Transcript Sluttentamen Biokemi BI1032, 12:e jan 2012, 0915

Sluttentamen Biokemi BI1032, 12:e jan 2012, 0915 - 1400.
Max poäng = 100 p. Slutliga betygsgränser: 3 = 54p; 4 = 70p; 5 = 85p.
1. a) Vilka är de 6 vanligaste grundämnena (atomslagen) i levande organismer?
(1.5p)
b) Vilka av dessa atomslag är mest respektive minst elektronegativa? (1p)
c) Vilka atomslag brukar fungera som acceptor eller donor i vätebindningar i
biologiska system? (1p)
d) Ange de tre olika typer av icke-kovalenta bindningar som förekommer i proteiner
och andra makromolekyler, i ordning från starkast till svagast (för ett
bindningsavstånd i vattenlösning på 3.5 Å) (1.5p)
(5 p)
2. a) Ange minst tre typer av funktioner som proteiner kan ha i och utanför celler. (3p)
b) Proteiners struktur kan beskrivas i fyra nivåer: primär, sekundär, tertiär och
kvartenär. Förklara vad som avses med respektive begrepp. (4p)
c) Aminosyrorna Cys, Gly och Pro har speciella egenskaper som är betydelsefulla för
strukturen hos det veckade proteinet. Ange för var och en av dessa tre aminosyror
vilken egenskap och vilken strukturell funktion aminosyran ofta har i proteiner. (3p)
(10 p)
3. Du har fått i uppgift att rena ett cellulas (cellulosanedbrytande enzym) från ett
extrakt från svampen Aspergilllus niger vilken är en organsim som ofta används vid
framställning av enzymer och andra biologiska substanser. Du har fått veta att den
isoelektriska punkten för cellulaset är 4.2 och att molekylvikten är 90 000 Da.
a) Du tänker dig att som ett första reningssteg prova jonbyteskromatografi. Vilka
principer bygger metoden på? Beskriv också kortfattat hur du kan utföra ett sådant
experiment i proteinreningssammanhang. (2p)
b) På en hylla i labbet hittar du en jonbytarsubstans med en negativt laddad ligand.
Tror du att proteinet cellulas kommer att binda till denna jonbytare vid pH 7.0?
Förklara kortfattat. (1p)
c) I experimentet med jonbytaren samlar du fraktioner och för att se om provrören
möjligen innehåller protein så mäter du absorbansen vid 280 nm. Varför? (1p)
d) För att kontrollera renheten analyserar du ditt cellulas med hjälp av elektrofores på
en s.k. SDS-polyakrylamidgel. SDS är en s.k. anjonisk detergent, vilken funktion har
den i detta sammanhang? (1p)
(5 p)
4. a) Hur många kodon (1p) och nukleotider (1p) behöver avläsas för att bilda ett
protein som är uppbyggt av 233 aminosyror?
b) Varför kan man förutsäga ett proteins aminosyrasekvens om man känner genens
nukleotidsekvens, men ej bestämma en gens nukleotidsekvens om man känner
proteinets aminosyrasekvens? (2p)
(4 p)
Sidan 1 av 4
5. Vad kallas
a) den region av DNA som sitter framför en gen och reglerar dess transkription (1p),
b) de DNA-element/regioner som kodar för (avläses till) hela proteinsekvensen (gäller
för både pro- och eukaryoter och kodoner avses ej) (1p),
c) den sekvens i tRNA som basparar med kodonet i mRNA (1p)?
(3 p)
6. Du ligerar in din favoritgen i en plasmid och transformerar in plasmiden i E. coli.
a) Vad tillsätter du till odlingsmediet för att bara E. coli-celler som innehåller
plasmiden skall överleva (1p)?
b) Vad på plasmiden gör att celler som innehåller plasmiden överlever (1p)?
(2 p)
7. Hemoglobin.
a) Vilken prostetisk grupp finns i hemoglobin? (1p)
b) Syre binder till en metalljon i denna grupp. Vilken metalljon? (1p)
c) Beskriv kortfattat vad positiv kooperativitet innebär, hur det uppkommer hos
hemoglobin och vad mekanismen kallas. (3 p)
d) Myoglobin är mycket likt hemoglobin, men uppvisar inte positiv kooperativitet i
binding av syre. Varför? (1p)
(6 p)
8. Enzymet E som följer Michaelis-Menten-kinetik har Km = 40 µM (mikromolar).
Initiala reaktionshastigheten v0 är 20 µM/min (mikromolar/minut) vid en
substratkoncentration på 20 mM (millimolar) och enzymkoncentrationen [E]tot 2 nM
(nanomolar). Vad blir den initiala hastigheten v0
a) om vi dubblar substratkoncentrationen vid samma enzymkoncentration, [S] = 40
mM (millimolar)? (1p)
b) om substratkoncentrationen [S] är 40 µM (mikromolar) vid samma
enzymkoncentration? (1p)
c) om substratkoncentrationen [S] är 10 µM (mikromolar) vid samma
enzymkoncentration? (1p)
d) om vi istället dubblar enzymkoncentrationen vid samma substratkoncentration,
([S] = 20 mM, [E]tot = 4 nM)? (1p)
e) Hur påverkar enzymets Km respektive kcat förhållandet mellan koncentrationerna av
substrat och produkt vid jämvikt? (1p)
(5p)
9. Enzymatiska processer är reglerade för att de ska ske vid rätt tid och på rätt plats.
Genom kontroll av genuttryck, dvs hur ofta en gen läses, bestäms hur många
molekyler som bildas av ett visst enzym. Dessutom kan aktiviteten hos enskilda
enzymmolekyler regleras med olika mekanismer. De tre viktigaste är:
a) Alloster reglering
b) Protein-fosforylering
c) Proteolytisk aktivering.
