KOLHYDRATER

10 (3p) AcetylCoA aumlr en nyckelintermediaumlr i metabolismen som bland annatmetaboliseras i citronsyracykeln (TCA-cykeln) Redogoumlr foumlr de tvaring reaktionerna i TCAcykeln daumlr kolen i acetylCoA elimineras med angivande av samtliga substrat produkter enzymnamn och coenzymer Beskriv ocksaring hur dessa tvaring enzymsteg haumlmmas

Svar Isocitrat + NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat +CO2 + NADH + H+ (enzymnamn isocitratDHfeedback inhiberas av ATP och NADH)1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinylCoA + CO2 + NADH + H+ (enzymnamn 1048578-ketoglutaratDH feedback inhiberas av ATP och NADH [1048578-kgDH kraumlver ocksaringcoenzymerna TPP Liponsyra och FAD])

11 (3p) Aringtminstone tre olika FAD-beroende reaktioner oumlverfoumlr paring olika saumltt elektroner till coenzym Q i elektrontransportkedjan och kan daumlrmed bidra till energibildning Redogoumlr foumlr tvaring av dessa reaktioner (valfritt vilka) med angivande av samtliga substrat produkter och enzymnamn och coenzymer Ge dessutom en foumlrklaring till varfoumlr det utvinns mindre energi i andningskedjan naumlr FADH2 oxideras jaumlmfoumlrt med naumlr NADH oxideras

Svar Succinat + FAD 1048578 fumarat +FADH2 (enzymnamn succinatDH)AcylCoA + FAD 1048578 enoylCoA + FADH2 (enzymnamn acylCoADH)Glycerol-3-fosfat + FAD 1048578 DHAP + FADH2 (enzymnamn glycerofosfatDH bundet till mitokondriemembranet)

Det utvinns mindre energi fraringn FADH2 aumln fraringn NADH daring elektronerna bara passerar tvaring av andningskedjans komplex som bidrar till att pumpa vaumltejoner till det intermembranoumlsa rummet

19 (2p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till aktiverat galaktos som behoumlvs foumlr bland annat syntes av laktat men ocksaring i maringnga andra biologiska produkter Samtliga reaktionssteg skall anges samt nyckelenzym i omvandlingen av glukos till galaktos Beskriv ocksaring hur de tvaring sockrena skiljer sig aringt

Svar Glukos 1048578 glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-P 1048578 UDP-glukos 1048578 UDP-galaktos(enzymnamn i sista steget UDP-hexos-4-epimeras)

31 (6p) Beskriv hur aktiviteten hos olika enzymer i olika metabola vaumlgar (glykolysen glukoneogenesen glykogenes glykogenolys lipogenes lipolys) paringverkas daring insulin saknas eller aumlr reducerat Ange ett maringlenzym foumlr respektive metabol vaumlg som regleras av insulin samt redogoumlr med angivande av samtliga substrat och produkter foumlr den kemiska reaktion som katalyseras av det valda enzymet

Svar Aktiviteten hos enzymer iglykolysen och glykogenesen reduceras (tex hexokinas FFK1 FFK2 och pyruvatkinasresp glykogensyntas)glukoneogenesen och glykogenolysen oumlkar (tex PEP-karboxykinas fruktos-16-bisfosfatasoch glukos-6-fosfatas resp glykogenfosforylas och glykogensyntaskinas (GSK))lipogenesen reduceras (tex citratlyas acetylCoAcarboxylas och fettsyrasyntas samt ikolesterolbiosyntesen HMGCoA-reduktas och i HMP-shunten glukos-6-fosfatDH)lipolysen oumlkar (tex hormonkaumlnsligt lipas CAT1 i karnitinskytteln acylCoA-DH i 1048578-oxidationen HMGCoAsyntas i ketonkroppsbildningen)OBS Foumlr specifika reaktioner som katalyseras av respektive enzym se CHF upplaga fyra

32 (2p) Redogoumlr foumlr insulins signaltransduktionsmekanism (fraringn receptorprotein till olikagenerella maringlproteiner)Svar Insulin binder till dimera tyrosin-kinasreceptor korsvis autofosforylering ochfosforylering av IRS1 som fungerar som adapter protein Vissa proteiner som binder tillIRS1 initierar en signaltransduktionskaskad som leder till genaktivering och oumlkadproduktion av olika maringlenzymer Andra proteiner som PI-3-kinas (PI-3K) aktiverar ensnabb signaltransduktionsvaumlg PI-3K katalyserar fosforyleringen av membranbundet PIP2till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av Akt (PKB) som i fosforylerad form leder till aktivering av olikavaumlgar Aktivering av Akt leder till rekrytering av GLUT4 [i skelettmuskulatur och fettvaumlv]fosforylering av GSK i hepatocyter ocheller fosforylering av olika andra maringlproteiner somparing olika saumltt leder till aktivering av olika fosfataser i maringnga olika celler och vaumlvnader

11 (2p) Brist paring enzymet pyruvatkinas foumlrekommer hos en del maumlnniskor som bor bland annat kring Medelhavet Enzymbristen kan ge upphov till anemi sannolikt beroende paring energibrist icellen Redogoumlr (samtliga substrat och produkter) foumlr reaktion som katalyseras avpyruvatkinas samt beskriv hur enzymets aktivitet regleras

Svar PEP + ADP 1048578 pyruvat + ATP Stimuleras av fruktos-16-bisfosfat och insulin Haumlmmas avATP alanin och glukagon

16 (2p) Diabetes typ-2 beror ofta paring minskad insulinkaumlnslighet (insulinresistens) och leder till nedsatt glukostolerans Redogoumlr foumlr hur det normala upptaget av glukos styrs direkt av insulin i vissa specifika vaumlvnader Redogoumlr ocksaring foumlr hur insulinets bindning till sina receptorer dessutom kan leda till att olika andra intracellulaumlra enzymatiska reaktionerparingverkas och indirekt kan leda till ett oumlkatparingskyndat glukosupptag ibland annat levern

Svar Insulin stimulerar rekryteringen av GLUT4 till cellytan i fettvaumlv och muskulatur samt hjaumlrtaInsulins signaltransduktion leder dessutom till att olika fosfataser aktiveras somdefosforylerar och aktiverar flera olika enzymer som deltar i intermediaumlrmetabolismen

Insulin oumlkar ocksaring transkriptionen av olika gener Eftersom glukosupptaget i levern skermha houmlgkapacitetstransportoumlrer (GLUT2) kommer floumldet och upptaget aumlven i levernparingverkas genom att enzymaktiviteten i tex glykolysen glykogenesen HMP-shunten ochfettsyrasyntesen oumlkar

18 (3p) Insulinresistens innebaumlr att cellernas foumlrmaringga att reagera paring insulin aumlr nedsatt Om du sjaumllv fick moumljlighet att utveckla en drog som syftade till att foumlrbaumlttra signaleringen fraringn en desensitiserad (nedreglerad) receptor vilket steg av signaltransduktionen skulle du foumlrsoumlka paringverka Vad bedoumlmer du att foumlr- och nackdelarna med just din strategi skulle vara Goumlr tankeexperimentet utifraringn ett generellt receptor-tyrosinkinas

Svar Maringnga raumltta svar finns varfoumlr varje svar bedoumlms enskilt

22 (1p) Fettsyrasyntesen kraumlver foumlrutom tvaring kolfoumlreningar ocksaring ett reducerat coenzym Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzymnamn och coenzym foumlr en valfri reaktion daumlr den reducerade formen av coenzymet bildas

Svar a) Glukos-6-fosfat + NADP+ + H2O 1048578 6-fosfoglukonat + NADPH + H+ (enzymnamnglukos-6-fosfatdehydrogenas)b) 6-fosfoglukonat + NADP+ 1048578 ribulos-5-fosfat + NADPH + H+ + CO2 (enzymnamn 6-fosfoglukonatdehydrogenas)c) malat + NADP+ 1048578 pyruvat + CO2 + NADPH + H+ (enzymnamn rdquomalic enzymerdquo altcytosolaumlrt-NADP+-beroende malatdehydrogenas)

26 (2p) Den normala kroppstemperaturen uppraumlttharinglls framfoumlrallt genom den vaumlrme som frigoumlrs vid olika reaktioner Man har spekulerat i att det finns vissa reaktioner som spelar en speciellt viktig roll foumlr vaumlrmeproduktionen (reaktionerna fungerar som smaring vaumlrmepumpar) En saringdan reaktion aumlr omvandlingen av fruktos-6-fosfat till fruktos-16-bisfosfat och viceversa Vad heter enzymerna som katalyserar dessa reaktioner och hur regleras deras aktivitet (det vill saumlga fraringgan gaumlller baringde bildning och nedbrytning av fruktos-16-bisfosfat)

Svar Fruktos 6-fosfat 1048578 fruktos-16-bisfosfat katalyseras av fosfofruktokinas 1 Enzymetstimuleras av fruktos-26-bisfosfat AMP och insulin och haumlmmas av citrat ATP vaumltejoneroch glukagon Fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat katalyseras av fruktos-16-bisfosfatasEnzymet stimuleras av citrat och glukagon och haumlmmas av fruktos-26-bisfosfat AMP ochinsulin

27 (3p) Andningskedjan aumlr den viktigaste energiproducenten i cellen Ange den principiella uppbyggnaden av andningskedjan och foumlrklara schematiskt hur energin bildas

Svar Se figur 68 i Biochemistry CHF (4e upplagan) foumlr uppbyggnad och organisation Detgenereras en protongradient naumlr elektroner passerar via komplexen I III resp IV (se figur

613 CHF 4e upplagan) Naumlr den utjaumlmnas via ATP-syntaset (komplex V) bildas energi somkan anvaumlndas till att omvandla ADP till ATP (oxidativa fosforyleringen)

36 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth eller Fischer) och bindningar foumlr laktos uppbyggnad Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp laktos efter normal enzymatisk processning med laktas absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden laktos bestaringr av galaktopyranos sammanfogad med glukopyranos mha enbeta(110485784)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se fig 73 i CHF IVe upplagan)Baringde galaktos och glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktivtransport och symportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPasbygger upp en koncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tvaring Na+ och in tre K+] vilkadras fraringn tarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosgalaktosmolekyl med in i cellen Ut urenterocyterna transporteras de tvaring sockrena med en koncentrationsgradient och mha denmera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

22 (3p) Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzym foumlrnedbrytningen av glykogen i en muskelcell till substrat som kan anvaumlndas i glykolysen Ange vilken specifik betydelse som PLP har i ett specifikt steg i denna process

