Transcript DFM1-tentamen 09 01 12

DFM1-tentamen 09 01 12
Frågorna i tentamen är nivåindelade enligt kursplanens målmodell. Enligt målmodellen består
kursens examination av följande nivåer:
-
enkel (till exempel känna till, identifiera eller namnge)
sammansatt nivå (till exempel redogöra för, beskriva)
relaterad (till exempel analysera, relatera eller ”varför”-frågor)
utvidgad (t.ex. teoretisera, analysera)
Största andelen av frågorna är på de två första nivåerna. Läs noga frågorna innan du börjar
svara. Du måste klara 48 av 80 poäng (=60 %) samt minst 50 % av poängen på delavsnitten (2, 35+7, samt 6) för att bli godkänd på tentamen.
Frågor i anslutning till artikeln: ”Docosahexaenoic acid supply in
pregnancy affects placental expression of fatty acid transport proteins.”
Am J Clin Nutr; 2006; 84: 853-61. (10p)
1
(1p) I artikelns figur 1, står det i det vänstra stapeldiagrammet ”Significant effect of
DHA”. Beskriv med egna ord varför detta kan vara missledande med tanke på fynden
och det som sedan anges i figurtexten.
Svar: Den aktuella texten med streck inunder kan uppfattas som att alla effekter (staplar) som
omfattas av strecket är signifikanta inklusive effekten av tetrahydrofolat (MHTF), när
det endast är effekten av DHA (de två sista behandlingsgrupperna), som är signifikant.
2
(2p) Med utgångspunkt från artikeln, kombinerat med vad du lärt dig under DFM1kursen, beskriv med egna ord och en skiss den tänkbara signaltranduktionsmekanismen
för DHA med angivande av nyckelmolekyler och essentiella steg (från receptorprotein
till bildning av FATP-1).
Svar: DHA binder till den intracellulära receptorn RXR. DHA-RXR-komplexet kommer att
fungera som en transkriptionsfaktor (”enhancer”) för genen som kodar för det
fettsyretransporterande proteinet FATP-1. Enhancern kommer att på ett positivt sätt
interagera med det basala transkriptionskomplexet för bl.a. genen som kodar för FATP1 och därmed öka uttrycket av FATP-1.
3
(2p) Ange genom att fylla i nedanstående tabell hur stor andel (viktsprocent) av de
olika fettsyrorna, som ingår i fiskoljan som användes i studien. I förekommande fall,
ange också var i kolkedjan det finns dubbelbindningar (samtliga dubbelbindningar skall
anges med utgångspunkt från karboxylgruppen).
Fettsyra
Andel i
viktsprocent
Position för dubbelbindningar
Andel i
viktsprocent
0,88
1,16
5,58
17,84
Position för dubbelbindningar
Stearinsyra
AA
EPA
DHA
Svar:
Fettsyra
Stearinsyra
AA
EPA
DHA
4
C18.0, dubbelbindningar saknas
C20:4, n-6 eller w6, cis 5,8,11,14
C20:5, n-3 eller w3, cis 5,8,11,14,17
C22:6, n-3 eller w3, cis 4,7,10,13,16,19
(1p) Baserat på metodbeskrivningen i artikeln och vad du lärt dig under kursen
DFM1 under lipidlaborationen och om fettsyrors egenskaper, ge en förklaring till att
man inte entydigt kan bestämma den procentuella andelen av oljesyra i fiskoljan (Tabell
1).
Svar: Det finns två olika C18:1 fettsyror (n-9 resp. n-7) och de har snarlika hydrofoba
egenskaper och kan därför inte separeras m.h.a. GC-kromatografi.
5
(2p) I artikeln beskrivs principiella skillnader i hur FATP-1 och FATP-4 jämfört med
FATP-6 och FABPpm/GOT2 kan tänkas underlätta intransporten av fettsyror över ett
cellmembran.
Beskriv kortfattat de två olika transportprinciperna för respektive kategori. Enligt vilken
mera generell transportprincip verkar FATP-1 och FATP-4 underlätta intransporten av
fettsyror?
Svar: FATP-1 och FATP-4 verkar genom faciliterad diffussion något som kräver en
koncentrationsgradient – går från hög till låg koncentration. Dessa båda transportörer
har acyl-CoA-syntetas aktivitet vilket skapar förutsättningar för en gradient då fettsyran
snabbt omvandlas till en annan produkt. FATP-6 och FABPpm/GOT2 antas verka på ett
snarlikt sätt men gradienten skapas genom samverkan med FAT/CD36, d.v.s. denna
grupp av proteiner har ingen egen aktiverande aktivitet utan antas samverka med
FAT/CD36. Gradienter kan också skapas genom att fettsyror binder till olika proteiner
intracellulärt (FABP).