Beskriv kortfattat för var och en hur den fungerar och ange om den är reversibel eller
irreversibel (2p för varje korrekt svar).
d) Vilka steg i en metabolisk väg brukar vara reglerade? (1p)
(7 p)
Sidan 2 av 4
10. a) Ange rätt namn på lipidmolekylerna nedan, av följande: 1) Kolesterol; 2)
Fosfolipid; 3) Triacylglycerol; 4) Sphingolipid. (2p)
b) Vilken av dessa lipider finns INTE i biologiska membran (1p)?
(3p)
Lipidmolekyl
Namn
A
B
C
D
11. När hormonet Adrenalin (epinephrine) binder till ett receptorprotein i cellers
membran induceras en respons inuti cellen, som innefattar aktivering av enzymet
adenylylcyklas till att syntetisera cykliskt AMP. Signalen överförs via s.k. G-proteinaktivering.
a) Hur är G-protein-komplexet uppbyggt (när inget hormon binds till receptorn)? (1p)
b) Hur aktiveras adenylylcyklas av G-protein-komplexet, när det stimulerande
hormonet bundit till receptorproteinet i membranet? (2p)
c) Vilken mekanism i G-proteinets alfa-subenhet stänger av signaleringen? (1p)
(4 p)
12. Hur tar kroppen hand om den mjölksyra (laktakt) som bildas i muskler vid kraftig
fysisk aktivitet när syre inte räcker till?
(3 p)
13. a) Var i cellen sker citronsyracykelns reaktioner? (1p)
b) Vilken enzymatisk reaktion länkar glykolysen till citronsyracykeln? (1p)
c) Beskriv förenklat vad citronsyracykeln gör, dess nettoreaktion. Vilka produkter har
bildats efter ett varv? (2p)
(4 p)
14. Oxidativ fosforylering.
a) Vad driver det ATP-syntetiserande enzymet? (1p)
Sidan 3 av 4
b) Vad innebär frikoppling av andningskedjan och vilken naturlig funktion har den i
brun fettväv, som bl.a. förekommer hos nyfödda djur? (2p)
(3 p)
15. Flera grisar i en besättning, som utfodrats med mögelangripet foder, har dött. De
har visat symptom, som liknar cyanid förgiftning. Man misstänker att de förgiftats
genom ett mykotoxin (mögelgift), som förmodas ha verkat på andningskjedjan.
Mykotoxinet har extraherats från fodret och koncentrerats i en fysiologisk lösning.
Beskriv kortfattat hur du skulle gå tillväga (utifrån dina kunskaper från
biokemikursen) för att experimentellt visa om och hur mykotoxinet stör
andningskjedjan. Alla nödvändiga ingredienser (apparatur, substrat, mm) och
tillvägagångssätt måste anges samt tolkning av resultatet efter tillsats av respektive
substans.
(10 p)
16. a) Vilka två produkter från pentosfosfatshunten anses som viktigast och vad
används de till i cellen? (4p)
b) Nämn minst två vävnader där pentosfosfatshunten har hög aktivitet? (2p)
(6 p)
17. Varför kan inte det glykogen som finns lagrat i skelettmusklerna användas av
andra vävnader? Jämför med glykogen-utnyttjandet i levern.
(2 p)
18. a) Vid vissa situationer ökar koncentrationen av ketonkroppar i blodet även hos
friska människor. När, var, varför och hur produceras dessa ketonkroppar? (4p)
b) Till vad används ketonkroppar och av vilka organ (ange minst 2)? (3p)
(7 p)
19. a) Vad menas med glukogena respektive ketogena aminosyror? (2p)
b) Hur använder kroppen ett överskott av aminosyror (exempelvis vid proteinrik
diet)? (1p)
c) Var i kroppen sker den huvudsakliga nedbrytningen av överskott av aminosyror?
(1p)
(4 p)
20. Fotosyntes
a) I vilken organell och var i organellen sker fotosyntesens ljusreaktion hos växter?
(1p)
b) Vad heter det viktigaste ljusinfångande ämnet hos växter? (1p)
c) Från vilket ämne tas elektronerna till elektrontransporten vid icke-cyklisk
fotofosforylering? (1p)
d) Tre huvudsakliga produkter bildas vid ”normal” (icke-cyklisk) fotofosforylering.
Vilka? (3p)
e) Vilken produkt bildas vid cyklisk fotofosforylering? (1p)
(7 p)
Sidan 4 av 4