Svar Glykogenfosforylas klyver 1048578-(110485784)-glykosidbindningar mellan C-1 och C-4 medhjaumllp av oorganiskt fosfat varvid det bildas glukos-1-fosfat Denna process fortgaringr tillsatt det kvarstaringr 4 glukosrester proximalt om ett greningsstaumllle rdquoDebranching enzymerdquoflyttar en kedja av 3 glukosrester fraringn en sidokedja om 4 glukos vid C-6 tillhuvudkedjan men en glukosrest blir kvar Den kvarvarande glukosresten hydrolyserasloss av rdquodebranching enzymerdquo och ger fritt glukos som kan fosforyleras till glukos-6-fosfat De frigjorda glukos-1-fosfat-molekylerna omvandlas mha ett mutas till glukos-6-fosfat Glukomutas anvaumlnder sig av PLP som coenzym och donator och acceptor aven fosfatgrupp

23 (4p) Redogoumlr foumlr den anaeroba metabolismen av glukos till och med bildningen av slutprodukten foumlr denna process Samtliga substrat och produkter skall anges samt enzym och coenzym foumlr de steg som paring olika saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATP eller NAD+NADH

Svar Se fig 822 (CHF 4e upplagan) foumlr samtliga steg (substrat produkter ATP ochNAD+NADH) De steg som paring naringgot saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATPeller NAD+NADH katalyseras i tur och ordning av glukokinashexokinasfosfofruktokinas 1 glyceraldehyd-3P-dehydrogenas fosfoglyceratkinas pyruvatkinassamt laktatdehydrogenas

26 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn de tvaring produkter som bildas cytosolaumlrt vid hydrolys av ATP redogoumlr foumlr hur dessa tvaring produkter kan aringterbildas till ATP genom oxidativ fosforylering Tips redogoumlrelsen skall bland annat inneharinglla en beskrivning av andningskedjans uppbyggnad lokalisation samt hur ATP bildas genom oxidativ fosforylering

Svar Se CHF Fig 68 och 613 foumlr detaljer Svaret skall bla inneharinglla 4 komplexvarav 13 och 4 transporterar protoner ut till intermembranoumlsa rummet daring elektronerfraringn NADH (substrat foumlr komplex 1) resp FADH2 (substrat foumlr komplex 2) passerargenom elektrontransportkedjan Tvaring mobila carriers (coenzymQ och cytokrom C) aumlrinvolverade i elektrontransporten till komplex III resp komplex IV I komplex IVreduceras en 1048578 O2 till H2O Aringterfloumldet av fyra H-joner fraringn det intermembranoumlsarummet till mitokondriematrix via ATPsyntas (komplex V) genererar ca en molekylATP fraringn ADP+Pi En antiport ombesoumlrjer intransporten av ADP till mitokondriematrixoch uttransporten av ATP till intermembranoumlsa rummet [Fosfatjoner transporteras in imitokondriematrix genom antiport]

11 (2p) Polyolen sorbitol som ingaringr i maringnga livsmedel som soumltningsmedel anses ha en viss lokal karieshaumlmmande effekt vid tuggummituggande Sorbitol kan ocksaring bildas endogent i kroppens celler Ansamling av sorbitol i specifika vaumlvnader och celler kan leda till komplikationer eller nedsatt funktion paring laringng sikt Redogoumlr foumlr den endogena bildningen av sorbitol in vivo och den fortsatta metabolismen av sorbitol i de flesta celltyperna i kroppen Samtliga substrat och produkter samt enzym och coenzym skall anges i reaktionerna

Svar Glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADPH+ (enzymnamn aldosreduktas)Sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas - SDH)Oxidativ stress ocheller osmotiska effekter av sorbitol i de vaumlvnader som saknar SDHuppvisar ofta sk seneffekter i samband med diabetes

23 (2p) Redogoumlr med ord och en enkel skiss foumlr valfri (se texten ovan)signaltransduktionsvaumlg fraringn receptorproteinet struktur till och med det foumlrsta cytoplasmatiska maringlenzymet

Svar Gemensam signaltransduktionsvaumlg 7-TM-receptor G-protein (1048578 1048578 o 1048578 G1048578 binder GDP)Naumlr GDP bundet till G1048578 ersaumltts med GTP lossnar G1048578-GTP fraringn de oumlvriga G-proteinerna ochkommer i staumlllet binda till

a) [noradrenalin] adenylatcyklas som katalyserar bildningen av cAMP fraringn ATP cAMPaktiverar det tetramert inaktiva PKA som daring dissocierar i de individuella regulatoriskasubenheterna och katalytiska subenheterna

b) [acetylkolin] fosfolipas C som klyver PIP2 till DAG och IP3 daumlr IP3 binder till specifikareceptorer som leder till frisaumlttning av kalciumjoner intracellulaumlrt och som tillsammans medDAG aktiverar PKC)[se Champe Harvey Ferrier Biochemistry upplaga 4 fig 87+88 resp178]

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

Svar Aktiviteten hos enzymer iglykolysen och glykogenesen reduceras (tex hexokinas FFK1 FFK2 och pyruvatkinasresp glykogensyntas)glukoneogenesen och glykogenolysen oumlkar (tex PEP-karboxykinas fruktos-16-bisfosfatasoch glukos-6-fosfatas resp glykogenfosforylas och glykogensyntaskinas (GSK))lipogenesen reduceras (tex citratlyas acetylCoAcarboxylas och fettsyrasyntas samt ikolesterolbiosyntesen HMGCoA-reduktas och i HMP-shunten glukos-6-fosfatDH)lipolysen oumlkar (tex hormonkaumlnsligt lipas CAT1 i karnitinskytteln acylCoA-DH i 1048578-oxidationen HMGCoAsyntas i ketonkroppsbildningen)OBS Foumlr specifika reaktioner som katalyseras av respektive enzym se CHF upplaga fyra

32 (2p) Redogoumlr foumlr insulins signaltransduktionsmekanism (fraringn receptorprotein till olikagenerella maringlproteiner)Svar Insulin binder till dimera tyrosin-kinasreceptor korsvis autofosforylering ochfosforylering av IRS1 som fungerar som adapter protein Vissa proteiner som binder tillIRS1 initierar en signaltransduktionskaskad som leder till genaktivering och oumlkadproduktion av olika maringlenzymer Andra proteiner som PI-3-kinas (PI-3K) aktiverar ensnabb signaltransduktionsvaumlg PI-3K katalyserar fosforyleringen av membranbundet PIP2till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av Akt (PKB) som i fosforylerad form leder till aktivering av olikavaumlgar Aktivering av Akt leder till rekrytering av GLUT4 [i skelettmuskulatur och fettvaumlv]fosforylering av GSK i hepatocyter ocheller fosforylering av olika andra maringlproteiner somparing olika saumltt leder till aktivering av olika fosfataser i maringnga olika celler och vaumlvnader

11 (2p) Brist paring enzymet pyruvatkinas foumlrekommer hos en del maumlnniskor som bor bland annat kring Medelhavet Enzymbristen kan ge upphov till anemi sannolikt beroende paring energibrist icellen Redogoumlr (samtliga substrat och produkter) foumlr reaktion som katalyseras avpyruvatkinas samt beskriv hur enzymets aktivitet regleras

Svar PEP + ADP 1048578 pyruvat + ATP Stimuleras av fruktos-16-bisfosfat och insulin Haumlmmas avATP alanin och glukagon

16 (2p) Diabetes typ-2 beror ofta paring minskad insulinkaumlnslighet (insulinresistens) och leder till nedsatt glukostolerans Redogoumlr foumlr hur det normala upptaget av glukos styrs direkt av insulin i vissa specifika vaumlvnader Redogoumlr ocksaring foumlr hur insulinets bindning till sina receptorer dessutom kan leda till att olika andra intracellulaumlra enzymatiska reaktionerparingverkas och indirekt kan leda till ett oumlkatparingskyndat glukosupptag ibland annat levern

Svar Insulin stimulerar rekryteringen av GLUT4 till cellytan i fettvaumlv och muskulatur samt hjaumlrtaInsulins signaltransduktion leder dessutom till att olika fosfataser aktiveras somdefosforylerar och aktiverar flera olika enzymer som deltar i intermediaumlrmetabolismen

Insulin oumlkar ocksaring transkriptionen av olika gener Eftersom glukosupptaget i levern skermha houmlgkapacitetstransportoumlrer (GLUT2) kommer floumldet och upptaget aumlven i levernparingverkas genom att enzymaktiviteten i tex glykolysen glykogenesen HMP-shunten ochfettsyrasyntesen oumlkar

18 (3p) Insulinresistens innebaumlr att cellernas foumlrmaringga att reagera paring insulin aumlr nedsatt Om du sjaumllv fick moumljlighet att utveckla en drog som syftade till att foumlrbaumlttra signaleringen fraringn en desensitiserad (nedreglerad) receptor vilket steg av signaltransduktionen skulle du foumlrsoumlka paringverka Vad bedoumlmer du att foumlr- och nackdelarna med just din strategi skulle vara Goumlr tankeexperimentet utifraringn ett generellt receptor-tyrosinkinas

Svar Maringnga raumltta svar finns varfoumlr varje svar bedoumlms enskilt

22 (1p) Fettsyrasyntesen kraumlver foumlrutom tvaring kolfoumlreningar ocksaring ett reducerat coenzym Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzymnamn och coenzym foumlr en valfri reaktion daumlr den reducerade formen av coenzymet bildas

Svar a) Glukos-6-fosfat + NADP+ + H2O 1048578 6-fosfoglukonat + NADPH + H+ (enzymnamnglukos-6-fosfatdehydrogenas)b) 6-fosfoglukonat + NADP+ 1048578 ribulos-5-fosfat + NADPH + H+ + CO2 (enzymnamn 6-fosfoglukonatdehydrogenas)c) malat + NADP+ 1048578 pyruvat + CO2 + NADPH + H+ (enzymnamn rdquomalic enzymerdquo altcytosolaumlrt-NADP+-beroende malatdehydrogenas)

26 (2p) Den normala kroppstemperaturen uppraumlttharinglls framfoumlrallt genom den vaumlrme som frigoumlrs vid olika reaktioner Man har spekulerat i att det finns vissa reaktioner som spelar en speciellt viktig roll foumlr vaumlrmeproduktionen (reaktionerna fungerar som smaring vaumlrmepumpar) En saringdan reaktion aumlr omvandlingen av fruktos-6-fosfat till fruktos-16-bisfosfat och viceversa Vad heter enzymerna som katalyserar dessa reaktioner och hur regleras deras aktivitet (det vill saumlga fraringgan gaumlller baringde bildning och nedbrytning av fruktos-16-bisfosfat)