6
(2p) FATP-1 och FATP-4 är mera strukturellt besläktade med varandra än med
övriga proteiner analyserade i artikeln. I figur 2 (C och D) visas storleksseparation av de
PCR-amplifierade mRNA-produkterna för de olika proteinerna. Trots att de är
strukturellt besläktade hur kan man förklara skillnaderna i storlek mellan de PCRamplifierade produkterna FATP-1 och FATP-4. Med den information som ges i artikeln
kan man dra någon slutsats om vilket av de två proteinerna som är störst (Motivera
svaret). Hur kan man förklara att PCR-produkterna i en agarosgel rört sig nedåt i ett
elektriskt fält (se fig. 2)?
Svar: Det anges inte i artikeln hur stor del av mRNA, som amplifieras m.h.a. primrarna och
således kan man inte dra några konklusioner om proteinstorlek baserat på de DNA
produkter som amplifieras och som karaktäriserats på gelen. Ett annat problem är att
primrarna kanske också amplifierar icke proteinkodande delar av mRNA.
Då DNA-produkterna innehåller negativt laddade fosfatgrupper kommer de i ett
elektriskt fält att vandra mot anoden (+).
ALLMÄNNA FRÅGOR (20p)
7
(3p) Redogör (med ord och skiss) för det humana cellmembranets generella
uppbyggnad vad avser molekylära komponenter och sammanhållande krafter. Beskriv
också vad som är speciellt med det inre mitokondriemembranet med avseende på
molekylära komponenter och egenskaper relativt det yttre mitokondriemembranet.
Svar: Skissen skall visa ett dubbelskikt av fosfolipider med insprängda kolesterolmolekyler
där det finns omättade fettsyror och därmed knyckar i membranet med mindre hydrofob
interaktion som konsekvens. Dessutom skall membranskissen också illustrera
insprängda proteinmolekyler. Sammanhållande krafter är framförallt hydrofob
interaktion och van der Waalsinteraktion. Det inre mitokondriemembranet är extremt
tätt p.g.a. en stor halt av proteiner och den speciella dubbla fosfolipiden cardiolipin. Det
yttre mitokondriemembranet skiljer sig från det inre genom att det är permeabelt p.g.a.
porer och i övrigt mera liknar det vanliga plasmamembranet, men innehåller
fosfatidylglycerol i större utsträckning.
8
(4p) I mitokondriematrix metaboliseras de långa fettsyrorna till en tvåkolsförening,
som också kan bildas vid aerob metabolism av glukos. Med utgångspunkt från
palmitinsyra i aktiverad form redogör med en summaformel för bildningen av denna
tvåkolsförening (samtliga substrat och produkter samt coenzymer skall anges).
Beskriv dessutom med strukturformler de principiella molekylära förändringar som sker
i denna process och som är identiska med de strukturella förändringar som sker i
citronsyracykelns senare del.
Svar:
C16:0-CoA + 7 CoA + 7FAD + 7NAD+ + 7H2O 8 acetylCoA + 7FADH2 + 7NADH
+ 7H+
För reaktionsformler se Champe, Harvey, Ferrier (upplaga 4, sid. 192, fig. 16.17).
9
(1p) I Sverige screenas de flesta nyfödda barn för mutationer i ett specifikt enzym
som då det är muterat kan leda till fenylketonuri (PKU). Redogör för reaktionen som
normalt katalyseras av det aktuella enzymet (samtliga substrat och produkter samt
enzym och coenzym skall anges).
Svar: Phe + tetrahydrobiopterin + O2 Tyr + dihydrobiopterin + H2O (enzymnamn:
phenyalaninhydroxylas).
10
(3p) Vid svält och metabol acidos exporteras glutamin från proteolysen i muskulatur,
men också proportionellt mera från levern, för vidare metabolism i speciellt ett organ.
Vilket är organet? Vilka två metabola funktioner kan glutamin ha i det aktuella organet
under dessa metabola betingelser? Redogör för metabolismen av glutamin i detta organ
till en intermediär i citronsyracykeln (samtliga substrat, produkter, enzym och
eventuella coenzymer skall anges; OBS citronsyracykeln skall ej beskrivas).
Svar: Njuren. Under dessa metabola betingelser deltar glutamin både i syra-bas reglering och
i glukoneogenes.
Glutamin + H2O Glutamat + NH3 (enzymnamn: glutaminas).
Glutamat + NAD+ alfa-ketoglutarat + NH3 + NADH + H+ (enzymnamn:
glutamatdehydrogenas).
