BIO900 Instuderingsfrågor del 1
Vad är ett protein?
Ett protein är ett stort biologiskt molekyl som består av kedjor av aminosyror.
Ge exempel på funktioner som protein kan ha?
-Byggstenar
-Enzymer
-Transport
-Signalmolekyler
-Immunförsvar
På vilka sätt kan proteinaktivitet regleras?
-Fosforylering
-Allosterisk reglering
-Proteinnedbrytning
-Genuttryck
-Protein-protein-interaktioner
Vad är ett enzym och vad är dess funktion i cellen?
Ett enzym är ett protein som fungerar som en katalysator i cellen. Dess funktion är att påskynda kemiska reaktioner utan att själv förbrukas, vilket möjliggör viktiga processer som nedbrytning av näringsämnen och energiproduktion.
Förklara följande termer för ett enzym: aktiv yta
Den del av enzymet där substratet binder och den kemiska reaktionen sker.
Förklara följande termer för ett enzym: substrat
Den molekyl som enzymet binder till och omvandlar i en kemisk reaktion.
Förklara följande termer för ett enzym: kompetitiv inhibitor
En molekyl som konkurrerar med substratet om att binda till enzymets aktiva yta, vilket hindrar enzymets aktivitet.
Förklara följande termer för ett enzym: allosterisk reglering
När en molekyl binder till en annan del av enzymet (inte den aktiva ytan), vilket förändrar enzymets form och därmed dess aktivitet.
Namnge de två delarna som metabolism består av och beskriv kortfattat vad som sker i respektive del.
-Katabolism
-Anabolism
Beskriv begreppet ΔG
Begreppet ΔG (Gibbs fria energi) representerar förändringen i fri energi under en kemisk reaktion. Det avgör om en reaktion är spontan eller inte:
ΔG < 0: Reaktionen är spontan och frigör energi (exergon).
ΔG > 0: Reaktionen är icke-spontan och kräver energi (endergon).
ΔG = 0: Reaktionen är i jämvikt.
Det används för att förutsäga om en reaktion kan ske utan tillförsel av energi.
Hur särställer celler att energetiskt ogynnsamma reaktioner kan ske?
Celler kopplar energetiskt ogynnsamma reaktioner till gynnsamma reaktioner, ofta genom koppling till ATP-hydrolys. ATP frigör energi när det bryts ner till ADP, vilket kan driva en icke-spontan reaktion framåt. Denna koppling gör att energin från ATP kan användas för att utföra arbete i cellen.
Beskriv hur bärarmolekylerna ATP bär energi.
ATP (Adenosintrifosfat): Bär energi genom sina högeffektiva fosfatbindningar. När ATP hydrolyseras och en fosfatgrupp avspjälkas (till ADP), frigörs energi som cellen kan använda.
Beskriv hur bärarmolekylerna NADH bär energi.
NADH (Nikotinamidadenindinukleotid): Bär energi i form av elektroner och väteatomer. Vid oxidation av NADH till NAD⁺ frigörs dessa elektroner, som kan användas i processer som cellandning för att producera ATP.
Matmolekyler bryts ner i tre steg. Förklara följande: Varför bryter celler ner mat? Ge två skäl
Energiproduktion: Celler behöver energi för att utföra livsuppehållande processer, som muskelkontraktion och celltillväxt. Nedbrytning av mat ger den nödvändiga energin.
Byggstenar: Nedbrytning av mat ger komponenter som aminosyror, fettsyror och monosackarider, som används för att bygga celler och biomolekyler.
Matmolekyler bryts ner i tre steg. Förklara följande: Förklara kort vad som händer i de tre stadierna av matnedbrytning och var de intreäffar. Besktiv separat för polysackarider, proteiner och fetter
Polysackarider:
Nedbrytning: Polysackarider, som stärkelse, bryts ner till monosackarider (glukos).
Plats: Börjar i munnen med salivens enzymer (amylas) och fortsätter i tunntarmen med pankreasenzymer.
Proteiner:
Nedbrytning: Proteiner bryts ner till aminosyror.
Plats: Nedbrytningen börjar i magsäcken med pepsin och fortsätter i tunntarmen med proteaser från bukspottkörteln.
Fetter:
Nedbrytning: Fetter bryts ner till fettsyror och glycerol.
Plats: Nedbrytningen sker främst i tunntarmen, där gallan emulgerar fettet och lipaser från bukspottkörteln bryter ner det.
Besriv vad som sker under glykolysen och var i celler glykolysen äger rum.