Svar Fruktos 6-fosfat 1048578 fruktos-16-bisfosfat katalyseras av fosfofruktokinas 1 Enzymetstimuleras av fruktos-26-bisfosfat AMP och insulin och haumlmmas av citrat ATP vaumltejoneroch glukagon Fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat katalyseras av fruktos-16-bisfosfatasEnzymet stimuleras av citrat och glukagon och haumlmmas av fruktos-26-bisfosfat AMP ochinsulin

27 (3p) Andningskedjan aumlr den viktigaste energiproducenten i cellen Ange den principiella uppbyggnaden av andningskedjan och foumlrklara schematiskt hur energin bildas

Svar Se figur 68 i Biochemistry CHF (4e upplagan) foumlr uppbyggnad och organisation Detgenereras en protongradient naumlr elektroner passerar via komplexen I III resp IV (se figur

613 CHF 4e upplagan) Naumlr den utjaumlmnas via ATP-syntaset (komplex V) bildas energi somkan anvaumlndas till att omvandla ADP till ATP (oxidativa fosforyleringen)

36 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth eller Fischer) och bindningar foumlr laktos uppbyggnad Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp laktos efter normal enzymatisk processning med laktas absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden laktos bestaringr av galaktopyranos sammanfogad med glukopyranos mha enbeta(110485784)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se fig 73 i CHF IVe upplagan)Baringde galaktos och glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktivtransport och symportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPasbygger upp en koncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tvaring Na+ och in tre K+] vilkadras fraringn tarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosgalaktosmolekyl med in i cellen Ut urenterocyterna transporteras de tvaring sockrena med en koncentrationsgradient och mha denmera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

22 (3p) Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzym foumlrnedbrytningen av glykogen i en muskelcell till substrat som kan anvaumlndas i glykolysen Ange vilken specifik betydelse som PLP har i ett specifikt steg i denna process

Svar Glykogenfosforylas klyver 1048578-(110485784)-glykosidbindningar mellan C-1 och C-4 medhjaumllp av oorganiskt fosfat varvid det bildas glukos-1-fosfat Denna process fortgaringr tillsatt det kvarstaringr 4 glukosrester proximalt om ett greningsstaumllle rdquoDebranching enzymerdquoflyttar en kedja av 3 glukosrester fraringn en sidokedja om 4 glukos vid C-6 tillhuvudkedjan men en glukosrest blir kvar Den kvarvarande glukosresten hydrolyserasloss av rdquodebranching enzymerdquo och ger fritt glukos som kan fosforyleras till glukos-6-fosfat De frigjorda glukos-1-fosfat-molekylerna omvandlas mha ett mutas till glukos-6-fosfat Glukomutas anvaumlnder sig av PLP som coenzym och donator och acceptor aven fosfatgrupp

23 (4p) Redogoumlr foumlr den anaeroba metabolismen av glukos till och med bildningen av slutprodukten foumlr denna process Samtliga substrat och produkter skall anges samt enzym och coenzym foumlr de steg som paring olika saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATP eller NAD+NADH

Svar Se fig 822 (CHF 4e upplagan) foumlr samtliga steg (substrat produkter ATP ochNAD+NADH) De steg som paring naringgot saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATPeller NAD+NADH katalyseras i tur och ordning av glukokinashexokinasfosfofruktokinas 1 glyceraldehyd-3P-dehydrogenas fosfoglyceratkinas pyruvatkinassamt laktatdehydrogenas

26 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn de tvaring produkter som bildas cytosolaumlrt vid hydrolys av ATP redogoumlr foumlr hur dessa tvaring produkter kan aringterbildas till ATP genom oxidativ fosforylering Tips redogoumlrelsen skall bland annat inneharinglla en beskrivning av andningskedjans uppbyggnad lokalisation samt hur ATP bildas genom oxidativ fosforylering

Svar Se CHF Fig 68 och 613 foumlr detaljer Svaret skall bla inneharinglla 4 komplexvarav 13 och 4 transporterar protoner ut till intermembranoumlsa rummet daring elektronerfraringn NADH (substrat foumlr komplex 1) resp FADH2 (substrat foumlr komplex 2) passerargenom elektrontransportkedjan Tvaring mobila carriers (coenzymQ och cytokrom C) aumlrinvolverade i elektrontransporten till komplex III resp komplex IV I komplex IVreduceras en 1048578 O2 till H2O Aringterfloumldet av fyra H-joner fraringn det intermembranoumlsarummet till mitokondriematrix via ATPsyntas (komplex V) genererar ca en molekylATP fraringn ADP+Pi En antiport ombesoumlrjer intransporten av ADP till mitokondriematrixoch uttransporten av ATP till intermembranoumlsa rummet [Fosfatjoner transporteras in imitokondriematrix genom antiport]

11 (2p) Polyolen sorbitol som ingaringr i maringnga livsmedel som soumltningsmedel anses ha en viss lokal karieshaumlmmande effekt vid tuggummituggande Sorbitol kan ocksaring bildas endogent i kroppens celler Ansamling av sorbitol i specifika vaumlvnader och celler kan leda till komplikationer eller nedsatt funktion paring laringng sikt Redogoumlr foumlr den endogena bildningen av sorbitol in vivo och den fortsatta metabolismen av sorbitol i de flesta celltyperna i kroppen Samtliga substrat och produkter samt enzym och coenzym skall anges i reaktionerna

Svar Glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADPH+ (enzymnamn aldosreduktas)Sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas - SDH)Oxidativ stress ocheller osmotiska effekter av sorbitol i de vaumlvnader som saknar SDHuppvisar ofta sk seneffekter i samband med diabetes

23 (2p) Redogoumlr med ord och en enkel skiss foumlr valfri (se texten ovan)signaltransduktionsvaumlg fraringn receptorproteinet struktur till och med det foumlrsta cytoplasmatiska maringlenzymet

Svar Gemensam signaltransduktionsvaumlg 7-TM-receptor G-protein (1048578 1048578 o 1048578 G1048578 binder GDP)Naumlr GDP bundet till G1048578 ersaumltts med GTP lossnar G1048578-GTP fraringn de oumlvriga G-proteinerna ochkommer i staumlllet binda till

a) [noradrenalin] adenylatcyklas som katalyserar bildningen av cAMP fraringn ATP cAMPaktiverar det tetramert inaktiva PKA som daring dissocierar i de individuella regulatoriskasubenheterna och katalytiska subenheterna

b) [acetylkolin] fosfolipas C som klyver PIP2 till DAG och IP3 daumlr IP3 binder till specifikareceptorer som leder till frisaumlttning av kalciumjoner intracellulaumlrt och som tillsammans medDAG aktiverar PKC)[se Champe Harvey Ferrier Biochemistry upplaga 4 fig 87+88 resp178]

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

Insulin oumlkar ocksaring transkriptionen av olika gener Eftersom glukosupptaget i levern skermha houmlgkapacitetstransportoumlrer (GLUT2) kommer floumldet och upptaget aumlven i levernparingverkas genom att enzymaktiviteten i tex glykolysen glykogenesen HMP-shunten ochfettsyrasyntesen oumlkar

18 (3p) Insulinresistens innebaumlr att cellernas foumlrmaringga att reagera paring insulin aumlr nedsatt Om du sjaumllv fick moumljlighet att utveckla en drog som syftade till att foumlrbaumlttra signaleringen fraringn en desensitiserad (nedreglerad) receptor vilket steg av signaltransduktionen skulle du foumlrsoumlka paringverka Vad bedoumlmer du att foumlr- och nackdelarna med just din strategi skulle vara Goumlr tankeexperimentet utifraringn ett generellt receptor-tyrosinkinas

Svar Maringnga raumltta svar finns varfoumlr varje svar bedoumlms enskilt

22 (1p) Fettsyrasyntesen kraumlver foumlrutom tvaring kolfoumlreningar ocksaring ett reducerat coenzym Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzymnamn och coenzym foumlr en valfri reaktion daumlr den reducerade formen av coenzymet bildas

Svar a) Glukos-6-fosfat + NADP+ + H2O 1048578 6-fosfoglukonat + NADPH + H+ (enzymnamnglukos-6-fosfatdehydrogenas)b) 6-fosfoglukonat + NADP+ 1048578 ribulos-5-fosfat + NADPH + H+ + CO2 (enzymnamn 6-fosfoglukonatdehydrogenas)c) malat + NADP+ 1048578 pyruvat + CO2 + NADPH + H+ (enzymnamn rdquomalic enzymerdquo altcytosolaumlrt-NADP+-beroende malatdehydrogenas)

26 (2p) Den normala kroppstemperaturen uppraumlttharinglls framfoumlrallt genom den vaumlrme som frigoumlrs vid olika reaktioner Man har spekulerat i att det finns vissa reaktioner som spelar en speciellt viktig roll foumlr vaumlrmeproduktionen (reaktionerna fungerar som smaring vaumlrmepumpar) En saringdan reaktion aumlr omvandlingen av fruktos-6-fosfat till fruktos-16-bisfosfat och viceversa Vad heter enzymerna som katalyserar dessa reaktioner och hur regleras deras aktivitet (det vill saumlga fraringgan gaumlller baringde bildning och nedbrytning av fruktos-16-bisfosfat)

Svar Fruktos 6-fosfat 1048578 fruktos-16-bisfosfat katalyseras av fosfofruktokinas 1 Enzymetstimuleras av fruktos-26-bisfosfat AMP och insulin och haumlmmas av citrat ATP vaumltejoneroch glukagon Fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat katalyseras av fruktos-16-bisfosfatasEnzymet stimuleras av citrat och glukagon och haumlmmas av fruktos-26-bisfosfat AMP ochinsulin

27 (3p) Andningskedjan aumlr den viktigaste energiproducenten i cellen Ange den principiella uppbyggnaden av andningskedjan och foumlrklara schematiskt hur energin bildas

Svar Se figur 68 i Biochemistry CHF (4e upplagan) foumlr uppbyggnad och organisation Detgenereras en protongradient naumlr elektroner passerar via komplexen I III resp IV (se figur

613 CHF 4e upplagan) Naumlr den utjaumlmnas via ATP-syntaset (komplex V) bildas energi somkan anvaumlndas till att omvandla ADP till ATP (oxidativa fosforyleringen)

