BIOLOGI HØJT NIVEAU. Torsdag den 16. maj 2002 kl

Transkript

1 STUDENTEREKSAMEN MAJ BIOLOGI HØJT NIVEAU Trsdag den 16. maj 00 kl Af de stre pgaver 1 g må kun den ene besvares. Af de små pgaver, 4, 5, 6 g 7 må kun t besvares.

2 1. Fragilt X syndrm. STORE OPGAVER Fragilt X syndrm er en sygdm, sm skyldes en mutatin i et gen på X-krmsmet. Genet, der frårsager syndrmet, kan påvises ved DNA-undersøgelse. A. Genet indehlder gentagne sekvenser af tripletten cytsin-guaninguanin (CGG). Der bliver fte flere gentagelser af sekvensen i genet, efterhånden sm det videregives fra generatin til generatin. Kun det fuldt muterede gen giver fragilt X syndrm, se figur 1. Figur viser en stamtavle med tilhørende DNA-analyser fra en familie, hvr fragilt X syndrmet frekmmer. I: 1 Nrmal Præmuteret 6-55 CGG-tripletter 56-0 CGG-tripletter II: III: : nrmal Fuldmuteret >0 CGG-tripletter : præmuteret : fuldmuteret : nrmal : præmuteret : fuldmuteret III- II- III-4 III-5 III-6 Figur 1. Figur. Stamtavle, hvr tilhørende DNA-analyse er vist fr ngle af persnerne. a. Frklar, hvrdan man ved hjælp af en DNA-analyse kan adskille DNA-stykker med mutatiner sm de i figur 1 viste. b. Analyser g frklar figur. Frklar herunder resultatet af DNAanalysen fr persnerne II-, III- g III-4. c. Giv mulige frklaringer på, hvrfr fragilt X syndrm kan nedarves fra tilsyneladende raske frældre.

3 B. Persner med fragilt X syndrm har nedsat intelligens. Det nrmale gen kder fr et prtein, der dannes i neurner i centralnervesystemet. Prteinet er nødvendigt fr synapsernes mdning g fr regulering af synapseantallet. Hs persner med det fuldt muterede gen dannes der ikke virksmt prtein. Figur viser dannelse af en del af det pågældende prtein. Kerne: DNA sekvens:...-tac-caa-tta-gtt-cgg-cgg-cgg-cgg mrna sekvens: AUG-GUU-AAU-CAA-GCC-GCC-GCC-GCC-... Plypeptid trna mrna AU G - UUA GUU - AAU - CAA - GCC - GCC - G GUUCC Startkde CGG CGG - G C C-... Aminsyrer Figur. a. Frklar, ud fra figur (1-), hvilken betydning det får fr prteinets aminsyresammensætning, at der er mange gentagelser af tripletten CGG i genet. b. Giv en sandsynlig frklaring på, hvrfr et strt antal gentagelser af CGG-sekvensen i genet medfører, at der ikke dannes virksmt prtein. c. Giv en mulig frklaring på, at persner med det fuldt muterede gen har nedsat intelligens.

4 . Stffer med hrmnlignende virkning. A. Tributyltin (TBT) er en rganisk tin-frbindelse, sm tilsættes skibsmaling fr at frhindre bevksninger af alger, muslinger, rurer g lignende. TBT er giftigt g nedbrydes nrmalt frhldsvis hurtigt via mellemprdukterne DBT (dibutyltin) g MBT (mnbutyltin) se figur 1. I iltfattige sedimenter er den bilgiske halveringstid fr alle typer butyltin (den tid, det tager inden kncentratinen i sedimentet er halveret) imidlertid lang, 1-10 år. Kncentratinen af TBT i de indre danske farvande er 0,-,4 ng TBT/liter havvand. TBT fremkalder kønsændringer hs hunner af knksnegle. Sammenhængen mellem TBT-kncentratinen i havvand g frekmsten af kønsændringer hs knksnegle er vist i figur. Kncentratinen af butyltin (TBT, DBT, MBT) i havbunden g i udvalgte rganismer fra det sydlige Strebælt er vist i figur. Tributyltin Sn Figur 1. Dibutyltin ----Sn + Mnbutyltin Sn + Tin(IV) Sn Grad i udviklingen af hanlige kønskarakterer hs hunner af knksnegle ng TBT/L havvand a: Pseudpenis b: Sædleder c: Misdannet ægleder Figur. På y-aksen angiver 0 nrmale hunner g 6 hunner med sædleder, sm blkerer æglederens udgang.

5 Butyltin (ng tin/g tørvægt) Muslinger Skrubbe* Havbunden Knksnegle Ederfugl* Marsvin* * I skrubbe, ederfugl g marsvin er kncentratinen målt i leveren. Figur. a. Giv frslag til faktrer, der kan have betydning fr den bilgiske halveringstid. b. Analyser figur, g giv en sandsynlig frklaring på, at TBT kan give kønsændringer hs hunner af knksnegle. c. Analyser figur, g diskuter betydningen af de viste resultater. 5

6 B. Mange miljøfremmede stffer har ligesm TBT vist sig at kunne påvirke kønsudviklingen hs dyr. Ngle af disse stffer har østrgen virkning. Til påvisning af dette er udviklet en test, der anvender genmdificerede gærceller. Gærcellerne har fået indsat t plasmider: et plasmid (a) med genet fr den humane østrgen-receptr, g et andet plasmid (b), sm kder fr et markør-enzym, se figur 4. Østrgen Ufarvet substrat Østrgenreceptr Markørenzym Farvet substrat a b Cellekerne Figur 4. a. Frklar krt, hvrdan man kan få gærceller til at danne den humane østrgen-receptr. b. Frklar princippet i den i figur 4 viste metde til påvisning af østrgen eller østrgenlignende stffer. c. Hvrfr er det vigtigt at kunne undersøge, m et givent stf har kønshrmnlignende virkning i havmiljøet? 6

