet*). Fordi dimerene har motsatt retning i tetrameren, oppheves polariteten. IF har dermed ikke polaritet eller «retning» og kan ikke ha assosierte motorproteiner.

Parentesene merket * forventes ikke beskrevet.

20. a. 1. Cadheriner, 2. Integriner, 3. Immunglobulin relaterte adhesjonsmolekyler. 4.

Selektiner. b. De fleste adhesjonsmolekyler har 2 ulike funksjoner: a. Festemolekyler mellom

celler eller mellom celler og mellom celler og ekstracellulær matriks. b: Overfører ulike signaler som medfører endret celleaktivitet. 1. Cadheriner: Viktige celle-celle adhesjonsmolekyler f.eks. i desmosomer og adhesjonsbelter. Overfører signaler etter binding av ligand. Gir vevet styrke og form. 2 Integriner: festemolekyler mellom celler og mellom celler og matriks, f.eks i hemidesmosomer og fokale kontakter. Viktig rolle ved adhesjon til blodkar ved betennelse. Integriner kan signallere både ved «innside ut» og «utside inn» mekanismer. 3 Immunoglobulin relaterte adhesjonsmolekyler: Festemolekyler mellom celler. Viktige ved adhesjon av betennelsesceller til blodkar i samspill mellom integriner og selektiner. De er viktige ved adhesjoner mellom celler i nervesystemet. 4 Selektiner: primært har disse funksjoner ved adhesjon av celler til karvegg under betennelse. Fester seg til karbohydratligander.

21. Kollageners primære funksjon er å gi styrke til vev. Kollagener deles gjerne inn i 3 ulike funksjonelle grupper: 1. Fiberdannende kollagener. Kollagenmolekyler bindes kovalent i store mengder og danner fibre eller fibriller: Gir stor strekkstyrke f.eks. i sener og ligamenter.. En tett trippelheliks gir stor styrke. Prokallagener er klippet av ekstracellulært før fibriller og fibre dannes. 2 Nettverksdannende kollagener: Mer fleksible enn fiberdannende kollagener som skyldes ikke-heliksområder i molekylet. Prokollagenet er ikke klippet av og de danner dermed ikke fibre. Danner et sterkt nettverk f.eks i basalmembran. 3 Organiseringskollagener (FACIT-kollagener): Disse dekorerer f.eks fiberdannende kollagener og binder disse til matriks. De har også beholdt prokollagenet slik at de ikke danner fibre

Oppgave H (4 vekttall) 22. Aktiv membrantransport krever tilførsel av energi og kan skje mot en

konsentrasjonsgradient. I primær aktiv transport er ATP den direkte energikilden. I sekundær aktiv transport er den energikrevende transporten koblet til samtidig transport av et ion i en retning som reduserer ionets potensielle energi. Transporten går fra lav til høy konsentrasjon. Passiv membrantransport har ulike former og det kreves ikke energi. Passiv transport bestemmes av konsentrasjonsgradienten- fra høyere til lavere konsentrasjon av stoffet. Eksempler: i) Diffusjon gjennom lipidlag, ii) Diffusjon gjennom vannfylte proteinkanaler (ionekanaler med hydrasjonsskall), iii) Binding til transportproteiner (fasilitert transport), som bærer stoffet gjennom membranen og frigjør det på motsatt side. Hydrofile molkyler som er for store til

Side 10 av 13

å passere gjennom ionekanaler, kan likevel transporteres passivt gjennom membranen. Det skjer ved at molekylene bindes til spesielle transportproteiner. Bindingen forandrer transportproteinets form slik at molekylet eksponeres for den andre siden av membranen. Der brytes bindingen, og molekylet diffunderer ut i den vandige løsningen.

23. Selv om vannmolekylene er polare kan de diffundere gjennom lipidmembranen. Dette er fordi vannmolekylene er så små at de beveger seg mellom lipidmolekylene. Plasmamembranen virker som en semipermeabel membran. Vann transporteres passivt til den siden av membranen der løsningen har høyest osmolaritet (der vannkonsentrasjonen er lavest). Diffusjon av vann gjennom vannfylte proteinkanaler (ionekanaler med hydrasjonsskall) Plasmamembranen har spesielle proteinkanaler (vannkanaler, aquaporiner (AQP)) som er særlig permeable for vann. Vannkanalfamilien består av 13 forskjellige isoformer som ligner på hverandre.

Oppgave I (6 vekttall) 24.

a. Klatrin danner «skjeletter» (triskelions) bestående av tre tunge og tre lette kjeder. Klatrinskjelettene går sammen og danner heksagonale kurvliknende strukturer på cytosolisk side av membranen.

b. Klatrin binder til adaptorproteiner, som igjen er bundet til spesifikke membranlipider (PI(4,5)P2) og sorteringssignaler i kargoproteiner som skal sorteres inn i vesikkelen.

25. a. Ordet autofagi betyr selv-spising (fra de greske ordene «auto phagin») og er

brukt for å beskrive prosesser hvor cellen bryter ned deler av seg selv (f.eks ødelagte mitokondrier). Mer presist kan man definere autofagi som lysosomal degradering av deler av cellens cytoplasma. Dette skjer ved at en membran (fagofor) dannes og omslutter deler av cytoplasma inn i en vesikkel (autofagosom) som vil fusere med lysosomet, hvor sekvestrert materiale vil bli degradert.

b. Autofagi er ansvarlig for nedbrytning av ødelagte, overflødige eller uønskede cellulære komponenter som kan føre til sykdom hvis de ikke fjernes, f.eks i) proteinaggregater (som kan gi demens), ii) ødelagte mitokondrier (som bl.a. øker ROS, som igjen kan skade DNA og føre til kreft), iii) mikroorganismer (som kan gi opphav til ulike bakterielle sykdommer)

Oppgave J (6 vekttall) 26.

a.