36 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth eller Fischer) och bindningar foumlr laktos uppbyggnad Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp laktos efter normal enzymatisk processning med laktas absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden laktos bestaringr av galaktopyranos sammanfogad med glukopyranos mha enbeta(110485784)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se fig 73 i CHF IVe upplagan)Baringde galaktos och glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktivtransport och symportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPasbygger upp en koncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tvaring Na+ och in tre K+] vilkadras fraringn tarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosgalaktosmolekyl med in i cellen Ut urenterocyterna transporteras de tvaring sockrena med en koncentrationsgradient och mha denmera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

22 (3p) Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzym foumlrnedbrytningen av glykogen i en muskelcell till substrat som kan anvaumlndas i glykolysen Ange vilken specifik betydelse som PLP har i ett specifikt steg i denna process

Svar Glykogenfosforylas klyver 1048578-(110485784)-glykosidbindningar mellan C-1 och C-4 medhjaumllp av oorganiskt fosfat varvid det bildas glukos-1-fosfat Denna process fortgaringr tillsatt det kvarstaringr 4 glukosrester proximalt om ett greningsstaumllle rdquoDebranching enzymerdquoflyttar en kedja av 3 glukosrester fraringn en sidokedja om 4 glukos vid C-6 tillhuvudkedjan men en glukosrest blir kvar Den kvarvarande glukosresten hydrolyserasloss av rdquodebranching enzymerdquo och ger fritt glukos som kan fosforyleras till glukos-6-fosfat De frigjorda glukos-1-fosfat-molekylerna omvandlas mha ett mutas till glukos-6-fosfat Glukomutas anvaumlnder sig av PLP som coenzym och donator och acceptor aven fosfatgrupp

23 (4p) Redogoumlr foumlr den anaeroba metabolismen av glukos till och med bildningen av slutprodukten foumlr denna process Samtliga substrat och produkter skall anges samt enzym och coenzym foumlr de steg som paring olika saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATP eller NAD+NADH

Svar Se fig 822 (CHF 4e upplagan) foumlr samtliga steg (substrat produkter ATP ochNAD+NADH) De steg som paring naringgot saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATPeller NAD+NADH katalyseras i tur och ordning av glukokinashexokinasfosfofruktokinas 1 glyceraldehyd-3P-dehydrogenas fosfoglyceratkinas pyruvatkinassamt laktatdehydrogenas

26 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn de tvaring produkter som bildas cytosolaumlrt vid hydrolys av ATP redogoumlr foumlr hur dessa tvaring produkter kan aringterbildas till ATP genom oxidativ fosforylering Tips redogoumlrelsen skall bland annat inneharinglla en beskrivning av andningskedjans uppbyggnad lokalisation samt hur ATP bildas genom oxidativ fosforylering

Svar Se CHF Fig 68 och 613 foumlr detaljer Svaret skall bla inneharinglla 4 komplexvarav 13 och 4 transporterar protoner ut till intermembranoumlsa rummet daring elektronerfraringn NADH (substrat foumlr komplex 1) resp FADH2 (substrat foumlr komplex 2) passerargenom elektrontransportkedjan Tvaring mobila carriers (coenzymQ och cytokrom C) aumlrinvolverade i elektrontransporten till komplex III resp komplex IV I komplex IVreduceras en 1048578 O2 till H2O Aringterfloumldet av fyra H-joner fraringn det intermembranoumlsarummet till mitokondriematrix via ATPsyntas (komplex V) genererar ca en molekylATP fraringn ADP+Pi En antiport ombesoumlrjer intransporten av ADP till mitokondriematrixoch uttransporten av ATP till intermembranoumlsa rummet [Fosfatjoner transporteras in imitokondriematrix genom antiport]

11 (2p) Polyolen sorbitol som ingaringr i maringnga livsmedel som soumltningsmedel anses ha en viss lokal karieshaumlmmande effekt vid tuggummituggande Sorbitol kan ocksaring bildas endogent i kroppens celler Ansamling av sorbitol i specifika vaumlvnader och celler kan leda till komplikationer eller nedsatt funktion paring laringng sikt Redogoumlr foumlr den endogena bildningen av sorbitol in vivo och den fortsatta metabolismen av sorbitol i de flesta celltyperna i kroppen Samtliga substrat och produkter samt enzym och coenzym skall anges i reaktionerna

Svar Glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADPH+ (enzymnamn aldosreduktas)Sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas - SDH)Oxidativ stress ocheller osmotiska effekter av sorbitol i de vaumlvnader som saknar SDHuppvisar ofta sk seneffekter i samband med diabetes

23 (2p) Redogoumlr med ord och en enkel skiss foumlr valfri (se texten ovan)signaltransduktionsvaumlg fraringn receptorproteinet struktur till och med det foumlrsta cytoplasmatiska maringlenzymet

Svar Gemensam signaltransduktionsvaumlg 7-TM-receptor G-protein (1048578 1048578 o 1048578 G1048578 binder GDP)Naumlr GDP bundet till G1048578 ersaumltts med GTP lossnar G1048578-GTP fraringn de oumlvriga G-proteinerna ochkommer i staumlllet binda till

a) [noradrenalin] adenylatcyklas som katalyserar bildningen av cAMP fraringn ATP cAMPaktiverar det tetramert inaktiva PKA som daring dissocierar i de individuella regulatoriskasubenheterna och katalytiska subenheterna

b) [acetylkolin] fosfolipas C som klyver PIP2 till DAG och IP3 daumlr IP3 binder till specifikareceptorer som leder till frisaumlttning av kalciumjoner intracellulaumlrt och som tillsammans medDAG aktiverar PKC)[se Champe Harvey Ferrier Biochemistry upplaga 4 fig 87+88 resp178]

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

613 CHF 4e upplagan) Naumlr den utjaumlmnas via ATP-syntaset (komplex V) bildas energi somkan anvaumlndas till att omvandla ADP till ATP (oxidativa fosforyleringen)

36 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth eller Fischer) och bindningar foumlr laktos uppbyggnad Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp laktos efter normal enzymatisk processning med laktas absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden laktos bestaringr av galaktopyranos sammanfogad med glukopyranos mha enbeta(110485784)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se fig 73 i CHF IVe upplagan)Baringde galaktos och glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktivtransport och symportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPasbygger upp en koncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tvaring Na+ och in tre K+] vilkadras fraringn tarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosgalaktosmolekyl med in i cellen Ut urenterocyterna transporteras de tvaring sockrena med en koncentrationsgradient och mha denmera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

22 (3p) Redogoumlr med angivande av substrat och produkter samt enzym foumlrnedbrytningen av glykogen i en muskelcell till substrat som kan anvaumlndas i glykolysen Ange vilken specifik betydelse som PLP har i ett specifikt steg i denna process

Svar Glykogenfosforylas klyver 1048578-(110485784)-glykosidbindningar mellan C-1 och C-4 medhjaumllp av oorganiskt fosfat varvid det bildas glukos-1-fosfat Denna process fortgaringr tillsatt det kvarstaringr 4 glukosrester proximalt om ett greningsstaumllle rdquoDebranching enzymerdquoflyttar en kedja av 3 glukosrester fraringn en sidokedja om 4 glukos vid C-6 tillhuvudkedjan men en glukosrest blir kvar Den kvarvarande glukosresten hydrolyserasloss av rdquodebranching enzymerdquo och ger fritt glukos som kan fosforyleras till glukos-6-fosfat De frigjorda glukos-1-fosfat-molekylerna omvandlas mha ett mutas till glukos-6-fosfat Glukomutas anvaumlnder sig av PLP som coenzym och donator och acceptor aven fosfatgrupp

23 (4p) Redogoumlr foumlr den anaeroba metabolismen av glukos till och med bildningen av slutprodukten foumlr denna process Samtliga substrat och produkter skall anges samt enzym och coenzym foumlr de steg som paring olika saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATP eller NAD+NADH

Svar Se fig 822 (CHF 4e upplagan) foumlr samtliga steg (substrat produkter ATP ochNAD+NADH) De steg som paring naringgot saumltt involverar bildning eller konsumtion av ATPeller NAD+NADH katalyseras i tur och ordning av glukokinashexokinasfosfofruktokinas 1 glyceraldehyd-3P-dehydrogenas fosfoglyceratkinas pyruvatkinassamt laktatdehydrogenas

26 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn de tvaring produkter som bildas cytosolaumlrt vid hydrolys av ATP redogoumlr foumlr hur dessa tvaring produkter kan aringterbildas till ATP genom oxidativ fosforylering Tips redogoumlrelsen skall bland annat inneharinglla en beskrivning av andningskedjans uppbyggnad lokalisation samt hur ATP bildas genom oxidativ fosforylering

Svar Se CHF Fig 68 och 613 foumlr detaljer Svaret skall bla inneharinglla 4 komplexvarav 13 och 4 transporterar protoner ut till intermembranoumlsa rummet daring elektronerfraringn NADH (substrat foumlr komplex 1) resp FADH2 (substrat foumlr komplex 2) passerargenom elektrontransportkedjan Tvaring mobila carriers (coenzymQ och cytokrom C) aumlrinvolverade i elektrontransporten till komplex III resp komplex IV I komplex IVreduceras en 1048578 O2 till H2O Aringterfloumldet av fyra H-joner fraringn det intermembranoumlsarummet till mitokondriematrix via ATPsyntas (komplex V) genererar ca en molekylATP fraringn ADP+Pi En antiport ombesoumlrjer intransporten av ADP till mitokondriematrixoch uttransporten av ATP till intermembranoumlsa rummet [Fosfatjoner transporteras in imitokondriematrix genom antiport]

11 (2p) Polyolen sorbitol som ingaringr i maringnga livsmedel som soumltningsmedel anses ha en viss lokal karieshaumlmmande effekt vid tuggummituggande Sorbitol kan ocksaring bildas endogent i kroppens celler Ansamling av sorbitol i specifika vaumlvnader och celler kan leda till komplikationer eller nedsatt funktion paring laringng sikt Redogoumlr foumlr den endogena bildningen av sorbitol in vivo och den fortsatta metabolismen av sorbitol i de flesta celltyperna i kroppen Samtliga substrat och produkter samt enzym och coenzym skall anges i reaktionerna

Svar Glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADPH+ (enzymnamn aldosreduktas)Sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas - SDH)Oxidativ stress ocheller osmotiska effekter av sorbitol i de vaumlvnader som saknar SDHuppvisar ofta sk seneffekter i samband med diabetes

23 (2p) Redogoumlr med ord och en enkel skiss foumlr valfri (se texten ovan)signaltransduktionsvaumlg fraringn receptorproteinet struktur till och med det foumlrsta cytoplasmatiska maringlenzymet