7 SMÅ OPGAVER. Enzymet Liplase fremstilles af en genetisk mdificeret udgave af svampen Aspergillus ryzae. Enzymet kan anvendes i pvaskemidler g vaskepulver g fjerner pletter, der indehlder smør, lie, hudfedt g læbestift. O -O-C-( ) n- O -O-C-( ) n- + HO O -O-C-( ) n- = = = Liplase -OH =O -OH + -( ) n-c-oh -OH Figur Relativ aktivitet i % a C Liplases aktivitet ved frskellige temperaturer Figur Tilbageværende aktivitet i % b ph Liplases aktivitet efter t timers pbevaring ved 60 g frskellige ph-værdier a. Frklar på baggrund af figur 1, hvilke stffer Liplase spalter. Angiv desuden, hvilken enzymgruppe Liplase tilhører. b. Analyser g frklar figur a g b. c. Skriv på baggrund af plysningerne en brugsanvisning fr et vaskemiddel, der indehlder Liplase. 7

8 4. AIDS skyldes infektin med HIV, et RNA-virus. HIV inficerer kun celler, sm i cellemembranen har CD4-receptrer, heriblandt T-lymfcytter. I T-lymfcytterne kan HIV frmere sig g spredes yderligere, hvrved lymfcytterne går til grunde. Udviklingen i antallet af T-lymfcytter med CD4-receptrer g antallet af HIVvirus i bldplasmaet fra infektin til død er vist i figur Akut fase Krnisk fase AIDS CD4-T-celler (celler/ µ g bld) Antal 10 6 virus (HIV RNA-kpier/mL 4 10 plasma) Uger År r Død CD4-T-celler Antal virus Figur 1. a. Frklar, hvrledes HIV frmerer sig i en værtscelle. b. Hvilken betydning har CD4-receptrerne fr HIVs muligheder fr at inficere en celle? c. Analyser resultaterne vist i figur 1, g frklar, hvrfr et fald i antallet af T-lymfcytter kan føre til døden. 8

9 5. Man har undersøgt energimsætningen i en ppulatin af myrer (Frmica pratensis) på en dansk hede. Resultaterne er vist i figur 1. Knsumeret energi Energi i ekskrementer Assimileret energi Respiratin,0 kj/m /år 11,9 kj/m /år 11,1 kj/m /år 8,1 kj/m /år Figur 1. Energimsætning i en ppulatin af myrer. a. Giv frslag til et frsøg til måling af myrers respiratin. Skitser frsøgspstillingen. b. Analyser tallene i figur 1 g beregn myrernes tilvækst udtrykt i kj/m /år. c. Beregn g vurder den øklgiske effektivitet fr myrerne (angiv g frklar beregningsmetden). 9

10 6. Kncentratinen af insulin g glukse i bldet varierer til frskellige tidspunkter, se figur 1. Gluksekncentratinen i bldet bliver nrmalt aldrig lavere end 50 mg/100 ml. Måletidspunkt Kncentratin Kncentratin af insulin i bldet af glukse i bldet (enheder insulin/ml) (glukse mg/100ml) Under en nats faste Under et måltid Efter et måltid Under langvarig faste Figur 1. a. Analyser figur 1, g frklar hvrfr kncentratinen af glukse g insulin i bldet stiger under et måltid. b. Frklar ved at inddrage plysningerne i figur 1, hvrdan reguleringen af insulinprduktinen fregår i mennesket. c. Hvrfr er det vigtigt at gluksekncentratinen i bldet nrmalt aldrig bliver lavere end 50 mg/100ml? 10

11 7. Flere steder i landet, blandt andet ved Hundstrup Å på Sydfyn, ønsker man at genskabe de våde enge mkring åerne fr at begrænse kvælstfudledningen. I et piltprjekt har man ændret dræningsmetden, se figur 1. Resultater fra piltprjektet viser, at en våd eng er i stand til at fjerne 400 kg N/ha/år. Der udvaskes nrmalt 0 kg N/ha/år fra de dyrkede marker via dræn til vandløb. Piltprjektet viste gså, at den udledte fsfrmængde samtidig halveres. N Frdeler-rende Drænrør Vandløb Våd eng Drænvand med kvælstf (nitrat) Landbrugsareal Landbrugsareal Landbrugsareal Drænrør Gammel dræningsmetde Ny dræningsmetde Figur 1. Den gamle dræningsmetde ses til venstre g den nye til højre. a. Hvrdan kan de våde enge begrænse udledningen af N til vandløbene? b. Frklar, hvrfr udledningen af fsfr reduceres ved det viste piltprjekt. c. Diskuter, hvilken betydning genetablering af våde enge kan få fr miljøet i vandløbene. 11

12 Kildehenvisninger: Opgave 1: Figur 1 efter P. Jensen: Krmsmafvigelser hs mennesket, Gads Frlag, Figur efter N. Tmmerup: Medicinsk Genetik, Munksgaard, Opgave : Figur efter DMU-Nyt 4, Figur efter DMU Temarapprt 0, Figur 4 efter Lægemiddelfrskning, Opgave : Figur 1 efter NOVO Nrdisk prduct sheet. Opgave 4: Figur 1 efter Sci. Am., Juli Opgave 5: Figur 1 efter Trben F. Jensen: Natura Jutlandica vl. 0, Opgave 6: Figur 1 efter Jnes g Jnes: Advanced Bilgy, Cambridge, Opgave 7: Figur 1 efter Natur g Miljø nr. 1, 1998.