11
(2p) Förklara hur stort alkoholintag (etanol) kan försämra möjligheten till
glukoneogenes. Beskriv två reaktioner i glukoneogenesen som påverkas speciellt av
alkoholintag.
Svar: Då etanol metaboliseras till etanal och vidare till etansyra m.h.a. enzymerna
alkoholdehydrogenas resp. aldehyddehydrogenas åtgår det NAD+ och det bildas
NADH. Vid glukoneogenes är det framförallt två reaktioner som påverkas av de sänkta
nivåerna av NAD+: omvandlingen av laktat till pyruvat m.h.a. laktatdehydrogenas
(kräver NAD+) samt omvandlingen av cytosolärt malat till oxaloacetat m.h.a.
malatdehydrogenas (kräver också NAD+).
lysosomen. En av dessa vägar är den endocytotiska vesikeltransportvägen som för
material från plasmamembranet och cellens utsida in i cellen. Lysosomen har ett lågt pH
eftersom enzymerna kräver detta för sin aktivitet.
12
(2p) I kroppen finns två olika karbamoylfosfatsyntetaser (CPS). I vilka olika
generella metabola processer deltar de i? Var är de subcellulärt lokaliserade? Hur
regleras de allostert på ett positivt sätt?
Svar: CPS1 - kväveeliminering i levern finns i mitokondriematrix regleras positivt allostert
av N-acetylglutamin.
CPSII – pyrimidinbildning, cytosolärt, aktiveras allostert av ATP och PRPP.
13
(2p) Redogör för var och hur ett protein bryts ned till olika mindre produkter i
matsmältningskanalen med angivande av relevanta enzymer och bildade produkter.
Svar: I magens sura miljö denatureras proteiner och pepsinogener aktiveras till pepsin som
bryter ned proteiner till peptider. I tunntarmen frisätts under inverkan av CCK olika
proteaser i inaktiv form (zymogener) från pankreas och i duodenums lätt basiska miljö
(uppnås via sekretin som påverkar exokrina pankreas att utsöndra bikarbonat) aktiveras
trypsinogen av enteropeptidas till trypsin, som i sin tur aktiverar kymotrypsin, elastas
och karboxypeptidas C till aktiva proteaser; från tarmväggen frisätts aminopeptidas.
Dessa aktiverade proteaser, bryter ned peptiderna till fria aminosyror samt di- och
tripeptider.
14
(1p) Namnge faktorer som avgör ventrikelns tömningshastighet till duodenum (minst
två för 1p).
Svar: Födans kvalitet kolhydrater >protein>fett, pH i ventrikelinnehållet, ventrikelinnehållets
osmolalitet.
15
(2p) Gallblåsan fungerar som en lagringsplats för galla. I gallblåsan kan sjukdomar
som gallsten, cholecystit (inflammation) och gallblåsecancer förekomma.
Vilka histologiska karakteristika har gallblåsan? Ange epiteltyp och ytstrukturer på
epitelcellerna samt ange samtliga lager som påträffas i gallblåseväggen. Vad kallas de
speciella hålrum (sinus) som påträffas i gallblåseväggen?
Svar: Enkelt cylinderepitel med mikrovilli. Lager: 1. Lamina epitelialis, 2. lamina propria, 3.
lamina muscularis externa och 4. lamina adventitia (lamina serosa i den delen av
gallblåsan som inte är förankrad till levern). Gallblåseväggen saknar karakteristiskt
lamina muscularis mucosae och lamina submucosa. Rokitansky-Aschoff sinus.
Tema 1: Associationer till Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2008. (25p)
****************************************************************
Nobelpriset i fysiologi och medicin 2008, gick till tre personer (Harald zur Hausen samt
Francoise Barré-Sinoussi och Luc Montagnier, som belönades för upptäckter av två virus:
humant papillomavirus (HPV) respektive human immunbristvirus (HIV). HPV kan leda till
cancer och HIV till den känna pandemin AIDS.
Detta tema kommer att behandla principer och fakta som ingår i lärandemålen för DFM1 med
anknytning till dessa virus och sjukdomar med utgångspunkt från den illustration som
bifogades Nobelstiftelsens pressrelease.
Se separat bild
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2008/press_sv.pdf
***************************************************************************
För att en cancer skall kunna tillväxa krävs att cancerceller, precis som andra celler, har en
adekvat tillgång på olika byggstenar liksom av syrgas. Kärlnybildning (angiogenes) tar dock
en del tid varför metabolismen i de cancerceller, som ligger långt från ett kärl sker under mer
eller mindre anaeroba betingelser.
