ordinær maj 6 2019

Question 1

I. Membranpotentialet og aktionspotentialet
En patient, der lider af træthed og muskelsvaghed bliver indlagt.
1. Angiv rimelige værdier for fysiologiske intra- og ekstracellulære kaliumkoncentrationer og
natriumkoncentrationer i neuroner.
2. Beregn ligevægtspotentialet for natrium og kalium ved de valgte ionkoncentrationer.
Lægen måler natriumkoncentrationen og kaliumkoncentrationen i blodet til 145 mM for natrium og
2 mM for kalium.
3. Redegør kort for, hvorledes ovenstående koncentrationer påvirker membranpotentialet og
neuroners excitabilitet.
4.
a. Definer refraktærperiode.
b. Angiv forskellen på den absolutte og relative refraktærperiode.

Answer 1

I. Membranpotentialet og aktionspotentialet
1. Kalium: Intracellulært: 100-150 mM ekstracellulært: 4 - 5 mM
Natrium: Intracellulært: 7-15 mM ekstracellulært: 120 - 160 mM
2. Kalium:Ved hjælp af Nernsts ligning: EK ≈ 60 x log( [K]o / [K]i ) mV
For eksempel EK = 60 x log( 4 / 130) mV = -90 mV
Natrium: ENa ≈ 60 x log( [Na]o / [Na]i ) mV
ENa = +70 mV
3. Det forventes, at den studerende (evt. med brug af Nernsts ligning) argumenterer for, at EK bliver
mere negativ og at ENa ikke er ændret. Når EK bliver mere negativt vil nervemembranen
hyperpolariseres (Vm er stærkt afhængig af EK på grund af den høje kalium konduktans) og komme
væk fra tærsklen for aktionspotentialet. Derfor falder excitabiliteten.
4.
a. Refraktærperioden er det tidsrum efter aktionspotentialet, hvor nervemembranen er mindre
excitabel, end når den er i hvile.
b. I den absolutte refraktærperiode kan aktionspotentialer ikke genereres. I den relative
refraktærperiode kan aktionspotentialer genereres, men tærskelstimulus er højere end når
membranen er i hvile.

Question 2

II. Sensorisk transmission
En forsker undersøger en proprioceptor og måler frekvensen af aktionspotentialer fra receptorens
axon når receptoren stimuleres.
1. Redegør kort for funktionen af en proprioceptor, og hvad organismen bruger en sådan receptor
til.
2. Redegør for, om den pågældende proprioceptor er en primær eller en sekundær receptor.
Forskeren stimulerer proprioceptoren med en konstant høj stimulus og konstaterer, at
proprioceptoren adapterer.
3. Redegør for, hvordan forskeren kan undersøge om adaptationsmekanismen er placeret i
receptorens modtagerdel eller afsenderdel.
Når stimulus pludselig reduceres, ophører aktionspotential-aktiviteten i axonet fuldstændigt, og der
indtræder en pause, før aktionspotential-aktiviteten genoptages. I et andet forsøg konstaterer
forskeren, at hvis han reducerer den ekstracellulære calciumkoncentration så adapterer receptoren
mindre ved den høje stimulus.
4.
a. Angiv betegnelsen for pausen, der indtræder når stimulus reduceres.
b. Redegør for, hvordan længden (=varigheden) af pausen kan forventes ændret ved den lave
ekstracellulære calciumkoncentration.
5. Redegør for en adaptationsmekanisme, der kunne være involveret i opgave 4.

Answer 2

II. Sensorisk transmission
1. En proprioceptor rapporterer om legemdeles position og bevægelse og bruges af organismen til
at danne en fornemmelse for kroppen i rummet (’stillingssans’). (At proprioceptorer bruges
sammen med et motorprogram til at kontrollere at bevægelser foregår som forventet betragtes
ligeledes som fyldestgørende svar).
2. Da proprioceptoren danner aktionspotentialer i et axon, er der tale om en primær receptor.
3. Med en intracellulær elektrode i modtagerdelen kan receptorpotentialets
(=generatorpotentialets) amplitude måles. Hvis receptorpotentialets amplitude er aftagende ved
konstant stimulus forekommer der adaptation i modtagerdelen (eller uden for receptoren, i
støttevævet). Hvis receptorpotentialets amplitude er konstant forekommer der adaptation i
afsenderdelen.
4.
a. Postexcitatoriske pause.
b. Da der ikke længere forekommer så meget adaptation ved en høj stimulus er forventningen at
varigheden af den postexcitatoriske pause bliver kortere, da den postexcitatoriske pause er ’tilbageadaptationen’
ved lav stimulusstyrke. (Det vil ligeledes blive betragtet som fyldestgørende svar, hvis
der redegøres for følgende mekanisme: hvis der er mindre Ca2+ ekstracellulært, så vil Ca2+-
koncentrationen bygges mindre op under aktionspotential-toget, og dermed vil pumperne hurtigere
kunne pumpe Ca2+ ud, når stimulus reduceres. Dermed bliver den postexcitatoriske pause kortere.).
5. Da adaptationen blev svagere ved at reducere den ekstracellulære calcium-koncentration er det
oplagt at foreslå at adaptationsmekanismen involverer Ca2+-kanaler og Kc-kanaler placeret i
afsenderdelen (eller ved overgang mellem modtager og afsenderdel). Under aktionspotentialet
kommer der en Ca2+-influx via spændingsaktiverede Ca2+-kanaler. Under et højfrekvent tog af
aktionspotentialer vil Ca2+-koncentrationen vokse henigennem aktionspotentialtoget, da der
kommer mere Ca2+ ind end der kan pumpes ud. Dette vil aktiverer Kc-kanaler, som nedsætter
frekvensen af aktionspotentialer ved at aktivere en udadgående (hyperpolariserende) K+-strøm. På
et tidspunkt bliver frekvensen af aktionspotentialer så lav at den Ca2+ der kommer ind under
aktionspotentialet er lig den mængde der pumpes ud af cellen (eller ind i organeller) mellem
aktionspotentialerne. Dermed vil frekvensen af aktionspotentialer have stabiliseret sig.

