BIOLOGI HØJT NIVEAU
Maj-Juni
Maj-Juni
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
STUDENTEREKSAMEN MAJ 2002 2002-6-1<br />
<strong>BIOLOGI</strong><br />
<strong>HØJT</strong> <strong>NIVEAU</strong><br />
Torsdag den 16. maj 2002<br />
kl. 9.00-14.00<br />
Af de store opgaver 1 og 2 må kun den ene besvares.<br />
Af de små opgaver 3, 4, 5, 6 og 7 må kun to besvares.
1. Fragilt X syndrom.<br />
STORE OPGAVER<br />
Fragilt X syndrom er en sygdom, som skyldes en mutation i et gen<br />
på X-kromosomet. Genet, der forårsager syndromet, kan påvises<br />
ved DNA-undersøgelse.<br />
A. Genet indeholder gentagne sekvenser af tripletten cytosin-guaninguanin<br />
(CGG). Der bliver ofte flere gentagelser af sekvensen i genet,<br />
efterhånden som det videregives fra generation til generation.<br />
Kun det fuldt muterede gen giver fragilt X syndrom, se figur 1.<br />
Figur 2 viser en stamtavle med tilhørende DNA-analyser fra en<br />
familie, hvor fragilt X syndromet forekommer.<br />
I:<br />
1<br />
2<br />
Normal<br />
Præmuteret<br />
6-55 CGG-tripletter<br />
56-230 CGG-tripletter<br />
II:<br />
III:<br />
: normal<br />
1<br />
1<br />
2<br />
2<br />
3<br />
3 4<br />
4<br />
5<br />
5<br />
6<br />
6<br />
Fuldmuteret<br />
>230 CGG-tripletter<br />
: præmuteret<br />
: fuldmuteret<br />
: normal<br />
: præmuteret<br />
: fuldmuteret<br />
III-3<br />
II-3 III-4 III-5 III-6<br />
Figur 1.<br />
Figur 2.<br />
Stamtavle, hvor tilhørende DNA-analyse er vist<br />
for nogle af personerne.<br />
a. Forklar, hvordan man ved hjælp af en DNA-analyse kan adskille<br />
DNA-stykker med mutationer som de i figur 1 viste.<br />
b. Analyser og forklar figur 2. Forklar herunder resultatet af DNAanalysen<br />
for personerne II-3, III-3 og III-4.<br />
c. Giv mulige forklaringer på, hvorfor fragilt X syndrom kan nedarves<br />
fra tilsyneladende raske forældre.<br />
2
B. Personer med fragilt X syndrom har nedsat intelligens. Det normale<br />
gen koder for et protein, der dannes i neuroner i centralnervesystemet.<br />
Proteinet er nødvendigt for synapsernes modning og for regulering<br />
af synapseantallet. Hos personer med det fuldt muterede gen<br />
dannes der ikke virksomt protein.<br />
Figur 3 viser dannelse af en del af det pågældende protein.<br />
Kerne:<br />
DNA sekvens:<br />
....-TAC-CAA-TTA-GTT-CGG-CGG-CGG-CGG-....<br />
1<br />
mRNA sekvens:<br />
AUG-GUU-AAU-CAA-GCC-GCC-GCC-GCC-....<br />
2<br />
Polypeptid<br />
tRNA<br />
mRNA<br />
AU<br />
G<br />
-<br />
UUA<br />
GUU<br />
- AAU - CAA - GCC - GCC - G<br />
GUUCC<br />
3<br />
Startkode<br />
CGG<br />
CGG<br />
-<br />
G<br />
C<br />
C-....<br />
Aminosyrer<br />
Figur 3.<br />
a. Forklar, ud fra figur 3 (1-3), hvilken betydning det får for proteinets<br />
aminosyresammensætning, at der er mange gentagelser af<br />
tripletten CGG i genet.<br />
b. Giv en sandsynlig forklaring på, hvorfor et stort antal gentagelser<br />
af CGG-sekvensen i genet medfører, at der ikke dannes virksomt<br />
protein.<br />