***************************************************************************
16
(4p) Redogör för hur glukos fullständigt metaboliseras under anaeroba betingelser
för att skapa energi hos cancercellerna. Endast de reaktionssteg som kostar energi i form
av nukleotider och/eller reducerade coenzymer, eller där sådana energiformer bildas,
skall beskrivas. För dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn
samt eventuella coenzymer anges. Ange också hur mycket ATP som bildas under
anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullständig förbränning av en
molekyl glukos?
Svar: Glukos + ATP Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn: glukokinas/hexokinas).
Fruktos-6-P + ATP fruktos-1,6-bisfosfat + ADP (enzymnamn: fosfofruktokinas I) .
Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1,3-BPG + NADH + H+ (enzymnamn:
glyceraldehyd-fosfatDH).
1,3-BPG + ADP 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn: fosfoglyceratkinas).
Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP pyruvat + ATP (enzymnamn: pyruvatkinas).
Pyruvat + NADH + H+ laktat + NAD+ (enzymnamn: laktatdehydrogenas).
2 ATP kontra 36/38 ATP erhålls under anaeroba kontra aeroba betingelser.
***************************************************************************
Vid snabb celldelning och celltillväxt behöver stora mängder av fosfolipider bildas till olika
membraner. Mycket av den glukos som metaboliseras i till exempel en cancercell kommer
därför inte att bidra till energibildningen i glykolysen utan användas för fosfolipidsyntes.
***************************************************************************
17
(3p) Med utgångspunkt från en trios i glykolysen och kolin redogör för hur
fosfatidylkolin bildas (ange samtliga substrat, produkter och enzymer. Alternativt till
enzymnamn, beskriv vad som händer).
Svar: Dihydroxyacetonfosfat (DHAP) + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-fosfat
(enzymnamn: glycerol-fosfatDH),
Glycerol-3-fosfat + acylCoA 1-acyl-glycerol-3-fosfat (lysofosfatidsyra) + CoA
(enzymnamn: acyltransferas),
Lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA (enzymnamn: acyltransferas),
Fosfatidsyra + H2O DAG + Pi (enzymnamn: fosfatas),
Kolin + ATP + CTP CDP-kolin + ADP + Pi (enzymnamn: aktivering av kolin),
DAG + CDP-kolin fosfatidylkolin (PC) + CDP.
***************************************************************************
Förändringar i olika signaltransduktionsvägar anses kunna bidra till tumörutveckling. Det har
visat sig att ett av de proteiner som HPV (onkogen E15) kodar förändrar uttrycket hos ett stort
antal av värdcellens gener och bland annat ökar uttrycket av fosfatidylinositol-3-kinas (PI3K). Det finns många olika isoenzymer av PI-3K varav ett är involverat i
signaltransduktionsmekanismen för insulin.
***************************************************************************
18
(2p) Redogör för den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar
(från receptorproteinets struktur till snabb påverkan på valfritt enzym i
glykogenomsättningen).
Svar: Dimeriserad tyrosinkinasreceptor, autofosforylering, som leder till att receptorn
fosforylerar IRS1. IRS1 känns igen av PI-3K, som då allostert aktiveras och fosforylerar
PIP2 till PIP3. PIP3 känns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas som
defosforylerar t.ex. glykogensyntas.
***************************************************************************
Insulin påverkar genuttrycket för mer än 150 gener genom delvis en annan
signaltransduktionsväg och bland annat stimuleras genuttrycket för två av enzymerna i hexosmono-fosfat- (HMP)-shuntens irreversibla del.
***************************************************************************
19
(1p) En av intermediärerna/produkterna som bildas i HMP-shunten deltar i aktiverad
form i syntesen och ”salvage” av puriner och pyrimidiner. Redogör för den reaktion
som leder till aktiveringen av intermediären/produkten (substrat, produkter, enzym;
alternativt till enzymnamn beskriv vad som är ändamålet med reaktionen).
Svar: Ribos-5-fosfat + ATP PRPP (5-fosforibosyl-1-pyrofosfat) + AMP (enzymnamn:
2+
PRPP-syntetas; cofaktor Mg ; det sker en aktivering av ribos-5-fosfat genom att en
energirik bindning skapas).
***************************************************************************
De basala epitelcellerna i livmoderhalsen (cervix) genomgår kontinuerliga celldelningar och
differentieras från basal till apikal riktning. När epitelcellerna infekteras med virus
inkorporeras HPV DNA in i cellernas genom, vilken kan förorsaka cancer. Hastigheten med
vilken cellerna omsätts varierar stort i olika epiteltyper. I tunntarmens epitel förnyas celler var
4-6:e dag, medan epitelcellerna i huden byts ut efter 28 dagar.