Question 3

III. Skeletmuskulatur
En perifer nerve stimuleres med elektriske pulser, hvilket leder til kontraktion af en skeletmuskel.
1. Definer begrebet motorisk enhed.
2. Redegør for de mekanismer der finder sted fra aktionspotentialets ankomst i α-motorneuronets
terminal til igangsætning af muskelfiberens aktionspotential.
3. Redegør for excitations-kontraktionskoblingen.

Answer 3

III. Skeletmuskulatur
1. En motorisk enhed udgøres at et motorneuron og de muskelfibre neuronet innerverer (10-1000).
2. Aktionspotentialet fra axonet, fører til åbning af spændingsfølsomme calcium kanaler i den
præsynaptiske terminal. Calcium bindes til synaptotagmin og aktiverer SNARE-komplekset, der er
dannet mellem vesikel og plasmamembrane, til at fusionere synaptiske vesikler med
plasmamembranen. Dette forårsager frigivelse af acetylcholin til den synaptiske kløft. Acetylcholin
diffunderer over kløften og binder sig til nicotinerge cholinerge receptorer/natrium kanaler,
hvorved natrium strømmer ind i muskelcellen. Depolariseringen fører til åbning af
spændingsfølsomme natrium kanaler og starter et nyt aktionspotential.
3. Aktivering af muskelfibrens aktionspotential fører til en depolarisering der breder sig over
muskelfibrens membran og dermed også i T-tubuli, (som gennemborer fiberen, hvilket fører
aktionspotentialet ind imellem sarcomerene. Dette medfører en hurtig og ensartet aktivering af hele
muskelfiberen). Depolariseringen aktiverer spændingsafhængige L-type calcium kanaler, som er
koblet til ryanoidreceptorer i det sarcoplasmatisk reticulum. Konformationsændringen i L-type
calcium kanalerne forplanter til ryanoidreceptorerne hvorved disse åbnes og calcium strømmer ind
i cellen.

Question 4

Opgave I
Kommunikation mellem celler kan foregå efter 4 principper, afhængigt af om cellerne påvirkes fra
omgivelserne eller regulerer sig selv.
1.
a. Definer de 4 principper.
b. Angiv hvilke af disse principper nitrogenoxid (NO) signalerer via.

Answer 4

1.
a. Ved neuronal (synaptisk) signalering kommunikerer nerveceller med targetceller via frigivelse af
neurotransmitter. Ved endokrin signalering kommunikerer hormon-secernerende celler med andre
celler via blodbanen. Ved kontaktafhængig signalering kommunikerer celler via fysisk kontakt. Ved
parakrin signalering kommunikerer en celle med naboceller ved at secernere signalstoffer, som
diffunderer lokalt (autokrin signalering hvis de secernerende celler selv responderer på
signalstofferne). ECB, 4. udgave, kapitel 16.
b. Parakrin signalering (autokrin og neuronal signalering er ligeledes korrekte svar). ECB, 4.
udgave, kapitel 16.

Question 5

2. Redegør ved hjælp af skitse for en signalvej som fører til NO syntese i endothelceller.

Answer 5

2. Acetylcholine aktiverer en G-protein koblet receptor på endothelcellen. Denne ændrer
   konformation og binder derefter til et Gq protein. G-proteinet ændrer konformation, hvorved GDP
   dissocierer fra alfasubuniten og GTP bindes. Alfasubuniten dissocierer fra betagamma (eller de
   forbliver associeret), hvorefter alfasubuniten aktiverer PLC, der kløver PIP2 til IP3 og
   diacylglycerol. IP3 binder til IP3 receptoren på endoplasmatisk reticulum, hvilket øger
   åbningssandsynligheden for kanalen, og Ca2+ diffunderer ud i cytosolen. Ca2+ binder til calmodulin
   (i forholdet 4:1,) og Ca2+/calmodulin aktiverer NO syntasen, som syntetiserer NO fra arginin. (Det
   vil ligeledes være korrekt at skrive, at Ca2+/calmodulin aktiverer CaM-kinasen, som fosforylerer og
   aktiverer NO syntasen).

Question 6

3.

a. Angiv en fysiologisk konsekvens af NO syntese i endothelceller i arterioler.
b. Beskriv den trilaminære opbygning af en arteriole. Diameter af karret skal indgå i svaret.

Answer 6

3.
a. Arteriolen relakseres (vasodilatation). ECB, 4. udgave, kapitel 16.
b. Arterioler er 10-100 mikrometer i diameter. De udgøres af tunica intima, som består af
endothelceller hvilende på lamina elastica interna (evt. med lidt bindevæv og glatte muskelceller);
tunica media, som består af glatte muskelceller og tunica adventitia, et ikke veldefineret lag af
(relativt løst) bindevæv.

