Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM2 – Høst 2014 Tirsdag 13. januar 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) Visse former for arvelig tykktarmskreft skyldes mutasjoner i mismatch-reparasjonsgener (MSH2/MLH1).

1. Angi hovedprinsippene i mismatch-reparasjon av DNA. 2. Forklar hvordan mutasjoner i genene som koder for MSH2/MLH1, kan bidra til

kreftutvikling. 3. Forklar hvordan endret apoptose kan bidra til kreftutvikling. 4. Gi et eksempel på et tumor-suppressorgen som er knyttet til regulering av R-

punktet i G1, og forklar hvordan henholdsvis den normale og muterte utgaven av genproduktet påvirker celledelingen.

Oppgave B (10 vekttall) I tillegg til ligandstyrte ionekanaler har man flere typer av reseptorer som formidler ekstracellulære signaler til cellen.

5. Nevn fire ulike reseptortyper og forklar kort hvordan disse etter binding av ligand gir opphav til intracellulære signaler som gir den cellulære responsen.

6. Hvilke funksjonelle domener finner man i henholdsvis steroidhormonenes reseptorer og i reseptor-tyrosinkinaser?

7. Hvordan kan aktivering av én spesifikk reseptor-tyrosinkinase gi aktivering av flere forskjellige signalveier?

Oppgave C (14 vekttall) En 3 måneder gammel gutt utviklet fastende hypoglykemi (unormalt stort fall i blodglukosekonsentrasjonen mellom måltidene). Analyser av guttens blodprøver viste unormalt lave konsentrasjoner av både ketonlegemer og O-acyl-karnitin, mens konsentrasjonen av L-karnitin var unormalt høy. Konsentrasjonen av frie fettsyrer i blodet lå i normalområdet. Gutten ble behandlet med ekstra L-karnitin, men forble plaget av fastende hypoglykemi.

8. Hvilket av de følgende forhold (a-c) kan forklare guttens symptomer? Beskriv reaksjonen som ditt valgte enzym katalyserer. Beskriv samtidig hvordan ditt svaralternativ forklarer guttens blodverdier og blir årsak til fastende hypoglykemi. a) Manglende acyl-CoA dehydrogenase-aktivitet. b) Manglende hormonsensitiv lipase-aktivitet. c) Manglende karnitin-palmityltransferase-aktivitet.

Side 1 av 7

Acetyl-CoA karboksylase katalyserer følgende reaksjon: Acetyl-CoA + ATP + HCO3

¯ Malonyl-CoA + ADP + Pi + H+ ΔG = -23kJ/mol

9. a) I hvilken metabolsk prosess inngår denne reaksjonen og hvordan anvendes malonoyl-CoA?

b) Hvorfor kan ΔG-verdien indikere at enzymets aktivitet kan være regulert? c) Enzymet blir allosterisk aktivert av sitrat og hemmet av palmityl-CoA.

Hvordan passer dette med enzymets metabolske funksjon? d) Enzymet blir hemmet av høy intracellulær konsentrasjon av AMP, mens høy

blodkonsentrasjon av insulin aktiverer enzymet. Skisser mekanismene bak disse effektene og angi sannsynlige metabolske funksjoner for disse regulatoriske effektene. Bruk gjerne figur.

Glykogen har viktige metabolske funksjoner.

10. a) Skisser glykogenmolekylets struktur og angi hvilke kjemiske bindinger som inngår i strukturen.

b) Beskriv metabolske funksjoner for glykogen i henholdsvis lever og skjelettmuskel.

c) En høy blodkonsentrasjon av glukagon vil i leveren medføre at glykogenfosforylase aktiveres mens glykogensyntase hemmes. Skisser mekanismen som gir disse effektene på glykogenmetabolismen. Bruk gjerne figur.

Det er kartlagt forskjellige typer glykogenlagrings-sykdommer som affiserer leverens glykogenmetabolisme. Type Ia er karakterisert ved manglende glukose-6-fosfatase-aktivitet mens type VI karakteriseres ved manglende glykogenfosforylase-aktivitet.

d) Forklar hvorfor individer med type Ia-sykdom under faste får alvorlig hypoglykemi, mens type VI-sykdom karakteriseres ved et betydelig mindre fall i blodglukosekonsentrasjonen.

Oppgave D (13 vekttall) Lesch-Nyhans syndrom er en arvelig, medfødt metabolsk sykdom som skyldes en forstyrrelse i purinmetabolismen. Pasientene får blant annet bevegelsesforstyrrelser og hjerneskade, og i løpet av oppveksten blir oftest selvskading et stort problem.

Side 2 av 7

11. a) Begrunn hvorfor X-bundet recessiv arvegang er den mest sannsynlige arvegangen i denne familien.

