BIOLOGI HØJT NIVEAU. Mandag den 11. august 2003 kl

Transkript

1 STUDENTEREKSAMEN AUGUST BIOLOGI HØJT NIVEAU Mandag den 11. august 2003 kl Af de store opgaver 1 og 2 må kun den ene besvares. Af de små opgaver 3, 4, 5 og 6 må kun to besvares.

2 STORE OPGAVER 1. Prader-Willi syndrom A. Prader-Willi syndrom giver motorisk slaphed, voldsom appetit, nedsat intelligens og underudviklede kønsorganer. De fleste symptomer på Prader-Willi syndrom kan henføres til nedsat funktion af hypothalamus. Figur 1 viser skematisk den normale hormonelle regulering hos en mand. Figur 1. a. Gør rede for den normale regulering af det mandlige kønshormon, testosteron, se figur 1. b. Forklar med udgangspunkt i figur 1, hvorfor personer med Prader-Willi syndrom får de beskrevne symptomer. 2

3 B. En af årsagerne til Prader-Willi syndrom kan være, at barnet har fået to homologe kromosomer fra sin mor, se figur 2. Et barn med symptomer på Prader-Willi syndrom fik foretaget DNA-analyser på kromosomerne nr. 7, 15 og 20, og disse blev sammenlignet med DNA-analyser fra forældrene. Familiens DNA-profiler er vist i figur 3. Figur 2. Figur 3. a. Forklar med udgangspunkt i figur 2, hvordan et barn kan få to homologe kromosomer fra den samme forælder. b. Gør rede for, hvordan man fremstiller DNA-profiler som vist i figur 3. c. Analyser figur 3, og forklar, hvordan man kan se, at barnet har Prader-Willi syndrom. d. Diskuter med udgangspunkt i ovenstående mulighederne for at forebygge og behandle Prader-Willi syndrom. 3

4 2. Heden Heden i Danmark er en naturtype i tilbagegang. Heden kan kun opretholdes ved naturpleje (afgræsning eller afbrænding) og kun i områder med ringe tilførsel af gødningssalte. A. Undersøgelser af heden har vist, at den overladt til sig selv efterhånden vil springe i skov. Undersøgelser af hedelyngplantens livscyklus på en uberørt hede viser, at den omfatter en række karakteristiske faser, som gennemløbes på år, se figur 1. Konkurrenceevnen over for bl.a. græsser er forskellig i disse faser. 0-7 år 7-15 år år > 25 år Pioner- Opbygnings- Moden Degenerationsfase fase fase fase Samlet biomasse (g tørstof/m 2 ) Biomasse grønne skud ingen data (g tørstof/m 2 ) Lys ved jordoverfladen i % af lys over lyngen Figur 1. a. Forklar, hvordan man kan bestemme hedelyngs biomasse, og hvorfor resultaterne angives som tørvægt, og ikke som friskvægt. b. Analyser figur 1, og forklar, hvorfor foryngelse gennem afgræsning eller afbrænding er nødvendig for at bevare heden. 4

5 B. Hedelyng er tilpasset livet på fattige, sandede jorder, hvor koncentrationen af uorganisk kvælstof er meget lav. Under disse forhold kan hedelyng udkonkurrere såkaldte konkurrenceplanter, fordi den danner mykorrhiza med svampe, se figur 2. I dag tilføres heden i Danmark stigende mængder kvælstofforbindelser gennem luften, se figur 3. En væsentlig del af kvælstoftilførslen sker i form af ammoniak, som afdamper fra gylletanke og ved gylleudbringning på markerne. Fordampningen fra markerne viser sig at være afhængig af udbringningsmetoden, se figur 4. Figur 2. I hedejorden (A) optages uorganiske kvælstofforbindelser næsten øjeblikkeligt af mykorrhiza, mens andre jorder (B) har en større pulje af uorganiske kvælstofforbindelser. Lokal Regional Internationalt Samlet Belastningsgrad tilførsel tilførsel bidrag tilførsel (kg N/ha/år) (kg N/ha/år) (kg N/ha/år) (kg N/ha/år) Lav belastning Normal belastning Høj belastning Figur 3. Atmosfærisk tilførsel af kvælstof i lavt, normalt og højt belastede områder i Danmark, fordelt på kilder. 5

