digestionsprocessen samt hur trypsin normalt påverkar andra specifika digestionsenzymer och faktorer. (2p)
Trypsinogen aktiveras normalt i duodenum genom en irreversibel kovalent modifiering (peptidbindningar klyvs) med hjälp av serinproteaset enteropeptidas eller av andra redan aktiverade trypsinmolekyler. Aktiverat trypsin aktiverar i duodenum i sin tur, genom irreversibel kovalent modifiering, de övriga zymogenerna kymotrypsinogen och proelastas (båda serinproteaser och endopeptidaser), prokarboxypeptidas
(metalloproteas och exopeptidas), samt colipas (nödvändig cofaktor till pankreas lipas).
2. Då pankreatiten är förorsakad av gallstenar och obstruktion i gallgången ökar ofta enzymet alaninaminotransferas (ALAT/ALT) i blodet. Redogör för den reaktion (substrat, produkter samt eventuellt coenzym) som normalt katalyseras av ALAT i levern i samband med fasta eller svält. (1p)
Alanin + α-ketoglutarat <-> pyruvat + glutamat (coenzym: pyridoxalfosfat)
3. Redogör för bildningen och de kemiska/strukturella förändringar som sker vid metabolismen av kolesterol till gallsalter. Illustrera den principiella uppbyggnaden av ett gallsalt med en enkel skiss, samt beskriv vilken funktion de har i digestionsprocessen. (2p)
Kolesterol modifieras till gallsyror i flera steg genom att D-ringens sidokedja trunkeras och karboxyleras. Detta sker genom att B-ringen oxideras och genom en/flera
hydroxyleringar i position 7 och 12. Gallsalter skiljer sig från gallsyror genom att de konjugerats till sidokedjans karboxylgrupp med någon av aminosyrorna glycin eller taurin. Gallsalter fungerar som detergenter i degestionen av lipider och bidrar till micellbildningen genom att vända sin hydrofoba sida (ringsystemen mot de hydrofoba lipiderna) samtden hydrofila sidans hydroxylgrupp och de konjugerade
aminosyraresterna mot vattenlösningen.
4. Med utgångspunkt från en beskrivning av det aktiva centrats strukturella och funktionella organisation hos serinproteaser, inkl. trypsin, ge en mekanistisk förklaring till hur SPINK1 normalt kan tänkas inhibera
trypsins funktion. Med samma utgångspunkt, ge en mekanistisk förklaring till hur en potentiell mutation (föreslå en specifik mutation) i SPINK1 kan tänkas slå ut dess inhibitoriska effekt. (3p)
Aktiva centrat hos ett serinproteaser innehåller följande fyra strukturella och funktionella enheter:
Ospecifika bindningsställen som binder till en proteinkedja.
Substratigenkänningsficka som bidrar med ytterligare bindningsställen och igenkänning av peptidbindningen som specifikt ska klyvas.
De katalytiskt aktiva aminosyraresterna som bygger upp en katalytisk triad bestående av Ser-His-Asp.
En oxianjonficka som sänker aktiveringsenergin genom att den bidrar till bindningsställen som stabiliserar det tetraediska övergångsstadiet.
SPINK1 är en proteininhibitor som fungerar som substratanalog till trypsin. Vissa avdessa substatanaloger fungerar precis som normala substrat men det lossnar mycket långsammare. Vissa proteininhibitorer som serpiner fungerar dock på ett sådant sätt att de binder till enzymet efter den nukleofila attacken varefter de inte alls lossnar eller genomgår en sådan konformationsförändring efter klyvningen att de inte lossnar. Trypsin klyver efter basiska aminosyrarester (Lys och Arg). En mutation i SPINK1 som resulterar i ett aminosyrautbyte av t ex någon essentiell basisk aminosyrarest skulle kunna leda till utslagen inhibitorisk effekt (andra rimliga och motiverade förslag kan också godkännas)
5. Beskriv de cellulära mekanismer som säkerstället att intracellulära vesiklar fuserar med rätt målmembran (3p)
Det finns SNARE:s på både vesikeln (v-SNARE för ”vesicle” SNARE) och på målmembranet (t-SNARE för ”target” SNARE). Det måste normalt sett vara rätt kombination av v-SNARE och t-SNARE för att vesikeln ska kunna fusera. Det behövs också en matchande kombination av Rab-GTP:as på den fuserande vesikeln och Rab- effektor på målmembranet.