***************************************************************************
20
(3p) Kunskap om de olika epiteltyperna är viktig för att kunna identifiera olika
vävnader och organ i mikroskopet. I bifogad bildsida (i färg) återfinns sex bilder (A-F),
som illustrerar olika epiteltyper. Namnge för varje bild epitelet med fullständig
nomenklatur. Ange ytstrukturer på epitelcellerna i förekommande fall.
Svar: A = flerradigt epitel (3-5 radigt; “respirationsvägsepitel”) med kinocilier (trachea). B =
enkelt kubiskt epitel (thyroidea). C = förhornat skiktat skivepitel (hud). D = enkelt
cylindriskt epitel (ventrikel). E = oförhornat skiktat skivepitel (esophagus). F = enkelt
cylinderepitel med kinocilier (tuba uterina). Varje korrekt svar ger 0,5 poäng.
************************************************************************
Mycket möda har lagts ner för att förstå processerna där HIV tar sig in i cellerna, för att om
möjligt blockera de motsvarande receptorerna i cellerna.
*************************************************************************
21
(2p) HIV smittar ofta via transcytos genom enkla cylinderepitel i analgången samt
genom ofullständigt keratiniserade flerskiktade skivepitel i kvinnans vagina,
livmoderhalstapp och mannens förhud. Vad betyder transcytos rent generellt och hur
skulle transcytosen av en HIV-partikel genom en epitelcell kunna fungera?
Svar: Överförandet av molekyler och partiklar av olika slag (t.ex. virus) från ett extracellulärt
rum till ett annat. Efter endocytos på den apikala sidan transporteras viruspartikeln - via
en apikal tidig endosom - mot plasmamembranet på epitelcellens basala sida där
viruspartikeln exocyteras.
22
(2p) HPV är den vanligaste orsaken till livmoderhalscancer hos kvinnor, peniscancer
hos män och analgångscancer hos både könen. Den mest tumörogena virusvarianten,
HPV-16, infekterar basala epitelceller genom klatrinberoende receptormedierad
endocytos. Beskriv kortfattat vad som händer vid klatrinberoende receptormedierad
endocytos.
Svar: En ligand känns igen och binds av en plasmamembranspännande receptor. Receptorn
med bunden ligand (eller t.ex. viruspartikel) interagerar med klatrinets adaptorprotein.
Klatrintäcket bildar till en början en så kallad "coated pit" (täckt ingröpning) vid
membranytan. Ingröpningen övergår till en fri klatrintäckt vesikel - som innehåller den
av receptorn igenkända molekylen - efter att dynamin har snörpt av vesikeln från
membranet. Klatrintäcket faller strax därefter av och vesikeln fortsätter till en tidig
endosom.
***************************************************************************
Som ett exempel på betydelsen av upptäckten av HPV har det tidigare i år publicerats ett
arbete i tidskriften Oncogene (N. Kivi et al, 27, 2532-2541, 2008), som belyser cellbiologiska
effekter av en HPV-infekterad cell. Det visas i artikeln att cellernas differentiering kan
påverkas så att de inte kan vidareutvecklas (differentieras) normalt. Till exempel påverkas
celladhesionsprocesserna negativt så att en del av dessa celler inte kan ta sig loss och vandra
vidare från sin plats vid basalmembranet för vidare differentiering.
***************************************************************************
23
(3p) Beskriv översiktligt cellens förankring till basalmembranet. Beskriv även hur en
cell kan vandra vidare i en vävnad - ge en översiktlig beskrivning för hur en cell kan
förflytta sig i cellmatrix i sin näromgivning.
Svar: Cellen sitter förankrad med i huvudsak två junctions i basalmembranet. Fokal kontakt
är associerad med aktinfilament och adhesionsproteinet är integrin. Hemidesmosom är
associerad med intermediära filament och adhesionsproteinet är också integrin.
Under förflyttning är inte hemidesmosomen aktiverad, och inte heller övriga cell-cell
junctions. Fokala kontakten släpper resp. tar ny kontakt mot underlaget vid behov
samtidigt som cellens aktincytoskelett sträcker sig i rörelseriktningen via t.ex.
lamellopodier. Cellens bakdel pressas framåt via kontraktion med stressfibrer.
24
(2p) I ”Oncogene-artikeln” framgår det också att de infekterade cellerna får en
reducerad förmåga till direkt kommunikation mellan celler. Vilken cell-cellkontakt
(”junction”) ombesörjer detta? Vilken typ av kommunikation mellan celler kan det
handla om?
Svar: Gap junctions. Connexiner bilder en direkt por som förbinder två celler. Små
molekyler, upp till c:a 1000 daltons kan passera, liksom buffert, joner och liknande.
