Side 1 av 8

Ordinær eksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2 – Høst 2015 Torsdag 8. oktober 2015 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 8 sider, inkludert vedlegg 1og 2 Viktige opplysninger: Hjelpemidler: kalkulator av typen Citizen SR-270X Oppgave A (16 vekttall) Per oppsøker lege fordi han og samboeren planlegger å få barn, og de lurer på om sykdommen han har er arvelig. Siden han var liten har han hatt en hudlidelse med flassende tørr hud, spesielt i nakken, på overkroppen og på bena. Utslettet har vært kosmetisk skjemmende, og selv om han ikke har hatt store fysiske plager, ble han som barn mobbet fordi han ”så rar ut”. Hans bestefar og fetteren Pål har samme hudlidelse. Dette er en svært sjelden hudsykdom, iktyose, som ofte er arvelig og genetisk heterogen. Ingen i familien har tatt noen gentest, og den genetiske årsaken til Pers sykdom er ukjent. Slektstreet til Pers familie er vist under.

1.

a. Hva er den mest sannsynlige arvegangen? Begrunn svaret. b. Hva er risikoen for at Pers barn og eventuelt barnebarn skal få iktyose?

Begrunn svaret. Det er kjent at manglende produksjon av enzymet steroidsulfatase kan gi iktyose. Etter sekvensering av genet som koder for dette enzymet, påvises den samme mutasjonen hos Per, Pål og bestefaren deres. Likevel er det stor forskjell på hvor hardt de er angrepet av sykdommen. Per har utslett på store deler av kroppen, mens Pål har mye mindre utslett.

c. Hva kalles det fenomenet at en og samme genotype kan gi forskjeller i alvorlighetsgrad av en sykdom?

d. Iktyose er en genetisk heterogen tilstand. Hva betyr dette?

Side 2 av 8

2. Angelmans syndrom og Prader-Willis syndrom er to vidt forskjellige sykdommer som begge ofte skyldes en delesjon av det samme området (4 megabasepar) på kromosom 15q11.2. Barnet utvikler Prader-Willis syndrom når delesjonen nedarves fra far, men Angelmans syndrom når den nedarves fra mor.

a. Forklar prinsippet for denne arvegangen uten å gå nærmere inn på sykdommene.

b. Nevn to epigenetiske modifikasjoner som kan bestemme om et gitt gen uttrykkes eller ikke.

c. Forklar hva betegnelsen kromosom 15q11.2 beskriver. 3.

a. Forklar kort to mekanismer for hvordan feil segregering av kromosomer kan gi opphav til uniparental disomi. Bruk gjerne tegning.

b. Forklar kort to mekanismer for hvordan uniparental disomi kan gi opphav til sykdom.

Konkordansrate er et mål på hvor ofte en sykdom opptrer hos begge tvillingene i et tvillingpar. Ved å sammenlikne konkordansraten hos eneggede (monozygote) tvillingpar med konkordansraten hos toeggede (dizygote) tvillingpar kan man estimere den relative innflytelse av genetiske og miljømessige faktorer på sykdommen. I tabellen under angis konkordansraten i prosent hos monozygote (MZ) og dizygote (DZ) tvillingpar.

Konkordansraten Sykdom MZ (%) DZ (%) 1 88 87 2 30 90 3 100 25 4 53 14 5 100 50

4. Hvilken av sykdommene 1-5 har konkordansrater som peker på:

a. Recessiv sykdom b. Dominant sykdom c. Multifaktoriell sykdom d. En veldig smittsom barnesykdom

Fordel én av sykdommene 1-5 på hvert av alternativene a-d. Svarene må begrunnes.

Oppgave B (13 vekttall) 5. Gjør rede for 3’-5’-eksonukleaseaktiviteten til DNA-polymeraser. 6. Beskriv prinsippene ved Sangers metode for DNA-sekvensering. 7. Hva er spleising? Hvor i cellene foregår spleising? Hvordan utfører cellene

spleising? Hva menes med alternativ spleising? 8. Hvilke pyrimidiner finnes i mRNA? 9. Forklar hvordan post-translasjonelle modifikasjoner av proteiner kan bidra til

følgende prosesser: a. Regulering av protein/enzymaktivitet.

Side 3 av 8

b. Regulering av proteiners levetid/nedbrytning/halveringstid.