Question 7

Aminosyretransportører kan oftest transportere flere forskellige aminosyrer. Et eksempel er kationaminosyre-
tranportøren Cat1, som kan transportere tre forskellige aminosyrer ved fysiologisk pH.
Transportøren kan kun transportere én aminosyre af gangen og kun med den elektrokemiske
gradient.
4.
a. Angiv hvilke tre aminosyrer transportøren kan transportere ved fysiologisk pH.
b. Redegør for typen af transport.

Answer 7

4.
a. Arginin, lysin og histidin (som alle er helt eller delvist protoniserede ved fysiologisk pH). ECB, 4.
udgave, kapitel 4 og Kemiske Data og Oversigter.
b. Transporten af aminosyrer via Cat1 er passiv, da den kun kan foregå med den elektrokemiske
gradient. Da transportøren kun kan transportere én aminosyre af gangen, er der tale om en
uniporter.

Question 8

I et eksperiment blev betydningen af arginintransport undersøgt ved at måle NO syntese i
endothelceller (figur 1). Endothelcellerne blev inden forsøget inkuberet med det
membranpermeable fluorescerende stof DAF. Denne metode kan anvendes til at måle NO syntese,
idet DAF øger sin fluorescens ved binding af NO i cellens cytoplasma.

Figur 1. Relativ NO syntese (målt som fluorescens) blev målt i endothelceller, som inden forsøget
var blevet inkuberet med det membranpermeable fluorescerende stof DAF. Der blev ligeledes
udført et forsøg uden inkubation med DAF (No Dye). Forsøget blev udført i et medium med
fysiologiske ion- og aminosyrekoncentrationer. Det ekstracellulære medium fik ved forsøgets start
tilsat: ekstra L-arginin (L-Arg), en NO syntase hæmmer (L-NAME), L-ornithin (L-Orn) eller
ingenting (No Dye og Vehicle). L-ornithin er en hæmmer af arginin transport. En stjerne viser, at
målingerne er signifikant forskellige fra vehicle (kontrol).
5. Forklar resultaterne i figur 1.

Answer 8

5. Forsøget viser, at endothelceller i medium med fysiologiske ion- og aminosyrekoncentrationer,
   svarende til ”vehicle” (kontrolforsøg), syntetiserer NO, og at denne syntese kan hæmmes kraftigt,
   såfremt NO syntasen hæmmes med L-NAME, eller hvis arginintransporten hæmmes med L-ornithin.
   Dette bekræfter, at det er NO syntasen, som syntetiserer NO, og at syntesen er afhængig af
   arginintransport. Forsøget viser desuden, at tilsætning af ekstra L-arginin til det ekstracellulære
   medium øger syntesen af NO. Dette må skyldes, at en forøget koncentration af L-arginin
   ekstracellulært resulterer i en øget transport af L-arginin ind i endothelcellen med den nu ændrede
   elektrokemiske gradient og dermed i mere tilgængeligt substrat for NO syntasen. ”No Dye” viser,
   at der ikke er nogen målbar baggrundsfluorescens, når cellerne ikke er blevet inkuberet med DAF.

Question 9

Makrofager syntetiserer høje koncentrationer af NO til bekæmpelse af bakterier ved infektion. I
figur 2 ses et forsøg, hvor man har behandlet brystcancer-celler med en tilsvarende høj
koncentration af NO (svarende til 1 mM af et NO donor molekyle).

Figur 2. MDA-MB-468 celler blev behandlet med en høj koncentration af NO i 0 til 48 timer inden
den cytosoliske fraktion af cellerne blev isoleret. Effekten af NO på procaspase 3 (executioner
caspase) og procaspase 9 (initiator caspase) blev efter SDS-PAGE undersøgt ved western blot. De
anvendte polyklonale antistoffer genkender sekvenser i både N- og C-terminalen af caspase 3 og
caspase 9. Det antages, at der er sat lige meget protein til alle brønde inden gel-elektroforesen.
Modificeret fra Pervin et al., Cancer Research, 61, 2001.
6. Forklar resultaterne i figur 2 – herunder båndene markeret med X og Y.

Answer 9

6. Figuren viser, at procaspase 9 kløves til caspase 9 – svarende til de to kløvningsprodukter
   angivet ved Y - efter otte timers stimulation med en høj koncentration af NO, og at fraktionen af
   caspase 9 fragmenterne stiger efter 36 timers stimulation samtidig med, at der detekteres mindre
   procaspase 9. Kløvning af procaspase 3 til caspase 3 – svarende til de to kløvningsprodukter
   angivet ved X - stiger først efter 36 timers stimulation. Forsøgsresultaterne tyder således på, at
   stimulation af cellerne med en høj koncentration af NO stresser cellerne, således at der igangsættes
   et intrinsic apoptose respons. Et sådan respons vil føre til, at initiator procaspase 9 kløves i
   apoptosomet, hvorefter det er aktivt og vil kløve executioner procaspase 3 til aktivt caspase 3
   svarende til den tidsmæssige forskydning i detektion af kløvningsprodukterne markeret med Y og X.
   Det må nu forventes, at cellerne undergår apoptose. (Årsagen til at de to kløvningsprodukter har
   forskellig intensitet er sandsynligvis, at antistoffet har højere affinitet for det ene kløvningsfragment
   end for det andet. Antistoffet genkender ikke prodelen, da det er rettet mod den N- og C-terminale
   del af caspasen. Det øverste bånd ved 48 timer i blottet for procaspase 9 / caspase 9 formodes at
   være uspecifikt.) ECB, 4. udgave, kapitel 18 og SAU 25-2 materiale.

Question 10

7. Forklar hvilket resultat man ville forvente, hvis man udførte et forsøg (svarende til
   forsøgsbetingelserne i figur 2), hvor man detekterede cytochrom c i den cytosoliske fraktion af
   cellerne ved brug af western blot. Forklaringen skal indeholde en tegning af western blottet.