Investering av energi: Första stegen kräver ATP för att aktivera glukos.
Nedbrytning: Glukos omvandlas genom flera enzymatiska steg till två molekyler pyruvat.
Produktion av energirika molekyler: Under processen produceras ATP (2 netto) och NADH (2 molekyler) som bär elektroner.
Glykolysen äger rum i cytoplasman i cellerna.
Beskriv vad som sker under citronsyracykeln och var i celllen citronsyracykeln äger rum.
Ingång av acetyl-CoA: Pyruvat från glykolysen omvandlas till acetyl-CoA, som går in i cykeln.
Reaktioner: Acetyl-CoA kombineras med oxaloacetat för att bilda citrat, som genomgår flera enzymatiska reaktioner.
Produktion av energirika molekyler: För varje varv i cykeln produceras 3 NADH, 1 FADH₂ och 1 ATP (eller GTP), samt koldioxid (CO₂) som avfallsprodukt.
Citronsyracykeln äger rum i mitokondriernas matrix.
Beskriv elektrontransportkedjan och var i celler elektrontransportkedjan finns
Elektrontransportkedjan (ETC) är en serie proteinkomplex som finns i det inre membranet i mitokondrierna hos eukaryota celler. Den spelar en central roll i cellandningen och energiproduktionen. Elektroner överförs genom dessa komplex, vilket skapar en protongradient över membranet. Denna gradient används sedan av ATP-syntas för att producera ATP, cellens huvudsakliga energivaluta. Elektronerna i kedjan kommer från NADH och FADH2 som bildas i citronsyracykeln.
Beskriv hur proteinet ATP syntas kan generera ATP
Överföring av elektroner: Elektroner överförs genom en serie proteinkomplex i kedjan, vilket skapar en protongradient över membranet.
Protonpumpning: Energirelease från elektronöverföringen används för att pumpa protoner (H⁺) från mitokondriens matrix till det intermembranösa utrymmet.
ATP-syntes: Protonerna strömmar tillbaka till matrix genom ATP-syntas, vilket driver produktionen av ATP från ADP och oorganisk fosfat.
Reducerande syre: Elektronerna kombineras med syre för att bilda vatten som slutprodukt.
Elektrontransportkedjan finns i mitokondriens inre membran.
Beskriv begreppet feedback-inhibition.
Feedback-inhibition är en regleringsmekanism där slutprodukten av en metabol väg hämmar en tidigare enzymatisk reaktion i samma väg.
Beskriv hur feedback-inhibition kan reglera en metabol väg.
-Slutprodukt binder till enzym: När nivån av en slutprodukt blir tillräckligt hög, binder den till ett av de enzymer som ansvarar för en tidig reaktion i vägen.
-Enzymets aktivitet hämmas: Bindningen ändrar enzymets form och minskar dess aktivitet, vilket leder till minskad produktion av slutprodukten.
-Reglering av metabolism: Detta förhindrar överproduktion av slutprodukten och säkerställer att resurser används effektivt, vilket hjälper till att upprätthålla homeostas i cellen.
-Feedback-inhibition är avgörande för att reglera metaboliska vägar och anpassa cellens aktivitet efter dess behov.
Vad heter processen som leder till att cellen bildar kolhydrater med pyruvat som utgångsmaterial?
Processen som leder till att cellen bildar kolhydrater med pyruvat som utgångsmaterial kallas glukoneogenes.
Glukoneogenes är syntesen av glukos från icke-kolhydratkällor, där pyruvat är en viktig föregångare.
Denna process äger rum huvudsakligen i levern och njurarna och kräver energi i form av ATP och GTP.
Beskriv tre mekanismer som reglerar cellers metabolism.
-Enzymatisk reglering
-Substrat- och produktkoncentrationer
-Hormonal reglering
Beskriv hur proteiner tar sig in i organeller (tre mekanismer).
-Translokation genom membranet
-Transportvesiklar
-Nuclear pore transport
Beskriv vägen ett protein tar från att det syntetiseras till det att den når sin slutliga destination i plasmamembranet. Antag att proteinet är membranbundet med två transmembran-domäner.
-Syntes i ribosomen
-Fällning och veckning
-Transport till Golgiapparaten
-Fuson med plasmamembranet
Hur tar sig proteiner med en ’nuclear export sequence’ (signal för export ut ur kärnan) in i cellkärnan?