c. Giv en mulig forklaring på, at personer med det fuldt muterede<br />
gen har nedsat intelligens.<br />
3
2. Stoffer med hormonlignende virkning.<br />
A. Tributyltin (TBT) er en organisk tin-forbindelse, som tilsættes<br />
skibsmaling for at forhindre bevoksninger af alger, muslinger, rurer<br />
og lignende. TBT er giftigt og nedbrydes normalt forholdsvis hurtigt<br />
via mellemprodukterne DBT (dibutyltin) og MBT (monobutyltin)<br />
se figur 1. I iltfattige sedimenter er den biologiske halveringstid<br />
for alle 3 typer butyltin (den tid, det tager inden koncentrationen<br />
i sedimentet er halveret) imidlertid lang, 1-10 år. Koncentrationen<br />
af TBT i de indre danske farvande er 0,3-2,4 ng TBT/liter havvand.<br />
TBT fremkalder kønsændringer hos hunner af konksnegle. Sammenhængen<br />
mellem TBT-koncentrationen i havvand og forekomsten<br />
af kønsændringer hos konksnegle er vist i figur 2.<br />
Koncentrationen af butyltin (TBT, DBT, MBT) i havbunden og i<br />
udvalgte organismer fra det sydlige Storebælt er vist i figur 3.<br />
Tributyltin<br />
CH3<br />
CH2<br />
CH2<br />
CH2<br />
+<br />
CH3-CH2-CH2-CH2-Sn<br />
CH2<br />
CH2<br />
CH2<br />
CH<br />
Figur 1.<br />
3<br />
Dibutyltin<br />
CH<br />
CH<br />
CH<br />
CH<br />
CH3-CH2-CH2-CH2-Sn<br />
3<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2+<br />
Monobutyltin<br />
CH<br />
CH<br />
CH<br />
CH<br />
3<br />
2<br />
2<br />
Sn 3+<br />
2<br />
Tin(IV)<br />
Sn 4+<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
Grad i udviklingen af hanlige<br />
kønskarakterer hos hunner af konksnegle<br />
o<br />
ooo o o<br />
o<br />
o<br />
o<br />
o<br />
o o<br />
o<br />
o<br />
o o o<br />
o<br />
o 2<br />
1<br />
o<br />
0<br />
0 5 10 15 20<br />
4<br />
ng TBT/L havvand<br />
a: Pseudopenis<br />
b: Sædleder<br />
c: Misdannet ægleder<br />
Figur 2. På y-aksen angiver 0 normale hunner og 6 hunner med sædleder, som blokerer æglederens<br />
udgang.
Butyltin (ng tin/g tørvægt)<br />
10000<br />
1000<br />
100<br />
10<br />
1<br />
Muslinger<br />
Skrubbe*<br />
Havbunden Konksnegle<br />
Ederfugl*<br />
Marsvin*<br />
* I skrubbe, ederfugl og marsvin<br />
er koncentrationen målt i leveren.<br />
Figur 3.<br />
a. Giv forslag til faktorer, der kan have betydning for den biologiske<br />
halveringstid.<br />
b. Analyser figur 2, og giv en sandsynlig forklaring på, at TBT kan<br />
give kønsændringer hos hunner af konksnegle.<br />
c. Analyser figur 3, og diskuter betydningen af de viste resultater.<br />
5
B. Mange miljøfremmede stoffer har ligesom TBT vist sig at kunne<br />
påvirke kønsudviklingen hos dyr. Nogle af disse stoffer har østrogen<br />
virkning. Til påvisning af dette er udviklet en test, der anvender<br />
genmodificerede gærceller. Gærcellerne har fået indsat to plasmider:<br />
et plasmid (a) med genet for den humane østrogen-receptor, og<br />
et andet plasmid (b), som koder for et markør-enzym, se figur 4.<br />
Østrogen<br />
Ufarvet<br />
substrat<br />
Østrogenreceptor<br />