X-bundet recessive sykdommer rammer oftest gutter.

b) Hvordan vil du kunne forklare at individ IV-6 i dette slektstreet er kvinne og affisert?

En annen X-bundet recessiv sykdom har en forekomst (prevalens) på 5/100 000 hos jenter.

12. a) Hva vil forekomsten være hos gutter gitt at mutasjonen er i Hardy-Weinberg likevekt?

b) Hvilke forutsetninger må være oppfylt i populasjonen for at den skal være i Hardy-Weinberg likevekt?

Omtrent halvparten av det humane genomet består av høyt repeterte, spredte sekvenselementer.

13. Beskriv kort hovedklassene av slike spredte repeterte sekvenser. 14. Svar for hvert av punktene a-h om utsagnet er riktig eller feil. Du skal ikke

begrunne svaret. Beregning av poeng: +0,5 poeng per riktig svar, -0,25 poeng per feil svar og blankt svar gir 0 poeng. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0. a) Ved redusert penetrans varierer alvorlighetsgraden av fenotypen mellom

individer med samme sykdomsgivende mutasjon. b) Ved mikromatrise-basert ”Comparative genomic hybridization” (array CGH,

aCGH) kan eventuelle kromosomale delesjoner påvises ved å undersøke DNA fra en pasient.

c) aCGH kan identifisere lokaliseringen i genomet av eventuelle dupliserte områder.

d) Det vil alltid forekomme rekombinasjon i meiosens profase I. e) Ikke-allelisk rekombinasjon i meiosens profase I kan gi opphav til delesjoner

og duplikasjoner. f) Feil under fordeling av kromosomer i meiosens anafase I kan resultere i

avkom med trisomi. g) Feil under fordeling av kromosomer i meiosens anafase II kan resultere i

avkom med trisomi. En undersøkelse av kromosomene til en alvorlig syk gutt påviste en 1 Mb delesjon på kromosom Xq21.3.

h) Undersøkelsen påviste et tap av et område av den lange armen av X-kromosomet i pasienten.

Side 3 av 7

Oppgave E (12 vekttall) 15. Gjør rede for strukturforskjellene mellom GTP, dGTP og ddGTP. Gi eksempler

på reaksjoner der de tre nukleotidene benyttes. 16. Gjør rede for modifiseringen (”capping”) av 5’-enden av et mRNA i eukaryote

celler. Hvilken funksjon mener man denne modifiseringen har? 17. De 12 første basene i den åpne leserammen er 5’-AUGCACACCGUG-3’.

Benytt kartet over den genetiske kode nedenfor, og angi hvilke aminosyrer disse 12 basene koder for.

18. Forklar hvordan erytromycin og trimetoprim påvirker prokaryote celler. Oppgave F (10 vekttall) LDL-reseptor klassifiseres som type I transmembran-glykoprotein.

19. Beskriv prosessen hvorved LDL-reseptor-mRNA i cytosol blir til et modent protein på celleoverflaten (detaljer om translasjonsprosessen er ikke nødvendig).

I tillegg til glykosylering, finnes det andre post-translasjonelle modifiseringer. I kollagen er det to aminosyresidekjeder som blir modifisert i endoplasmatisk retikulum.

20. a) Hvilke to aminosyrer er modifisert? b) Hva heter enzymene som katalyserer denne modifiseringen? c) Hvilket vitamin er en nødvendig kofaktor i denne reaksjonen? d) Hvilken sykdom får man ved mangel av dette vitaminet, og hva er det

molekylære grunnlaget for sykdommen? Bildet i vedlegg 1 viser et kollagenrikt vev.

21. a) Hvilket vev er dette? b) Hvilke strukturer peker pilene A-C på?

Side 4 av 7

Oppgave G (10 vekttall) Figuren under viser eksempler på 4 forskjellige inhibitorer (A, B, C og D) som hemmer en enzymkatalysert reaksjon.

22. Hvordan endres Vmax og Km med hver av disse inhibitorene? 23. Hvilke(n) av inhibitorene A-D er konkurrerende og hvilke(n) er ikke-

konkurrerende? 24. Forklar kort hva som menes med proteiners primær-, sekundær-, tertiær- og

kvaternærstruktur. Gi fem eksempler på bindingstyper som medvirker til stabilisering av disse strukturene.

Oppgave H (8 vekttall) I sentralnervesystemets synapser overføres informasjon som enten øker eller minsker sannsynligheten for at mottakercellen kan utløse aksjonspotensialer. Slike endringer fremkalles som regel ved at potensialene i de postsynaptiske membranene endres.

25. a) Beskriv de grunnleggende mekanismene som fører til at plasmamembranen har et hvilemembranpotensiale.

b) Gjør rede for hvordan ulike nevrotransmittere kan endre dette potensialet i depolariserende eller hyperpolariserende retning.

