Proteiners Biokemi Del 2/2

Front 1

Forklar begrepet “ligand-receptor”.

Back 1

Et ligand er et molekyl som binder seg til et protein, så en “ligand-receptor” er et protein. Mer spesifikt er ligandreseptorer spesialiserte proteiner på utsiden av celler som lar bestemte små molekyler binde seg til dem, noe som fører til en kjemisk endring inne i cellen.
Reseptorproteiner og ligander bindes sammen ved hjelp av svake ikke-kovalente bindinger, slik som hydrogenbindinger, elektrostatiske bindinger og Van der Waals-bindinger i tillegg til noen hydrofobiske interaksjoner.

Front 2

Hva menes med en proteinfamilje? Gi et eksempel på en proteinfamilje og en medlem av denne.

Back 2

En proteinfamilie er en gruppe proteiner i en organisme med liknende aminosyresekvens og tredimensjonal form. De forskjellige medlemmene i familien vil vanligvis ha beslektede, men ulike funksjoner. kan ha oppstått som følge av evolusjonen, hvor proteiners struktur kan ha blitt modifisert over tid for å kunne utføre nye funksjoner (fra genfamiljer).
Ex proteinfamilie er “the serine proteases” (serinproteasene), proteindelende enzymer. Ex elastase, et enzym fra pankreas og i leukocytter som bryter ned bindevevsproteiner, særlig elastin.

Front 3

Hva mener vi med denaturering og renaturering av proteiner?

Back 3

Denaturering av et protein er når bindingene som holder proteinet fast i sin spesielle form brytes og vi får en lang polypeptidkjede uten fast form. Renaturering er når disse proteinet danner diss bindingene igjen og får tilbake sin gamle form. Denaturering kan oppnås ved tilsetting av kjemikalier, og når disse fjernes, vil proteinet vanligvis renaturere seg selv.

Front 4

Vad betyr “Protein folding”?

Back 4

Protein folding är processen när ett polypeptider formas till ett fungerande protein genom sin tredimensionella struktur.

Front 5

Vad är en antigen? Beskriv bindningssetet og hvordan det kan ha spesifisitet for kun en ligand.

Back 5

Antigener kan betegens som ligand når de binder til et antistoff og hormoner som ligand når de binder til sin reseptor.
Antistoffer er Y-formete molekyler som binder seg veldig lett til sitt antigen og enten deaktiverer det eller markerer det for destruksjon. På hver av de to armene har antistoffene bindingsseter som passer akkurat med en liten del av overflaten til ett bestemt antigen. Disse bindingssetene består av flere ”looper” av polypeptidkjeder som stikker ut fra endene av et par proteindomener. Polypeptidkjedens aminosyresekvens kan endres vend mutasjon uten at den grunnleggende strukturen til antistoffet endres, og slik kan antistoffene svare på alle antigenene ved at hvert antigen har ett antistoff som passer perfekt.

Front 6

Vad är feil folding hos proteiner?

Back 6

Når proteiner folder seg ukorrekt, kan de noen ganger forme aggregater, kalt amyloider. Dette kan blant annet skje spontant eller som resultat av en mutasjon i et bestemt gen som igjen produserer et endret protein.

Front 7

Gi eksempler på når feilfolding av proteiner fører til sykdom.

Back 7

Normalt blir aggregatene tatt hånd om inne i cellen, men funksjonen er ikke perfekt, og noen ganger kan aggregatene hope seg opp, spesielt skjer dette med økende alder på individet. Både celler og hele vev kan skades av slike aggregater, og proteinaggregater står bak mange neurodegenerative lidelser, som Alzheimers, Huntingtons og Parkinson. Et proteinaggregat kjent som prionproteinet eller PrP er årsaken til sykdommer som skrapesyke i sauer, Bovine Spongiform Encephalopathy eller kugalskap i kyr og Creutzfeldt-Jacob’s Disease (CJD) i mennesker. PrP anses som smittsom fordi det kan omgjøre riktig foldet protein til aggregater og dermed skape mer PrP og slik eskalere lidelsen eksponentielt.

Front 8

Beskriv struktur hos myo och hemoglobin.

Back 8

Heme-strukturen som finns i både myo- och hemoglobin är en Fe (järn) med 6 möjliga bindningar. Fyra av dem binder till N- (nitrogen). En av de två återstående bindningarna är bunden till peptid-kedjan histidine* och den sista bindningen brukas till att binda en O2.
Myoglobin är en peptid-kedja alfa-helix formad med en heme-grupp centralt. Hemoglobin består av fyra peptidkedjor - två alfa-helix och två beta-helix, med fyra heme-grupper.

