Tentamen Moleculaire Biologie, 1ste jaar MST

Tentamen Moleculaire Biologie, 1ste jaar MST, 27-10-2006
•
•
•
Beantwoord de vragen in Nederlands of Engels.
Gebruik Nederlands of Engels voor technische termen.
Geef een beknopt antwoord van niet meer dan twee zinnen.
1.
Twee eiwitten vormen een complex. Het blijkt dat de Kd van dit
complex toeneemt bij een verhoging van de zoutconcentratie. Wat
zou hiervan de oorzaak kunnen zijn?
Hieronder staan de structuurformules van twee aminozuren en
twee nucleotiden. Geef de naam van het aminozuur met de
hydrofobe zijketen en van het purine-nucleotide.
2.
3.
Waarom is de lipide bi-laag van de celwand een effectieve barrière
voor ionen?
4. Wat is een Okazaki-fragment?
5. Hoe inhibeert een repressor de translatie van een gen?
6. Is er een fysieke verbinding tussen het ER en de celkern?
7. Wat gebeurt er wanneer een proton-transporter in de
mitochondriale binnenmembraan geïnserteerd wordt?
8. Bij de samentrekking van een spier beweegt myosine langs een
actinefilament. Beschrijf kort de belangrijkste stappen van dit
proces.
9. Een antagonist-oplossing met een concentratie van 100 nM wordt
in grote overmaat toegevoegd aan een celsuspensie met een
verwaarloosbaar volume. Bij meting blijkt dat 10% van de
receptoren bezet worden door de antagonist. Wat is de Kd,
aannemende dat het een 1:1 complex betreft. Zal de antagonist
een merkbaar effect op de cellulaire respons hebben wanneer nu
eenzelfde volume van de natuurlijke ligand wordt toegevoegd?
10. Histonen kunnen worden geacetyleerd. Wat is hiervan de invloed
op de binding van DNA en de transcriptie van dit DNA?
11. Is telomerase proto-oncogeen of een tumorsuppressor? Motiveer
het antwoord.
Exam Molecular Biology 1st year MST, 27-10-2006
•
•
•
Answer in English and Dutch.
Use either English or Dutch for technical terms.
Answer briefly, in no more than two sentences.
1.
Two proteins form a complex. The Kd of the complex increases
when the salt concentration increases. What could be the cause?
The structures of two aminoacids and two nucleotides are given
below. Give the names of the aminoacid with the hydrophobic
sidechain and of the purine nucleotide.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Why is the lipid bi-layer an effective barrier against ions?
What is an Okazaki-fragment?
How does a repressor inhibit the translation of a gene?
Is there a physical connection between the ER and the nucleus?
What happens when a proton transporter is inserted in the
mitochondrial inner membrane?
8. During muscle contraction myosine slides past an actin filiment.
Describe briefly the most important steps of this process.
9. A 100 nM solution of an antagonist is added in excess to a
suspension of cells with a negligible volume. It is observed that
10% of the receptors are occupied by the antagonist. What is the
Kd assuming a 1:1 complex? Will the antagonist have a significant
effect on the cellular response when 1 ml of the natural ligand is
added?
10. Histones can be acetylated. What is the effect of acetylation on the
binding of DNA and on the transcription of this DNA?
11. Is telomerase a proto-oncogen or a tumor-suppressor? Motivate
your answer.
Antwoorden
1. De meest waarschijnlijke verklaring is dat de eiwitten elkaar onder andere via polaire
interacties binden: wanneer zout-ionen de ladingen op de eiwitten afschermen, neemt de
wederzijse affiniteit van de eiwitten af.
2. proline (linksonder) en GTP (rechtsonder).
3. Ionen zijn niet oplosbaar in de hydrofobe omgeving gecreeerd door de alifatische staarten
in het midden van de lipide bi-laag en worden daarom door zo’n bi-laag tegengehouden.
4. Een Okazaki fragment is een enkelstrengs RNA-DNA fragment van 100 tot 150 basen dat
op de lagging strand gesynthetiseerd wordt tijdens de DNA replicatie.
5. Een repressor inhibeert translatie van een gen door aan (of bij) de promotor te binden.
6. De buitenmembraan van de celkern loopt door in de membraan die het ER omsluit. Er is
geen directe verbinding bekend tussen het lumen van de celkern en het lumen van het ER.