Answer 10

7. Cytochrom c skal frisættes til cytoplasma og indgå i dannelsen af apoptosomer, før initiator procaspase
   9 kan kløves til aktivt caspase 9. Man må derfor forvente, at cytochrom c kan detekteres 8
   timer efter stimulation med NO donor i den cytosoliske fraktion af cellen (og sandsynligvis
   tidligere, hvis man havde undersøgt dette). (Figur 2 viser forøget kløvning af procaspase 9 til
   caspase 9 til tiden 36 timer. Man vil derfor forvente, at der til dette tidspunkt også detekteres mere
   cytochrom c i den cytosoliske fraktion, men da feedback mekanismer kan gøre sig gældende, er det
   ikke krævet, at dette fremgår af det tegnede western blot. Det vil ligeledes være korrekt, hvis man
   tegner et svagt cytochrom c bånd til tiden 0 timer.)

Question 11

Figur 3. Celle farvet med fluorescerende antistoffer. DNA er blåt, mikrotubuli grønne og
kinetochorer pink. Fra Wikipedia.
8. Forklar hvorledes det checkpoint, cellen skal passere for at overgå fra fasen i figur 3 til næste fase
i cellecyklus, reguleres.

Answer 11

8. Figur 3 viser en celle, hvor kromosomerne ligger i tentrådsapparatets (cellens) ækvatorialplan,
   hvor der er dannet kinetochorer på kromosomerne, og hvor tentrådsapparatet er fuldt udviklet.
   Cellen befinder sig således i metafasen. For at cellen kan overgå fra metafase til anafase, skal den
   passere et checkpoint, der sikrer, at søsterkromatiderne ikke segregeres præmaturt. Såfremt
   kromosomerne er korrekt placeret i ækvatorialplanet, vil ”anaphase promoting complex” (APC)
   ubiquitinylere securin, som er en hæmmer af separase. Ubiquitinyleringen af securin fører til, at
   denne nedbrydes i proteasomet, og separase vil nu være i stand til at kløve de cohesiner, som
   fastholder de to søsterkromatider til hinanden.

Question 12

I eukaryote celler er syntesehastigheden for DNA polymeraser ca. 100 nukleotider per sekund.
1. Beskriv strukturen af nukleosomer.

Answer 12

1. En nukleosom core partikel består af et kompleks af otte histonproteiner - 2 H2A, 2 H2B, 2 H3
   og 2H4 – og en DNA streng på 147 bp, som er viklet 1,7 gange rundt om histonoktameren. ECB, 4.
   udgave, figur 5.21. (Det vil ligeledes være korrekt at inkludere linker DNA, som holder nukleosom
   core partiklerne sammen, i besvarelsen).

Question 13

2. Redegør for hvor mange nukleotider der er blevet indsat i de nysyntetiserede DNA strenge fra en
   replikationsorigin efter 2 minutters DNA syntese.

Answer 13

2. I en replikationsorigin er der to replikationsgafler, som hver har to DNA polymeraser – altså fire
   polymeraser i alt. To af disse DNA polymeraser udfører ”leading strand” syntese, og de to andre
   DNA polymeraser udfører ”lagging strand” syntese. Der bliver således indsat 100 nukleotider per
   sekund x 120 sekunder x 4 = 48.000 nukleotider i de nysyntetiserede DNA strenge på to minutter.

Question 14

3. Beskriv funktionen af ”single-strand DNA-binding proteins” under replikationen.

Answer 14

3. ”Single-strand DNA-binding proteins” binder til det enkeltstrengede DNA, som helikasen har
   dannet ved at bryde hydrogenbindingerne mellem baseparrene i den oprindelige DNA dobbelthelix.
   Derved forhindres enkeltstrenget DNA i at danne baseparring i komplementære områder
   (”hairpins”), hvorfor de kan fungere som effektive skabeloner for DNA polymeraserne. ECB, 4.
   udgave, kapitel 6.

Question 15

4. Angiv funktionen af yderligere 6 proteiner i replikationsgaflen.

Answer 15

4. Kun seks svar er krævet. DNA polymerase: syntetiserer DNA; sliding clamp: holder DNA
   polymerasen fast på skabelonstrengen under DNA syntesen; clamp loader: samler sliding clamp
   omkring den nydannede DNA dobbelthelix og DNA polymerasen; topoisomerase: fjerner den
   opståede spænding i DNAet foran replikationsgaflen; helikase: åbner dobbelthelixen ved at bryde
   hydrogenbindingerne mellem baserne; primase: syntetiserer RNA primer; DNA ligase: ligerer
   Okazaki fragmenter på lagging strand. ECB, 4. udgave, kapitel 6.

Question 16

Figur 1. Skematisk illustration af transskription og translation i en celle. Tegningen afspejler ikke
den relative forskel i størrelse på de forskellige elementer.
5. Redegør for hvorvidt det er en prokaryot eller en eukaryot celle, som er illustreret i figur 1, ud fra
karakteristika illustreret i figuren.

Answer 16

5. Illustrationen i figur 1 viser en prokaryot celle, idet der: 1. Ikke er nogen kerne i cellen; 2. RNA
   transskriptet har samme længde som transskriptionsenheden, hvilket betyder, at genet ikke
   indeholder introns. (Dette er sjældent forekommende i eukaryote celler, på nær i gærceller); 3. Der
   er ingen 5’cap på mRNA transskriptet; 4. Der er ingen 3’ poly-A hale på mRNA transskriptet og 5.
   mRNAet giver ophav til flere forskellige proteiner og er således polycistron. ECB, 4. udgave,
   kapitel 7.