Oppgave C (6 vekttall) Hormonet adrenalin kan ved binding til spesifikke reseptorer gi henholdsvis økt nivå av cAMP (i hjertemuskulatur), senket nivå av cAMP (i glatte muskelceller) og økt nivå av Ca2+ (i glatte muskelceller).

10. Angi hvilken hovedtype av reseptorer som ved binding av adrenalin resulterer i disse tre responsene, og forklar hvordan samme hovedtype reseptor kan føre til så ulike responser.

11. Gjør rede for prinsippet som fører til forsterkning (amplifisering) av et hormonsignal. Bruk en signalvei som ved aktivering gir økt nivå av cAMP som eksempel på ulike mekanismer som er involvert.

Oppgave D (6 vekttall) DNA-tumorvirus kan fungere som tumor-promotorer.

12. Hva er en tumor-promotor? 13. Forklar sammenhengen mellom DNA-tumorvirus, tumorsuppressor-proteiner og

kreftutvikling.

Oppgave E (16 vekttall) 14.

a. Hvilke molekyler kan være kilder til blodglukose ved sult? b. Forklar hvorfor manglende glykogenfosforylaseaktivitet er en mindre livstruende

enzymatisk defekt enn manglende glukose-6-fosfatase aktivitet. 15.

a. Hvor mange mol ATP eller GTP dannes per mol glukose ved fosforylering på substratnivå i hvert av de følgende reaksjonstrinn:

i. Glykolyse ii. Omsetning av pyruvat til acetyl-CoA iii. Sitronsyresyklus

b. Regn ut antall mol ATP som dannes ved oksidativ fosforylering per mol glukose som oksideres til CO2 og vann. For å regne ut energigevinsten ved reoksidasjon av FADH2 og NADH+H+, skal man bruke følgende forholdstall: 1,5 molekyl ATP per mol FADH2; 2,5 molekyler ATP per mol NADH; 1,5 molekyler ATP per mol NADH når NADH blir importert fra cytosol til mitokondriet via glyserol 3-fosfat transportsystemet.

Aminosyrer fra kosten er en viktig kilde til aminogrupper, og mange av disse aminosyrene er metabolisert i leveren.

16. Beskriv to reaksjoner i leveren som medvirker i omsetningen av overskudd av aminosyrers aminogrupper til NH4

+ (NH3) som videre omsettes i ureasyklus. Navngi enzymer, substrater og produkter. Strukturformler er ikke nødvendig.

17.

Side 4 av 8

a. Hvordan blir overskudd av ammonium (NH4+) transportert fra andre vev til

leveren? b. Muskelceller bruker i tillegg en spesiell syklus for å kvitte seg med overskudd av

ammonium (NH4+). Skisser denne syklusen (formler er ikke nødvendig).

Oppgave F (9 vekttall) 18.

a. Hvilken type binding holder aminosyrene sammen i polypeptidkjedenes primærstruktur, og hva er spesielt med denne bindingen?

b. Hvilke bindingstyper er viktige for proteinfolding? c. Hvilke aminosyresidekjeder finner man flest av sentralt i tertiærstrukturen i

globulære proteiner? Det glykolytiske enzymet glukokinase er uttrykt i leverceller samt i β-cellene i pankreas. De kinetiske egenskapene til glukokinase ble undersøkt i leverbiopsier fra to pasienter og sammenlignet med en frisk person. Molekylærbiologiske analyser viste at pasientene hadde mutasjoner i genet som koder for enzymet som vist i tabellen nedenfor.

Glukokinasesekvens Km (mM) Vmax (U/mg) Frisk person Asn204, Leu309 6 93

Pasient A Asn204Ser 8 38 Pasient B Leu309Pro 2,2 0,9

19. a. Tegn en kurve (graf) som representerer kinetikken for hvert enzym der 1/[S]

representerer x-aksen og 1/V0 representerer y-aksen. b. I hvilken av de tre personene har glukokinase den høyeste affiniteten for

substrat? c. Hva menes med allosterisk regulering av enzymaktivitet for enzymer som ikke

er sammensatt av flere subenheter?

Oppgave G (8 vekttall) Mer enn 100 ulike mikrotubuli-assosierte proteiner er beskrevet.

20. a. Gjør kort rede for minst fire ulike funksjoner til mikrotubuli-assosierte proteiner

(navn på proteinene kreves ikke). b. Hvor i cellen finner vi gamma-tubulin, og hva er rollen til dette proteinet?