Svar Gemensam signaltransduktionsvaumlg 7-TM-receptor G-protein (1048578 1048578 o 1048578 G1048578 binder GDP)Naumlr GDP bundet till G1048578 ersaumltts med GTP lossnar G1048578-GTP fraringn de oumlvriga G-proteinerna ochkommer i staumlllet binda till

a) [noradrenalin] adenylatcyklas som katalyserar bildningen av cAMP fraringn ATP cAMPaktiverar det tetramert inaktiva PKA som daring dissocierar i de individuella regulatoriskasubenheterna och katalytiska subenheterna

b) [acetylkolin] fosfolipas C som klyver PIP2 till DAG och IP3 daumlr IP3 binder till specifikareceptorer som leder till frisaumlttning av kalciumjoner intracellulaumlrt och som tillsammans medDAG aktiverar PKC)[se Champe Harvey Ferrier Biochemistry upplaga 4 fig 87+88 resp178]

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

26 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn de tvaring produkter som bildas cytosolaumlrt vid hydrolys av ATP redogoumlr foumlr hur dessa tvaring produkter kan aringterbildas till ATP genom oxidativ fosforylering Tips redogoumlrelsen skall bland annat inneharinglla en beskrivning av andningskedjans uppbyggnad lokalisation samt hur ATP bildas genom oxidativ fosforylering

Svar Se CHF Fig 68 och 613 foumlr detaljer Svaret skall bla inneharinglla 4 komplexvarav 13 och 4 transporterar protoner ut till intermembranoumlsa rummet daring elektronerfraringn NADH (substrat foumlr komplex 1) resp FADH2 (substrat foumlr komplex 2) passerargenom elektrontransportkedjan Tvaring mobila carriers (coenzymQ och cytokrom C) aumlrinvolverade i elektrontransporten till komplex III resp komplex IV I komplex IVreduceras en 1048578 O2 till H2O Aringterfloumldet av fyra H-joner fraringn det intermembranoumlsarummet till mitokondriematrix via ATPsyntas (komplex V) genererar ca en molekylATP fraringn ADP+Pi En antiport ombesoumlrjer intransporten av ADP till mitokondriematrixoch uttransporten av ATP till intermembranoumlsa rummet [Fosfatjoner transporteras in imitokondriematrix genom antiport]

11 (2p) Polyolen sorbitol som ingaringr i maringnga livsmedel som soumltningsmedel anses ha en viss lokal karieshaumlmmande effekt vid tuggummituggande Sorbitol kan ocksaring bildas endogent i kroppens celler Ansamling av sorbitol i specifika vaumlvnader och celler kan leda till komplikationer eller nedsatt funktion paring laringng sikt Redogoumlr foumlr den endogena bildningen av sorbitol in vivo och den fortsatta metabolismen av sorbitol i de flesta celltyperna i kroppen Samtliga substrat och produkter samt enzym och coenzym skall anges i reaktionerna

Svar Glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADPH+ (enzymnamn aldosreduktas)Sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas - SDH)Oxidativ stress ocheller osmotiska effekter av sorbitol i de vaumlvnader som saknar SDHuppvisar ofta sk seneffekter i samband med diabetes

23 (2p) Redogoumlr med ord och en enkel skiss foumlr valfri (se texten ovan)signaltransduktionsvaumlg fraringn receptorproteinet struktur till och med det foumlrsta cytoplasmatiska maringlenzymet

Svar Gemensam signaltransduktionsvaumlg 7-TM-receptor G-protein (1048578 1048578 o 1048578 G1048578 binder GDP)Naumlr GDP bundet till G1048578 ersaumltts med GTP lossnar G1048578-GTP fraringn de oumlvriga G-proteinerna ochkommer i staumlllet binda till

a) [noradrenalin] adenylatcyklas som katalyserar bildningen av cAMP fraringn ATP cAMPaktiverar det tetramert inaktiva PKA som daring dissocierar i de individuella regulatoriskasubenheterna och katalytiska subenheterna

b) [acetylkolin] fosfolipas C som klyver PIP2 till DAG och IP3 daumlr IP3 binder till specifikareceptorer som leder till frisaumlttning av kalciumjoner intracellulaumlrt och som tillsammans medDAG aktiverar PKC)[se Champe Harvey Ferrier Biochemistry upplaga 4 fig 87+88 resp178]

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

28 (2p) Den tillvaumlxthaumlmmande effekten av 2-DG paring tumoumlrer paringverkas av det dietaumlra intaget av glukos och moumljligen ocksaring av det dietaumlra intaget av fruktos Med utgaringngspunkt fraringn den intracellulaumlra hanteringen och hormonella paringverkan av dessa kolhydrater (glukos respektive fruktos) resonera kortfattat kring hur effekten av 2-DG kan komma att paringverkas av respektive kolhydrat

Svar Ett oumlkat dietaumlrt intag av glukos kommer att medfoumlra en konkurrens om isomeraset och attrelativt flera rdquovanligardquo molekyler glukos-6-fosfat kommer att metaboliseras paring vanligt saumltt iglykolysen och eller via HMP-shunten Glukos kommer dessutom att stimulera frisaumlttningenav insulin och daumlrmed oumlkar aktivitet hos de regulatoriska enzymerna i glykolysen och HMPshuntenvilket ocksaring bidrar till at minska den haumlmmande effekten av 2-DG Fruktos kommeratt metaboliseras mha fruktokinas till fruktos-1-P och vidare till DHAP och glyceraldehydMha glyceraldehydkinas bildas glyceraldehyd-3-fosfat som sedan kan metaboliserasvidare i glykolysen Eftersom 2-DG daumlrfoumlr inte alls kan haumlmma energibildningen efter intagav fruktos boumlr man antagligen undvika intag av fruktos Aring andra sidan anses fruktos intestimulera frisaumlttningen av insulin och daumlrmed paringverkas inte de reglerade glykolytiskaenzymerna paring samma saumltt som av glukos

29 (3p) Det mitokondriellt associerade hexokinas II anses vara kopplat via proteinproteininteraktioner (kallad foumlr rdquoATPsyntassomenrdquo) till den oxidativa fosforyleringen och produktionen av ATPRedogoumlr foumlr andningskedjans uppbyggnad och hur den oxidativa fosforyleringen normalt fungerar

Svar Se figurerna 68 och 613 i Ferrier Champe and Harveys Biochemistry 4e upplagan [ATPsom bildas i mha av ATPsyntaset och som transporteras ut via ATPADP translokasetanses genom den fysiska naumlrheten i ATP-syntassomen direkt anvaumlndas av hexokinas II somi de allra flesta celler staringr foumlr den initiala fosforyleringen av glukos och bildningen avglukos-6-fosfat En haumlmning av ATP-syntassomen utgoumlr en annan ny metabol farmakologiskangreppspunkt foumlr att minska energibildningen hos cancerceller]

22 (1p) Herr Smiths spermier anvaumlnder sig av fruktos som primaumlr energikaumllla Beskriv med reaktionsformler hur spermier och maringnga andra celltyper vid hyperglykemi (till exempel vid diabetes) kan bilda fruktos fraringn glukos Ange substrat produkter och enzym foumlr samtliga steg Som svarsalternativ till enzymnamn kan strukturfoumlraumlndring beskrivas

Svar Glukos1048578 aldosreduktas1048578sorbitol1048578sorbitoldehydrogenas1048578fruktos

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

23 (5p) Intracellulaumlrt fruktos som bildas via mekanismen ovan (fraringga 18) eller som naringtt en cell via cellulaumlrt upptag fraringn blodbanan kan metaboliseras till ATP som i spermien kan anvaumlndas foumlr att driva roumlrelsemaskineriet Vilka katabola ocheller anabolahuvudprocesser aumlr involverade i omvandlingen av fruktos till ATP Redovisaenergiutbytet (ekvivalenter ATPmolekyl fruktos) som erharinglles vid fullstaumlndig aerob metabolism av fruktos till CO2 och H2O genom att beskriva (substrat produkt och eventuella coenzymer) de metabola steg daumlr det aringtgaringr eller avges energi i form av trifosfatnukleotider eller reducerade coenzymer Beskriv hur de olika reducerade coenzymerna i mitokondrien kan omvandlas till ATP

Svar Glykolysen citronsyracykeln samt andningskedjan(elektrontransportkedjan+ATPsyntas) Fruktos+ATP1048578Fruktos-1-fosfat1048578DHAP +glyceraldehyd DHAP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat (glyceraldehyd+ATP1048578glyceraldehyd-3-fosfat) glyceraldehyd-3-fosfat 1048578 13bisfosfoglycerat+NADH10485783-fosfoglycerat+ATP10485781048578PEP1048578pyruvat+ATPpyruvat1048578acetylCoA+NADH10485781048578isocitrat10485781048578-ketoglutarat+NADH 1048578-KG1048578succinylCoA+NADH1048578succinat+GTP1048578fumarat+FADH21048578malat1048578oxaloacetat +NADHI mitokondrien omvandlas varje molekyl NADH i elektrontransportkedjans komplexoch ATPsyntas till ca 25-3 ATP molekyler och FADH2 paring motsvarande saumltt till 15-2ATP molekyler Det totala energiutbytet [Champe Harvey and Ferrier 3 ATPNADHoch 2ATPFADH2 ] foumlr fruktos blir approximativt detsamma som foumlr glukos dvs 8 iglykolysen 6 i pyruvatdehydrogenaskomplexet 24 i citronsyracykeln = 3836 ATPberor paring vilken skyttel som anvaumlndes foumlr mitokondriellt upptag av cytosolaumlrt NADH

7 (1p) Ge ett motiverat svar till varfoumlr man maumlter HbAIc hos en diabetiker

Svar Vid foumlrhoumljda blodglukosvaumlrden kommer en stoumlrre andel av HbA i de roumldablodkropparna att glykeras (HbAIc) Pga de roumlda blodkropparnas livslaumlngd om 120 dagar ger maumltning av HbAIc ett integrativt maringtt paring blodglukos oumlver tiden

11 (2p) Rangordna kolhydrater lipider proteiner och alkohol med avseende paringenergiinneharingll (kcal) per viktsenhet (gram) Ange dessutom ungefaumlr hur stortenergiinneharingllet (kcalg) aumlr i de olika dietaumlra substraten

Svar Kolhydrater och proteiner ca 4 kcalg alkohol ca 7 kcalg samt lipider 9 kcalg

