Frågor och svar: Inledande Biokemi 2008

Frågor och svar: Inledande Biokemi 2008
Fråga: Van der Waals bindningar. Jag förstår inte diagrammet på OH.
Van der Waalsbindningarna är svaga. De avtar extremt mycket med ökat avstånd (avståndet
upphöjt till 6). Alltså blir det ingen vidare fart på van der Waalsbindningarna förrän atomerna
är nära varandra. MEN, när atomerna kommer alltför varandra, dvs när elektronmolnen börjar
överlappa, då inträffar istället en kraftig repulsion = frånstötande kraft. Det innebär att det
gynnsammaste avståndet är när atomerna ligger på Van der Waalsavstånd från varandra. Det
är då vi får energiminimum som just visas i diagrammet.
Fråga: Vad är skillnaden mellan hydrofobisk inbindning, -interaktion, -effekt? Har det
att göra med vattnets arrangemang runt de opolära grupperna?
Hydrofobisk bindning, -effekt och interaktion är samma sak. Vattenmolekylerna runt de
opolära molekylerna har inte fri rörlighet. När de opolära grupperna slås ihop i samband med
en hydrofobisk interaktion får inte de orörliga vattenmolekylerna plats utan frigörs och ger sig
ut i lösningen = större frihet för molekylerna = ökad entropi = energetiskt gynnsamt.
Fråga: Vad säger kurvan med DNA på sid 15 i Stryer?
Förklaringen till att det dubbelsträngade DNA separerar är så här. Dubbelsträngat DNAt hålls
ihop av vätebindningar (A-T och G-C). G har ett kväve (N1) i ringen som har ett pKa-värde =
9. När vi höjer pH och närmar oss pH 9 börjar detta kväve att protoneras. När det sker kan
inte kvävet delta så bra i vätebindningarna till C på den andra kedjan. Alltså börjar kedjorna
att separera. När vi höjt pH till 10 - 11, dvs en bra bit över pKa så har alla N1-kvävena
protonerats och då blir det inga vätebindningar längre till N1 och då separerar DNA-kedjorna.
Detta är ett bra exempel nyttan av att förstå vad pKa är.
Fråga: Måste vi kunna de tre klassificeringssystemen för chiralitet? Räcker det inte med
att veta vad chiralitet är? Skall man kunna hur phi och psi mäts?
Systemen behöver ej kunnas. Räcker att veta vad kiralitet är och att nästan alla aminosyror är
L-aminosyror. Du behöver inte exakt veta hur de två vinklarna definieras eller hur de mäts
(lite krångligt). Räcker att veta att runt alfakolet är det i princip fri rörlighet (inte som i
peptidbindningen alltså), men att bara en del av alla möjliga vinkelkombinationer är i
praktiken tillåtna eftersom det annars blir kollisioner mellan atomerna. Ramachandranplotten
visar vilka vinkelkombinationer som är vanliga/möjliga.
Fråga: Vad är det som bestämmer ett proteins 3 dim struktur?
Man brukar säga att utseendet bestäms av primärstrukturen, dvs vilka aminosyror som finns i
proteinet och i vilken ordning de kommer. Proteinet veckar sig till den struktur som har lägst
energi. Detta är normalfallet. Det finns kända undantag, t ex prioner som veckas till en
struktur som inte är den energimässigt lägsta.
Fråga: Vad menas med cooperativitet. Förstod inte alls det som stod i boken.
Cooperativ betyder samverka/samarbeta. Typiskt exempel är Hemoglobins syreinbindning.
Här samverkar/samarbetar de fyra subenheterna i hemoglobin. Det är svårt för första syret att
binda in. Men när det väl skett så påverkar subenheten som nu fått syre de andra subenheterna

så att det blir lättare för nästa syre att binda in. När nästa syre bundit in blir det ännu lättare
för det tredje att binda in osv. Samma resonemang när syret lossnar (fast omvänt). Tack vare
cooperativiteten kan hemoglobin binda in resp släppa syre över ett mycket litet
koncentrationsintervall (t ex koncentrationsintervallet mellan syretrycket i lungorna och i
arbetande muskler). Därmed blir Hemoglobin en utmärkt TRANSPORTÖR av syre.