21. Angi struktur og funksjon til de ulike spesialiserte cellekontakter man kan finne i enlaget sylinderepitel.

22. Angi struktur og funksjon av elastiske fibre.

Oppgave H (4 vekttall) 23. Forklar hvordan lipidmembraner utgjør en større diffusjonsbarriere for noen

typer molekyler enn for andre.

Oppgave I (4 vekttall) 24.

Side 5 av 8

a. Nevn de tre intracellulære transportveiene som bidrar til levering av molekyler til lysosomet.

b. Hva er hovedfunksjonen til lysosomet? c. Hva er omtrent pH i lysosomet og hvordan opprettholdes denne?

Oppgave J (5 vekttall) Transmittersubstansen ved den nevromuskulære synapsen i tverrstripete muskler hos virveldyr er acetylkolin. Når det gjelder acetylkolins frigjøring og virkning, indikér for hver påstand nedenfor om det er riktig (R) eller galt (G). Beregning av poeng: +0,5 poeng for riktig svar, -0,5 poeng for galt svar og 0 poeng for blankt svar. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0. 25.

a. Frigjøring av acetylkolin trigges ved en innstrømming av Ca2+ gjennom spenningsavhengige kalsiumkanaler i den presynaptiske terminalen.

b. Spenningsavhengige kalsiumkanaler i den presynaptiske terminalen åpnes når et aksjonspotensial i motornevronet ledes ut til terminalen.

c. Konsentrasjonsforskjellen over membranen til den presynaptiske terminalen er mindre for Ca2+ enn for Na+.

d. I den presynaptiske terminalen lagres acetylkolin i vesikler som blir skutt ut av terminalen som eksosomer, og deretter smelter sammen med den postsynaptiske membranen.

e. Acetylkolinesterase er et enzym som transporterer acetylkolin inn i vesiklene i den presynaptiske terminalen.

f. Acetylkolinreseptoren (AChR) i den nevromuskulære synapsen hos virveldyr er en ligand-aktivert ionekanal.

g. Dersom hvilemembranpotensialet i muskelfiberen var -75mV, likevektspotensialet for K+ var -70mV og AChR-kanalene kun var permeable for K+, ville åpningen av disse kanalene føre til depolarisering.

h. Depolariseringen skissert i påstand “g” ville være eksitatorisk. i. Hovedkilden til Ca2+ som igangsetter det kontraktile apparatet i skjelettmuskulatur er

ekstracellulær kalsium som strømmer inn i muskelcellen igjennom spenningsavhengige kalsiumkanaler i cellemembranen.

j. Virkningen av acetylkolin på AChR avsluttes ved at acetylkolin transporteres tilbake inn i den presynaptiske terminalen ved en spesifikk acetylkolinpumpe.

Oppgave K (6 vekttall) Det finnes ulike typer stamceller med ulike potensialer og funksjoner. Hos mennesket blir disse betraktet som viktige kilder for differensierte celler som kan brukes innen medisin, for eksempel til testing av medisiner og potensielt til erstatning av celler ved sykdom eller skade.

26. a. Hva betyr begrepene totipotent, pluripotent og multipotent? b. Hvilke celler under normal utvikling hos pattedyr er henholdsvis totipotente og

pluripotente? c. Hva heter den typen stamceller som finnes i ferdig utviklede organer og hva er

deres hovedfunksjon?

Side 6 av 8

d. Kan en ferdig differensiert celle hos menneske bli omgjort til en pluripotent stamcelle og i så fall hvordan?

Oppgave L (7 vekttall) 27. Hva kan du si om hovedfunksjonen til cellen som er vist i vedlegg 1 basert på

ultrastrukturen? Begrunn svaret. Vedlegg 2 viser et utsnitt fra en endokrin kjertelcelle som produserer peptidhormon.

28. Hvilke strukturer peker pilene A-E på?

Det medisinske fakultet, Oslo, 29. september 2015 ___________________________________ Signatur leder av eksamenskommisjon

Side 7 av 8

Vedlegg 1, Ordinær eksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2, Høst 2015

Side 8 av 8

Vedlegg 2, Ordinær eksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2, Høst 2015

A B

C

D

E

Side 1 av 9

Ordinær eksamen, MED/ODSEM/ERN1100, modul 1, blokk 2 – Høst 2015 Torsdag 8. oktober 2015 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 8 sider, inkludert vedlegg 1og 2 Viktige opplysninger: Hjelpemidler: kalkulator av typen Citizen SR-270X SENSORVEILEDNING