Noen nevrotransmittere fremkaller lokale responser («synapsepotensialer») ved å aktivere ligandregulerte ionekanaler.

1/Vo

1/[S]

Uten inhibitor

Med inhibitor

1/Vo

1/[S]

Med inhibitor

Uten inhibitor

1/Vo

1/[S]

Uten inhibitor

Med inhibitor

1/Vo

1/[S]

Med inhibitor

Uten inhibitor

A B

C D

Side 5 av 7

26. a) Beskriv navn og egenskaper på synapsepotensialene som oppstår under synaptisk transmisjon i en aktiverende synapse og i en hemmende synapse.

b) Beskriv hvordan de ulike synapsepotensialene som produseres i dendrittene kan føre til at aksjonspotensialer fremkalles.

Oppgave I (6 vekttall) 27. Beskriv de ulike spesialiserte cellekontaktene involvert i celle-cellekontakt. 28. Beskriv samspill mellom fire ulike typer adhesjonsmolekyler ved bremsing og

feste av hvite blodceller til karvegg ved betennelse. Oppgave J (5 vekttall) Medfødte utviklingsdefekter kan i mange tilfeller knyttes til feilmigrasjon av celler innen eller mellom organanlegg.

29. Svar for hvert av punktene a-j om utsagnet er riktig eller feil. Du skal ikke begrunne svaret. Beregning av poeng: +0,5 poeng per riktig svar, -0,25 poeng per feil svar og blankt svar gir 0 poeng. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0. Mesenchym er: a) Celler som stammer utelukkende fra mesoderm. b) Det midterste kimlaget som oppstår ved gastrulering. c) Celler som er løst organisert og som kan aktivt forflytte seg mellom

etablerte epitellag. d) En kilde for induserende signaler som virker inn på genekspresjon hos

andre celler. e) Celler som kan gi opphav til bindevev. Nevrallistceller er: f) Celler som stammer fra perifere ganglier. g) Mesenchymceller. h) Celler som kan gi opphav til både bindevev og nerveceller. i) En cellepopulasjon som i utgangspunktet er del av et epitellag. j) Viktige i forbindelse med dannelsen av ansiktsskjelettet.

Det medisinske fakultet, Oslo, 11. desember 2014 ___________________________________ Signatur leder av eksamenskommisjon

Side 6 av 7

Vedlegg 1 – Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM2 – Høst 2014

Side 7 av 7

Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM2 – Høst 2014 Tirsdag 13. januar 2015 kl. 09:00-15:00 Oppgavesettet består av 8 sider, inkludert Vedlegg 1 og 2 Viktige opplysninger: Hjelpemidler: kalkulator av typen Citizen SR-270X

SENSORVEILEDNING

Oppgave A (12 vekttall) 1. Feil i DNA-replikasjonen som ikke er blitt rettet av korrekturlesingen

(proofreading), må rettes ved hjelp av mismatch repair. I det prokaryote system gjenkjennes tråden som er feil ut fra redusert metylering av DNA. I det eukaryote system regner man med at gjenkjenningen skjer på grunnlag av at det er ”nicks” i den nysyntetiserte tråden. Feil nukleotid samt nærliggende nukleotider fjernes ved hjelp av endonukleaser/exonukleaser. DNA-polymerase setter inn de rette nukleotidene og DNA-ligasen ligerer DNA-tråden sammen.

2. Genene som koder for MSH2 og MLH1 virker som tumor-suppressorgener. Mutasjoner i disse genene som kan bidra til kreft vil således være slike som fører til tap av nivå eller aktivitet av genproduktene, og begge allelene vil måtte muteres for at mutasjonene skal bidra til kreftutvikling. Ved redusert nivå eller aktivitet av MLH1/MSH2 vil ikke DNA repareres korrekt. Cellen kan sies å ha fått en mutatorfenotype, ved at mutasjonsfrekvensen er økt.

3. Minimumssvar: Kreft kan blant annet skyldes redusert apoptose. Ekstra poeng: Normalt skal celler med for eksempel skadet DNA dø ved apoptose. Ved mutasjoner i gener som hemmer apoptose (for eksempel mutasjoner som resulterer i økt nivå av Bcl-2, redusert nivå av bax eller redusert aktivitet av p53), vil celler med skadet DNA kunne overleve. Dette vil i neste omgang kunne føre til nye mutasjoner og dermed til kreftutvikling.