Question 17

Figur 2. Dannelse af transskriptions-initieringskomplekset i eukaryote celler. Essential Cell
Biology, 4. udgave.
6. Forklar hvorfor kromatin remodellerende komplekser og histon modificerende enzymer er vigtige
for dannelse af transskriptions-initieringskomplekset (figur 2).

Answer 17

6.
Som det fremgår af figur 2, indgår eukaryotiske aktivatorer, som binder til enhancersekvenser, i
samlingen af de generelle transskriptionsfaktorer og RNA polymerasen omkring promotoren og
dermed i dannelsen af transskriptions-initieringskomplekset. Mange aktivatorer kan tiltrække
kromatin-remodellerende komplekser og histon modificerende proteiner til promotorområder,
hvorved kromatinstrukturen åbnes op. Kromatin-remodellerende komplekser, som både binder til
histonoktamerer og til DNA viklet rundt om nukleosom core partikler, kan ved ATP hydrolyse lokalt
ændre lokaliseringen af nukleosomerne og dermed åbne op for adgang til f.eks. TATA boxen i
promotorer. Histon acetylaser kan overføre acetylgrupper til udvalgte lysiner på histonernes Nterminale
haler. Disse acetyleringer ændrer kromationstrukturen således, at der bliver øget adgang
til promotorområder. (Derudover vil acetylgrupper selv kunne tiltrække proteiner, som fremmer
transskriptionen, deriblandt nogle af de generelle transskriptionsfaktorer). ECB, 4. udgave, kapitel
5 og 8.

Question 18

7. Forklar hvorfor koncentrationen af en individuel generel transskriptionsfaktor, som f.eks. TFIID,
   typisk er højere end koncentrationen af en individuel specifik transskriptionsfaktor i en eukaryot
   celle.

Answer 18

7. De generelle transskriptionsfaktorer, der samles omkring promotoren i en eukaryot celle, er ens
   for alle de gener, som transskriberes af RNA polymerase II, og disse vil derfor forekomme i høj
   koncentration i cellen (ca. 10.000 proteinkodende gener ekspresseres på et givent tidspunkt).
   Derimod er de specifikke transskriptionsfaktorer forskellige for forskellige gener, og derfor er
   koncentrationen af en individuel specifik transskriptionsfaktor som regel betydeligt lavere end
   koncentrationen af en general transskriptionsfaktor.

Question 19

Det humane genom indeholder ca. 21.000 proteinkodende gener.
8. Beskriv hvorledes det humane genom kan ekspressere langt flere end 21.000 proteiner ud fra
disse gener.

Answer 19

8. Det humane genom indeholder ca. 21.000 proteinkodende gener. Når disse proteiner skal
   ekspresseres, bliver genet transskriberet, og de fremkomne mRNA bliver herefter translateret til
   proteiner. Langt de fleste proteinkodende gener i eukaryote celler består af proteinkodende
   sekvenser, exons, afbrudt af lange ikke-kodende sekvenser, introns. Når en mRNA skal syntetiseres i
   en eukaryot celle, bliver hele transskriptionsenheden indeholdende både exons og introns
   transskriberet til en præ-mRNA. Ved RNA splejsning bliver dette præ-mRNA omdannet til modent
   mRNA, idet introns fjernes, og exons forbindes. Processen katalyseres af spliceosomet, hvilket er et
   kompleks bestående af snRNPs, som genkender specifikke konsensussekvenser, der er nødvendige
   for splejsningsmekanismen. Præ-mRNA kan splejses på mange forskellige måder og hver dannet
   mRNA producerer et distinkt protein. En sådan alternativ splejsning giver derfor ophav til
   dannelsen af mange forskellige proteiner fra samme gen. Da ca. 95 % af de humane gener
   undergår alternativ splejsning, vil denne mekanisme betragteligt øge antallet af proteiner, som kan
   dannes fra de ca. 21.000 proteinkodende gener. (Andre måder hvorpå mange forskellige proteiner
   kan dannes ud fra få gener er ved brug af leaky scanning og mRNA editering.) ECB, 4. udgave,
   kapitel 7.

Question 20

9. Forklar hvorledes leverceller efter celledeling kan ”huske”, at de skal udtrykke leverspecifikke
   proteiner og dermed vedblive med at være leverceller.

Answer 20

9. Leverceller kan efter celledeling ”huske”, at de skal udtrykke leverspecifikke proteiner, på
   minimum tre måder: 1. Via et positivt feedback loop, hvor en master transskriptionsregulator
   aktiverer transskriptionen af dets eget gen – i dette tilfælde et leverspecifikt gen. Ved celledeling vil
   dette protein fordeles til begge datterceller og derved aktivere transskription af det leverspecifikke
   gen. ECB, 4. udgave, figur 8-20. 2. Ved DNA methylering af cytosin tiltrækkes proteiner, som
   blokerer for genekspression – i dette tilfælde af proteinkodende gener, som ikke skal ekspresseres i
   leverceller. Dette DNA methyleringsmønster nedarves til datterceller, ved at et enzym (maintenance
   methyltransferase) kopierer methyleringmønsteret i den gamle DNA streng til den nysyntetiserede
   DNA streng under replikationen. 3. Ved modificering af histoner. Ved celledeling vil hver
   dattercelles kromosomer modtage halvdelen af den oprindelige celles histonproteiner med de
   modifikationer, som fortæller, hvilke proteinkodende gener i levercellen, som skal ekspresseres, og
   hvilke, som ikke skal ekspresseres. Enzymer kan nu binde til disse nedarvede histoner og overføre
   de samme modifikationer til de nydannede histoner i dattercellen. Derved gendannes de samme
   histon modifikationer, som var til stede i den oprindelige celle, og derfor vil kun de leverspecifikke
   proteiner blive ekspresseret. ECB, 4. udgave, kapitel 8.