17 (6p) Som inledningsvis naumlmnts stimulerar kortisol proteolysen och aumlvenglukoneogenesen genom att vissa enzymer i den senare processen uppregleras I levern omvandlas maringnga av de aminosyror som frisatts vid muskelnedbrytning till pyruvat eller 1048578-ketoglutarat Med utgaringngspunkt fraringn den senare intermediaumlren i citronsyracykeln (1048578-ketoglutarat) redogoumlr foumlr bildningen av glukos Samtliga reaktionssteg skall beskrivas med

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

angivande av substrat- och produktnamn Foumlr de huvudreglerande stegenskall aumlven enzymnamnen anges I reaktionerna skall ocksaring eventuella coenzymer angessamt om det aringtgaringr eller bildas energiekvivalenter i form av ATPGTP Medutgaringngspunkt fraringn redoxstatus paring de bildade coenzymerna och turnover avenergiekvivalenterna ge en motiverad foumlrklaring till om det aringtgaringr energi eller frigoumlrsenergi vid bildningen av glukos fraringn 1048578-ketoglutarat

Svara) 1048578-ketoglutarat + CoA + NAD+ 1048578 succinyl CoA + CO2 + NADH + H+(enzym a-ketoglutaratdehydrogenaskomplexet)b) succinyl CoA + GDP + Pi 1048578 succinat + GTP + CoAc) succinat + FAD 1048578 fumarat + FADH2d) fumarat 1048578 malat[uttransport fraringn mitokondrien till cytosolen]e) malat + NAD+ 1048578 oxaloacetat + NADH + H+f) oxaloacetat + GTP 1048578 fosfoenolpyruvat (PEP) + GDP + Pi + CO2 (enzymnamnPEP-karboxykinas)g) PEP 1048578 2-fosfoglycerat 1048578 3-fosfoglycerath) 3-fosfoglycerat + ATP 1048578 13-bisfosfoglycerat (13-BPG) + ADPi) 13-BPG + NADH + H+ 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat + NAD+j) glyceraldehyd-3-fosfat 10485781048578 dihydroxyacetonfosfat (DHAP)[Fram till detta steg aringtgaringr det 2 molekyler 1048578-ketoglutarat foumlr att goumlra en molekyl glukos]k) glyceraldehyd-3-fosfat + DHAP 1048578 fruktos-16-bisfosfatl) fruktos-16-bisfosfat 1048578 fruktos-6-fosfat + Pi (enzymnamn fruktos-16-bisfosfatas)m) fruktos-6-fosfat 1048578 glukos-6-fosfatn) glukos-6-fosfat 1048578 glukos + Pi (enzymnamn glukos-6-fosfatas)Nettomaumlssigt bildas det flera reducerade coenzymer aumln det aringtgaringr1FADH2 + 1NADH permolekyl 1048578-ketoglutarat som motsvarar ca 5ATP ekvivalenter

26 (3p) Staumlrkelse och sukros utgoumlr ca 90 av de dietaumlra kolhydraterna som vi normalt kan tillgodogoumlra oss I matsmaumlltningskanalen skall dessa kolhydrater brytas ner till monosackarider Redogoumlr foumlr dessa kolhydraters successiva nedbrytning i tunntarmen med angivande av substrat produkter och samtliga enzymer

Svar Staumlrkelse bestaringr av amylos och amylopektin vilka baringda aumlr homoglykaneruppbyggda av D-glukosenheter sammanfogade med 10485781-4-bindningar och 10485781-6-bindingar (amylopektin enbart) Sukros bestaringr D-glukos och D-fruktos sammanfogademed 10485781-10485782-bindningar Foumlr fullstaumlndig nedbrytning behoumlvs pankreasamylas sombryter ned staumlrkelse till maltos maltotrios och 1048578-limitdextriner Foumlr nedbrytning av dekvarvarande 10485781-4 bindningarna i dessa sackarider behoumlvs enzymet maltas vilketgenererar D-glukosenheter och isomaltos (tvaring D-glukosenheter sammanfogade med en10485781-6-bindning) Foumlr nedbrytning av sukros och isomaltos behoumlvs tvaring enzymatiskaaktiviteter som finns i sukras-isomltaskomplexet Sukrasdelen klyver bindningen isukras och frigoumlr daumlrmed D-glukos och D-fruktos Klyvningen av bidningen iisomaltos genererar tvaring D-glukosenheter [Sukrasdelen av enzymkomplexet har ocksaringviss aktivitet och foumlrmaringga att bryta ned 10485781-4-bindningar vilket kan kompensera foumlr enev maltasbrist]

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

27 (1p) Foumlrklara utifraringn grundlaumlggande kemiska egenskaper hos vatten och D-glukos hur kolhydrater kan vara vattenbindande (hydrofila)

Svar D-glukos i pyranosform inneharingller fem hydroxylgrupper som via sina tvaring friaelektronpar paring syreatomerna och respektive polariserade vaumlteatom teoretiskt kanbinda tre vattenmolekyler via vaumltebindningar Ytterligare tvaring vatten kan teoretisktbinda till syret i pyranosringen

19 (2p) Redogoumlr med hjaumllp av strukturformler (Haworth) och bindningar foumlr uppbyggnaden av sukros Redogoumlr ocksaring foumlr hur de olika monosackaridkomponenterna som bygger upp sukros efter normal enzymatisk processning med sukras absorberas in i enterocyterna och hur dessa sedan transporteras vidare ut i blodbanan

Svar Disackariden sukros bestaringr av glukopyranos sammanfogad med fruktofuranos mha en(α1 β2)-glykosidbindning (foumlr strukturformler se panel 2 sid 113 i Alberts femteupplagan)Glukos i pyranosform absorberas in i enterocyterna mha sekundaumlr aktiv transport ochsymportproteinet SGLT1 Ett i basalmembranet lokaliserat Na+K+-ATPas bygger upp enkoncentrationsgradient av natriumjoner [pumpar ut tre Na+ och in tvaring K+] vilka dras fraringntarmlumen och passivt foumlljer daring en glukosmolekyl med in i cellen Fruktos absorberas mhafaciliterad diffusion och GLUT5 Ut ur enterocyterna transporteras de tvaring sockermolekylernamed en koncentrationsgradient och mha den mera ospecifika glukostransportoumlren GLUT2

20 (3p) Mutationer i det sista reglerade enzymsteget i glykolysen respektive i det foumlrsta enzymsteget i HMP-shunten aumlr exempel paring saringdana foumlraumlndringar som paring olika saumltt kan ge upphov till hemolytisk anemi Redogoumlr med angivande av samtliga substrat produkter enzym och enzymnamn foumlr de tvaring biokemiska reaktionerna som aringsyftas Foumlrklara ocksaring hur tvaring saring olika biokemiska reaktioner paring olika saumltt kan ge samma patofysiologiska konsekvens i de roumldablodkropparna [Ledtraringd Den roumlda blodkroppen saknar mitokondrier och cellkaumlrna]

Svara) Enzymet pyruvatkinas katalyserar reaktionen PEP + ADP pyruvat + ATPb) Enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas katalyserar den huvudreglerade reaktionen i HMPshuntendvs oxidationsreaktionen glukos-6-fosfat + NADP+ [+H2O] 6-fosfoglukonat +NADPH + H+NADPH som bildas i den senare reaktion behoumlvs som coenzym foumlr glutationreduktas sombehoumlvs foumlr att reducera den oxiderade formen av glutation som bildats daring den roumldablodkroppen utsaumltts foumlr oxidativ stress ndash brist paring NADPH leder till hemolys Minskad aktivitethos pyruvatkinas leder till minskad substratfosforylering och daumlrmed energibrist och islutaumlndan till hemolys

23 (3p) Om det sista reglerade glykolytiska steget haumlmmas i de roumlda blodkropparna (RBK) paring grund av en mutation i enzymet kommer det ske en ansamling av de glykolytiska

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

intermediaumlrerna som bildats innan det muterade enzymsteget Koncentrationen av en av dessa intermediaumlrer som bildas specifikt i de roumlda blodkropparna och som fungerar som en allosterregulator till hemoglobin kan oumlka aumlnda upp till tre till fyra garingnger Med utgaringngspunkt fraringn valfri trios i glykolysen foumlrklara kortfattat hur denna allostera regulator bildas (substrat och produkter) samt redogoumlr foumlr vilka konsekvenser bildning av denna regulator faringr paring ATPbildningeni RBK kontra andra celler som ej bildar denna allostera regulator Foumlrklara ocksaringmed hjaumllp av ett syremaumlttnadsdiagram (storhet och sorter skall anges) hur oumlkande maumlngder av den allostera regulator kommer att paringverka associationsdissociationskurvan foumlr syrgas till hemoglobin och vilka funktionella konsekvenser detta faringr

Svar Den allostera regulatorn 23-bisfosfoglycerat bildas i en mutas-katalyserad reaktion i deroumlda blodkropparna 13-BPG 23-BPG Genom att inte alla 13-BPG ndash molekyler kommeratt ge upphov till substratfosforylering och ATP-bildning som i andra celler kommer ATPbildningeni RBK vara lite laumlgre Daring maumlngderna 23-BPG oumlkar sker en houmlgerfoumlrskjutning avdissociationskurvan i ett syremaumlttnadsdiagram (se fig 311 i CHF 4e upplagan) Dennahoumlgerfoumlrskjutning innebaumlr att affiniteten foumlr syrgas minskar och att det daumlrfoumlr blir svaringrare attbinda in syrgas men laumlttare att avge detsamma

31 (15p) Redogoumlr med angivande av substrat produkter enzym foumlr den specifika glukoneogenetiska reaktion som kraumlver biotin samt ange vilken specifik funktion som biotin har i denna katalytiska reaktion

Svar Pyruvat + CO2 + ATP oxaloacetat + ADP + Pi (enzym pyruvatkarboxylas) Biotinsfunktion aumlr gruppoumlverfoumlrande och mera specifikt binder biotin det andra substratet koldioxid

33 (3p) Oumlkad intracellulaumlr tillgaringng paring glukos kan i vissa celler leda till oxidativ stress och i foumlrlaumlngningen till DNA-skador Dessa skador leder bland annat till aktivering av PARP och modifiering av det GAPDH som finns i kaumlrnan Denna modifiering av GAPDH i kaumlrnanresulterar i att den cytosolaumlra tillgaringngen av GAPDH minskar Med utgaringngspunkt fraringn glukos eller naringgon valfri glykolytisk intermediaumlr redogoumlr med angivande av substrat och produkter (enzym och coenzym skall endast anges foumlr redoxreaktioner) foumlr hur en minskad cytosolaumlr tillgaringng paring GAPDH kan komma att leda till en oumlkad bildning av sorbitol respektive diacylglycerol (DAG)