Oppgave A (16 vekttall) 1.

a. Siden sykdommen ikke finnes i hver generasjon i familien, er arvegangen mest sannsynlig recessiv. Det er svært lite sannsynlig at den nedarves autosomalt recessivt, idet vi da ville forutsette at alle de fire foreldrene til pasientene i generasjon III er bærere. Sykdommen er hovedsakelig nedarvet fra frisk mor til syk sønn (skrått arvemønster), og vi ser ikke nedarving fra far til sønn. Derfor er arvegangen høyst sannsynlig X-bundet recessiv.

b. Risikoen for at Pers barn skal få iktyose svært lav: Pers døtre forventes å være bærere av sykdomsallelet, mens sønnene normalt får sitt X-kromosom fra mor. Dermed vil ikke Pers sønn få mutasjonen og vil ikke få barn med iktyose, mens Pers datters eventuelle sønner har 50% risiko for å få iktyose, og det er 50% risiko for at hennes døtre vil være bærere.

c. Variabel ekspressivitet. d. Ved genetisk heterogenitet vil forskjellige genotyper gi samme fenotypiske

utslag. 2.

a. Innenfor området på kromosom 15q11.2 finnes gener som er imprintet. Det vil si at enkelte av genene inaktiveres ved epigenetiske mekanismer i gametogenesen slik at noen gener er inaktivert i spermier, mens andre er inaktivert i eggceller. Derfor er man avhengig av å arve en kopi av dette området fra mor og en fra far for ikke å bli syk. En delesjon av denne regionen på det maternelle kromosomet vil føre til at gener som kun uttrykkes på den maternelle homologen ikke blir uttrykt i pasientens celler, og pasienter får Angelmans syndrom. Ved delesjon på det paternelle kromosom 15q11.2 er det andre gener som ikke uttrykkes i pasientens celler, og pasienter får Prader-Willis syndrom.

b. To epigenetiske modifikasjoner som er diskutert er undertrykking av genuttrykk ved metylering av DNA og histonmodifiseringer som kan øke eller redusere genuttrykk (eksempler acetylering/deacetylering, metylering/demetylering).

Side 2 av 9

c. Betegnelsen beskriver det cytogenetiske båndet 11.2 på den lange armen av kromosom 15.

3. a. To mekanismer for hvordan feil segregering av kromosomer kan gi opphav til

uniparental disomi, UPD: 1) Samtidig non-disjunction (ND) av samme kromosompar i meiosen hos mor og far kan føre til at det dannes en gamet med 22 kromosomer hos den ene og 24 kromosomer hos den andre. Zygoten vil da få 46 kromosomer, men vil ha fått begge kromosomene i det feilsegregerte paret fra den ene av foreldrene. Noen studenter vil antagelig beskrive dannelsen av enten uniparental heterodisomi (ND i første meiotiske deling) eller uniparental isodisomi (ND i andre meiotiske deling) som de to etterspurte mekanismene. Dette bør gi full uttelling. 2) ND av et kromosompar i meiosen hos en av foreldrene kan føre til at det dannes en gamet med 24 kromosomer og dermed en zygote med 47 kromosomer. Hvis dette etterfølges av en tidlig mitotisk ND, vil det kunne resultere i et embryo hvor cellene har 46 kromosomer (trisomi redning), men det kan føre til UPD avhengig av hvilket kromosom som tapes i trisomi redningen.

b. To mekanismer for hvordan UPD kan gi opphav til sykdom: 1) Kan gi sykdom om kromosomet inneholder imprintede gener (f. eks kromosom 15, se oppg 2a). 2) Nedarving av to kopier av et kromosom som bærer et recessivt sykdomsallel.

4.

a. Recessiv sykdom = 3. Hvis den ene av MZ tvillingen er syk, forventer man at den andre er det også. Hvis den ene av DZ tvillingen er syk, er sannsynligheten for at den andre har arvet begge sykdomsallelene 25%.

b. Dominant sykdom = 5. Hvis den ene av MZ tvillingen er syk, forventer man at den andre er det også. Hvis den ene av DZ tvillingen er syk, er sannsynligheten for at den andre har arvet sykdomsallelet 50%.

c. Multifaktoriell sykdom = 4. Når genetiske faktorer har innvirkning på sykdomsutviklingen, vil man forvente høyere konkordansrate hos MZ enn hos DZ tvillinger.

d. En veldig smittsom barnesykdom = 1. Hvis den ene tvillingen er syk, er sannsynligheten stor for at den andre smittes.