Fråga: Hur sitter heme fast i hemoglobin? Är det genom vätebindningar?.
Säkert finns det vätebindningar, jonbindningar, VdW och hydrofoba interaktioner som håller
fast och som orienterar heme MEN framför allt sitter heme fast via den proximala histidinen
som ju binder till järnet som sitter mitt i hememolekylen. Bindningstypen är
koordinationsbindning (covalent coordinate).
Fråga: Hur sitter järnet fast i heme?
Järnet sitter fast med koordinationsbindningar. Järnet har sex koordinations-site: fyra stycken
går till den omgivande hememolekylen, en går till den proximala histidinen och en går till
syre.
Fråga: räcker det att veta namnet på EN aminosyra från varje grupp (aromatiska, alifatiska
osv.) och veta vad som är karakteristiskt för den gruppen?
Ja, det räcker långt
Fråga: Du har skrivit på OH-papprena att hemegrupperna ligger för långt ifrån
varandra för att direkt kunna påverka varandra. Påverka varandra med vad?
Påverka varandra kemiskt. Dvs genom joninteraktion, VdW-interaktion, vätebindningar,
hydrofob interaktion, kovalent bindning osv. För att sådant skall ske måste avståndet vara
kort, åtminstone mindre än 10 Å.
Fråga: alfa1-beta1 och alfa2-beta2 som det står om i boken, är de 2 subenheter
i hemoglobinet?
Hb har fyra subenheter, 2 st alpha och 2 st beta. Funktionellt hänger en alfa starkt ihop med en
beta. Därmed kan man säga att Hb består av en dimer av dimerer, nämligen alfa1-beta1 och
alfa2-beta2. Men totalt sett är Hb en tetramer.
Fråga: Hur kommer det sig att syre kan binda in när det sitter en BPG i mitten av
deoxyhemoglobin. Har det med syretrycket att göra? Jag tänker bara att BPG
gör så att syre släpper lättare och så länge den är i mitten av så borde
ju inget syre kunna bindas in.
Att BPG sitter i mitten gör det svårare för syre att binda in på hememolekylerna på de fyra
subenheterna (stelare struktur gör det svårare att få järnet att röra sig upp i heme-ringen).

Alltså måste syretrycket höjas betydligt mer för att ett syre skall binda in än om det inte hade
suttit en BPG i mitten. MEN syre kan binda in om bara syretrycket blir tillräckligt stort. Och
så fort som en syre binder in så blir det små ändringar i strukturen som gör att det blir trängre
i mitten och svårt för BPG att binda in med maximal styrka. Alltså blir strukturerna mindre
stela och det blir lättare för nästa syre att binda in därför att den proximala histidinen nu
knuffar järnet uppåt, osv.
Tillägg: Om det inte finns något BPG så binder hemoglobin ju in syre väldigt starkt och får
mycket svårare att släppa det. Både med och utan BPG är det fråga om cooperativ
syreinbindning (sigmoidal kurva). MEN utan BPG är mättnadskurvan förskjuten åt vänster.
Fråga: Bohreffekten: Räcker det med att man fattar OH-papprena eller
måste man gå djupare in på det som de gör i boken?
Kan Du OH-papperets beskrivning och säga några ord om det så räcker det långt.
Fråga: Räcker det med att kunna skriva upp Michelis Mentenekvation och veta vad
bokstäverna står för plus det du skrivit på OH? Vad menas med diagrammet?
Du skall kunna ekvationen och också kunna rita den grafiska MM-kurvan och kunna resonera
utifrån den (eller ifrån formeln). Nämligen hur hastigheten beror av substratkoncentrationen
och hur Km och Vmax kommer in i bilden.