Cellerna kommer alltså att få samma pH, jonstyrka, vätsketryck och en jämvikt med
vissa mindre makromolekyler.
***************************************************************************
Det finns ett tiotal olika typer av HPV. Vissa av dem kan ge upphov till cancer, och andra till
kondylom (vårtor på könsorganen). Det finns medicinsk behandling mot könsvårtor, men
vissa av dessa kan ha teratogena egenskaper och därmed måste deras användning begränsas.
***************************************************************************
25
(2p) Vad menas med att ett ämne är ett teratogen? Ge två exempel på ämnen som är
teratogena. Den embryonala fasen under graviditeten är den mest känsliga perioden för
teratogener. Hur lång är den embryonala fasen (i veckor) och vad kännetecknar den i
jämförelse med fosterperioden?
Svar: Ett teratogen är ett ämne som ger upphov till fosterskador, till exempel alkohol,
neurosedyn eller A-vitamin i höga doser. Den embryonala perioden avslutas vid vecka 8
till 9, och under den perioden bildas alla viktiga strukturer och organ.
***************************************************************************
Även om modern är HIV-infekterad, innebär det inte att smittan automatiskt förs vidare till
barnet.
***************************************************************************
26
(1p) Varför undgår embryot eller fostret från att smittas även om modern är HIVinfekterad?
Svar: Moderns och fostrets cirkulation är separerade i moderkakan.
Tema 2: D-vitamin (14p)
***************************************************************************
D-vitamin är ett fettlösligt vitamin, som är involverat i regleringen av kalcium- och
fosfatomsättningen i kroppen. D-vitaminbrist kan bidra till sjukdomsprocesser som leder till
nedbrytning eller resorption av skelettet. Denna påverkan ger många gånger upphov till svåra
och invalidiserande sjukdomar, som till exempel benskörhet, något som i förlängningen leder
till en stor belastning för både sjukvård och sjukförsäkringssystem.
D-vitamin finns i flera olika inaktiva proformer bland annat i mjölkprodukter samt i fet fisk.
En av dessa proformer (vitamin D3) kan även bildas endogent under inverkan av solljus
Provitamin D3 (7-dehydrokolesterol) är en oxiderad from av kolesterol som bildas under
kolesterolbiosyntesen senare steg. I huden omvandlas denna intermediär till kolekalciferol
(vitamin D3), som i flera efterföljande steg i levern och njuren, omvandlas till den aktiva
formen av D-vitamin (1,25-dihydro-vitD3) som bland annat stimulerar upptaget av kalcium
från tarmen.
***************************************************************************
27
(1p) Beskriv med ord och skiss den principiella uppbyggnaden av 7dehydrokolesterol.
Svar: Se Champe, Harvey and Ferrier (4:e upplagan, figur 28.22, sid. 386). 27-kolsskelett
bestående av tre sexkolsringar, en femkolsring, en kolvätekedja utgående från
femringen, två metylgrupper, en OH-grupp på A-ringens kol 4, samt två
dubbelbindningar i B-ringen.
28
(3p) Kolskelettet som bygger upp 7-dehydrokolesterol, kan fullständigt härledas till
kolatomer som härstammar från glukos. Hur många glukosmolekyler åtgår till
kolskelettet i en molekyl 7-dehydrokolesterol? Motivera med angivande av några
nyckelintermediärer i metabolismen, som omvandlar glukos till kolesterol. Ange
dessutom antalet kol i nyckelintermediärerna som du väljer i din beskrivning.
Svar: En molekyl glukos (C6) genererar 2 molekyler pyruvat (3C) och från pyruvat bildas
genom dekarboxylering acetyl-CoA (2C). För att bilda HMG-CoA/ mevalonsyra (C6)
krävs tre molekyler acetylCoA. Från varje molekyl HMG-CoA bildas en molekyl
IPP/DPP (C5). Det behövs sex molekyler IPP/DPP för att bilda squalen/lanosterol (30C)
och därmed också 7-dehydrokolesterol, som omvandlas till kolesterol (27C). Det åtgår
således 6 x 3 acetyl-CoA = 18 acetyl-CoA och därmed 9 molekyler glukos.
29
(2p) Med utgångspunkt från hur statiner påverkar det huvudreglerade enzymsteget i
kolesterolbiosyntesen och information som givits i inledningen till detta tema, ge ett
motiverat förslag till hur statiner kan tänkas påverka tillgången av kalcium i
skelettmuskelcellen och därmed hur olika steg i glykogenolysen och citronsyracykeln
påverkas vid arbete.
