Prov 2018-03-07 i Biomolekyler

Tid: 80 minuter

Tillåtna hjälpmedel: Utdelat periodiskt system och de 20 aminosyrorna + kvävebaser.

• Alla reaktionsformler ska vara balanserade med minsta möjliga heltalskoefficienter.

Betygsmatris

Dina svar kommer att bedömas enligt nedanstående matris:

Vid varje fråga står det vad som bedöms och på vilken nivå du kan besvara frågan.

Språklig bedömning av provet

Vid de mer utförliga frågorna har jag bedömt det vetenskapliga språket i svaret. Dessa bedömningar har jag sedan vägt samman till en enda bedömning av språket. Det är denna språkliga sammanvägning (inte de enskilda vid varje fråga) som räknas som A-, C- eller E-poäng.

Språk och kommunikation (1/1/1)

Hoppa direkt till …

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar (ett ord eller 1-2 meningar)

1. Para ihop de olika metabola processerna med rätt plats i kroppen/cellen. Flera processer äger rum på samma plats, och på en eller flera platser äger ingen av processerna alls rum.
   

   	Process		Plats i kroppen/cellen
   a.	β-oxidation	……	cellmembranet
   b.	Elektrontransportkedjan	……	cytoplasma
   c.	Citronsyracykeln	……	inuti mitokondrien
   d.	Nedbrytning av stärkelse	……	mag-/tarmkanal
   e.	Nedbrytning av fetter	……	mellanrummet mellanmitokondriens inre och yttre membran
   f.	Glykolys	……	mitokondriens inre membran
   		……	mitokondriens yttre membran

   Analysera och besvara frågor (2/1/0)

2. I bilden nedan ser du en översikt över hela citronsyracykeln.
   
   
   1. I vilka steg sker den en oxidation? Ange reaktionsstegens nummer.
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/0)

   2. Vilka ämnen fungerar som oxidationsmedel i citronsyracykeln?
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

Del II. Ringa in de rätta alternativen.

3. Vilken av följande molekyler kan betraktas som slutprodukt i glykolysen?
   
   1. 
   2. 
   3. 
   4. 
   5. 
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

4. I bilden till höger visas alla reaktionsstegen i β-oxidationen. I två av reaktionsstegen sker det en oxidation. Vilken typ av ämnen bildas då? Ringa in två alternativ.
   
   1. Acetyl-CoA
   2. En sekundär alkohol
   3. En keton
   4. En fettsyra bunden till koenzym A
   5. En omättad förening
   6. En fettsyra
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

Besvara de här frågorna på ett separat papper.

5. Surt fosfatas är ett enzym som katalyserar spjälkningen av en fosfatgrupp från en organisk molekyl. Ett typexempel är att fosfataset omvandlar paranitrofenylfosfat till paranitrofenol och fosfatjon enligt nedanstående formel:
   
   

   I ett försök ville man undersöka fosfatasets aktivitet vid olika temperaturer. Man lät fosfataset reagera med samma substratlösning vid olika temperaturer, och mätte sedan efter en viss bestämd tid lösningarnas absorbans vid 405 nm. Man satte av absorbansen mot lösningarnas temperatur, och fick fram följande diagram.
   

   Förklara så utförligt och nyanserat som möjligt kurvans utseende, och varför fosfatasets aktivitet inte är likadan vid alla temperaturer.

   Tolka resultat, utvärdera metoder och dra slutsatser av experiment (1/1/2)

6. Titta på nedanstående reaktionsformel.
   
   
   1. Vad kallas den process som visas? Endast ett kort svar behöver anges.
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (0/1/0)

   2. Vad heter den aminosyra som bildas till höger om reaktionspilen? Endast ett kort svar behöver anges.
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/0/0)

   3. I mänskliga celler kan den bildade ketosyran (ämnet med tre kolatomer) både oxideras och reduceras beroende på syrehalten i cellen. Redogör så utförligt och nyanserat som möjligt för dessa båda processer.
      

      Svara på frågor om och beskriva kemiska företeelser och förlopp (1/1/1)

7. I citronsyracykeln är bland annat ett enzym som kallas succinatdehydrogenas verksamt. Det katalyserar omvandlingen från succinat (bärnstenssyra) till fumarat (fumarsyra).

   I ett försök för att testa succinatdehydrogenaset fyllde man fyra olika provrör med innehåll enligt nedanstående tabell. Malonsyran inhiberar succinatdehydrogenaset med kompetitiv inhibition.