Fråga: Kcat talar om vad enzymet förmår under maximala betingelser. Vad menas med
det?
Jo, kcat visar vad enzymet kan göra när den katalyserde reaktionen går så fort som möjligt,
dvs när enzymet är mättat med substrat, dvs när [S] >> Km.
Fråga: Innebär enzyminhibering att substratet inte kan binda in till substratet?
Bara i kompetitiv inhibering är det nästan så. Så här är det:
A. Kompetitiv inhibering är att en inhibitor som strukturellt liknar substratet sätter sig i active
site. Därmed inhiberas enzymet. Inhibitorn tävlar nämligen med substratet om att sätta sig i
active site. Om man tillsätter mer substrat minskar inhiberingen.
B. MEN vi har också andra typer av inhibering, icke-kompetitiv (noncompetitive) och
okompetitiv (uncompetitive):
Icke-kompetitiv inhibering är när inhibitorn sätter sig på ett helt annat ställe än active site och
stör enzymet. Det hjälper inte att tillsätta mer substrat
Vi har också okompetitiv inhibering då inhibitorn sätter sig i active site förutsatt att där redan
sitter ett substrat. Det hjälper inte att tillsätta mer substrat.
Fråga: Coenzymet tillverkas ofta i kroppen av något vi hittar i våra födoämnen. Vad
då?

Vitaminer. Mycket av ett coenzym kan vi själva tillverka men ofta är det en liten del som vi
måste importera. Vitaminet Niacin (B3) är kemiskt sett det samma som nikotinsyra. Den
molekylen behöver vi för att tillverka t ex NAD+.
Fråga: Vad är det som bestämmer jämviktsläget i en reaktion.
Det här är termodynamik och det läser ni i andra ämnen lite noggrannare. På sid 208-9 i
Stryer står en del. Allmänt kan man säga att varje reaktion har en jämviktskonstant, Keq. Med
hjälp av den kan man sätta upp ett jämviktsuttryck, tex Keq = [B]/[A]. Reaktionen som svarar
mot uttrycket är A -->B.
Om nu Keq = 5 (värdet kan jag hitta i litteraturen), så vet jag att när reaktionen gått till
jämvikt så skall det finnas 5 ggr så mycket B som A
Värdet på Keq beror på ämnenas inre egenskaper och Keq kan beräknas från litteraturdata.
Säkrast värde på Keq får man förstås från experiment.
Fråga: Även om deltaG har ett övertygande negativt värde är det inte säkert att det blir
en reaktion inom överskådlig tid, varför?
Om deltaG är negativt så kan en reaktion ske spontant. Negativt deltaG innebär ju att
produkten i reaktionen har lägre fri energi än substratet. Men att deltaG är negativt säger
ingenting om hur fort reaktionen går. Om reaktionen har en hög aktiveringsenergi, dvs att
övergångstillståndet har hög energinivå, så händer i praktiken ingenting. Substratmolekylerna
orkar inte över den energibarriär som övergångstillståndet innebär.
Tillägg: Om man då har en katalysator närvarande, så sänker den övergångstillståndets
energinivå. Då blir det läggare för molekylerna att komma över energibarriären och då sker
reaktionen snabbt.
Fråga: I en enzymkatalyseras reaktion förenar sig alltid enzym och
substrat till ett komplex, ES. Var binder substratet in på enzymet.
I active site (aktiva ytan).
Fråga: Vad skall man kunna om den katalytiska triaden?
Om Du kan redogöra för den katalytiska triaden: asp-his ser, hur aa är arrangerade, hur
vätebindningarna är perfekt ordnade, hur his därmed blir en baskatalysator som knycker ett
väte från serin som därmed blir mycket reaktivt så räcker det bra. Kan Du späda på med lite
formler så ännu bättre. Boken säger nog samma sak fast lite omständligare.