Vid diabetes mellitus kan sorbitol och DAG efter laringng tid ge upphov till patologisk paringverkan

Foumlrklara kortfattat varfoumlrhur dessa produkter kan ge upphov till saring kallade sena komplikationer i samband med diabetes mellitus

Svar Glukos + NADPH + H+ sorbitol + NADP+ (enzym aldosreduktas) Sorbitol anses ha enosmotisk effekt i de vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenas Dessutom foumlrbrukasNADPH naringgot som leder till ytterligare oumlkad oxidativ stressGlyceraldehyd-3-fosfat som ocksaring kan ansamlas vid minskad cytosolaumlr tillgaringng av GAPDHkan omvandlas till DHAP som sedan i flera steg omvandlas vidare till DAG

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

DHAP + NADH + H+ NAD+ + glycerol-3-P (enzym glycerol-3-fosfatdehydrogenas)glycerol-3-P + acylCoA lysofosfatidsyra + CoA lysofosfatidsyra + acylCoA fosfatidsyra + CoA fosfatidsyra + H2O DAG + Pi DAG fungera som coactivator till PKC[ som fosforylerar bla olika transkriptionsfaktorer naringgot som leder till nedreglering aveNOS]

34 (1p) Foumlrklara varfoumlr glukosuri kan leda till oumlkade urinmaumlngderSvar Daring njurtroumlskeln foumlr glukos i urinen oumlverskrids dvs daring koncentrationen av glukos iurinen oumlverstiger transportkapaciteten hos njurens glukostransportoumlrer ca 10 mM kommerglukos pga osmotiska effekter (hydratisering) dra med sig vatten ut

16 (4p) Redogoumlr foumlr hur glukos fullstaumlndigt metaboliseras under anaeroba betingelser foumlr att skapa energi hos cancercellerna Endast de reaktionssteg som kostar energi i form av nukleotider ocheller reducerade coenzymer eller daumlr saringdana energiformer bildas skall beskrivas Foumlr dessa reaktioner skall samtliga substrat och produkter enzymnamn samt eventuella coenzymer anges Ange ocksaring hur mycket ATP som bildas under anaeroba betingelser gentemot aeroba betingelser vid fullstaumlndig foumlrbraumlnning av en molekyl glukos

Svar Glukos + ATP 1048578 Glukos-6-fosfat + ADP (enzymnamn glukokinashexokinas)Fruktos-6-P + ATP 1048578 fruktos-16-bisfosfat + ADP (enzymnamn fosfofruktokinas I) Glyceraldehyd-3-P + Pi + NAD+ 1048578 13-BPG + NADH + H+ (enzymnamnglyceraldehyd-fosfatDH)13-BPG + ADP 1048578 3-fosfoglycerat + ATP (enzymnamn fosfoglyceratkinas)Fosfoenolpyruvat (PEP) + ADP 1048578 pyruvat + ATP (enzymnamn pyruvatkinas)Pyruvat + NADH + H+ 1048578 laktat + NAD+ (enzymnamn laktatdehydrogenas)2 ATP kontra 3638 ATP erharinglls under anaeroba kontra aeroba betingelser

18 (2p) Redogoumlr foumlr den signaltransduktionsmekanism genom vilken insulin verkar (fraringn receptorproteinets struktur till snabb paringverkan paring valfritt enzym iglykogenomsaumlttningen)

Svar Dimeriserad tyrosinkinasreceptor autofosforylering som leder till att receptornfosforylerar IRS1 IRS1 kaumlnns igen av PI-3K som daring allostert aktiveras och fosforylerarPIP2 till PIP3 PIP3 kaumlnns igen av PKB som leder fram till aktivering av ett fosfatas somdefosforylerar tex glykogensyntas

7 (1p) Naumlr vi foumlrbraumlnner alkohol och olika naumlringsaumlmnen saringsom kolhydrater fett och proteiner utvinns olika maumlngder av energigram aumlmne Rangordna dessa aumlmnen och alkohol med avseende paring hur mycket energi som utvinns (1 minst 4 mest) vid metabolism samt ange ungefaumlr hur mycket energi i kcalJ som frisaumltts per gram aumlmne

Svar 1 och 2 kolhydrater och proteiner 3 alkohol 4 fett (4 och 47 resp 9 kcalg)

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

8 (2p) Vid alkoholmetabolism bildas stora maumlngder NADH i levercytosolen Redogoumlr foumlr hur detta energioumlverskott i NADH oumlverfoumlrs in i mitokondrien foumlr att ett maximalt energiutbyte skall erharingllas

Svar Foumlr att maximalt energiutbyte skall erharingllas skall energioumlverskottet i NADH flyttas mha malat-aspartatskytteln

16 (2p) Diabetiker drabbas ofta av bensaringr och andra senkomplikationer som en foumlljd av sinsjukdom Redogoumlr foumlr tvaring vanliga molekylaumlra foumlrklaringar till de patologiska foumlraumlndringar som dokumenterats vid diabetes i vissa speciellt kaumlnsliga vaumlvnader (till exempel kaumlrl och nerver) Dessa foumlraumlndringar anses ha sin grund i laringngvarigt foumlrhoumljda koncentrationer av glukos baringde extra- och intracellulaumlrt

Svar 1) Glykering av proteiner (icke enzymatisk och ospecifik proteinglykosylering) berorparing oumlkad koncentration av glukos som ej befinner sig i pyranosform Den oumlppna formen avglukos kan ospecifikt reagera med tex aminogrupper i proteiner (tex HbAIc) och daumlrmedkomma att paringverka proteiners funktion2) Reduktion av aldehydgruppen i glukos till sockeralkoholen sorbitol mha aldosreduktas[coenzym NADPH + H+ 1048578NADP+ ] I vaumlvnader som saknar enzymet sorbitoldehydrogenasansamlas osmotiskt aktivt sorbitol med resultat att vaumlvnadens funktion och foumlrmaringga tillsaringrlaumlkning antagligen paringverkas

17 (3p) Vid diabetes typ 2 uppvisar patienten insulinresistens Det kan finnas maringnga orsaker till denna resistens saringsom fel paring signaltransduktionsmekanismen foumlr insulin Redogoumlr foumlr

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

insulins signaltransduktionsmekanism fraringn receptorprotein till maringlproteinet i muskelns glykogensyntes

Svar Receptorn aumlr uppbyggd av tvaring subenheter (vardera bestaringende av tvaring domaumlnersammanharingllna med en disulfidbrygga) sammanfogade med en disulfidbrygga Inbindning avinsulin till en 1048578-domaumln leder till strukturfoumlraumlndring i den intracellulaumlra domaumlnen och korsvisautofosforylering av Tyr-rester i 1048578-domaumlnerna Hela receptorligandkomplexet fungerar nusom ett kinas och kan fosforylera ett ldquodockningsproteinrdquo IRS (insulin-receptor-substrat) somkaumlnns igen av olika andra proteiner tex PI-3K PI-3K kan fosforylera PIP2 till PIP3 som i sintur kaumlnns igen av PKB (AKT) som i aktiverad form (PKB-P) kan katalysera olika reaktionersaringsom fosforylering GSK rekrytering av GLUT4 fraringn en intracellulaumlr vesikelpool (iskelettmuskulatur fettvaumlv och hjaumlrta) Aktivt PKB kan via flera steg aktivera olika fosfatasersom defosforylerar tex glykogensyntas

30 (1p) Enzymet laktas kan bryta ned laktos men ej cellulosa Detta beror paring specificiteten hos laktas och strukturen foumlr respektive substrat Beskriv uppbyggnaden foumlr laktos med angivande av ingaringende monosackarider och bindningstyptyper

Svar Laktas aumlr uppbyggd av monosackariderna D-galaktos och D-glukos som aumlr sammanfogade med 1048578-(1-4)-glykosidbindningar i den angivna ordningen

31 (2p) Beskriv absorptionsprocessen foumlr de i laktos ingaringende monosackariderna (fraringntarmlumen via epitelcellen och vidare till blodbanan)Svar Absorption av galaktos och glukos (i pyranosform) fraringn tarmlumen till epitelcellen skergenom symport med Na-joner och m h a glukostransportoumlren SGLT1 [rdquosodium glucosetransporter 1rdquo] som drivs genom sekundaumlr aktiv transport Na-gradienten skapas mha ettNaK-ATPas i basalmembranet mot blodbanan Fraringn epitelcellen in i blodbanan transporterasbaringde galaktos och glukos mha GLUT2

32 (3p) Om man aumlr laktosintolerant boumlr man minimera intaget av laktos Beskriv hur enlaktosintolerant mamma trots detta kan bilda laktos med monosackariden glukos somutgaringngsmaterial Samtliga reaktionssteg fraringn glukos till laktos skall beskrivas (susbstratprodukter och enzymnamn skall ingaring i denna beskrivning)Svar En laktosintolerant mamma kan bilda laktos aumlven om hon undviker dietaumlrt intag avgalaktos (den huvudsakliga kaumlllan foumlr galaktos aumlr laktos) genom att om hon aumlr frisk utnyttjarsitt UDPndash 4 ndash galakto-glykosyl-epimeras som omvandlar UDP-glukos till UDP-galaktosglukos1048578 glukos-6-fosfat (hexokinasglukokinas)glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat (fosfoglukomutas)glukos-1-fosfat + UTP 1048578 UDP-glukos + UDP [(UDP-glukospyrofosforylas)]UDP-glukos middot UDP-galaktos (galakto-glykosyl epimeras)[UDP-galaktos + glukos 1048578 laktos + UDP (UDP-galaktos glukos-galaktosyltransferas)]Galaktos och glukos aumlr C4-epimerer som skiljer sig strukturellt aringt paring kol 4 vad avserhydroxylgruppens placering i denna position (foumlr pyranosformerna befinner sig OH-gruppennedanfoumlr resp ovanfoumlr ringens plan foumlr glukos resp galaktos) [Med epimerer avses tvaringsocker som skiljer sig aringr vad avser gruppernas orientering paring ett asymmetriskt kol]