Levern (hepar) kan sägas vara det organ som utgör ämnesomsättningens centrala knutpunkt. Inflammation i levern (hepatit), eller andra störningar i leverns
funktion, kan på olika sätt påverka metabolismen vid olika fysiologiska och
patofysiologiska tillstånd. Ett sådant tillstånd där detta kan vara problematiskt är fasta/svält, då levern har en central roll.
1. Vid långvarig svält härstämmar mycket av hjärnans energi från
fettdepåerna (triacylglyceroler) i kroppen. Förklara hurdet går till genom att: (9p)
a. Redogöra för hur processen i fettväven stimuleras med hormon, receptor och fullständig signaltransduktion till och med det första intracellulära enzymet.
Glukagon binds till en 7TM-receptor som då ändrar konformation så att det kan interagera med ett G-protein bestående av tre subenheter (Gα, Gβ, Gγ). Denna
interaktion leder till att Gα byter sitt bundna GDP till GTP. Efter detta utbyte lossnar Gα- GTP från Gβγ och kan kopplas till adenylatcyklas, som då ändrar konformation och kan katalysera omvandling av ATP till cAMP och PPi. (inneboende GTPas-aktivitet i Gα-
subenheten hydrolyserar till GDP, och subenheten släpper från adenylatcyklas). cAMP binder till de två regulatoriska subenheterna (2 cAMP/subenhet) i proteinkinas A (PKA) så att de två katalytiska subenheterna frisätts och kan fosforylera olika målproteiner med hjälp av ATP.
b. Med namn eller formler redogöra för samtliga steg (substrat och produkter) från triacylglycerol-molekyler i fettväven till och med det första intracellulära steget i en hjärncell för var och en av de
principiellt olika produkterna som härstammar från en tripalmityl- glycerolmolekyl i fettväven. Namn krävs på de enzym som är
reglerade.
I fettväv är målproteinerna för aktiverat PKA proteinet perilipin, som omger TAG- aggregat, samt triacylglycerolipas (vävnadslipas, hormonkänsligt lipas).
TAG-lipas blir då aktivt och hydrolyserar TAG till DAG med FFA samt DAG till MAG och FFA.
Bildad MAG hydrolyseras av icke-reglerande lipaser (MAG-lipas), slutprodukterna är glycerol och fria fettsyror.
Glycerol transporteras fritt i blodet till lever och njure, bildar glycerol-3-fosfat (med glycerolkinas och ATP) som oxideras med glycerol-3-fosfatdehydrogenas och NAD+ till DHAP som isomeriseras till glyceraldehyd-3-fosfat och dessa två slås ihop
(aldolas) till fruktos-1,6-bisfosfat som klyvs av det reglerade enzymet fruktus-1,6- bisfosfatas (hämmas av AMP och i lever av fruktos-2,6-bisfosfat och insulin på gennivå) till fruktos-6-fosfatas (i lever och njure)
Bildat glukos transporteras med blod till hjärnan där det tas upp av GLUT-3 och sedan fosforyleras till glukos-5-fosfat av hexokinas.
Fettsyrorna transporteras till lever på albumin, bildar acyl-CoA med CoA och ATP, Acyl-CoA bildar acylkarnitin (CAT1/CPT1 hämmas av malonyl-CoA) på yttre
mitokondriemembranet och translokeras in genom inre mitokondriemembranet för att återbilda acyl-CoA, som β-oxideras (OBS! ska beskrivas) till acetyl-CoA, som bildar ketonkropparna (OBS! ska beskrivas) acetoacetat och 3-hydroxybutyrat samt aceton (som ej används).
De bildade energisubstraten transporteras fritt i blodet
I hjärnan återoxideras 3-hydroxybutyrat (ger NADH) till acetoacetat, som aktiverar acetoacetyl-CoA genom att få CoA från succinyl-CoA.
2. Kroppens regenerativa förmåga bygger på centrala funktioner som cellen har. Nämn de fyra viktigaste. (2p)
Cellerna måste kunna: Växa och dela på sig Flytta på sig (migrera) Interagera med varandra Differentiera
TEMA 3: STÄNDIG UTVECKLING OCH FÖRNYELSE AV KROPPEN (15p) (100531)