Fråga: Katalytiska triaden Asp-His-Ser finns hos många andra hydrolytiska enzymer.
Ska vi kunna varför det är så?
Ja det skadar väl inte? Varför finns det hos många andra tro? Jo, en väldigt bra konstruktion!
Finns hos homologer och hos helt andra typer av enzymer. Naturen verkar ha valt
(=evolutionen har lett till) den katalytiska triaden till sin favorit när när det gäller hydrolys av
peptider, lipider och estrar.

Fråga: OH - pappret om chymotrypsin säger att den kovalenta katalysen sker i två steg.
Menas med detta att serin aktiveras och att sedan vatten aktiveras? Eller finns det två
olika reaktioner? För det står först att reaktionen sker i två steg med ett kovalent
bundet intermediat, och sedan står det att reaktionsmekanismen sker i två analoga
skeenden. Är detta samma sak?
Ja allt är samma sak. I första steget aktiveras serin med hjälp av den katalytiska triaden som
serin ingår i och vi får ett acylenzym (= ett ovalent bundet intermediat). I andra steget
aktiveras vatten med hjälp av den katalytiska triaden och vattnet (hydroxidjonen) hydrolyserar
bort acylgruppen. Det två stegen är alltså två analoga skeenden.
Fråga: Se OH angående chymotrypsin. Vad menar du med steg c) Reaktionen i två steg
med ett kovalent bundet intermediat?
OH-bilderna a-d är olika karakteristiska saker om Cymotrypsin. I c) poängteras att reaktionen
går i två steg och att reaktionen har ett kovalent intermediat. Att det har två steg syns av
kurvan i c) och av formeln. Vi har först ett acyleringssteg som leder till ett kovalent
intermediat (Acylenzym). Sedan kommer vatten in och vi deacylerar enzymet och får tillbaka
det ursprungliga enzymet.
Fråga: OH om Enzymer i teknik användning, ska vi kunna det?
Det kommer inte på tentan.
Fråga: Vad menas med protonskyttel
Se Karboanhydras. Karboanhydras producerar snabbt så mycket protoner att det skulle bli surt
i active site om inte det fanns en speciell mekanism att ta bort protonerna. Det görs med
protonskytteln (en skyttel är något som far fram och tillbaka (vävstol); Jfr rymdskytteln som
kör upp och ned till rymden med folk och satelliter). Protonskytteln (=en speciell histidin) kör
protoner ut ur active site. ?
Fråga: Vad håller ihop dubbelspiralen i keratin?
SVAR: Notera att keratin består av två separata alfahelixar som sedan tvinnats om varandra
(alltså inte samma design som i DNA!). Spiralerna i keratin hålls ihop av hydrofoba
interaktioner. Det sker genom att var sjunde aminosyra är en hydrofob leucin. Eftersom det är
3.6 aminosyror per varv i en alfahelix innebär det att leucinerna kommer att hamna åt samma
håll. Därmed kan två separata alfa-helixar klistra sig mot varandra via sina leucin-sidor.
Eftersom var sjunde aminosyra inte exakt svarar mot 2x3,6 lägger sig de två alfahelixarna inte
exakt rakt mot varandra utan de vrider sig något för att det skall bli perfekt matchning av
leucinerna på de två spiralerna. Därför får vi en spiral av spiraler.
Kap 1, Fråga 12. Hur gör proteiner ibland för att kringgå vattnets destruktiva inverkan på
vätebindningar och jonbindningar?
Proteiner kan vara så konstruerade att de bildar vattenfria mikromiljöer, t ex genom att låta
mikromiljön avgränsas av hyrofoba aminosyror. Därmed blir väte- och jonbindningar mycket
starkare.
Kap 2, Fråga 6.