   Provrör nr.	1	2	3	4
   Buffert (ml)	1,0	1,0	1,0	1,0
   Vatten (ml)	2,5	2,5	–	3,0
   Succinatlösning (ml)	0,5	0,5	2,5	0,5
   Malonsyralösning (ml)	–	0,5	0,5	–
   Reagens: metylenblått (ml)	0,5	0,5	0,5	0,5
   Enzymlösning (ml)	0,5	0,5	0,5	–

   
   Efter 30 minuter i ett vattenbad på 40 °C tittade man på färgen i de olika provrören. Reagenset (metylenblått) fungerar nämligen på så sätt att ju mer succinat som omvandlas, desto mer färglöst blir det. Provrören hade då följande utseende:
   
   Utgå ifrån begreppet kemisk jämvikt, och förklara med hjälp av det utseendet på lösningen i rör 3.
   

   Tolka resultat, utvärdera metoder och dra slutsatser av experiment (0/1/1)

8. I Agatha Cristies deckarroman ”Cyankalium och champagne” mördas offren med hjälp av just cyankalium. Om man får i sig cyankalium frigörs cyanidjoner, CN^–, som binder hårt till Fe³⁺-joner i bl.a. cytokromoxidas, och inhiberar det.

   Cytokromoxidas är ett annat namn på Komplex IV, och är ett enzym som katalyse-rar oxidationen av cytokrom C. Förklara så utförligt och nyanserat som möjligt (gärna med hjälp av en eller flera bilder!) vilken roll Cytokrom C har i elektron-transportkedjan, och varför inhibition av cytokromoxidas gör att offret dör.

Facit

Betygsgränser

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

1. 	Process		Plats i kroppen/cellen
   a.	β-oxidation	……	cellmembranet
   b.	Elektrontransportkedjan	f	cytoplasma
   c.	Citronsyracykeln	a, c	inuti mitokondrien
   d.	Nedbrytning av stärkelse	d, e	mag-/tarmkanal
   e.	Nedbrytning av fetter	……	mellanrummet mellanmitokondriens inre och yttre membran
   f.	Glykolys	b	mitokondriens inre membran
   		……	mitokondriens yttre membran

   Bedömning:

   2-3 korrekta markeringar – 1E; 4-5 korrekta markeringar – 2E; 6 korrekta markeringar – 2E + 1C

2. 1. I steg 3, 4, 6, och 8

      E – Eleven har med alla stegen där NAD⁺ reduceras (3, 4 och 8) eller steget där FAD reduceras (6).

      C – Eleven har med alla de ovan nämnda stegen.

   2. NAD⁺ och FAD

Del II. Ringa in de rätta alternativen

3. c
4. c, e

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

5. Bedömning

   E – Eleven konstaterar att fosfatasets temperaturoptimum är vid ungefär 37 °C.

   C – Eleven kopplar samman enzymets struktur och funktion, och förklarar att strukturen förändras vid högre temperatur då intermolekylära bindningar mellan proteinets sekundär- och tertiärstrukturer bryts, varvid funktionen förändras.

   1A – Eleven redogör utförligt för proteinets olika strukturnivåer och hur de förändras vid ökad temperatur. Utifrån detta drar eleven slutsatsen, att ju mer denaturerat enzymet är, desto lägre blir dess aktivitet.

   2A – Eleven konstaterar också att vid lägre temperaturer är inte värmeenergin i lösningen tillräcklig för att aktiveringsenergin ska uppnås lika ofta som vid högre temperaturer.
6. 1. Transaminering
   2. Glutaminsyra

   3. Bedömning:

      E – Eleven konstaterar antingen att pyruvaten reduceras till laktat under syrefattiga förhållanden eller att den oxideras till Acetyl-CoA + CO₂ under syrerika förhållanden.

      C – Eleven konstaterar både att pyruvaten reduceras till laktat under syrefattiga förhållanden och att den oxideras till Acetyl-CoA + CO₂ under syrerika förhållanden.

      A – Eleven visar med reaktionsformler både hur pyruvaten reduceras till laktat under syrefattiga förhållanden och hur den oxideras till Acetyl-CoA + CO₂ under syrerika förhållanden samtidigt som det bildas NADH + H⁺.

7. Bedömning

   C – Eleven konstaterar att eftersom succinatlösningen har högre koncentration, så ”vinner” det över malonsyran i att binda till succinatdehydrogenasets aktiva yta.

   A – Eleven förklarar och stöttar också med hjälp av reaktionsformler och hänvisningar till Le Chateliers princip.

8. Bedömning:

   E – Eleven gör en godtagbar beskrivning av hur elektroner transporteras i elektrontransportkedjan fram till och med komplex IV, där syrgas reduceras till vatten.

   C – Eleven kopplar också in bildandet av en protongradient och funktionen hos ATP-syntas

   A – Eleven konstaterar, att för att elektrotransportkedjan ska kunna funka, måste cytokrom C oxideras och lämna över elektroner till komplex IV. Om inte detta sker, kommer elektrontransporten att avstanna, ingen protongradient att bildas och inget ATP att bildas.

   Kommentar: Egentligen säger inte detta så mycket om funktionen hos cytokrom C, men å andra sidan är inte heller det något som vi har gått igenom på djupet i kursen.