Svar: Statiner hämmar HMG-CoA-reduktas i kolesterolbiosyntesen och därmed också
bildningen av intermediären 7-dehydrokolesterol. Denna hämning kan teoretiskt leda till
brist på aktivt vitamin D och därmed reducerat kalciumupptag i tarmen och på sikt även
intracellulärt i myocyterna. I myocyterna fungerar kalcium som alloster regulator
genom bindning glykogenfosforylaskinas [kalmodulin] och som alloster regulator till
flera av enzymerna i citronsyracykeln (t.ex. citratsyntas, isocitratDH och alfaketoglutaratDHkomplexet). Således kan statiner eventuellt reducera möjligheten till
alloster uppreglering av de aktuella enzymerna och därmed till energibildning vid
arbete.
*************************************************************************
D-vitamin är även inblandat i reglering av ett flertal gener som kodar för proteiner som
reglerar celltillväxt, differentiering samt apoptos.
*************************************************************************
30
(2p) Det finns exempel på cancerceller som slutar att dela sig i närvaro av D-vitamin.
Man har visat att detta kan härledas till att nivåerna av en cdk-inhibitor (CKI), p27, ökar
i cellerna. Beskriv hur ökade nivåer av en CKI kan påverka celldelningen. Nämn även
en ytterligare komponent i cellcykelmaskineriet vars nivåer effektivt kan reglera
celldelning.
Svar: CKI p27 binder och inaktiverar cyklin/cdk-komplexen som vanligtvis aktiveras efter
G1 checkpoint (start). Detta leder till att den katalytiska förmågan hos cyklin/cdkkomplexen inaktiveras och då uteblir de normala funktioner som aktiverat cdk
vanligtvis medierar; som att initiera DNA-replikation och mitos (1p).
Ytterligare komponenter vars uttrycksnivå påverkar cellcykelprogress är framförallt
cykliner, därefter godtas även ubiquitinligaser (APC) samt fosforylerande respektive
defosforylerande enzym (1p).
31
(2p) Induktion av apoptos står också för en del av den observerade tillväxthämmande
effekt D-vitamin har på cancerceller. Bland annat har man sett att D-vitamin minskar
nivåerna av bcl-2 i cancerceller. Redogör översiktligt för i vilket steg bcl-2 är
involverad samt hur apoptosprocessen fortskrider efter detta steg.
Svar: Bcl-2 reglerar utsöndringen av cytokrom-c ur mitokondrierna ut i cytoplasman (1p).
Utsöndrat cytokrom-c binder in till ett större proteinkomplex och bildar apoptosomen
som i sin tur binder in och klyver/aktiverar det första pro-kaspaset. Detta pro-kaspas
inducerar därefter en klyvningskaskad av ytterligare pro-kaspaser som har till uppgift att
klyva och därmed inaktivera målproteiner i cellen (1p).
***************************************************************************
D-vitamin verkar även vara inblandat i stamcellernas differentieringsprocesser.
***************************************************************************
32
(4p) Förklara varför det finns stamceller i den vuxna kroppen och ge exempel på tre
olika processer i den vuxna kroppen där stamceller är inblandade. Ge även en
funktionell definition för begreppet "stamcell" och ge tre exempel på skillnader mellan
differentierade celler och stamceller.
Svar: Stamceller behövs i den vuxna kroppen för att slitna eller döda celler skall kunna
ersättas, exempelvis i huden, i fett- eller muskelvävnad, eller vid sårläkning. En stamcell
är en cell som kan differentiera till flera olika typer av celler samt förnya sig själv och
ge upphov till nya stamceller. Differentierade celler och stamceller skiljer sig
exempelvis morfologiskt, i genuttryck eller metaboliskt.
Tema 3: Svampförgiftning - en vacker dag i skogen (11p)
***************************************************************************
En solig höstdag med hög och klar luft och träden fyllda av eldiga höstfärger gick Pelle och
Lisa ut i skogen för att plocka svamp. Vädret hade varit både fuktigt och varmt några dagar så
skogen var fylld av dessa läckerheter. Vare sig Pelle eller Lisa kände till vilka svampar som
var ätliga, de plockade glatt alla svampar som såg goda ut.
Emellertid kände Lisa till att en svampexpert fanns att tillgå denna dag på Naturhistoriska
Riksmuseet vid Frescati. Efter att ha fyllt korgarna med vackra svampar åkte de dit och
träffade svampexperten. Denna blev förskräckt då han hittade flera exemplar av såväl Vit
flugsvamp (Amanita virosa) som Lömsk flugsvamp (Amanita phalloides) i korgarna.