4. Eksempler på et tumor-suppressorgen knyttet til R-punktet i G1: pRB og cki p16. Mekanismen bak R-punktet i G1 er vekstfaktor-avhengig fosforylering av pRB. pRB fosforyleres av CDKene, og vekstfaktorer vil indirekte aktivere CDKer ved å øke nivået av cykliner eller ved å redusere nivået av CKIer (for eksempel p16). Ved fosforylering av pRB vil transkripsjonsfaktoren E2F frigjøres fra pRB, og S-fasegener (inkludert cyklin E og A) transkriberes. Cellen kan dermed gå inn i S-fase, og resten av cellesyklus passeres dersom alt ellers er normalt. Ved mutasjoner i pRB (tap av hele eller deler av genet), vil E2F hele tiden være fri til å transkribere S-fasegener, og cellen deler seg uten behov for vekstfaktorer. Ved tap av p16 vil CDKene aktiveres og pRB fosforyleres uten behov for

Side 1 av 13

vekstfaktorer (se over). Vekstfaktor-uavhengig celledeling vil kunne føre til nye mutasjoner, og kreft utvikles.

Oppgave B (10 vekttall) 5. Det er forelest om følgende typer reseptorer:

a. Heteromere G-proteinkoblede reseptorer. Ved aktivering vil disse reseptorene interagere med et heteromert G-protein som nå vil bytte ut GDP med GTP og dissosiere i en α-subenhet og en βγ-subenhet. Avhengig av ligand og reseptortype vil aktivering av reseptoren kunne føre til at en βγ-subenhet åpner K+ kanaler (i for eksempel hjertemuskel) eller at en α-subenhet via adenylat syklase eller fosfolipase C endrer nivået av sekundære budbringermolekyler som cAMP, diacylglycerol, IP3 og Ca2+.

b. Reseptorer med egen enzymaktivitet. Vi har i dette semesteret fokusert på reseptor tyrosinkinaser. Aktivering av denne typen reseptor kan aktivere fosfolipase C og gi øket nivå av diacylglycerol, IP3 og Ca2+. Aktivering av reseptor tyrosin kinase kan også, via aktivering av Ras og sekvensiell fosforylering, aktivere MAPK signalveien som bl.a. kan føre til celleproliferasjon. Aktivering av reseptor tyrosin kinase kan i tillegg aktivere PI3 kinase som deretter aktiverer Akt som er en kinase som bl.a. er involvert i celleoverlevelse.

c. c. Reseptorer med assosiert enzymaktivitet. Reseptorer kan ha en cytoplasmatisk tyrosin kinase assosiert til seg. Aktivering av denne typen reseptorer med enten vekstfaktorer eller cytokiner fører til fosforylering av to genregulatoriske proteiner (Jak/Stat), som derved dimeriserer og entrer kjernen hvor de regulerer transkribsjonen fra spesifikke gener.

d. Intracellulære reseptorer som binder fettløselige hormoner som for eksempel steroidhormonene. Reseptor med bundet hormon fungerer som en transkribsjonsfaktor som regulerer spesifikke gener.

e. Cytoplasmatisk guanylat syklase fungerer som en reseptor for NO. Binding av NO til enzymet (reseptoren) fører til aktivering og produksjon av cGMP. NO signalering er bl.a. involvert i vasodilatasjon.

6. I steroidhormonenes reseptorer finner man et et ligandbindingsdomene, et DNA bindingsdomene og et eller flere transaktiverende domener. I tillegg har man et inhiberende domene eller et domene som binder et inhiberende protein. Det siste er ikke nødvendig å nevne for å få full poengsum, men trekker i positiv retning. Lipofile hormoner vil etter binding til sin reseptor fungere som en transkripsjonsfaktor. I reseptor-tyrosinkinaser finner man et ligandbindingsdomene på ekstracellulær side, et transmembrandomene og et katalytisk tyrosinkinase-domene på cytosolisk side.

7. Ved aktivering blir flere tyrosinsidekjeder på cytosolisk side autofosforylert. Fosfotyrosinsidekjedene danner bindingssete for flere signalproteiner som alle inneholder et SH2 domene. Avhengig av signalet og celletypen kan man derfor få aktivert forskjellige signalveier fra en type reseptor-tyrosinkinase. Eksempler på signalveier er aktivering av fosfolipase C, aktivering av MAPK signalveien og aktivering av Akt signalveien.

Side 2 av 13

Oppgave C (12 vekttall) 8. Reaksjonen: Acyl-CoA + L-karnitin O-Acyl-karnitin + CoA

Riktig alternativ er c – manglende karnitin-palmityltransferase- aktivitet. Manglende enzymaktivitet medfører at ß-oksidasjonen ikke fungerer fordi lange fettsyrer ikke kan krysse den indre mitokondrielle membranen – følgelig ingen ketogenese i fasteperiodene. O-acyl-karnitin (acylkarnitin, palmitylkarnitin) er reaksjonsproduktet - følgelig blir blodkonsentrasjonen lav. Konsentrasjonen av frie fettsyrer er i normalområdet siden denne reaksjonen ikke er implisert i lipolysen. At ekstra tilskudd av L-karnitin ikke har noen effekt indikerer at nedsatt enzymatisk aktivitet ikke skyldes at enzymets affinitet for L-karnitin er redusert. Fastende hypoglykemi oppstår fordi ß-oksidasjonen i leveren ikke fungerer. Det blir ikke nok ATP for å drive pyruvatkarboksylase-reaksjonen. Dessuten blir [acetyl-CoA] for lav for obligatorisk allosterisk aktivering av pyruvatkarboksylase. Dermed svikter glukoneogenesen og fastende hypoglykemi oppstår.