Front 9

Beskriv likhet og forskjell når det gjelder myoglobinets og hemoglobinets strukturer og evne til å binde oksygen.

Back 9

Myoglobin kan binda en O2-molekyl till heme-gruppen. Hemoglobin kan binda upp till fyra O2-molekyler, en på varje heme-grupp. Myoglobin kräver mindre pO2 än hemoglobin för att binda O2 molekyler (binder tighter) vilket är fördelaktigt för transporter till muskler.

Front 10

Hva menes med oxy- og deoxyhemoglobin?

Back 10

Oxyhemoglobin är hemoglobin som är syremättat från lungor. Deoxyhemoglobin är det motsatta; när hemoglobinet släppt ifrån sig alla syreatomer. Deoxy – kallas T form (taut, tense) med låg O2 affinitet. Oxy- kallas R form (relaxed) med hög affinitet till O2.

Front 11

Beskriv hvordan hemoglobin kan transportere oksygen fra lungene til perifere vev og CO fra perifere vev til lungene.

Back 11

Beroende av de allosteriska effekterna och den reversibla egenskapen att kunna binda syre hos heme-gruppen i hemoglobin transporteras syre från lungorna (oxyhemoglobin) och transporterar de via artärer och kapillärer till perifer väv där de (med de allosteriska effekterna) släpper O2 molekyler och blir till deoxyhemoglobin som lättare binder till CO2 och transporteras tillbaka till lungorna via kapillärerna och venerna. De allosteriska effekterna är Heme-heme-interaktioner, Bohr-effekten, 2,3- BPG och affiniteten för CO2.

Front 12

Hva er Bohr-effekten?

Back 12

Bohr-effekten är en så kallad allosterisk effekt, en effekt som påverkar affiniteten, det vill säga bindningsstyrkan av O2. Bohr-effekten är en sänkning i pH (mer surt) eller en ökning i pCO2* som stabiliserar T-formen av hemoglobin (deoxy-). Motsatt effekt blir om pH höjs (mer basiskt) eller pCO2 minskar, hemoglobin får R-form och ökad affinitet.

Front 13

Hva er heme-heme interaktioner?

Back 13

Heme-hemeinteraktioner innebär att heme-grupperna hos olika hemoglobinmolekyler påverkar varandras affinitet genom att ”kommunicera” och sprida effekten – binda mer eller mindre O2.

Front 14

Hvordan virker 2,3-bisfosfoglycerat (2,3-BPG) på hemoglobinets affinitet til oksygen?

Back 14

2,3BPG är en organisk fosfatmolekyl med negativ laddning som sänker hemoglobinet O2 affinitet genom att endast binda sig till deoxy-formens positiva aminosyror i en ”ficka” (pocket) och lättare frigöra O2.

HbO2 + 2,3-BPG < > Hb-2,3BPG + O2
Oxyhemoglobin Deoxyhemoglobin

Front 15

Hvorledes har pattedyr ordnet seg for å sikre fosteret tilstrekkelig oksygentilførsel?

Back 15

Fetal hemoglobin (HbF) syntesiseras i störst utsträckning i fostersäcken från vecka fem och avtar från månad åtta då de sakta ersätts av HbA. HbF har högre O2 affinitet för att fostret ska få tillräckligt med syre från moderns blod. Den skiljer sig från den vanliga formen och består av två alfa-helix och två gamma-helix polypeptider.

Front 16

Sickle cell anemia er en vel karakterisert sykdom. Beskriv årsak og effekt på et molekylært plan.

Back 16

Sickle cell anemia uppstår då en nukleotid är på fel plats (punktmutation) i genen som kodar för beta-globin. Det är en autosomal recessiv sjukdom vilket innebär att individen får sjukdomen om den får genen från båda föräldrar. Sjukdomen börjar visa symptom först när fostret börjar producera HbS (cirka åttonde månaden). Gamma-kedjorna i HbF börjar då ersättas med de muterade beta-kedjorna till HbS. Symptom är anemia, låg infektionstålighet och smärtor livet ut.

Front 17

Hvordan kan sykdomen påvises med en enkel biokjemisk analysemetode (sickle-cell anemia)?