Oppgave B (13 vekttall) 5.

3’-5’-eksonukleaseaktiviteten til DNA-polymeraser er den viktige aktiviteten til DNA-polymeraser i forbindelse med korrekturlesing av DNA. Feilinkorporert base ved 3’-enden av den voksende DNA-tråden blir fjernet ved hjelp av 3’- 5’-eksonukleaseaktivitet forbundet med DNA-polymerasen. Deretter blir korrekt base inkorporert.

6. Det forventes at studentene beskriver hovedtrinnene i Sanger dideoksymetoden og at de gjør rede for manuell og/eller automatisk DNA-sekvenering. Besvarelsen bør inneholde følgende hovedpunkter:

Side 3 av 9

Trenger enkelttrådig DNA (templat), primer, dNTP, ddNTP, DNA polymerase og buffer. Reaksjonen settes opp i 4 rør med henholdsvis ddGTP, ddATP, ddTTP, ddCTP (eller i et rør hvis man benytter fire ddNTP merket med 4 ulike fluorescerende forbindelser). Forlengelsen av den nysyntetiserte DNA-tråden stopper når en ddNTP inkorporeres. Produktene fra de 4 reaksjonene separeres og påvises (for eksempel ved gelelektroforese). Ved å lese av signalene kan DNA-sekvensen i den nylagde DNA-tråden bestemmes. Studentene kan gi en mer detaljert beskrivelse, men det er ikke påkrevet.

7. Med spleising menes fjerning av intronsekvenser i primærtranskripter for eukaryote mRNA. Spleisingen foregår i cellekjernen. Prosessen utføres av spleisosomer, som består av protein- og RNA-komplekser. Alternativ spleising innebærer at forskjellige exon-sekvenser vil bli beholdt i forbindelse med prosesseringen av primærtranskriptet til det modne mRNA. Det vil oppstå forskjellige mRNA. Hvis disse mRNA-forskjellene omfatter den åpne leserammen, fåes forskjellig aminosyresekvens og dermed mulighet for endret funksjon.

8. Cytosin og uracil.

9. a. PTM, f.eks.fosforylering, kan endre proteiners tre-dimensjonale struktur og

dermed endre deres evne til å binde andre proteiner og substrater i enzymatiske reaksjoner

b. Ubiquitinylering (påkobling av peptidet ubiquitin) merker dem for degradering i en proteasom-avhengig prosess.

Oppgave C (6 vekttall) 10.

Adrenalin binder til heteromere G-proteinkoblede reseptorer av forskjellige typer (β, α1, α2 reseptorer). Avhengig hvilken type heteromert G-protein reseptoren interagerer med kan man få stimulering av adenylat cyklase (via G-proteinets αs-subenhet), inhibering av adenylat syklase (via G-proteinets αi-subenhet) og aktivering av fosfolipase C (via G-proteinets αq-subenhet). Noen vil kanskje nevne at βγ-subenheten i enkelte tilfeller kan aktivere fosfolipase C.

11. 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. Derved blir mange adenylatsyklase molekyler aktivert. Adenylatsyklase er et enzym som lager cAMP, og hvert enzymmolekyl lager mange cAMP molekyler. cAMP aktiverer PKA, en protein kinase som kan fosforylere mange substratmolekyler (kvantitativt og kvalitativt).

Oppgave D (6 vekttall) 12.

Side 4 av 9

En tumor-promotor er et karsinogen (kreftfremkallende stoff) som indirekte fører til økt sjanse for mutasjoner i en celle ved for eksempel å stimulere proliferasjon eller øke celleoverlevelse.

13. DNA-tumorvirus fungerer som tumor-promotor. Slike virus bærer med seg gener som koder for virale proteiner – ofte kalt virale onkogener. Vertscellen syntetiserer disse proteinene, som i sin tur inaktiverer vertscellens tumorsuppressor-proteiner (altså uten at de forårsaker mutasjoner i genene som koder for tumorsuppressor-proteinene). Når de aktuelle tumorsuppressor-proteinene er inaktivert, vil de ikke lenger kunne bremse kreftutvikling. De vil dermed ikke lenger hemme proliferasjon eller øke celledød (apoptose). Resultatet er økt proliferasjon og/eller redusert celledød, som i sin tur gir økt sjanse for mutasjoner og dermed økt sjanse for kreft. Et eksempel på et slikt DNA-virus er HPV, som bl.a koder for E6 og E7. Disse virale proteinene vil inaktivere hhv p53 og pRB. Dersom studenten i detalj beskriver funksjonene til pRb og p53 i kreftutvikling er det selvsagt et pluss, men er ikke nødvendig for fullgod besvarelse.