Question 21

Nedenstående DNA sekvens stammer fra en del af den proteinkodende sekvens i exon 2 fra et gen
som består af 3 exons. Den åbne læseramme er lokaliseret i en del af exon 1, hele exon 2 og i en del
af exon 3. Det med * markerede basepar G-C erstattes ved en punktmutation med et T-A basepar,
(G→T) og (C→A).

10. Angiv hvilken ændring i proteinets aminosyresekvens denne punktmutation medfører.

Answer 21

10. En Pro bliver til en His. ECB, 4. udgave, kapitel 7.
    (Sekvensen; før punktmutationen: Asn – Gly – Tyr – Pro- Ser – Val – Thr
    Sekvensen; efter punktmutationen: Asn – Gly – Tyr – His – Ser – Val – Thr)

Question 22

Proteiner bestemt for mitochondrier og peroxisomer syntetiseres bl.a. på frie ribosomer i
cytoplasma og transporteres derefter til deres endelige destination.
1. Angiv hvad der er afgørende for at disse proteiner ender i mitochondrier eller peroxisomer.

Answer 22

1. De nysyntetiserede proteiner indeholder specifikke aminosyresekvenser, der fungerer som signal
   for sortering til enten mitochondrier eller peroxisomer

Question 23

2. Beskriv hvorledes disse proteiner importeres til mitochondriers matrix og til peroxisomers indre.

Answer 23

2. Ved sortering til mitochondriers matrix genkendes sorteringssignalet på (precursor) proteinet af
   en importreceptor, der sidder i forbindelse med en protein translokator (TOM) i mitochondriets
   ydre membran. Proteintranslokatoren alignes herefter med en proteintranslokator i mitochondriets
   indre membran (TIM), og peptidet trådes herefter igennem de to komplekser i ufoldet tilstand. I
   mitochondriets matrix foldes proteinet, og signalpeptidet kløves fra. Ved sortering til peroxisomers
   indre transporteres proteinet over peroxisommembranen via en proteintranslokator i færdigfoldet
   tilstand.

Question 24

3. Beskriv hvorledes proteiner ellers kan ende i henholdsvis mitochondriers matrix og i peroxisomer.

Answer 24

3. Mitochondrier har deres eget synteseapparat i matrix, med DNA, mRNA, tRNA og ribosomer i
   matrix, og kan derfor selv syntetisere nogle få proteiner (13 proteiner). Peroxisomer kan også
   modtage enkelte membranproteiner via vesikler, der er afsnøret fra rER. (Disse vesikler fusionerer
   med præeksisterende peroxisomer eller importerer peroxisomale proteiner fra cytoplasmaet,
   hvorved de bliver til modne peroxisomer).

Question 25

Nucleoplasmin er et pentamert nucleært protein, som er ansamlet fra 5 monomere i cytoplasma.
Hver monomer består af en ’hoved’- og en ’hale’-del. Ved hjælp af en protease er det muligt at
fjerne ’hale’-delene fra den dannede pentamerstruktur. I et forsøg blev oocytters cytoplasma
injiceret med enten intakt nucleoplasmin eller med forskellige fragmenter af ’hoved’ og ’hale’.
Figur 1. Skematiseret illustration af lokalisering af nucleoplasmin, eller fragmenter heraf, et stykke
tid efter injektion i cytoplasma. Lokaliseringen af proteinet efter inkubation er angivet til højre.
Tegningen afspejler ikke den relative forskel i størrelse på de forskellige elementer.
4. Forklar resultaterne i figur 1.

Answer 25

4. Det ses af figur 1, at intakt nucleoplasmin, såvel som de forskellige typer fragmenter, der
   indeholder haleregionen (som vist i (a) til (c)), alle kan transporteres ind i kernen efter injektion i
   cytoplasma. Derimod kan fragmentet, som kun indeholder pentamer-fragmentet, ikke transporteres
   til kernen.
   Små molekyler kan frit diffundere gennem kerneporekomplekser, mens større proteiner (> 60kDa)
   kræver aktiv transport via association til en nucleær import receptor (importin). Da størrelsen på
   nucleoplasmin eller dets fragmenter ikke er oplyst, kan det principielt ikke afgøres ud fra (a)-(c),
   hvorledes nucleoplasmin transporteres til kernen. Da pentameren alene (d) ikke transporteres til
   kernen, betyder det, at alle strukturer, der indeholder denne, er for store til at passere gennem
   kerneporekomplekser alene ved fri diffusion. Nucleoplasmin må derfor transporteres aktivt til
   kernen ved hjælp af en nucleær import receptor, der genkender en nucleær lokaliseringssekvens
   (NLS) i proteinets haleregion.

Question 26

Epidermolysis bullosa (EB) er en lidelse, som bl.a. resulterer i, at epidermis bliver skrøbelig og
derfor let løsnes ved mekanisk påvirkning. Lidelsen er forårsaget af en mutation, der resulterer i et
protein, som har en defekt i forhold til binding til andre proteiner. EB opdeles i tre hovedtyper:
• EB simplex (EBS) – defekt ses ved, at selve epithelet går itu.
• Junctional EB (JEB) – defekt ses ved, at epithelet løsnes fra basallamina.
• Dystrophic EB (DEB) – defekt ses ved, at epithelet løsnes sammen med basallamina.
5. Angiv hvilke proteiner der principielt kan være defekte ved JEB.