9. a) Reaksjonen er nødvendig for de novo fettsyresyntese. Malonyl-CoA er

nødvendig substrat for fettsyresyntasen og forsyner fettsyresyntesen med karbonatomene som bygger opp palmitatmolekylet.

b) En stor, negativ, ΔG -verdi forteller at reaksjonen er irreversibel under fysiologiske betingelser. Reaksjonen er en innledende reaksjon i de novo fettsyresyntese. Enzymet er følgelig plassert tidlig i fettsyresyntesen. Slike enzymer er gjerne flytregulerende for reaksjonssekvensen – i dette tilfellet for de novo fettsyresyntese. Aktiviteten til slike enzymer er stringent regulert (allosteri og/eller kovalent modifikasjon).

c) Acetyl-CoA karboksylase foreligger I cytosol. Høy cytosolisk [sitrat] indikerer at det foreligger et karbohydratoverskudd, hvilket er en betingelse for de novo fettsyresyntese. Palmitat er produktet av de novo fettsyresyntese, og omdannes oftest til palmityl-CoA for videre metabolisme. Høy cytosolisk [palmityl-CoA] kan betraktes som et signal som indikerer at det dannes mere palmitat en det kan omsettes. Følgelig hemmes videre nysyntese.

d)

Side 3 av 13

Insulin stimulerer defosforylering av karboksylasen, som derved aktiveres. Høy [insulin] indikerer metabolsk overskuddstilstand (etter et måltid); i denne tilstanden kan det passe med aktiv karboksylase.

10. a)

b) Leverglykogen - bufring av blodglukose. Etter et måltid blir glukose fra blod

anvendt i glykogensyntesen – medvirker til at [blodglukose] faller. Under faste/sult blir det glykogenolyse. Leveren eksporterer glukose og medvirker til at [blodglukose] opprettholdes. Muskelglykogen: Glykogensyntese når dietær glukose er tilgjengelig – musklenes glykogenlagre bygges opp. Ingen blodglukose bufringsfunksjon under faste/sult. Forbruk av skjelettmuskel glykogen er bare knyttet til fysisk aktivitet. Glukose fra glykogenolysen anvendes bare for musklenes energimetabolisme. Arbeidende muskel eksporterer laktat, alanin, glutamin som kan brukes i leverens glukoneogenese - slik kan glukose fra muskelglykogen indirekte gi blodglukose.

Side 4 av 13

c)

d) Type Ia – manglende glukose-6-fosfatase aktivitet er mere alvorlig. Glukose-6-fosfat kan ikke transporteres ut av cellene. Siden glukose-6-fosfat ikke kan defosforyleres kan ikke leveren fungere som glukoseeksportør under faste. Dette gjelder glukose-6-fosfat som dannes både i glykogenolysen og i glukoneogenesen. For Type VI mangler evnen til å danne glukose-1-fosfat (som omdannes til glukose-6-fosfat) fra glykogen fordi glykogenfosforylasen ikke er aktiv. Glukose-6-fosfatase aktiviteten er upåvirket.. Følgelig kan leveren under faste bufre [blodglukose] med glukose fra glukoneogenesen, selv om tilskuddet fra glykogenolysen mangler. Derfor blir hypoglykemien nå mindre alvorlig.

Oppgave D (13 vekttall) 11.

a) Siden sykdommen ikke finnes i hver generasjon i de forskjellige grenene i familien, er arvegangen mest sannsynlig recessiv. 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) Skjev X-inaktivering. Tidlig i fosterutviklingen blir ett av kvinnens to X-kromosomer inaktivert. Hvilket av de to X-kromosomene som inaktiveres er tilfeldig i den enkelte celle, men inaktiveringen opprettholdes i mitotiske etterkommere av cellen. Ved skjev X-kromosom-inaktivering blant cellene i et vev kan majoriteten av cellene ha inaktivert X-kromosomet med normalvarianten, slik at det hovedsakelig er det mutante allelet som uttrykkes i

Side 5 av 13

vevet. Dette har vært observert hos bærere av mutasjoner som forårsaker Lesch-Nyhans syndrom. Det kan ikke utelukkes at individ IV-6 er homozygot, f. eks. som resultat av en de novo mutasjon i det andre allelet. Og kanskje noen nevner at en mutasjonsbærer med Turner syndrom (45,X) vil ha symptomer. Disse alternativene forventes ikke nevnt av studentene.