Back 17

Genom elektrolys kan man mäta elektronegativiteten hos hemoglobinet. Den sjuka HbS går långsammare mot den positiva anoden än HbA på grund av att de saknar beta-kedjornas negativt laddade glutamate (aminosyra) som i mutationen är ersatt av valine.

Front 18

Hva er et enzym?

Back 18

Et enzym er et protein som fungerer som en katalysator(unntak: er ikke alltid et protein, noen få RNA-molekyl regnes også som enzymer). Enzymer øker reaksjonshastigheten i organiske reaksjoner ved å senke aktiveringsenergien.

Front 19

Hvilken kjemisk forbindelse bestå enzymer av?

Back 19

Enzymer består ofte av et protein, for eksempel enzymet urease, som bare er et enkelt protein. Knyttet til enzymet er ofte et mer komplisert molekyl, og dette kalles en kofaktor. Et enzym med en kofaktor kalles et koenzym.

Front 20

Enzymnomenklatur: hva kjennetegner ”hverdagsnavnet” og det systematiske navn som er vedtatt av IUBMB til enzymer?

Back 20

Hverdagsnavnet til et enzym er vanligvis navnet til substratet, eller hva enzymet og substratet gjør, og legge til endelsen –ase. IUBMB(international union of biochemistry and molecular biology) deler enzymene inn i et nummersystem(EC-numre), der et enzym har fire tall. Det første nummeret forteller hvilken reaksjon eller substrat enzymet katalyserer.

Front 21

Hva er en kjemisk reaksjons aktiveringsenergi og ”transition state”?

Back 21

Aktiveringsenergi er den energien som må til for at en reaksjon skal aktiveres, altså starte. Transition state er den aktiveringsenergien som egentlig trengs for å utføre reaksjonen før påvirkning av et eventuelt enzym.

Front 22

Hvordan påvirker enzymene disse slik at en 100-100 millioners økning i reaksjonshastighet kan oppnås?

Back 22

Når et enzym festes med et substrat, E + S, dannes et enzym-substratkompleks, som gjør at aktiveringsenergien senkes, så den blir lavere enn transition state, og skjer med mindre energitilførsel. Da får vi et produkt, P, og enzymet kan brukes om igjen. Vi kan ikke ta energien som ble brukt for å få reaksjonen til å skje, til å danne ES tilbake igjen, dette er en irreversibel reaksjon. Når mindre energi skal til for å utføre reaksjonen, går reaksjonen fortere også, og denne økningen kan være fra 100-100 millioner ganger raskere enn i utgangspunktet.

Front 23

Utdyp om mekanismer som er involvert i å senke aktiveringsenergien i ”transition state” ved enzymkatalyse. Hvilke kjemiske interaksjoner inngår i ES-kompleks: ikke-kovalent, kovalent eller begge.

Back 23

Et enzym kan fungere som en saks, og klippe polysakkaridkjeder. Dette skjer ved at enzymet gir fra seg hydrogen, og dermed skaper en kondensasjonsreaksjon i bindingen, slik at H2O spaltes av og bindingen blir brutt. Ett hydrogenatom fra vannmolekylet går tilbake til enzymet, og oksygenet og hydrogenet går inn i den ene sukkeret som en –OH-gruppe. Se figur på side 147 i ECB.

Når aktiveringsenergien senkes i en reaksjon ved hjelp av et ES-kompleks, gjelder termodynamikkens andre lov: energi går fra orden til uorden. Reaksjonen er altså irreversibel.


Som regel er det ikke-kovalente bindinger i ES-komplekset, men av og til dannes det kovalente bindinger mellom enzymet og substratet i det aktive setet før de går sammen ”på ordentlig.”

Front 24

Hva beskriver Michaelis konstanten Km?

Back 24

Km = beskriver enzym substrat styrken, bindingen mellom substrat og enzym.
Affinitet = bindingsstyrke
Liten Km betyr at man har lav substrat konsentrasjon reflekterer en høy affinitet, altså en høy bindingsstyrke.

Front 25

Definer begrepene substrat, aktivt sete (“active site”).

Back 25

Substrat= en substans som enzymet virker på. (Se bildet under.)
Aktivt sete = den delen av enzymet som binder seg til substratet. En slags lomme inn i enzymet.
Noen enzymer behøver molekyler i stedet for proteiner for enzym aktivitet. De har en såkalt «nonprotein komponent.»

Front 26

Definer begrepene kofaktor, apoenzym, holoenzym.