Answer 26

5. Proteiner, som principielt kan være defekte ved JEB, indgår direkte i forankring af epithelcellen
   til basallamina og omfatter integrin, laminin og kollagen type IV (og entactin/nidogen).

Question 27

6. Angiv hvilke proteiner der principielt kan være defekte ved DEB.

Epidermolysis bullosa (EB) er en lidelse, som bl.a. resulterer i, at epidermis bliver skrøbelig og
derfor let løsnes ved mekanisk påvirkning. Lidelsen er forårsaget af en mutation, der resulterer i et
protein, som har en defekt i forhold til binding til andre proteiner. EB opdeles i tre hovedtyper:
• EB simplex (EBS) – defekt ses ved, at selve epithelet går itu.
• Junctional EB (JEB) – defekt ses ved, at epithelet løsnes fra basallamina.
• Dystrophic EB (DEB) – defekt ses ved, at epithelet løsnes sammen med basallamina.

Answer 27

6. Proteiner, som principielt kan være defekte ved DEB, indgår i at nedbinde basallamina til det
   underliggende bindevæv og omfatter kollagen type VII og kollagen type IV.

Question 28

Neden for er vist to figurer (figur 2 og 3), som begge kan illustrere et eksempel på EBS.
Figur 2. Skematiseret tegning af brud på flerlaget epithel ved mekanisk påvirkning (til højre).
Lokalisering af brudlinje i epithelet er angivet på figuren.

Figur 3. Histologisk foto af brud på epidermis ved mekanisk påvirkning. Bar ca. 25μm.

7. Beskriv forskellen på bruddene i figur 2 og figur 3.

Answer 28

7. I figur 2 ses brudlinjen i det epithellag, som har kontakt til basalmembranen (basallaget). I figur
   3 ses bruddet i epithellag, som ligger over det basale lag (suprabasalt), da basallaget stadig sidder
   på basalmembranen.

Question 29

8. Angiv hvilke proteiner der principielt kan være defekte på figur 2.

Answer 29

8. Det kan være proteiner, som intracellulært indgår i at forankre epithelet til basalmembranen via
   hemidesmosomer, omfattende integriner (cytoplasmatiske del), plaque proteiner og intermediære
   filamenter (keratiner).

Question 30

9. Angiv hvilke proteiner der principielt kan være defekte på figur 3.

Answer 30

9. Det kan være proteiner, der indgår i eller har kontakt til desmosomer, omfattende

transmembrane cadheriner (desmoglein, desmocollin), plaque proteiner (plakoglobin &

desmoplakin) og intermediære filamenter (keratiner). (Adherens junctions bidrager også med

mekanisk styrke og kan i særlige tilfælde bidrage til fænotypen, men betydningen er sekundær i

forhold til desmosomer. Proteiner, som er en del af adherens junctions, vil være (E-) cadherin og

plaque proteiner (vinculin og desmoplakin). ECB, 4. udgave, kapitel 20; Geneser, 2012, kapitel 6;

Pawlina, 7. udgave, kapitel 5.

Question 31

Figur 1. Histologisk billede, der viser et udsnit af brystkirtlen i hvilende (ikke-lakterende) tilstand.
Vævet er farvet med HE. Bar, 50 μm. Almen histologisamling, ICMM.
1.
a. Angiv hvilken type væv, der markeres ved hhv. pil (A) og (B) på figur 1.
b. Angiv ved hvilke sekretionsmekanismer kirtelcellerne secernerer mælk under laktation.

Udførselsgange og sekretoriske endestykker i brystkirtlen består af epithelceller.
c. Beskriv opbygning og funktion af en okkluderende og af en adhærerende (forankrende) kontakt
mellem epithelceller.
d. Beskriv opbygning og funktionel betydning af fokale adhæsioner i fibroblaster.
Mælken, dannet under laktation, indeholder bl.a. IgA, som er en type immunoglobulin (antistof).
e. Beskriv lysmikroskopiske kendetegn for den celletype, der syntetiserer og secernerer dette
antistof.
f. Beskriv hvorledes IgA-antistoffer ender i mælken.

Answer 31

a. (A) Tæt uregelmæssigt bindevæv, (B) Løst bindevæv
b. Ved laktation secernerer kirtelcellerne både apokrint (lipid) og merokrint (protein).

c. Okkluderende kontakt - tight junctions/zonula occludens. Funktion: Tætner epithelet for
paracellulær tranport og opdeler plasmamembranen i et apikalt og basolateralt membrandomæne.
Opbygning: Er lokaliseret lateralt lige neden for den apikale del af epithelcellen og udgøres af
transmembrane proteiner, occludin og claudin (og JAMs), der dels indgår i forankring til
tilsvarende proteiner i naboceller, og dels sidder i relation til proteinkomplekser (plaques) på
cellens cytoplasmatiske side. (De cytoplasmatiske plaques indeholder bl.a. ZO-1, ZO-2 & ZO-3, og
forbindes desuden i et vist omfang til aktincytoskelettet). Denne okkluderende kontakt strækker sig
hele vejen rundt om cellen og medierer kontakt til naboceller i samme plan i epithelet.
Adhererende (forankrende) kontakt. Funktion: Bibringer epithelet mekanisk styrke.
Opbygning (én af følgende):
1. Adherens junction/zonula adherens/adhæsionsbælte: Sidder på den laterale side af epithelcellen
(ofte lige under tight junctions) og udgøres af transmembrant protein, (E-)cadherin, der er i kontakt
med tilsvarende cadherin på nabocellers laterale membran. På den cytoplasmatiske side forankres
cadherin til plaqueprotein (omfattende alfa-actinin og vinculin), som ligeledes hæfter til
aktincytoskelettet i et bælte hele vejen rundt i cellen.
2. Desmosom/macula adherens: Desmosomer er punktformede kontakter. Kontakten mellem
naboceller medieres af transmembrane proteiner, cadheriner (desmoglein & desmocollin), som er
forankret i cytoplasmatiske plaques (desmoplakin & plakoglobin). Disse plaques knyttes til
cytoskelettets intermediære filamenter (keratin).