12. a) Jenter må ha denne mutasjonen på begge sine X kromosomer for å bli rammet

av sykdommen, dvs at de må være homozygoyte. Ut fra dette kan vi si at frekvensen av å være homozygot er den samme som forekomsten av sykdommen, altså 5/ 100 000 eller 0,00005, vi vet da at: q2 = 0,00005 = 0,005 % og dermed at allelfrekvensen av mutasjonen må være q = √0,00005 = 0,007071 = 0,71%. Siden gutter bare har et X-kromosom, vil allelfrekvensen tilsvare hyppigheten av sykdom i gutter nemlig 0,71%.

b) Tilfeldig partnervalg (random mating), ingen migrasjon, ingen genetisk drift –”stor” populasjon, ingen nye mutasjoner, ingen seleksjon.

13. Fire hovedklasser av høyt repeterte sekvenselementer finnes spredt i det humane

genomet og utgjør tilsammen ca 45% av genomsekvensen. Disse fire er : I. LlNE (Long interspersed nuclear elements) finnes i nesten en million kopier i det

humane genomet (utgjør tilsammen 21% av genomsekvensen). En full-lengde LlNE er 6-8kb i utstrekning.

II. SINE (Short interspersed nuclear elements) finnes i over en million kopier i det humane genomet (utgjør 13%). En full-lengde SINE er 100-400bp i utstrekning.

III. LTR retroposon (Retroviruslignende elementer) er 1,5-11kb i utstrekning og finnes i nesten en halv million kopier i det humane genomet (utgjør 8%).

IV. TE (Transposonliknende elementer) er opp til 3kb i utstrekning og det finnes ca en kvart million TE kopier i det humane genomet (utgjør 3%). Full-lengde kopier av LINE, TE og LTR-elementene inkluderer gener som koder for enzymer som muliggjør forflytting innen genomet, enten direkte av DNA elementet (TE), eller via et RNA-transkript (LINE og LTR).

14. Svar for hvert av punktene a-h om utsagnet er riktig eller feil. Du skal ikke begrunne svaret. Beregning av poeng: +0,5 poeng per riktig svar, -0,25 poeng per feil svar og blankt svar gir 0 poeng. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0. a) Feil. b) Riktig. c) Feil. d) Riktig. e) Riktig. f) Riktig. g) Riktig. h) Riktig.

Side 6 av 13

Oppgave E (12 vekttall) 15. GTP har en hydroxyl-gruppe i både 2’ og 3’ posisjon på riboseenheten. dGTP

har en hydroxyl-gruppe kun i 3’ posisjon på riboseenheten. ddGTP mangler hydroxyl-gruppe i både 2’ og 3’ posisjon på riboseenheten. GTP og dGTP benyttes i henholdsvis RNA- og DNA-syntese, mens ddGTP benyttes i forbindelse med DNA-sekvensering (Sanger dideoksimetoden).

16. mRNA blir modifisert i sin 5’-ende like etter at transkripsjonen har startet. Til det første nukleotidet i mRNA blir det hektet på en ekstra GMP i motsatt retning av normalt (5’-5’). Videre skjer det en metylering av denne G’en. Det er tre enzymer som er involvert i denne capping prosessen: fosfatase, guanyl transferase og metyl transferase. Det forventes ikke at studentene skal navngi disse enzymene. 5’-cap-strukturen mener man har betydning for: - beskyttelse av 5’-enden av mRNA mot nedbrytning av nukleaser - muligens for eksport av mRNA ut av cellekjernen - binding av mRNA til ribosomsubenhet i cytosol og initiering av proteinsyntese

17. met-his-thr-val. 18. Erytromycin hindrer translasjonen i prokaryote celler ved at den hindrer

translokasjonen som er en del av elongeringen. Trimetoprim hemmer bakteriell dihydrofolat reduktase (DHFR). DHFR reduserer dihydrofolat til tetrahydrofolat, en reaksjon som kreves for at folat skal kunne benyttes som et koenzym i bakteriell nukleotidsyntese. Dette innebærerer at trimetoprim vil redusere mengden substrater for replikasjon og transkripsjon i prokaryote celler.

Oppgave F (10 vekttall) 19. Translasjon begynner med ribosomer i cytosolen. Når signalpeptidet kommer ut

fra ribosomet blir det gjenkjent av SRP (signal recognition particle). Translasjonen stopper opp, og ribosomet overføres til overflaten av endoplasmatisk retikulum. Translasjon starter opp igjen, og translasjon pågår sammen med translokasjon av proteinet inn i ER lumen (ko-translasjonell translokasjon). Translokasjon fortsetter fram til transmembransekvensen settes inn i ER membran. Signal peptid blir avkappet av signal peptidase. Proteinet blir glykosylert, og foldes i ER-lumen. Proteiner som er riktig foldet blir lastet inn i vesikler og overført til cis-siden av golgikomplekset. I golgikomplekset skjer det videre glykosylering av proteinet. Modne proteiner pakkes inn i vesikler på trans-siden av golgikomplekset og transporteres til plasmamembran.

