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 2stx101-BIO/A Fredag den 28. maj 2010 kl

2 Side 1 af 9 sider Opgave 1. Hormonforstyrrende stoffer Ftalater 1 og parabener 2 kan optages i kroppen gennem hudoverfladen, se figur 1. Citater fra artikel i BT 12. marts 2009: Cremen optages straks i kroppen Forskere fik et chok, da de testede cremernes effekt på kroppen. Gravide advares nu mod brug af produkterne Forskere fra Rigshospitalet smurte 12 mænd ind i cremer i en uge, for at se om værdien af hormonforstyrrende stoffer ville stige i kroppen. Resultatet chokerede. De stoffer forskerne er særligt opmærksomme på er hormonforstyrrende stoffer. Stofferne findes i et hav af kosmetiske produkter. Derfor lavede forskerne en tilsvarende creme med den tilladte mængde af ftalater og parabener og smurte den på et dusin frivillige mænd.»det overraskende ved forsøget er, at stofferne kom så hurtigt ind og, at en så stor mængde blev optaget i kroppen. Det er jo et problem når vi ved, at det kan give skader i kroppen.«tidligere forsøg med at give gravide rotter lignende stoffer, resulterede i at pct. af rotterne blev født med misdannede kønsorganer. Overhud Fosfolipidmolekyle Cytoplasma Underhud med blodkar Skematisk tværsnit af hud Figur 1. Ftalater og parabeners vej fra hudoverflade til blodkar. Skematisk snit af hudcelle med cellemembran 1. Forklar, hvilke egenskaber stoffer som ftalater og parabener må have, for at de kan trænge ind i blodkarrene efter påsmøring på hudoverfladen. Inddrag figur 1. 1 Ftalater anvendes som blødgøringsmiddel i plast. 2 Parabener anvendes som konserveringsmiddel i cremer.

3 Side 2 af 9 sider Koncentrationen af naturlige østrogener reguleres præcist af såvel feed-backmekanismer som transportproteiner i blodet. Hormonforstyrrende stoffer med østrogenvirkning kan ikke reguleres lige så præcist som naturlige østrogener. 2. Giv en mulig forklaring på, at østrogenlignende stoffer ikke reguleres lige så præcist som naturlige østrogener. Af citaterne fremgår det, at forsøg med hormonforstyrrende stoffer tilført gravide rotter resulterede i, at % af afkommet blev født med misdannede kønsorganer. 3. Giv en mulig forklaring på, at hormonforstyrrende stoffer kan være årsag til de observerede misdannelser. Hormonforstyrrende stoffer er mistænkt for at medvirke til, at børn kommer for tidligt i puberteten. Ved behandling af for tidlig pubertet indsprøjtes et antihormon, der hæmmer udskillelsen af overordnede kønshormoner. 4. Forklar, hvorfor hæmning af udskillelsen af overordnede kønshormoner kan forhindre, at børn kommer for tidligt i puberteten. 5. Diskuter konsekvenserne af, at mennesker udsættes for hormonforstyrrende stoffer tidligt i livet.

4 Side 3 af 9 sider Opgave 2. Gæring I et eksperiment til påvisning af gæringsprocessen anvendes en opstilling, som vist på figur 1. Kolben indeholder 20 g glucose opløst i 175 ml vand og tilsat 10 g bagegær. Kolben placeres ved stuetemperatur og vejes jævnligt. Resultaterne fremgår af figur 2. Tid (timer) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 21,5 24,0 25,0 26,5 27,5 28,5 Vægt (g) 360,74 360,74 360,27 359,81 359,18 359,01 358,24 357,14 356,67 355,95 353,80 353,51 353,43 353,40 353,38 353,35 353,35 353,31 Figur 1. Figur 2. Opstilling til eksperiment med gæring. Resultaterne af eksperimentet. Akkumuleret vægttab (g) 0,00 0,00 0,47 0,93 1,56 1,73 2,50 3,60 4,07 4,79 6,94 7,23 7,31 7,34 7,36 7,39 7,39 7,43 1. Giv forslag til et kontrolforsøg til ovennævnte eksperiment. Begrund dit svar. 2. Afbild resultaterne grafisk med akkumuleret vægttab som funktion af tiden. Anvend regneark eller millimeterpapir. 3. Forklar din graf.

5 Side 4 af 9 sider Som resultat af gæringsprocessen dannes ethanol i kolben. Gærceller kan under aerobe forhold omdanne ethanol til ethansyre (eddikesyre), se figur 3. CH 2 OH CH 3 NAD + NADH + H + NAD + NADH + H + CHO CH 3 H 2 O COOH CH 3 ethanol ethanal (acetaldehyd) Figur 3. Omdannelse af ethanol til ethansyre. ethansyre (eddikesyre) 4. Forklar, hvordan gærceller får ATP ud af den viste reaktion. 5. Forklar, hvad gærceller skal bruge ATP til.

6 Side 5 af 9 sider Opgave 3. N 2 -fiksering Mange ærteplanter lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier af slægten Rhizobium. Planterne udvikler specielle rodknolde, hvor bakterierne lever, se figur 1. Rhizobium-bakterier i rodknoldcelle Energiholdige stoffer fra planten Organiske N-forbindelser N 2 Figur 1. Symbiose mellem ærteplante og Rhizobium-bakterier. Del af rod fra ærteplante 1. Forklar, hvilke fordele ærteplanter og Rhizobium-bakterier har af symbiosen. Inddrag figur 1. Hver bakterie bliver ved infektion af planten omgivet af en ekstra membran, se figur 2. Fotosyntese Atmosfærisk nitrogen Energiholdige stoffer N 2 Organiske N-forbindelser til planten Citratcyklus Elektron- transportkæden ADP ATP N 2 Amino - syrer Bakterie H 2 O Bakteriemembran Ekstra membran O 2 -Lb Lb Plantecytoplasma O 2 Figur 2. Nitrogenfiksering i en Rhizobium-bakterie.