Markørenzym<br />
Farvet<br />
substrat<br />
a<br />
b<br />
Cellekerne<br />
Figur 4.<br />
a. Forklar kort, hvordan man kan få gærceller til at danne den<br />
humane østrogen-receptor.<br />
b. Forklar princippet i den i figur 4 viste metode til påvisning af<br />
østrogen eller østrogenlignende stoffer.<br />
c. Hvorfor er det vigtigt at kunne undersøge, om et givent stof har<br />
kønshormonlignende virkning i havmiljøet?<br />
6
SMÅ OPGAVER<br />
3. Enzymet Lipolase fremstilles af en genetisk modificeret udgave af<br />
svampen Aspergillus oryzae. Enzymet kan anvendes i opvaskemidler<br />
og vaskepulver og fjerner pletter, der indeholder smør, olie, hudfedt<br />
og læbestift.<br />
O<br />
CH2-O-C-(CH 2) n-CH3<br />
O<br />
CH-O-C-(CH<br />
2) n-CH 3+ 3H2O<br />
O<br />
CH2-O-C-(CH 2) n-CH3<br />
=<br />
=<br />
=<br />
Lipolase<br />
CH2-OH<br />
=O<br />
CH-OH + 3CH3-(CH 2) n-C-OH<br />
CH -OH<br />
2<br />
Figur 1.<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Relativ aktivitet i %<br />
a<br />
0<br />
10 20 30 40 50 60 70 o C<br />
Lipolases aktivitet ved forskellige<br />
temperaturer<br />
Figur 2.<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Tilbageværende aktivitet i %<br />
b<br />
4 5 6 7 8 9 10 pH<br />
Lipolases aktivitet efter to timers<br />
o<br />
opbevaring ved 60 og forskellige<br />
pH-værdier<br />
a. Forklar på baggrund af figur 1, hvilke stoffer Lipolase spalter.<br />
Angiv desuden, hvilken enzymgruppe Lipolase tilhører.<br />
b. Analyser og forklar figur 2 a og b.<br />
c. Skriv på baggrund af oplysningerne en brugsanvisning for et<br />
vaskemiddel, der indeholder Lipolase.<br />
7
4. AIDS skyldes infektion med HIV, et RNA-virus. HIV inficerer<br />
kun celler, som i cellemembranen har CD4-receptorer, heriblandt<br />
T-lymfocytter. I T-lymfocytterne kan HIV formere sig og spredes<br />
yderligere, hvorved lymfocytterne går til grunde. Udviklingen i<br />
antallet af T-lymfocytter med CD4-receptorer og antallet af HIVvirus<br />
i blodplasmaet fra infektion til død er vist i figur 1.<br />
1200<br />
Akut fase<br />
Kronisk fase<br />
AIDS<br />
10 7 Antal virus (HIV RNA-kopier/mL plasma)<br />
CD4-T-celler (celler/ µ g blod)<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
10 6<br />
10 5<br />
10 4<br />
10 3<br />
0<br />
10 2<br />
0 6 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />
Uger År<br />
r Død<br />
CD4-T-celler<br />
Antal virus<br />
Figur 1.<br />
a. Forklar, hvorledes HIV formerer sig i en værtscelle.<br />
b. Hvilken betydning har CD4-receptorerne for HIVs muligheder<br />
for at inficere en celle?<br />
c. Analyser resultaterne vist i figur 1, og forklar, hvorfor et fald i<br />
antallet af T-lymfocytter kan føre til døden.<br />
8
5. Man har undersøgt energiomsætningen i en population af myrer<br />
(Formica pratensis) på en dansk hede. Resultaterne er vist i figur 1.<br />
Konsumeret energi<br />
Energi i ekskrementer<br />
Assimileret energi<br />
Respiration<br />
23,0 kJ/m 2 /år<br />
11,9 kJ/m 2 /år<br />