20. a) prolin og lysin b) hydroksylaser (lysyl- og prolin-) c) vitamin C d) skjørbuk – uten hydroksylering av lysin og prolin i kollagen blir

kollagenstrukturen ustabil, og man får ikke dannet kollagenfibre. Uten nye kollagenfibre får man ikke helbredet sår.

21. a) Sene (fast regelmessig bindevev også godkjent). b) A: kollagen fibre; B: fibrocytt (fibroblast godkjennes); C: blodkar.

Side 7 av 13

Oppgave G (10 vekttall) 22.

Inhibitor A; Km-uendret, Vmax- redusert Inhibitor B; Km-økt, Vmax-uendret Inhibitor C; Km-redusert, Vmax-redusert Inhibitor D; Km-økt, Vmax-redusert

23. B= konkurrerende; A= ikke-konkurrerende. 24.

I. Primærstruktur: Aminosyrer koplet sammen i kjede ved peptidbindinger (kovalente).

II. Sekundærstruktur: Regulære arrangementer av polypeptidkjeden innen molekylet. α-heliks: Spiralstruktur. 3.6 AS/tørn. Stabilisert av H-bindinger. β-foldestruktur: Bølgeblikk-liknende struktur der parallelle kjeder stabiliseres av H-bindinger mellom kjedene.

III. Tertiærstruktur: Den 3-dimensjonale strukturen til proteiner. Kan inneholde såkalte domener, dvs. fundamentale underavdelinger av molekylet, med motiver som kan foldes uavhengig av resten av molekylet.

IV. Kvaternærstruktur: To eller flere polypeptidkjeder koplet sammen (dimer, tetramer, oligomerer. Et eksempel er hemoglobin med sine 4 polypeptidkjeder).

Bindingstyper: I. Peptidbinding mellom aminosyrene som nevnt ovenfor. II. H-binding: Et proton danner en bro mellom to elektronegative atomer, som N og O i α–

heliksen. III. Ionebinding: Negativt ladet gruppe (COO-,Glu, Asp) trekkes til positivt ladet gruppe

(NH3+,eks. Lys). IV. Hydrofob (apolar) binding: Hydrofobe sidekjeders tendens til å tiltrekke hverandre (eks.

Ala, Val). V. Disulfidbinding: 2 CysSH → Cys-S-S-Cys.

VI. Van der Waalske krefter: Svake induktive bindinger som oppstår ved at elektronskyer polariserer hverandre.

Side 8 av 13

Oppgave H (8 vekttall) 25.

a) Membranpotensialer oppstår ved at en ionepumpe (Na+/K+ ATPAsen) skjevfordeler ioner over alle plasmamembraner (3 Na+-ioner pumpes ut for hver 2 K+-ioner som pumpes inn), en kjemisk konsentrasjonsforskjell oppstår som fremkaller en relativ liten ladningsforskjell med innside negativ. Siden disse membranene også har K+-permeable ionekanaler som er konstant permeable (lekkasjekanaler) tillater de at store mengder K+ ioner samtidig lekker ut, noe som vil gi at positiv ladning strømmer ut av cellen. Dette gir et negativt potensial på innsiden av membranen. Likevekten mellom disse elektrokjemiske drivkreftene har oppstått når membranpotensialet er stabilt, og kan beregnes når man kjenner konsentrasjonene av kalium, evt også natrium på hver side av membranen, ved bruk av Nernsts likning (evt Goldman-likningen). Besvarelser som anvender disse ligningene korrekt under diskusjonen vil bli belønnet.

b) Ionotrofe nevrotransmittere virker via ligand-regulerte ionekanaler, som direkte binder sine spesifikke transmittere (ligander) til et bindingssete på reseptorproteinet. Bindingen fører til at permeabiliteten for de spesifikke ionene endres. Eksitatoriske reseptorer er i hovedsak natrium-kanaler, og økning av natriumpermeabilitet gir at disse ionene strømmer inn for å opprette Nernst-likevektpotensialet for Na+ (som vanligvis er ca 40 mV, positivt på innsiden). En depolarisering oppstår. Inhibitoriske reseptorer er vanligvis være klorid-kanaler, økning av kloridpermeabilitet gjør at klorid strømmer inn for å opprette Nernst-likevektpotensialet for klorid (som vanligvis er mer negativt enn standardmembranpotensialet). En hyperpolarisering vil oppstå.

