Biologi A. Studentereksamen. Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares

Transkript

1 Biologi A Studentereksamen Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares 2stx111-BIO/A Fredag den 27. maj 2011 kl

2 Side 1 af 8 sider Opgave 1. Pig City På figur 1 ses en skitse af anlægget Pig City, som er en kombineret tomat- og svineproduktion. Tomaterne dyrkes ved ca.19 C året rundt. En del af året anvendes kunstigt lys i drivhusdelen. Tomatplanterne tilføres gødning fra anlæggets gylle 1 - og biogasanlæg. Biogassen anvendes bl.a. i anlæggets elektricitetsværk. Svinene transporteres ikke bort, men slagtes i eget svineslagteri. Renset luft Renset luft Drivhus Vækstbede Luftindtag Varme, CO 2, NH 3 Luftindtag Gylle Gødning Biogasanlæg Elektricitet Figur 1. Skitse af anlægget Pig City. I svinegyllen vil ammonificerende bakterier nedbryde nitrogenholdige, organiske stoffer som fx urinstof, se figur 2. CO(NH 2 ) 2 + H 2 O 2 NH 3 + CO 2 Urinstof Figur 2. Nedbrydning af urinstof. 1. Forklar, hvilken type reaktion der er vist i figur 2. 1 Gylle er en blanding af urin og afføring.

3 Side 2 af 8 sider Staldens ventilationssystem sender CO 2 - og NH 3 -holdig luft fra svinestalden gennem et lag af fugtige sten, se figur 3. På stenene vokser en biofilm bestående af jordbakterier. Ved passage gennem biofilmen fjernes en stor del af luftens NH 3 -indhold. Renset luft Vækstmedie Småsten med biofilm Ventilationskanal Varme, CO 2, NH 3 Figur 3. Skitse af luftrensningssystemet i et vækstbed. 2. Forklar, hvorfor det er vigtigt, at stenene konstant holdes fugtige. 3. Gør rede for, hvordan biofilmens jordbakterier kan fjerne NH Vurder, hvilken betydning tilførsel af CO 2 kan have for tomatproduktionen. Det forventes, at Pig City-anlægget vil medføre en reduceret miljøbelastning med hensyn til udledning af: CO 2 N-holdige forbindelser. 5. Vælg en af de to ovenstående miljøbelastninger og vurder, hvordan Pig Cityanlægget kan være med til at reducere pågældende miljøbelastning.

4 Side 3 af 8 sider Opgave 2. Glycogenolyse Glycogen oplagret i lever- og muskelceller kan ved glycogenolyse spaltes til glucose-1-fosfat. Det sker ved hjælp af enzymet glycogenfosforylase, se figur 1. Det er forskellige glycogenfosforylase-enzymer, der står for spaltningen af glycogen i leveren og musklerne. Enzymet glucose-6-fosfatase findes kun i leverceller, se figur 1. Leverceller Glycogen + P Glycogenfosforylase Glucose-1-fosfat Enzym X Muskelceller Glycogen + P Glycogenfosforylase Glucose-1-fosfat Enzym X Glucose-6-fosfat Glucose + P Glucose-6-fosfat Glucose + P Glucose-6-fosfatase Pyruvat Figur 1. Omdannelse af glycogen i leverceller og i muskelceller. Pyruvat 1. Angiv den enzymgruppe, enzym X i figur 1 tilhører. Begrund dit svar. Glucose-6-fosfat kan ikke transporteres gennem cellemembranen. Det kan glucose, idet det transporteres gennem cellemembranen ved faciliteret diffusion. 2. Forklar, hvilken betydning levercellers indhold af glucose-6-fosfatase har for at holde et passende niveau af glucose i blodet.

5 Side 4 af 8 sider En sjælden arvelig sygdom, McArdles sygdom, er kendetegnet ved mangel på enzymet glycogenfosforylase i musklerne. Patienter med denne sygdom er ikke i stand til at udføre hårdt fysisk arbejde, men de kan udmærket udføre fysisk arbejde af moderat intensitet. Patienterne rådes til altid at have lidt glucose på sig. 3. Giv forslag til, hvorfor patienter med McArdles sygdom kun kan gennemføre arbejde af moderat intensitet. 4. Forklar, hvorfor disse patienter rådes til altid at have glucose på sig. 75 % af sygdomstilfældene skyldes en basesubstitution i genet, der koder for glycogenfosforylase i muskelceller, se figur 2. Normal-allel mrna CGA GCT CGA Mutant-allel mrna TGA ACT UGA Figur 2. Basesubstitutionen, der medfører McArdles sygdom er vist med rødt. 5. Forklar, hvorfor mutationen vist i figur 2, kan resultere i McArdles sygdom.

6 Side 5 af 8 sider Opgave 3. Behandling af middagsrester En gymnasieklasse har undersøgt væksten af bakterier i suppe opbevaret ved forskellige temperaturer. Der blev fremstillet en suppe, der stod uden låg i 30 minutter. Tre grupper elever udtog efterfølgende hver tre prøver af suppen, der blev opbevaret tildækket i to timer ved tre forskellige temperaturer 5 C, 20 C og 35 C. Antallet af bakterier i hver prøve blev herefter bestemt ved at sprede 100 μl suppe på agarplader, som efterfølgende blev anbragt i to døgn ved 37 C. Figur 1 viser en agarplade med bakteriekolonier. Figur 1. Agarplade med bakteriekolonier. 1. Forklar, hvorfor man kan anvende antallet af fremvoksende bakteriekolonier som mål for antallet af bakterier i suppen. 2. Forklar, hvorfor suppen tildækkes inden opbevaring.