Oppgave E (16 vekttall) 14.

a. Leverglykogen, muskelglykogen (via laktat ved høy aktivitet, Cori syklus), glyserol fra triglyserider (via glukoneogenese i leveren og i nyrebarken), glukogene aminosyrer (via glukoneogenese i leveren og i nyrebarken).

b. Glukose-6-fosfat fosfatase mangel: ingen evne til å «buffere» blodglukose både med glukose fra glykogenolysen og med glukose fra glukonegenesen. Derfor livstruende. Glykogenfosforylase mangel: defekt i glykogenolysen og dermed manglende evne til å «buffere» blodglukose med glukose fra glykogenolysen. Buffering av blodglukose med glukose fra glukoenogenesen intakt.

15. a. i) Glykolyse: 4 - 2 ATP = 2 ATP

ii) Omsetning av pyruvat til acetyl CoA: 0 ATP. iii) Sitronsyresyklus: 2 GTP.

b. Oksidativ fosforylering: 2 NADH (trinn a; cytosol) + 2 NADH (trinn b; mitokondrie) + 6 NADH (trinn c; mitokondrie) + 2 FADH2 (trinn c; mitokondrie) = 3 + 5 + 15 + 3 = 26 ATP.

16. I. L-aminosyre + alfa-Ketoglutarat alfa -Ketosyre + L-Glutamat

Aminotransferase = transaminase finnes i lever cytosol. II. L-Glutamat alfa -Ketoglutarat + NH4

+ L-glutamat dehydrogenase finnes i lever mitokondrier.

III. (L-Glutamin + H2O L-Glutamat + NH4+

Glutaminase, finnes i lever mitokondrier). 17.

Side 5 av 9

a. I. L-Glutamat + ATP + NH4

+ L-Glutamin + ADP + Pi Glutamin syntetase. Glutamin er nøytral og ikke toksisk, den kan diffundere gjennom cellemembraner og er transportert til leveren.

II. L-Glutamin + H2O L-Glutamat + NH4

+ Glutaminase finnes i lever mitokondrier.

b. I muskel finnes det en reaksjonsvei i tillegg: glukose-alanin-syklus (Cahill). Den transporterer til lever med det samme molekyl (alanin), ammoniumgrupper som blir da omdannet til urea og substrater for glukoneogenese for å gjenopprette glukoselagre som har blitt lave i muskel.

Oppgave F (9 vekttall) 18.

a. En peptidbinding har delvis dobbeltbindingskarakter og oksygen- og hydrogenatomer er involvert i hydrogenbindingen.

b. Ionebindinger, hydrofobe bindinger, hydrogenbindinger, van der Waalske krefter og disulfidbindinger.

c. Hydrofobe aminosyresidekjeder. 19.

a.

b. Pasient B

Side 6 av 9

c. Kontroll av enzymets aktivitet ved binding av aktivator eller inhibitor til et annet område (kalt et allosterisk sete) av enzymet enn det aktive setet. Effekten formidles via endringer i proteinets romlige struktur (konformasjon).

Oppgave G (8 vekttall) 20.

a. Proteiner knyttet til mikrotubuli har følgende hovedfunksjoner: I. Regulere polymerisering av mikrotubuli (MT). Enten ved å binde seg til

byggesteinen (den funksjonelle subenheten = αβ-heterodimeren) og a) stimulere polymerisering eller b) blokkere polymerisering, eller ved å virke på MT ved å c) stimulere nedbrytning fra plussenden eller d) kappe opp MT i biter, alternativt e) hindre nedbrytning ved å stabilisere MT.

II. Stabilisere MT, som er innebygget ustabile. MT vokser i plussretning. Byggesteinen har bundet GTP/GDP, der GTP- (T-) formen fremmer polymerisering, og GDP- (D-) formen fremmer depolymerisering av MT. αβ-heterodimeren inkorporeres i MT som T-form, men vil etter hvert langsomt hydrolysere GTP til GDP. D-formene inne i MT er stabilisert av interaksjoner med byggesteiner foran, etter og til sidene, men dersom GTP-hydrolysen når frem til enden, vil D-formene miste tak i hverandre, plussenden blir «frynset» og MT rakner. Prosessen hindres ved binding av stabiliserende proteiner til plussenden.