7. Een proton transporter in de mitochondriale binnenmembraan heft de proton-motive force
over deze membraan op. Er zal dan minder ATP geproduceerd worden en in plaats
daarvan zal warmte vrijkomen.
8.
a. ATP bindt aan actine-gebonden, nucleotide-vrij myosine;
b. myosine laat los van het actine;
c. ATP hydrolyseert tot ADP en Pi, waarbij myosine een conformatieverandering
ondergaat en weer aan actine bindt;
d. Pi dissocieert en myosine ondergaat een tweede conformatieverandering: de zg.
‘powerstroke’ vindt nu plaats, waarbij de myosinebundel ten opzichte van het
actine wordt verplaatst
e. ADP dissocieert en we zijn terug bij situatie a.
9. Kd = [R][A]/[RA]. Gegeven is dat 10% van de receptoren met antagonist bezet zijn, dus
[R]/[RA] = 9/1. Gegeven is ook dat [A] = 100 nM en invullen geeft: Kd=900nM. Aangezien
de meeste receptoren nog beschikbaar zijn, zal de antagonist in deze concentratie geen
noemenswaardig effect hebben op de cellulaire respons op natuurlijk ligand.
10. Acetylering verlaagt de affiniteit van histonen voor DNA en verhoogt de transcriptionele
activiteit van dit DNA.
11. Bij iedere celdeling verliest een chromosoom een stukje telomeer en celdeling stopt
wanneer de telomeren ‘op’ zijn. Telomerase verlengt de telomeren (uiteinden) van
chromosomen is daarom proto-oncogeen: een verhoogde telomerase-activiteit zal leiden
tot immortalisatie van de getroffen cellijn.
Korte toelichtingen (niet noodzakelijk voor het volle punt)
1. Kd = [A][B]/[AB]. Een verhoging van de Kd bij toenemende zoutsterkte houdt in dat de zoutionen de wederzijdse affiniteit van de eiwitten verlagen. Overigens werd ook goed
gerekend wanneer studenten antwoordden dat zout-ionen een conformatieverandering van
het eiwit zouden kunnen induceren.
4. Aangezien DNA uitsluitend van de 5’ naar de 3’ kant wordt gesynthetiseerd, moet de
lagging strand (die aan de zijn 3’ uiteinde uitgesmolten wordt) in fragmenten
gesynthetiseerd worden. Voor DNA synthese is een primer van RNA nodig; deze wordt
later uit het Okazaki-fragment geknipt, de missende stukken worden door DNA
polymerasen opgevuld en de fragmenten worden door DNA ligase aan elkaar gezet.
5. Binding van een repressor aan of bij de promotor van een gen verhindert dat RNApolymerase mRNA van het gen synthetiseert, en dan kan dit dit gen natuurlijk ook niet
getransleerd worden.
7. Een transporter staat passief transport toe. Wanneer insertie van een proton-transporter in
de binnenmembraan van het mitochondrion passief transport van protonen door deze
membraan bewerkstelligt, zal de proton-motive force over deze membraan worden
opgeheven: de protonen die door de respiratoire ensembles naar buiten worden gepompt,
lekken het mitochondrion weer in. In bruin vetweefsel vindt het bovengeschetste proces
plaats om warmte te genereren. Het weefsel is bruin vanwege de hoge concentratie
mitochondria in dit weefsel.
9. Een antagonist competeert met het natuurlijke ligand voor de bindingsplaats op de
receptor, maar triggert die receptor niet. Ten einde een lineaire respons ten opzichte van
de ligand-concentratie te bewerkstelligen is triggering van een klein deel van de receptoren
voldoende voor een maximale cellulaire respons.
10. Histonen kunnen worden geacetyleerd op positief geladen aminozuren lysine en arginine,
die zich vooral in de DNA-bindende uiteinden van de histonen bevinden. Wanneer deze
positieve lading door acetylering geneutraliseerd wordt, zal de affiniteit voor het negatief
geladen DNA afnemen. De verlaagde affiniteit staat toe dat het histon makkelijker
dissocieert, waardoor transcriptiefactoren aan het DNA kunnen binden.