11,1 kJ/m 2 /år<br />
8,1 kJ/m 2 /år<br />
Figur 1. Energiomsætning i en population af myrer.<br />
a. Giv forslag til et forsøg til måling af myrers respiration. Skitser<br />
forsøgsopstillingen.<br />
b. Analyser tallene i figur 1 og beregn myrernes tilvækst udtrykt i<br />
kJ/m 2 /år.<br />
c. Beregn og vurder den økologiske effektivitet for myrerne (angiv<br />
og forklar beregningsmetoden).<br />
9
6. Koncentrationen af insulin og glukose i blodet varierer til forskellige<br />
tidspunkter, se figur 1. Glukosekoncentrationen i blodet bliver<br />
normalt aldrig lavere end 50 mg/100 ml.<br />
Måletidspunkt Koncentration Koncentration<br />
af insulin i blodet af glukose i blodet<br />
(enheder insulin/ml) (glukose mg/100ml)<br />
Under en nats faste 10 60-100<br />
Under et måltid 70 110-180<br />
Efter et måltid 10 60-100<br />
Under langvarig faste 5 50-70<br />
Figur 1.<br />
a. Analyser figur 1, og forklar hvorfor koncentrationen af glukose<br />
og insulin i blodet stiger under et måltid.<br />
b. Forklar ved at inddrage oplysningerne i figur 1, hvordan reguleringen<br />
af insulinproduktionen foregår i mennesket.<br />
c. Hvorfor er det vigtigt at glukosekoncentrationen i blodet normalt<br />
aldrig bliver lavere end 50 mg/100ml?<br />
10
7. Flere steder i landet, blandt andet ved Hundstrup Å på Sydfyn,<br />
ønsker man at genskabe de våde enge omkring åerne for at begrænse<br />
kvælstofudledningen. I et pilotprojekt har man ændret<br />
dræningsmetoden, se figur 1. Resultater fra pilotprojektet viser, at<br />
en våd eng er i stand til at fjerne 400 kg N/ha/år. Der udvaskes<br />
normalt 20 kg N/ha/år fra de dyrkede marker via dræn til vandløb.<br />
Pilotprojektet viste også, at den udledte fosformængde samtidig<br />
halveres.<br />
N 2<br />
Fordeler-rende<br />
Drænrør<br />
Vandløb<br />
Våd eng<br />
Drænvand med<br />
kvælstof (nitrat)<br />
Landbrugsareal<br />
Landbrugsareal<br />
Landbrugsareal<br />
Drænrør<br />
Gammel dræningsmetode<br />
Ny dræningsmetode<br />
Figur 1. Den gamle dræningsmetode ses til venstre og den nye til højre.<br />
a. Hvordan kan de våde enge begrænse udledningen af N til vandløbene?<br />
b. Forklar, hvorfor udledningen af fosfor reduceres ved det viste<br />
pilotprojekt.<br />
c. Diskuter, hvilken betydning genetablering af våde enge kan få<br />
for miljøet i vandløbene.<br />
11
Kildehenvisninger:<br />
Opgave 1: Figur 1 efter P. Jensen: Kromosomafvigelser hos mennesket, Gads Forlag, 1998.<br />
Figur 2 efter N. Tommerup: Medicinsk Genetik, Munksgaard, 1997.<br />
Opgave 2: Figur 2 efter DMU-Nyt 4, 1999.<br />
Figur 3 efter DMU Temarapport 30, 1999.<br />
Figur 4 efter Lægemiddelforskning, 1999.<br />
Opgave 3: Figur 1 efter NOVO Nordisk product sheet.<br />
Opgave 4: Figur 1 efter Sci. Am., Juli 1998.<br />
Opgave 5: Figur 1 efter Torben F. Jensen: Natura Jutlandica vol. 20, 1978.<br />
Opgave 6: Figur 1 efter Jones og Jones: Advanced Biology, Cambridge, 1997.<br />
Opgave 7: Figur 1 efter Natur og Miljø nr. 1, 1998.