III. Knytte MT sammen i bunter - der de viktigste er organiseringen i cilier/flageller/basallegemer og sentrioler. (Nærmere beskrivelse av disse forventes ikke).

IV. Binde MT til andre deler av celleskjelettet. V. Som motorproteiner. MT-bundne motorproteiner er involvert i a) transport av

last langsetter MT (som aksonal transport), b) i bevegelsen av kromosomene under celledeling, c) i bevegelsen av flimmerhår/ flageller og d) i strekking av endoplasmatisk retikulum fra kjernen mot periferien av cellen og i lokalisering av golgikomplekset i sentrum av cellen.

b. γ-tubulin finnes i såkalte mikrotubuli organiseringssentre (MTOC) der de danner γ-tubulin ringkomplekser (γ-TuRC). MT-byggesteinen (αβ-heterodimerene) kan dermed binde seg (med minusenden) til en preformert ring. Dette er viktig for å sikre stabilisering av kompleksene i den sårbare starten, slik at polymeriseringen av MT skal komme i gang (kalt «nukleering», eng. nucleation).

21. Det forventes ikke at studentene beskriver nevrogene eller immunologiske synapser her. 1) Tight junction: Occludin og claudin er bundet sammen mellom celler. De er festet til cytoskjellettet. Den primære funksjon er å holde tett mellom celler. De styrer også polariteten til cellene. 2) Adherensbelter: Ansamling av cadheriner bindes homofilt mellom celler. Cadherinene er festet til aktincytoskjellettet. Har en viktig rolle for utforming og vedlikehold av struktur og funksjon av strukturer og organer. 3) Desmosomer: Ansamling av cadheriner binder homofilt og er festet til intermediærfilamenter. Dannet er nettverk som gir vevet stor mekanisk styrke. 4) Gap junction: Kanaler (conneksoner) bestående av seks proteiner (conneksiner) mellom celler. Tillater rask og direkte kommunikasjon mellom celler. Molekyler opp til ca. 1000 Daltons kan passere.

Side 7 av 9

Viktige f.eks. i kommunikasjon mellom nerveceller, hjertemuskelceller og glatte muskelceller. 5)Hemidesmosomer: Dette er festestrukturer mellom celler og basalmembranen. Transmembrane integriner festes til intermediærfilameter intracellulært og til laminin i basalmebranen. 6) Fokale kontakter: Festestrukturer mellom celler og ekstracellulær matriks. Transmebrane integriner er festet til aktin intracellulært. Integrinene er festet til matriksmolekyler ekstracellulært. Fungerer f.eks. som feste mellom muskel og sene og i feste mellom fibroblaster og kollagene fibre.

22. Elastiske fibre finnes i vev som må kunne utvide seg, f.eks arterier og lunge. Består av elastinmolekyler som er bundet sammen med kovalente bindinger. Fibrene er organisert på en måte slik at de er sammenkrøllet i avslappet tilstand og kan strekkes betydelig ved behov.

Oppgave H (4 vekttall) 23. Diffusjonen avhenger av 1) størrelse og 2) ladning på molekylet og om det

finnes 3) en kanal eller 4) et transportprotein for molekylet. Alle fire punkter må være med i besvarelsen for å få full score.

Oppgave I (4 vekttall) 24.

a. Følgende tre intracellulære transportveier bidrar til levering av molekyler til lysosomet: i) endocytose (ekstracellulært materiale og plasmamembran reseptorer), ii) autofagi (cytoplasmisk materiale, f.eks mitokondrier og aggregerte proteiner), iii) transport fra trans-Golgi nettverket (TGN) (f.eks lysosomale enzymer).

b. Hovedfunksjonen til lysosomet er nedbrytning av eget og fremmed materiale, fasilitert av lysosomale enzymer (f.eks proteaser, lipaser, nukleaser, glycosidaser, fosfataser,..).

c. Lysosomet har ca pH=5. Lysosomale enzymene fungerer optimalt ved lysosomal pH 5 (i motsetning til cytosolisk pH ca 7,2). Lav pH i lysosomene opprettholdes av en proton-pumpe (H-ATPase) i lysosomemembranen som bruker energi fra ATP-hydrolyse til å pumpe protoner inn i lysosomet.