7 Side 6 af 8 sider De fremvoksende kolonier blev talt og omregnet til bakterier/ml suppe. Resultatet af eksperimentet fremgår af figur 2. Gruppe A Gruppe B Gruppe C Prøve 1 5 o C Prøve 2 20 o C Figur 2. Antal bakterier pr. ml suppe efter 2 timer. 3. Forklar resultaterne vist i figur 2. Prøve 3 35 o C Skitser de forventede vækstkurver for prøve 2 og prøve 3 i tiden 0-2 timer. Begrund dine skitser. Anvend vedlagte bilag. Citat fra Ifølge reglerne skal letfordærvelige fødevarer opbevares ved maksimalt 5 C eller holdes varme ved en temperatur på mindst 65 C. En undtagelse fra disse regler gælder f.eks. ved buffeter, hvor fødevarerne må opbevares ved almindelig stuetemperatur i op til 3 timer. Herefter skal rester smides væk eller opvarmes til en temperatur på mindst 75 C i midten af varen. 5. Giv en vurdering af fødevarestyrelsens regler om opbevaring af letfordærvelige fødevarer i buffeter.

8 Side 7 af 8 sider Opgave 4. Genetisk bestemt fedme Leptin er et proteinhormon, der produceres i bl.a. fedtvæv. Koncentrationen af leptin i blodet påvirker appetitreguleringen. Figur 1 viser en del af hjernens appetitreguleringssystem. Genetisk bestemt fedme kan skyldes mutationer i forskellige gener som fx: genet for leptin genet for leptinreceptoren genet for enzymet PC-1 genet for MC4-receptoren. 2 Nedsat appetit Leptinreceptor 6 Hypothalamusceller MC4- receptor Leptin Stof A Fedtvæv 4 PC-1 Stof B Figur 1. Skitse af en del af hjernens appetitreguleringssystem. 1. Vælg en af ovennævnte mutationer og forklar, hvordan den kan medføre fedme. Inddrag figur 1. Figur 2 viser en stamtavle over en familie, hvor der forekommer en mutation i genet for MC4-receptoren, se figur 1. Personernes Body Mass Index (BMI 1 ) er også angivet. Personer med BMI på betegnes som overvægtige, mens personer med BMI > 30 betegnes som fede. I II III 25,1 29,2 28, ,7 20,6 29,3 32,0 24,7 24,8 31,7 37, ,8 54,0 1 2 Normal. Heterozygot for mutation i genet for MC4-receptoren. Afdød; BMI ukendt, men meget overvægtig. Figur 2. Stamtavle over familie hvor der forekommer fedme pga mutation i genet for MC4-receptoren. II-4, II-8 og III-2 er heterozygote for den samme mutation i genet for MC4-receptoren. De røde tal angiver personernes BMI. 1 BMI = vægt (kg)/ højde (m) x højde (m).

9 Side 8 af 8 sider 2. Angiv genotypen for I-3 i stamtavlen i figur 2. Begrund dit svar. 3. Giv forslag til, hvordan II-1 kan have et BMI på 36,7, selvom han har en normal genotype. I fedmeforskningen anvender man forskellige musestammer 2. En af stammerne, ob-stammen, er homozygot for en mutation i genet, der koder for leptin. Disse mus æder uhæmmet og bliver fede. En anden stamme, db-stammen, er homozygot for en mutation i leptinreceptorgenet. Disse mus bliver fede og har et forhøjet indhold af leptin i blodet. Figur 3 viser et eksperiment, hvor man har forbundet blodkredsløbet mellem mus med forskellige genotyper. A B C ob db ob db ob db? Figur 3. Skematisk tegning af tre deleksperimenter hvor man har forbundet blodkredsløbet indbyrdes mellem to mus med hver sin genotype. A: ob-mus forbundet med mus med normal genotype. B: db-mus forbundet med mus med normal genotype. C: ob-mus forbundet med db-mus. Stiplede linjer angiver, at de pågældende mus taber sig i løbet af eksperimentet. 4. Forklar, resultaterne af deleksperiment A og B vist i figur Opstil en hypotese for udfaldet af deleksperiment C vist i figur 3. Begrund dit svar. 2 Musestammer er rene linjer af mus.

10 Kilder: Opgave 1: Opgave 2: Opgave 3: Foto: Birgit Eliasson Opgave 4: Jens Meldgaard Bruun: Monogene former for fedme med speciel fokus på melanocortin 4 receptormutationer. Ugeskrift for Læger 166/43, 2004, s Tegninger: MarkR grafik/hans Marker Alle internetkilder pr

11

12 Undervisningsministeriet

13 STUDENTEREKSAMEN 27. MAJ 2011 BILAG 2stx111-BIO/A Ark af i alt ark Navn: Skole / kursus: Klasse: Forventede vækstkurver Antal bakterier pr. ml suppe ,5 1 1,5 2 Tid (timer) Løsark Anvendes ved besvarelse af opgave 3 og afleveres sammen med besvarelsen.