Back 26

Holoenzym = det aktive enzymet med sitt «nonprotein komponent»
Apoenzym = inaktivt enzym. Dette enzymet har ikke «non protein moiety».
Kofaktor = hvis «non protein moiety» er et metall ion, slik som Zn2+ eller Fe2+, blir det kalt for kofaktor.

Front 27

Hva menes med regulering av enzymaktivitet ved kovalent modifikasjon? Gi eksempel.

Back 27

Kovalent modifisering, er et begrep som særlig brukes om modifisering (små endringer) av enzymer ved at aminosyrene serin, treonin eller tyrosin påhektes en fosfatgruppe (fosforyleres) ved hjelp av proteinkinaser. Enzymets funksjon kan ved dette styrkes eller hemmes. Signalet til slik fosforylering kommer ofte via ekstracellulære signaler (hormoner, vevsfaktorer) som dermed kan påvirke metabolske funksjoner.

Protein fosforylerering er en vanlig måte å regulere proteinenes aktivitet. Mange tusen av proteiner i en typisk eukaryot celle blir modifisert av kovalent addisjon med en eller flere fosfatgrupper.

Front 28

Hvordan påvirkes en enzymkatalysert reaksjon av temperatur?

Back 28

Temperatur:
Reaksjonshastigheten vil først øke med temperaturen og hastigheten vil være størst ved ca 50 grader C. Hvis temperaturen stiger mer enn det optimale temperatur området så vil reaksjonshastigheten etter hvert gå ned. Den optimale temperaturen for menneskelige enzymer er mellom 35 og 40 grader C. Den økte reaksjonshastigheten er et resultat av økt antall molekyler som har tilstrekkelig energi til å passere over energi barrieren og forme produktene i reaksjonen.

Front 29

Hvordan påvirkes en enzymkatalysert reaksjon av pH?

Back 29

Det pH området hvor maximal enzym aktivitet oppnås er forskjellig fra enzym til enzym slik vi ser på figur 5.8. Dette har ofte med konsentrasjonen av H+. F.eks pepsin som er et enzym i magesekken er maksimalt aktiv ved pH rundt 2. Andre enzym fungerer best ved nøytral eller basisk pH.
Ekstreme pH verdier kan føre til denaturisering av enzymene.
pH verdien har også en effekt på reaksjonshastigheten på flere måter. Dette har med effekten H+ ionet kan ha. F.eks så kan en katalysert reaksjon kreve at en aminogruppe er i «protonated» form, (-NH3+). I et basisk pH er denne gruppen i «deprotonated» form og reaksjonshastigheten synker.

Front 30

Hydrolase

Back 30

Katalyserer bindinger ved å tilsette vann

Front 31

Transferase

Back 31

Katalyserer overgangen mellom grupper som inneholder C, N, eller P

Front 32

Ligase

Back 32

Katalyserer forbindelsen mellom store molekyler ved dannelsen av en ny kjemisk forbindelse

Front 33

Lyase

Back 33

Katalyserer bindinger mellom C-C, C-S og noen ganger C-N

Front 34

ATP-ase

Back 34

Hydrolyserer (klyvs efter vatten är tillsatt) ATP

Front 35

Oxido-reductase

Back 35

Katalyserer oksidasjons – og reduksjonsreaskopjner

Front 36

Phosphatase

Back 36

Katalyserer den hydrolytiske delen som av en fosfatgruppe fra et molekyl

Front 37

Kinase

Back 37

Katalyserer addisjonen av fosfatgrupper til et molekyl

Front 38

Polymerase

Back 38

Katalyserer polymeriseringsreaksjoner

Front 39

Isomerase

Back 39

Katalyserer tilbake bindinger innad i ett molekyl

Front 40

Synthase

Back 40

Enzymer som syntetiserer molekyler i anabole reaksjoner. Dette skjer ved kondensasjon med to molekyler.

Front 41

Protease

Back 41

Bryter ned proteiner ved hydrolyse av peptidbåndene mellom aminosyrene

Front 42

Nuclease

Back 42

Bryter ned nukleinsyrer ved hydrolyse mellom nukleotidene

Front 43

Hvordan sikrer cellen seg mot uønsket enzymaktivitet i en gitt prosess, for eksempel å unngå samtidlig nysyntese og degradering?

Back 43

Cellen kan selv sende ut inhibitorer som konkurrerer ut substratet eller endrer det aktive setet, slik at enzymaktiviteten reduseres.