6 Figur 4. Ammoniakfordampningen afhænger af udbringningsmetoden. Ved bredspredning kastes gyllen vifteformet ud bag vognen, mens gyllen fra slæbeslanger ledes direkte ud på jorden. a. Forklar med udgangspunkt i figur 2, hvorfor mykorrhiza kan være en tilpasning til livet på næringsfattig og sandet jord. b. Gør med udgangspunkt i figur 2 rede for følgerne af, at heden tilføres stigende mængder ammoniak. c. Diskuter under inddragelse af figur 3 og 4 mulighederne for at mindske kvælstoftilførslen til hederne. d. Giv eksempler på andre tiltag, som vil gøre det muligt at bevare heden som naturtype i Danmark. Inddrag figur 1 og figur 3. 6

7 SMÅ OPGAVER 3. Slangegift Giften fra en slange, den australske taipan, indeholder et meget giftigt glycoprotein, kaldet taipoxin. LD 50 hos mus er bestemt til 2µg taipoxin/kg. Forgiftningssymptomerne er lammelser og kvælning. Giften virker ved at blokere for frigivelsen af acetylcholin som vist på figur 1. Figur 1. a. Hvordan kan man bestemme LD 50 for taipoxin hos mus? b. Forklar kort den normale impulsoverførsel i en synapse med acetylcholin som transmitterstof. c. Forklar sammenhængen mellem taipoxins virkning (figur 1) og de nævnte forgiftningssymptomer. 7

8 4. Renseanlæg I et kommunalt renseanlæg har man fulgt anlæggets rensningsevne ved at bestemme spildevandets BI 5 -værdi samt indholdet af kvælstof (total-n) og fosfor (total-p). Samtidig har man sammenlignet to metoder til fjernelse af fosfat fra spildevandet: Fældning med jernsulfat og fjernelse ved hjælp af bakterier, der optager fosfat. Resultaterne af målingerne er vist i figur 1. Urenset Efter Efter biologisk rensning spildevand mekanisk (aktivt slamanlæg) rensning samt Ingen Fosfat- Fosfatsærskilt fjernelse fjernelse fosfat- med ved kemisk fjernelse bakterier fældning BI 5 (mg O 2 /L) total-n (mg/l) 43,2 38,7 7,1 4,3 6,8 total-p (mg/l) 13,4 11,9 8,0 0,6 0,5 Figur 1. a. Giv eksempler på, hvad bakterier bruger fosfat til. b. Angiv en metode til bestemmelse af BI 5 i spildevand, og forklar hvorfor BI 5 kan bruges som mål for spildevandets indhold af organisk stof. c. Analyser figur 1, og vurder de forskellige rensningsmetoder. Anfør beregninger i forbindelse med vurderingen. 8

9 5. Rotenon En ejer af en put-and-take sø (fiskesø) ønsker at omdanne søen til et krebsebrug. Han søger derfor om tilladelse til at slå de tilbageværende fisk ihjel med giften Rotenon. Rotenon er et organisk molekyle, der hæmmer processen vist i figur 1. Figur 2 viser resultatet af et forsøg, hvor man har målt iltoptagelsen hos fisk, der er blevet udsat for Rotenon. Figur 1. Figur 2. a. Hvor i cellerne finder de på figur 1 viste processer sted, og hvilken betydning har de for cellerne? b. Forklar forsøgsresultaterne vist i figur 2. c. Hvilke undersøgelser bør der foretages, før der evt. gives tilladelse til brug af Rotenon i søen? 9

10 6. DNA-vaccine I arbejdet med udvikling af DNA-vacciner mod Salmonella anvender man rotter som forsøgsdyr. Fra forsøgsrotterne isoleres genet for interferon, mens genet for et flagelprotein isoleres fra salmonella-bakterier. Generne indsættes derpå i et plasmid, som indsprøjtes direkte i rotternes muskelvæv, se figur 1. Muskelceller er i stand til at optage og udtrykke fremmed DNA. Figur 1. a. Forklar, hvordan genet for interferon og for flagelprotein kan indsættes i et plasmid (figur 1). b. Hvilken funktion har genet for interferon og flagelprotein i DNA-vaccinen? c. Hvordan kan man undersøge, om vaccinen har haft den ønskede effekt på rotterne? 10

11 Kilder: Opgave 1: J. Bjålie mf.: Menneskets anatomi og fysiologi, Gads Forlag, Peter K.A. Jensen: Kromosomafvigelser hos mennesket, Gads Forlag, Golder N. Wilson: Pretest Genetics, Opgave 2: Jordbrug og Miljø 1, Opgave 6: Engberg, J. et al.: DNA-vaccine mod salmonella, Lægemiddelforskning,

12