Proteiner med en nuclear export sequence (NES) transporteras ut ur kärnan snarare än in. För att exporteras ut ur kärnan:
-Bindning till exportproteiner
-Transport genom kärnporerna
-Avkoppling i cytoplasman
Beskriv hur celler kan signallera till varandra (fyra mekanismer).
-Autokrin signalering
-Parakrin signalering
-Endokrin signalering
-Neuronala signalering
Beskriv hur en signaltransduktionskaskad kan se ut. Börja med en extracellulär signal och avsluta med cellens svar på signalen.
-Extracellulär signal: En signalmolekyl, som ett hormon eller en tillväxtfaktor, binder till en specifik receptor på cellens yta.
-Receptoraktivering: Bindningen av signalmolekylen förändrar receptorens konformation, vilket aktiverar den.
-Intracellulär signalering: Den aktiverade receptorn rekryterar och aktiverar intracellulära proteiner (t.ex. G-proteiner eller kinaser) som fungerar som sekundära budbärare.
-Signalamplifiering: Genom en serie av enzymatiska reaktioner (signaltransduktionskaskad) förstärks signalen, vilket kan involvera flera steg av fosforylering.
-Cellens svar: Slutligen leder kaskaden till en biologisk respons, som kan vara genuttryck, celltillväxt, apoptos eller förändringar i metabolism, beroende på signalens natur och celltyp.
Vad är kinaser och fosfataser?
Kinaser och fosfataser är enzymer som reglerar proteiners aktivitet genom att överföra eller ta bort fosfatgrupper. Tillsammans fungerar kinaser och fosfataser som ett balanserande system som reglerar cellulära signaler och processer.
vad är kinasers funktion och roll i cellen?
-Funktion: Kinaser katalyserar överföringen av fosfatgrupper från ATP till specifika aminosyror (ofta serin, treonin eller tyrosin) på målproteiner.
-Roll: De aktiverar eller inaktiverar proteiner, vilket påverkar signaltransduktionskaskader och cellulära processer som cellcykel, tillväxt och metabolism.
Vad är fosfaters funktion och roll i cellen?
-Funktion: Fosfataser tar bort fosfatgrupper från proteiner.
-Roll: De återställer proteiners ursprungliga form, vilket ofta inaktiverar dem eller dämpar deras aktivitet, och reglerar därmed samma processer som kinaserna.
Beskriv hur GPCR–systemet ser ut och hur det fungerar. Börja med en extracellulär signal och avsluta med cellens svar på signalen.
-Extracellulär signal: En signalmolekyl (ligand), som ett hormon eller neurotransmittor, binder till en G-proteinkopplad receptor (GPCR) på cellens yta.
-Receptoraktivering: Bindningen av liganden förändrar receptorens konformation, vilket aktiverar den kopplade G-proteinet (ett trimeriskt protein bestående av alfa-, beta- och gammaenheter).
-G-proteinaktivering: Det aktiverade G-proteinet byter ut GDP mot GTP på alfaenheten, vilket leder till att alfaenheten separeras från beta- och gammaenheterna.
-Intracellulär signalering: Den aktiverade alfaenheten interagerar med intracellulära målproteiner, som kan vara enzymer (t.ex. adenylatcyklas) eller jonkanaler. Detta initierar produktionen av sekundära budbärare (t.ex. cAMP).
-Signalamplifiering: De sekundära budbärarna ampliferar signalen och aktiverar ytterligare signaltransduktionskaskader.
-Cellens svar: Slutligen leder denna kaskad till ett biologiskt svar, som kan inkludera förändringar i genuttryck, cellmetabolism eller cellens beteende, beroende på signalens natur och celltyp.
Vilka är de 3 klasserna av receptorer på cellytan?
-G-proteinkopplade receptorer (GPCR)
-Receptorer med tyrosinkinasaktivitet
-Iontropiska receptorer (kanalreceptorer)
Vilka är likheterna och skillnaderna mellan de 3 klasserna av receptorer på cellytan?
-Likheter:
Alla tre typer av receptorer finns på cellens yta och medierar cellulära svar på extracellulära signaler.
-Skillnader:
Aktiveringsmetod: GPCR aktiverar G-proteiner, tyrosinkinasreceptorer fosforylerar, och ionotropiska receptorer öppnar jonkanaler.
Svars hastighet: GPCR och ionotropiska receptorer ger oftast snabba svar, medan tyrosinkinasreceptorer ofta ger mer långvariga effekter.
Struktur: GPCR har en specifik sju-domänstruktur, medan tyrosinkinasreceptorer vanligtvis dimeriserar och ionotropiska receptorer fungerar som kanalproteiner.