Till Pelles förskräckelse krävde svampexperten att all svamp måste kastas, även den stora
mängden vackert guldgula kantareller, eftersom svampgiftet från flugsvamparna, framförallt
alfa-amanitin, är så oerhört giftigt att även små fragment från flugsvamparna kan vara
tillräckligt för att orsaka en allvarlig svampförgiftning.
***************************************************************************
33
(4p) Då Pelle försökte rädda kantarellerna från att kastas berättade svampexperten att
giftet i första hand angriper parenkymatösa organ såsom lever och njurar vilket
resulterar i massiv celldöd. Giftet verkar genom att binda till och hämma funktionen av
ett viktigt enzym, RNA-polymeras II. Pelle visste inte vad detta enzym hade för
betydelse.
Beskriv funktionen för samtliga RNA-polymeraser i eukaryota celler samt rita en figur
som illustrerar de ingående komponenterna i den process som RNApolymeraser katalyserar. Namnge också processen. [Örjan Wrange; nivå S1+S2]
Svar: Alla RNA polymeraser katalyserar tillverkningen av RNA och använder DNA som
mall. Processen kallas transkription (se figur 6-8, sid. 334 i Alberts). RNA polymeras I:
Syntes av ribosomalt RNA; RNA polymeras II: syntes av mRNA för alla
proteinkodande gener; RNA polymeras III: syntes av tRNA. Svampgiftet binder till
RNA-polymeras II, vilket effektivt stoppar proteinsyntesen i cellen.
34
(2p) En skada på levern kan om den blir kronisk leda till att åderbråck, så kallade
esofagusvaricer, uppstår i venerna i esofagusväggen strax proximalt om ventrikeln. Om
dessa brister kan det ge upphov till livshotande blödningar. Förklara mekanismerna
bakom uppkomsten av esofagusvaricer efter en leverskada (inkludera namn
på relevanta anatomiska strukturer i svaret).
Svar: I anslutning till övergången mellan esofagus och gaster finns s.k. portocavala
anastomoser, d.v.s. förbindelser mellan de vener som tömmer sig till v. portae hepatis
och de som töms i vv. cavae. En kronisk leverskada som leder till ett ökat tryck i v.
portae gör att det venösa blodtrycket vid anastomoserna stiger och blodet, istället för att
gå via v. portae till levern, går via venerna som tömmer sig i vv. cavae. Venerna blir
utspända och åderbråck kan bildas.
35
(2p) Beskriv principerna för hur levern anatomiskt är indelad i 8 separata
funktionella enheter. Hur benämns dessa funktionella enheter?
Svar: Levern kan funktionellt delas in i 8 separata enheter, s.k. segment (I-VIII). De enskilda
segmenten har egen försörjning av blod via egna grenar från v. portae hepatis respektive
a. hepatica propria, liksom separat gallavflöde via egna gallgångar som töms i ductus
hepaticus dexter eller sinister.
***************************************************************************
Tack och lov klarade sig Pelle och Lisa från att få i sig något av svampen. Tyvärr händer det
varje år att ett antal personer blir svampförgiftade. De första tecknen är illamående och
kräkningar när giftet retar ventrikel- och tarmslemhinnan samt aktiverar kemoreceptorer i
förlängda märgen.
***************************************************************************
36
(3p)
Beskriv alla delar i en kräkningsreflex.
Svar: De olika momenten för denna viscerala reflex koordineras i medulla (area postrema)
"kräk-centrum". Kräkningen startar med prodromalfas med ökad salivering och
illamående. Ökad motorik i duodenum leder till omvänd tryckgradient som tömmer
duodenums innehåll till ventrikeln. Nästa fas är ulkningsfas (”retching”): Några snabba
inandningar som avslutas med att glottis stängs, vilket förhindrar aspiration i trachea.
Ett kort andningsstillestånd i samband med inandning, apné, och som skapar ett
undertryck i thorax, varvid påfyllnad av oesofagus och uppstötning av små mängder
maginnehåll kan ske. Magsäcken och övre magmunnen är nu relaxerad. Tömningsfas:
Inandningen mot sluten glottis (nästa andetag eller några andetag senare) övergår direkt
i utandning med bukpress. Bukmuskulaturen kontraheras och p.g.a. att thorax fixeras i
sitt läge ökar kontraktionen av bukmuskulaturen intra-abdominella trycket. Den nedre
esofagus-sfinktern (cardia) och esofagus är relaxerade och ventrikelinnehållet stöts ut.
Sensorer i mukosan förmedlar via afferenter i sympatiska gränssträngen och afferenter i
n. vagus den kemiska retning som sker av toxinet i mukosan. Kräkning kan också
utlösas av direkt kemisk retning i kräkcentrum (t.ex. morfin, apomorfin).