Side 11 av 13

b. Den absolutte refraktærperioden er perioden etter et aksjonspotensial har startet og det ikke er mulig å trigge et nytt aksjonspotensial. Dette skyldes inaktivering av de spenningsavhengige natriumkanalene, som hindrer at kanalene kan åpnes igjen før en repolarisering fjerner inaktiveringen. Den relative refraktærperioden er perioden etter et aksjonspotensial har startet da det er vanskeligere, men ikke umulig å trigge et nytt aksjonspotensial i forhold til det første aksjonspotensialet. Dette skyldes hovedsakelig at de spenningsavhengige kaliumkanalene fortsatt er åpne og sørger for repolariseringsfasen til aksjonspotensialet, noe som hindrer at membranpotensialet kan nå terskelen (fordi innadrettet strøm som ellers ville depolarisere membranen umiddelbart blir ”kansellert” av utadrettet strøm gjennom kaliumkanalene). Dersom man ser en etterhyperpolarisering etter aksjonspotensialet vil varigheten av denne avspeile den tiden kaliumkanalene er åpne før de spontant lukkes, og derved vise hvor lenge den refraktære perioden varer.

Oppgave K (6 vekttall) 27.

a. Man skal ha med morula og blastocyst. Tidspunkter og celleantall kan være omtrentlige som vist her.

Side 12 av 13

b. Nei. Allerede etter den tredje celledelingen begynner cellesyklusene å komme i utakt, slik at celleantallet deretter kan avvike fra 2n.

c. Den indre cellemassen er cellepopulasjonen som ligger klumpet sammen ved den ene siden av hulrommet i blastocysten, og som kommer til å gi opphav til samtlige av kroppens celler (i motsetning til trophoblast, som gir opphav kun til ekstraembryonale strukturer). Cellene i den indre cellemassen er synonyme med embryonale stamceller.

Oppgave L (12 vekttall) 28.

a. Ekstracellulærmatriks i benvev består av to hovedkomponenter: Den amorfe grunnsubstansen består hovedsakelig av utfellinger av kalsium og fosfat (hydroksyapatitt). Fiberkomponenten består av kollagen type I fibre. Vevet kan sammenlignes med armert betong, der grunnsubstansen har egenskaper som likner betong (hardt, kan ikke kompromimeres, men mangler strekkstyrke) og kollagenfibrene har samme rolle som armeringsjernet og gir strekkfasthet. Fordi kollagenfibrene er lagt ned i mange ulike retninger gir de fasthet mot også vridning, skjærekrefter etc.

b. Kompakt og spongiøst benvev. c. Ved remodellering reduseres skjelettets vekt til det som er nødvendig, man

unngår unødvendig vekt og energiforbruk. Remodellering av skjelettet bidrar til at knoklene tilpasses de kreftene de utsettes for slik at økt aktivitet, høyere vekt og sterkere muskler fører til sterkere (og tyngre) knokler. Dette medfører også at knokler kan «rettes opp» etter et brudd som har grodd i feil stilling. Remodelleringen påvirkes også av kroppens behov for kalsium. Osteoblastene danner nytt benvev rundt seg selv, mens osteoklastene bryter ned benvev.

29. Her er det mest naturlig å svare mitokondrier og cellekjernen. Mitokondriets indre membran er foldet og danner cristae. Kjernen er omgitt av et kjernehylster (eng: nuclear envelope) der den indre membranen er slett og forbundet med det ytre membranbladet i kjerneporene. Det ytre membranbladet i kjernehylsteret er forgrenet ut fra kjernen og danner endoplasmatisk retikulum (ER). Lumen i ER

Side 13 av 13

er derfor kontinuerlig med lumen i kjernehylsteret. Andre strukturer med dobbelt membran er autofagosomer. Multivesikulære legemer har ikke sammenhengende indre membran.

30. 1a. Flerlaget forhornet plateepitel 1b. Hud (tynn hud. Studenter kan også nevne deler av epitel i munnhulen) 1c. Forhorning/keratinisering 1d. Beskytter mot mekanisk slitasje og kjemiske skade, samt gjør huden vanntett 2a. Enlaget, flerradet / psevdostratifisert / psevdolagdelt epitel 2b. Øvre deler av luftveistreet (trachea, bronkier og bronkioler) og neseslimhinnen 2c. Flimmerhår (cilier) 2d. Støv og patogener i luften som vi puster inn blir fanget opp av slim, og må da

fjernes fra luftveiene. Ciliene børster slimet opp mot svelget (mukociliær transport. Slimet produseres av enkeltstående begerceller i epitelet og av kjertler i bindevevet under epitelet.)

3a. Enlaget sylinderepitel 3b. Det aktuelle bildet er fra tynntarm, men andre og like gode forslag er galleblære,

tykktarm, tubuli i nyre. I tillegg må kjertler, utførselsganger, endometrium etc. også godtas.)

3c. Mikrovilli (synlig som en tynn såkalt «børstesøm») 3d. Efektiv absorbsjon krever en stor overflate (plass til transportørproteiner).

Mikrovilli bidrar til å øke overflaten betydelig (opptil 300 ganger).