intracellulære plaqueproteiner (tallin & vinculin) associerer til aktinfilamenter i cytoskelettet.
Extracellulært forankres integrin til fibronectin, som videre kan være bundet til kollagen i den
extracellulære matrix. Således medierer fokale adhæsioner forankring af fibroblaster til
omgivelserne både i stationær tilstand og ved migration. Geneser, 2012, kapitel 6; Pawlina, 7.
udgave, kapitel 5; ECB, 4. udgave, kapitel 17.
e. Plasmacellen varierer i størrelse (10-20 μm i diameter). Kernen indeholder kraftigt basofile
(farver med hæmatoxylin) kromatinklumper i periferien, samt en markant nucleolus (urskivekromatin),
og kan være excentrisk lokaliseret i cellen. Cellen har et basofilt (farver med
hæmatoxylin) cytoplasma med et lyst perinucleært område (negativt Golgi-billede). Geneser, 2012,
kapitel 8; Pawlina, 7. udgave, kapitel 6.
f. Efter sekretion fra plasmaceller optages IgA af epithelceller i brystkirtlen via endocytose ved den
basolaterale del af plasmamembranen. Herefter sorteres proteinet og det transporteres i vesikler til
den apikale del af plasmamembranen, hvor det exocyteres. Overordnet er mekanismen således
transcytose.

Question 32

2.
a) Angiv i hvilke kartyper der findes en lamina elastica interna.
b) Angiv fibertyper i løst bindevævs extracellulære matrix.
c) Angiv hvilke typer kollagen der er dominerende i I) en sene, II) epithelers basalmembran, og III)
hyalin brusk.
d) Angiv tre typer specialiseret bindevæv.
e) Angiv de to typer af forbeningsprocesser.
f) Angiv 4 funktioner for astrocytter.
g) Angiv 2 histologiske kendetegn ved HE farvet hyalin brusk.
h) Angiv motorproteiner der generelt bevæger vesikler I) mod plus-enden af mikrotubuli II) mod
minus-enden af mikrotubuli og III) mod plus-enden af aktin-filamenter.
i) Angiv generel organisering af lameller i I) kompakt knoglevæv og II) trabekulært knoglevæv.
j) Angiv 2 lysmikropiske karakteristika for I) eosinofile granulocytter og II) megakaryocytter.

Answer 32

2.
a) Elastiske arterier, muskulære arterier og større arterioler. Geneser, 2012, kapitel 15; Pawlina,
7. udgave, kapitel 13.
b) Kollagen fibre, retikulære fibre og elastiske fibre. Geneser, 2012, kapitel 8; Pawlina, 7. udgave,
kapitel 6.
c) I) Kollagen type I, II) kollagen type IV og III) kollagen type II. Geneser, 2012, kapitel 6, 8, og
12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 5, 6 og 7.
d) Tre af disse: Knoglevæv, bruskvæv, fedtvæv og blod. Geneser, 2012, kapitel 8, 9, 10 og 12;
Pawlina, 7. udgave, kapitel 6, 7, 8, 9 og 10.
e) (Endo)chondral forbening og intermembranøs (desmal) forbening. Geneser, 2012, kapitel 12;
Pawlina, 7. udgave, kapitel 8.
f) Fire af disse: Mekanisk støttefunktion (’stillads’); optager og fjerner neurotransmitter; tilfører
neurotransmitter-forstadier til neuroner; regulerer det extracellulære ionmiljø; danner laktat
som energikilde for neuroner; danner arvæv efter vævsbeskadigelse; regulerer tætheden af
endothelcellers tight junctions. Geneser, 2012, kapitel 14; Pawlina, 7. udgave, kapitel 12.
g) To af disse: Chondrocytter beliggende i lakuner; rigelig gennemsigtig (glaskar) extracellulær
matrix; omgivet af perichondrie; gradueret basofili i områder omkring lakuner (markant
opdeling i teritorialmatrix og interteritorial matrix). Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7.
udgave, kapitel 7.
h) I) kinesin, II) dynein og III) myosin I (eller V). ECB, 4. udgave, kapitel 17.
i) I) Koncentrisk omkring Haversk kanal, II) paralleltforløbende i trabeklers længderetning.
Geneser, 2012, kapitel 12; Pawlina, 7. udgave, kapitel 8.
j) To af disse: I) 2-lappet kerne (’briller’); acidofile/eosinofile granula i cytoplasma; cellestørrelse
på 12-15 μm i diameter. To af disse: II) stor celle (50-100 μm i diameter); stor multilapdelt
kerne; svagt eosinofilt cytoplasma med granula. Geneser, 2012, kapitel 10; Pawlina, 7. udgave,
kapitel 10.