26. a) Eksitatoriske transmittere (eksempler glutamat, acetylkolin, dette kreves ikke)

fremkaller et såkalt eksitatorisk synapsepotensial (EPSP), som bestemmes av natriumioners influks, mens inhibitoriske transmittere (eksempler GABA, glysin, kreves ikke) fremkaller et såkalt inhibitorisk synapsepotensial (IPSP) som bestemmes av kloridioners influks. Begge ionekanalenes permeabilitet blir påvirket av mengde og varighet av transmittermolekylets frisetning fra presynaptisk terminal, samt bindingen til sine spesifikke reseptorer. Tidsvarigheten kan også reguleres av postsynaptiske effekter, som for eksempel inaktiveringsmekanismer som raskt lukker kanaler (som ble forelest i aksjonspotensial-timen), samt endringer i den elektrokjemiske gradienten som driver natrium eller kloridioner inn i mottagercellene via Nernst-mekanismer. Noen studenter vil kunne nevne at noen transmittere i sentralnervesystemet også kan påvirke membranpotensialer via K+-spesifikke ionekanaler, som igjen kan reguleres indirekte via transmittersensitive G-proteinkoplete reseptorer. Temaet gjennomgås ikke i min undervisning, men vil kunne bli verdsatt dersom det beskrives korrekt.

b) Aksjonspotensialer i hjerneceller oppstår i aksonenes initialsegment («axonal hillock»), et membranområde der spenningsregulerte ionekanaler er spesielt konsentrert. For å fremkalle endringer av membranpotensialer i dette området må derfor synapsepotensialene både 1: bli ledet fra dendrittene inn til cellesoma, og 2: deres amplityder må summeres slik at de totalt sett kan nå opp til terskelverdien for de spenningsregulerte natriumkanalene som finnes der. Ledningen av EPSP eller IPSP fra synapsene til cellesoma er grunnleggende en passiv ledning av elektrisk ladning, uten direkte anvendelse av ATP-krevende mekanismer, også uten at myelinisering med Ranvierske knuter er innblandet (dendritter er ikke dekket av myelin). Summasjon av flere synapsepotensialer foregår først og fremst enten ved at mange synapser som kan ligge langt fra hverandre blir aktivert samtidig, eller at synapser som ligger tett ved

Side 9 av 13

hverandre blir aktivert like etter hverandre («Spatial summation, temporal summation»). Når totaldifferansen mellom EPSP- og IPSP-ene når terskelverdien vil et aksjonspotensiale utløses.

Oppgave I (8 vekttall) 27. 1. Tight junction: Claudin og occludin binder cellene tett sammen slik at svært få

molekyler slipper mellom cellene. Molekylene er festet til aktin cytoskjellettet. 2. Adherensbelter: Cadheriner i homofile bindinger binder cellene sterkt sammen. De er bundet til aktin cytoskjelettet intracellulært. 3. Desmosomer: Cadheriner i homofile bindinger bidrar til sterkt feste mellom celler. De er festet til intermediærfilamenter intracellulært. 4. Gap junction: Connexiner danner connexoner mellom celler. Muliggjør rask transport av molekyler opp til 1000 Dalton mellom celler.

(Noen studenter vil kanskje også beskrive nevrogene synapser. Dette er ikke forelest av meg og forventes ikke i besvarelsen).

28. Selektin på endotelcellen bindes til et karbohydrat på leukocytten. Dette fører til bremsing av hastigheten til leukocytten langs karveggen. Deretter kommer et feste mellom et adhesjonsmolekyl av immunglobulinklassen på endotelcellen til et integrin på leukocytten. Dette bidrar til stopp av bevegelsen langs karveggen og cellen vil videre migrere gjennom karvegg.

Oppgave J (5 vekttall) Medfødte utviklingsdefekter kan i mange tilfeller knyttes til feilmigrasjon av celler innen eller mellom organanlegg.

29. Svar for hvert av punktene a-j om utsagnet er riktig eller feil. Du skal ikke begrunne svaret. Beregning av poeng: +0,5 poeng per riktig svar, -0,25 poeng per feil svar og blankt svar gir 0 poeng. Laveste poengsum som blir gitt på oppgaven er 0. a) Feil. b) Feil. c) Riktig. d) Riktig. e) Riktig. f) Feil. g) Riktig. h) Riktig. i) Riktig. j) Riktig.

Side 10 av 13

Det medisinske fakultet, Oslo, 6. januar 2015 ____Sven Ivar Walaas_______________________________ Signatur leder av eksamenskommisjon

Side 11 av 13

Vedlegg 1 – Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM2 – Høst 2014

Side 12 av 13

Vedlegg 2 – Ordinær eksamen, MEDSEM/ODSEM/ERNSEM2 – Høst 2014

Side 13 av 13