7 Side 6 af 9 sider I bakteriernes cytoplasma findes enzymet nitrogenase, der kan katalysere den meget energikrævende omdannelse af N 2 (atmosfærisk nitrogen) til NH 3 (ammoniak). Nitrogenase har kun aktivitet under anaerobe forhold. Omkring bakterierne findes leghæmoglobin, Lb, som kan binde og afgive O 2, se figur 2. Leghæmoglobinmolekyler dannes af ærteplante og bakterie i fællesskab, se figur 3. Globin Lb Hæm Globin-gen Plante Gen for hæm-gruppe Bakterie Figur 3. Syntese af leghæmoglobin, Lb. 2. Forklar, hvorfor nitrogenase i Rhizobium-bakterier kun har aktivitet, når bakterierne lever i symbiose med ærteplanter. Inddrag figur Forklar, hvilken betydning det har for Rhizobium-bakterier, at leghæmoglobin er i stand til at afgive O 2. Inddrag figur 2. Den biologiske nitrogenfiksering er bl.a. afhængig af mængden af tilgængeligt nitrogen i jorden. 4. Giv en mulig forklaring på, at højt NO 3- -indhold i jorden nedsætter N 2 -fikseringen i Rhizobium-bakterier. 5. Forklar, hvorfor marker med ærteplanter kan gøde jorden for efterfølgende afgrøder.

8 Side 7 af 9 sider Opgave 4. Pyrogener Pyrogener er en fællesbetegnelse for stoffer, der virker feberfremkaldende. Kropstemperaturen styres af et termoregulatorisk center i hypothalamus. I forbindelse med sygdom kan der opstå feber, hvor kropstemperaturen hæves til et højere niveau. Under denne temperaturstigning oplever feberpatienten bl.a. følgende symptomer: forøget stofskifteaktivitet ufrivillig muskelaktivitet ( kulderystelser ) sammentrækning af kapillærer i huden nedsat svedproduktion trang til at krybe sammen. 1. Vælg et af de nævnte symptomer og giv en mulig forklaring på, at det kan hæve kropstemperaturen. Feberreaktion ved bakterieinfektioner fremkaldes bl.a. ved, at der i bakteriernes cellevæg findes stoffer, der virker som pyrogener. Bakterielle pyrogener virker ved at fremme dannelse af prostaglandiner i hypothalamus. Prostaglan dinerne påvirker det termoregulatoriske center til at hæve kropstemperaturen. Forløbet fremgår af figur 1. Makrofag Bakterie Pyrogener Interleukin Hypothalamus E.R. Blodkar Prostaglandin Feber a b c d e Figur 1. Skematisk oversigt over hændelsesforløbet ved feberfremkaldende bakterieinfektion. 2. Beskriv hændelsesforløbet a e vist i figur 1.

9 Side 8 af 9 sider Der kan i sjældne tilfælde forekomme rester af bakterier i lægemidler. Lægemidler til indsprøjtning skal derfor gennemgå en kvalitetskontrol, der bl.a. undersøger for tilstedeværelse af pyrogener for at undgå bivirkninger i form af feber. En godkendt metode er kanin-pyrogentesten. Under testen spændes kaninerne fast, se figur 2, og lægemidlet indsprøjtes i en ørevene. Herefter måles kaninernes kropstemperatur gennem 5 timer. I testen anvendes særligt trænede kaniner, der er vænnet til at sidde fastspændt og derfor ikke forsøger at slippe fri. Figur 2. Tre kaniner fastspændt i hver deres boks under en kanin-pyrogentest. 3. Giv forslag til, hvorfor det er vigtigt at anvende kaniner, der ikke forsøger at slippe fri under testen. Opgaven fortsættes

10 Side 9 af 9 sider I Danmark er udviklet en alternativ pyrogen-test, der er baseret på en human cellelinje af monocytter 1. I testen udsættes monocytter for det lægemiddel, der skal testes, hvorefter man måler, hvor meget interleukin, der udskilles af monocytterne. I figur 3 er vist resultatet af et eksperiment, hvor man har stimuleret monocytter med pyrogener i form af bakterien Bacillus subtilis. Interleukinkoncentration (pg/ml) Bakterier (antal/ml) Figur 3. Resultatet af en test, hvor monocytter blev udsat for forskellige koncentrationer af bakterien Bacillus subtilis. 4. Forklar, hvordan mængden af udskilt interleukin kan anvendes som et kvantitativt mål for, hvor forurenet lægemidlet er. Inddrag figur Diskuter anvendelse af kaniner og cellekulturer ved kvalitetskontrol af lægemidler. 1 Monocytter er immunforsvarsceller, der kan omdannes til makrofager.

11 Kilder: Opgave 2: Foto: Jørgen Baungaard Hansen Opgave 3: Foto: Birgit Eliasson Opgave 4: Foto: Stock.xchng Lise Moesby m.fl.: Kontrol af lægemidler for feberfremkaldende stoffer. Lægemiddelforskning 2000, s ( pdf) Internetkilde pr Tegninger: MarkR Grafik / Hans Marker

12 Undervisningsministeriet