Oppgave J (5 vekttall) 25. Beregning av poeng: +0,5 poeng per riktig svar, -0,25 poeng per galt svar og blankt svar gir 0 poeng. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0.

a. R b. R c. G (konsentrasjonsforskjellen for kalsium er langt høyere enn den for natrium) d. G (synaptiske vesikler smelter sammen med den presynaptiske membranen ved

eksocytose, og forlater derved aldri terminalen)

Side 8 av 9

e. G (acetylkolinesterase er et enzym som spalter acetylkolin mens den er i den synaptiske spalten, dvs ekstracellulært, og har ingenting å gjøre med transportering av acetlykolin inn i synaptiske vesikler)

f. R g. R h. G (en slik depolarisering vil aldri kunne være eksitatorisk fordi den vil tvinge

membranpotensialet til likevekstpotensialet for K+, som ligger godt under terskelen for å trigge et aksjonspotensial)

i. G (kalsium som sørger for aktivering av det kontraktile apparatet kommer fra intracellulære lagre i muskelfibren, ikke utenifra via spenningsavhengige kalsiumkanaler i muskelcellens membran)

j. G (virkningen av acetylkolin avsluttes ved at acetylkolinesterase spalter acetlykolin til kolin og acetat)

Oppgave K (6 vekttall) 26.

a. Totipotent betyr evnen til å danne en hel organisme. Pluripotent betyr evnen til å danne en hvilken som helst celletype i kroppen. Multipotent betyr evnen til å danne flere celletyper.

b. Under normal utvikling er det kun zygoten som er totipotent, fordi den ikke bare danner de pluripotente embryonale stamceller som sørger for at alle celletyper i kroppen dannes, men også de ekstraembryonale strukturene som er helt nødvendige for at kroppsutviklingen kan gjennomføres (legg merke til at spørsmålet sikter kun på pattedyr – dette fordi hos noen laverestående virveldyr kan tidlige blastomerer også være totipotente). Under normal utvikling er det kun de embryonale stamceller som er pluripotente.

c. Stamcelletypen som finnes i ferdigutviklede organer heter somatisk stamcelle og har som hovedfunksjon å sørge for nydannelse av celler som går tapt i det aktuelle organet over tid.

d. En ferdig differensiert celle kan omgjøres i laboratoriet til en pluripotent stamcelle ved reprogrammering, der såkalte pluripotensgener aktiveres i en kort periode (som regel ved transduksjon av ekstra kopier). De pluripotente stamceller som dannes på denne måten kalles “induserte pluripotente stamceller” eller ”iPS celler”.

Oppgave L (7 vekttall) 27.

Cellen er en Ig-produserende plasmacelle – det er mulig at studentene kan dette, men det er ikke forventet. Ut fra ultrastruktur kan vi si at det er en celle som produserer store mengde med protein, som blir skilt ut fra cellen fortløpende:

• Relativt åpent cellekjerne. Det kan diskuteres hvorvidt kromatin er ekstendert eller kondensert. Det er mer ekstendert enn i en hvilende lymfocytt, men mer kondensert enn i en hepatocytt, noe som reflekterer at plasmacellen er aktiv, men har kun én bestemt oppgave.

Side 9 av 9

• Tydelig nukleolus. Nukleolus er cellens ribosomfabrikk, og at det er så stor og tydelig er en tegn på at det er stor ribosomsyntese. Det er et klart tegn på stor proteinproduksjon i cellen.

• Mye ruER. Her ser vi hvorfor vi trenger stor ribosomsyntese. At ribosomene er assosierte med ruER er et tegn på at bestemmelsesstedet for proteinene er enten cellemembranen, lysosomet, eller ekstracellulær. I dette tilfellet, siden vi har så mye ruER, er det siste alternativ som er mest sannsynlig – dvs proteiner blir skilt ut fra cellen (det er ikke en nervecelle, så har ikke en enorm celleoverflate som må forsynes; det har ikke et stort antall lysosomer).

• Det finnes ingen sekretoriske vesikler – dvs at det ikke er lagring av proteiner, og at proteinene blir heller skilt ut fortløpende

28.

A) Sekretorisk vesikkel, B) Golgi apparat, C) Cellekjerne (kan også godta ekstendert kromatin), D) ruER og E) mitokondria.

Det medisinske fakultet, Oslo, 29. september 2015 ___________________________________ Signatur leder av eksamenskommisjon