Ge exempel på aminosyra med
-bulkig alifatisk sidokedja ---- t ex isoleucin
-minusladdad aminosyra---- t ex glutaminsyra och asparaginsyra

-plusladdad aminosyra --- t ex lysin och arginin
-sidokedja med OH---- t ex serin och threonin
-sidokedja med pKa nära 6---- histidin
-sidokedja med SH-grupp----cystein
-sidokedja med vätebindande förmåga---många, t ex histidin, glutaminsyra och serin
-sidokedja med syreamid---t ex asparagin och glutamin
- en iminosyra--- prolin
Kap 2, Fråga 19.
Hur skiljer sig vätebindningarna radikalt i alfahelix och i betastruktur.
I alfahelix går vätebindningarna parallellt med kedjans längdriktning, i betastruktur
vinkelrätt.
Kap 2, Fråga 23.
Hur stort är ett protein i runda slängar?
50 100 Å för ett globulärt protein.
Kap 2, Fråga 31.
Blir det alltid samma tredimensionella struktur av en viss polypeptidkedja/random coil?
Varför?/ Undatag?
Ja, det är utgångspunkten. Ett protein veckar sig till den struktur som har den lägsta energin
= den stabilaste strukturen. Det finns kända undantag, t ex prioner. De veckar sig till en
ganska stabil struktur som dock inte har den lägsta energin. I det tillståndet kan proteinet
förbli för alltid. MEN under vissa betingelser kan övergången till den allra stabilaste
tillståndet ske. Proteinet veckar då om sig (det blir mer betastruktur och mindre alfastruktur).
Det omformade proteinet leder till ett sjukdomstillstånd (exempel galna kosjukan).
Kap 2, Fråga 33.
Kan man idag utgående från primärstrukturen, dvs aminosyrasekvensen räkna fram den
tredimensionella strukturen? Vore det intressant?
Nej, det är alltför komplicerat med dagens datorer och dagens metodik. Men det vore ytterst
intressant att kunna det och utvecklingen går raskt framåt. Man har kommit en bit på vägen.
T ex, känner man till ett proteins tredimensionella struktur är det möjligt att förutspå vad
måttliga förändringar i primärstrukturen leder till. Man kan också leta upp snarlika
sekvenser i en databas och om dessa proteiner har känd tredimensionell struktur är det troligt
att ens eget protein har liknande tredimensionell struktur.
Kap 2, fråga 34.
Vad menas med kvartenärstruktur, subenhet och domän.
En subenhet är en polypeptidkedja. Den har alltså sin egen aminoterminal och
carboxylterminal. Ett enzym kan bestå av en enda subenhet (men då brukar man inte använda
begreppet subenhet) eller 2, 3, 4 eller ännu fler. Antalet subenheter beror på vilket protein det
är fråga om.

Kvartenärstruktur beskriver hur subenheterna är ordnade. T ex "Hemoglobins
kvartenärstruktur visar 4 st tätt sammanfogade subenheter".
En domän är en del av ett protein eller en del av en subenhet i ett protein. Det är ofta en lite
tätare veckad del av proteinet. Ofta har en domän en viss funktion. Ett protein kan alltså ha
tex en bindande domän och en katalytisk domän. Domäner kodas ofta av exoner.
Hemegruppen är INTE en domän. Hemegruppen är en prostetisk grupp
Kap 8, fråga 8.
Ett enzym är en katalysator och påverkar inte reaktionens jämviktsläge. Vad är det som
bestämmer jämviktsläget?
Jämviktsläget bestäms av jämviktskonstanten Keq. I reaktionen A (dubbelpil) B så gäller
uttrycket:
Keq =[B]/[A]
Keq kan bestämmas experimentellt och värden kan hittas i litteraturen. Man kan också
beräkna värdet på Keq utgående från andra termodynamiska storheter.
Kap 8, fråga 14 b.
Hur kan specificiteten hos ett enzym bli så hög som den faktiskt gör? Vilka bindningskrafter
är inblandade? I vilken omfattning?
Ett active site sluter sig nära runt sitt substat. Om passningen är mycket god uppstår många
VdW-kontakter. I sitet kan dessutom finnas vätebindningar och jonbindningar till substratet.