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

8 (2p) Foumlr att uppraumlttharinglla nivaringerna av blodglukos under natten daring man vanligtvis inte tillfoumlrnaringgra naumlringsaumlmnen till kroppen staumllls metabolismen om bland annat genom att nivaringerna avhormonet glukagon oumlkar Redogoumlr foumlr glukagons signaltransduktion fraringn receptorproteinetsuppbyggnad fram till och med aktivering av foumlrsta intracellulaumlra cytoplasmatiskt lokaliserademaringlenzymetSvar Signaltransduktion foumlr glukagon 7-TM-receptor trimert G-protein daumlr G1048578 binder GDPutbyte av GDP mot GTP dissociation av G10485781048578GTP som binder till och aktiverar enzymetadenylatcyklas Enzymet katalyserar omvandling av ATP till cAMP + PPi cAMP binder tillregulatoriska subenheter paring det tetramera enzymet PKA (tvaring regulatoriska subenheter och tvaringkatalytiska) Inbindningen av cAMP till de regulatoriska subenheterna leder tillstrukturparingverkan och dissociation av de katalytiska subenheterna som daumlrmed aktiveras ochkan fosforylera olika maringlenzymer9

12 (2p) Kroppens vanligaste energimolekyl ATP kan genereras enligt tvaring principer beroendeparing metabola omstaumlndigheter och celltyp substratfosforylering och oxidativ fosforyleringBeskriv principen foumlr oxidativ fosforylering som foumlrekommer i de allra flesta celler ikroppenSvar Genom den oxidativa fosforyleringen bildas den stoumlrsta maumlngden ATP i kroppen Dettasker genom ATP-syntas som aumlr en jonkanal i det inre mitokondriemembranet Energinkommer fraringn elektrontransportkedjan som pumpar ut protoner fraringn mitokondriematrix tillmellanrummet mellan de tvaring mitokondriemembranen Paring detta saumltt bildas det en pH-gradientoumlver det inre mitokondriemembranet som frikopplas daring jonkanalen i ATP-syntaset oumlppnasoch protonerna rusar tillbaka till mitokondriematrix Paring detta saumltt farings energi som goumlr att ATPkan bildas fraringn ADP

19 (4p) Med utgaringngspunkt fraringn den nyckelintermediaumlr i glykolysen som ocksaring kan garing in iHMP-shunten redogoumlr foumlr glykogenbildning i levern vid uttoumlmda deparinger Ange samtligasubstrat och produkter med namn i biosyntesen Beskriv ocksaring hur det huvudregleradeenzymet i processen regleras hormonellt och allostert av olika faktorer samt ange namn ellerprincip foumlr oumlvriga enzymer i processen Redogoumlr ocksaring foumlr glykogens struktur med ord ochenkel skissSvar glukos-6-fosfat 1048578 glukos-1-fosfat + UTP 1048578 PPi + UDP-glukosglykogenin ndash korsvis autoglykosylering till ca 8-11 glukosresters laumlngd daumlrefter adderarglykogensyntas successivt glukosrester samtidigt som UDP avspjaumllkas Efter ett tag kommerrdquodebrancing enzymerdquo klyva en 1048578-(1-4)-bindning i den vaumlxande kedjan och flytta enoligosackarid i riktning mot glykogenin samtidigt som den skapar ett greningsstaumllle med en 1048578-(1-6)-bindning Processen upprepas nu ett flertal garingnger och glykogensyntas addera nuglukosenheter genom att skapar nya 1048578-1-4 bindningar i maringnga riktningar (ca ett greningsstaumlllevar 8 glukosenhet)Glykogensyntas (GS) aktiveras hormonellt av insulin genom defosforylering medierad av ettproteinfosfats (PP1) GS inhiberas hormonellt av glukagon och adrenalin genom fosforyleringmedierad via PKA GS aktiveras dessutom genom rdquofeed forwardrdquo-stimulering medierad avglukos-6-fosfat [glukos kan ocksaring godkaumlnnas]

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

6 (3p) Vid fullstaumlndig metabolism av glukos till H2O bildas det koldioxid i flerareaktioner Redogoumlr foumlr de reaktioner daumlr det bildas CO2 Samtliga substrat produkterenzymer och coenzymer (som kan omvandla energi) skall anges i dessa reaktionerSvar I pyruvatdehydrogenaskomplexet (PDH) genereras den foumlrsta molekylen CO2 (senedan)I citronsyracykeln genereras ytterligare tvaring CO2 i tvaring oxidativa dekarboxyleringssteg (senedan) som katalyseras av isocitratdehydrogenas respektivea-ketoglutaratdehydrogenasa) Pyruvat + CoA + NAD+ 1048578 acetylCoA + NADH + H+ + CO2b) isocitrat+ NAD+ 1048578 1048578-ketoglutarat + NADH + H+ + CO2c) 1048578-ketoglutarat + NAD+ + CoA 1048578 succinyl-CoA + NADH + H+ + CO2

7 (2p) Redogoumlr foumlr nedbrytningen av homoglykanen amylopektin till monomerasockerenheter i matsmaumlltningskanalen Ange enzymnamn lokalisation och namn ellerstruktur paring de produkter som bildas under nedbrytningenSvar I munharinglan paringboumlrjar salivamylas (ptyalin) nedbrytningen av amylopektin tillmaltos maltotrios och 1048578-limitdextrinenheter men aumlven stoumlrre polysackaridenheter bildaspga den relativt kortvariga nedbrytningstiden innan processen stoppas av magens surapH Nedbrytning av de olika polysackaridenheterna fortsaumltter sedan i duodenum ochjejunum av isoenzymet pankreasamylas Foumlr att sedan bryta ned maltos maltotrios och1048578-limitdextriner till glukosmonomerer behoumlvs ytterligare tvaring enzymer maltas(alternativt sukras) som klyver de aringterstaringende 1048578-110485784-biningarna i de bildadeprodukterna samt isomaltas som klyver 1048578-110485786-bindingarna i isomaltos och i 1048578-limitdextrinerna

19 (6p) Redogoumlr foumlr hur andningskedjan fungerar dess uppbyggnad och organisationRedogoumlr (med angivande av substrat produkter coenzym) ocksaring foumlr de reaktionssteg iglycerol-fosfat-skytteln 1048578-oxidationen och citronsyracykeln som rdquodirektrdquo kopplar tillandningskedjan paring olika staumlllen OBS Beskriv ej hela processerna foumlr dessa treprocesser utan enbart de steg som kopplar till andningskedjanSvar Andningskedjan bestaringr av fyra proteinkomplex samt ett femte komplexATPsyntas samt tvaring mobila carriers coenzym Q och cytokrom C Komplex I II III ochIV pumpar protoner elektroner till det intermembranoumlsa rummet och bygger daumlrmed uppen proton och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet (houmlgprotonkoncentration paring utsidan om detta membran) Naumlr protoner stroumlmmar in genomATP-syntas vars jonkanal oumlppnas utjaumlmnas den elektrokemiska gradienten(protongradienten) och ATP bildas i mitokondriens matrix I komplex II sker ingenuttransport av vaumltejoner Komplex I samt komplex II (TCA-skyttelns inkoppling)glycerol-3-fosfatskytteln samt 1048578-oxidationens foumlrsta steg kopplar alla direkt tillcoenzym Q via olika FADFADH2-beroende enzymer Coenzym Q oumlverfoumlr elektroneroch protoner till komplex III Mellan komplex III och IV finns sedan den andra mobilacarriern cytokrom cMitokondriellt glycerol-3-fosfat omvandlas i det inre mitokondriemembranet till DHAPmha glycerol-3-fosfat-dehydrogenas och samtidig omvandling av FAD1048578FADH2 somdirekt laumlmnar oumlver sina elektroner och protoner till coenzym Q

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme

Paring motsvarande saumltt laumlmnar succinatdehydrogenas (komplex II) som katalyserarreaktionen succinat 1048578 fumarat oumlver sina elektroner fraringn FADH2 till coenzym QVia en liten laumlngre indirekt koppling saring laumlmnas ocksaring elektronerna fraringn FADH2 i1048578-oxidationens foumlrsta steg (fettacylCoA 1048578 enoylCoA) som katalyseras av acylCoAdehydrogenasoumlver till coenzym Q

34 (3p) Redogoumlr foumlr hur glukos kan omvandlas till fruktos och den fortsattametabolismen av fruktos till tvaring trioser i glykolysen som sedan i glykolysen kanmetaboliseras vidare Substrat produkter enzymer och coenzymer skall angesSvar glukos + NADPH + H+ 1048578 sorbitol + NADP+ (enzymnamn aldosreduktas)sorbitol + NAD+ 1048578 fruktos + NADH + H+ (enzymnamn sorbitoldehydrogenas)fruktos + ATP 1048578 fruktos-1-fosfat + ADP + Pi (enzymnamn fruktokinas)fruktos-1-fosfat 1048578 DHAP + glyceraldehyd [enzymnamn aldolas B]glyceraldhyd + ATP 1048578 glyceraldehyd-3-fosfat [enzymnamn trioskinasglyceraldehydfosfat-kinas]

23 (4p) Redogoumlr i detalj med ord och en skiss foumlr det molekylaumlra underlaget till oxidativfosforylering genom att beskriva andningskedjans uppbyggnad och organisation samtgenom att beskriv hur energi i form av ATP kan skapas fraringn NADH respektive FADH2 idessa processer Beskriv ocksaring paring vilket saumltt dessa processer skiljer sig fraringn dem i vitfettvaumlv och daumlrmed kan anvaumlndas foumlr att generera vaumlrme i brun fettvaumlvSvar Fem komplex tvaring mobila rdquocarriersrdquo (coenzym Q) mellan komplex III och III samtcytokrom C mellan komplex III och IV Komplexen inneharingller redoxpar hemkomplex ochFeS-komplex som paring ett organiserat saumltt stegvis har houmlgre affinitet foumlr elektroner somlevereras av de reducerande coenzymerna (NADH-till komplex I FADH2 till komplex 2)I komplex IV reduceras 1048578 O2 till H2O I kompexen I III och IV medfoumlrelektronoumlverfoumlringen att 44 resp 2 protoner pumpas ut till det intermembranoumlsa rummetDetta skapar en pH- och laddningsgradient oumlver det inre mitokondriemembranet Naumlrsedan vaumltejonerna stroumlmmar tillbaks genom komplex V (ATP-syntaset) bildas ca enmolekyl ATP per fyra vaumltejoner Eftersom komplex II inte pumpar naringgra vaumltejoner saring blirenergibildningen mindre (ca 1 ATP) foumlr FADH2 gentemot NADH (2 resp 3 ATP bildasenligt CHF 15 resp 25 bildas enligt Berg et al)

I brunt fett finns ocksaring UCP1 (rdquouncoupling proteinrdquo) som tillaringter att vaumltejonerna stroumlmmartillbaks oumlver inre mitokondriemembranet utan att passera ATP-syntaset med foumlljd attmindre ATP utvinnsreducerat coenzym och i staumlllet bildas det vaumlrme