Om mikromiljön är sådan att vatten gärna skyr sitet så kan väte- och speciellt
jonbindningarna bli mycket starka.
Kap 8. fråga 15.
Vad menas med steady state-kinetik. Vad menas med pre-steady state? Hur lång brukar presteady
state vara? Hur lång tid brukar man i praktiken se till att steady state-tillståndet varar i
praktiska mätningar sekunder? minuter? timmar? dagar?
Med steady state-kinetik menas att man tittar på enzymets kinetik när det väl har uppnått
steady state. Det inträffar inom några millisekunder. När man precis blandat enzym och
substrat finns inget ES-komplex. Man är då i pre-steady state. Mycket snart bildas ES
komplex som i sin tur börjar sönderfalla till produkt och enzymet blir åter fritt. Redan efter
några milliskunder sönderfaller det lika mycket ES-komplex som det bildas. Man har då
uppnått steady state, dvs att det är en konstant koncentration av ES. Dessförinnan har vi presteady
state som alltså är några millisekunder långt.
Nu fortgår reaktionen under kanske många minuter och under hela denna tid är
koncentrationen av ES nästan konstant. Denna steaty state-tid brukar man se till är
åtminstone några minuter lång vid praktiskt arbete annars blir det svårt att få bra mätvärden
(tar man för mycket enzym kortas steady state-tiden ner eftersom substratet tar slut; tar man

för lite enzym får man visserligen en bekvämt lång steady state-tid men reaktionen går olidligt
sakta.).
Kap 8, Fråga 16.
Hur lyder Michelis Mentenekvationen? Vilken reaktitonsmekanism baserar den sig på? Hur
ser motsvarande kurva ut?
V = Vmax * [S]/([S] + Km). Reaktionsmekanismen är: S+ E (dubbelpil) ES enkelpil E + P.
Rita kurvan se OH eller bok.
Kap 8, Fråga 20.
Varför jämför man ofta enzymers Kcat/Km för att beskriva effektiviteten? Borde man inte
nöja sig med kcat?
Kcat beskriver enzymets förmåga när det arbetar som snabbast, dvs vid mättande
substratkoncentration. Fine. MEN i cellen är det sällan fråga om mättande
substratkoncentration. Ofta är den mycket mindre. Då kan man visa att en mycket mer
karakteristisk storhet för enzymets praktiska förmåga är kcat/Km.
Kap 8, fråga 26
Vad brukar transition state-analoger utgöra ur enzymkinetisk synpunkt? Varför?
De är ofta kraftfulla kompetitiva inhibitorer. Ett enzym binder ju in sitt substrat. Ofta binder
enzymet det snarlika transition state ännu fastare. Därför binds också analoger till transition
state in hårt. De kommer att tävla med substratet om en plats i active site. Alltså är de
kompetitiva inhibitorer.
Kap 9 Fråga 5
Subtilisin har samma katalytiska mekanism och katalytiska triad som chymotrypsin, men är
för övrigt helt olikt.Är detta ett exempelpå konvergent eller divergent evolution.
Det är exempel på konvergent (sammanstrålande) evolution. Från helt olika ursprång har
evolutionen lett fram till enzymer med samma katalytiska triad och samma mekanism (fast de
för övrigt är helt olika). Den katalytiska triaden är helt enkelt ett mycket lyckad koncept.
Kap 9 fråga 6
Karboanhydras katalyserar en reaktion som går hyfsat fort av sig själv. Trots det har naturen
valt att katalysera. Människan har t ex ett antal olika karboanhydraser, alla med sin egen gen.
Varför detta behov av speed?
Jo, det är viktigt att snabbt kunna hydratisera koldioxid ( i arbetande muskelvävnad) och att
snabbt kunna dehydratisera kolsyra (i lungorna). Annars skulle det bli en bromskloss i
förbränningen i kroppen.