Opgave 1 Listeria Bakterien Listeria monocytogenes kan være sygdomsfremkaldende for personer, der i forvejen er svækkede. For at identificere Listeria kan man anvende indikative agarplader. Her udnyttes det, at Listeria producerer enzymet PI-PLC (Phosphatidylinositol phospholipase C). Når enzymet spalter et farveløst substrat, giver det mørkviolette bakteriekolonier, se figur 1a og b. a) b) Figur 1. a) Listeria monocytogenes (mørke kolonier) sammen med andre bakterier på indikativ agarplade. b) Omdannelse af farveløst substrat til violet farvestof. Reaktion 1 katalyseres af enzymet PI-PLC (Phosphatidylinositol phospholipase C). 1. Angiv reaktionstypen for reaktion 1 vist i figur 1b. 2
Man mener, at enzymet PI-PLC har betydning for bakteriens sygdomsfremkaldende effekt, og derfor har man undersøgt enzymets katalytiske virkning. Resultaterne er vist i figur. Substrat [S] (M) v (M min -1 ) 2,0 10-6 4,0 10-6 1,0 10-5 1,7 10-5 2,5 10-5 3,5 10-5 5,0 10-5 5,4 10-5 1,0 10-4 8,0 10-5 2,0 10-4 1,0 10-4 4,0 10-4 1,1 10-4 Figur 2. Samhørende værdier for substratkoncentration og begyndelseshastighed for reaktionen katalyseret af enzymet PI-PLC. 2. Vis, at V max er 1,2 10-4 M min -1, og bestem K M værdien for enzymet PI-PLC ved hjælp af data vist i figur. 3 pgaen fortsttes nste side
Listeria kan også identificeres ved hjælp af DNA-sekventering. Denne metode benyttes i forbindelse med større Listeria-udbrud. I disse situationer påviser man Listeria ved at sekventere bakteriegenomer både fra syge personer og fra fødevarer, der er under mistanke for at være inficerede. Ved den anvendte metode klippes bakteriernes DNA i mindre stykker, der fastgøres på en lille plade. Først opformeres DNA-stykkerne ved hjælp af PCR, og derefter gøres de enkeltstrengede ved opvarmning. De enkeltstrengede DNA-stykker er skabeloner for dannelse af nye strenge. De nye strenge dannes ved hjælp af nucleotider, som man har modificeret, så de er fluorescerende. Hver slags nucleotid har sin egen farve. Basesekvensen kan aflæses efterhånden som de farvede nucleotider påsættes de enkelte strenge, se figur. a) b) c) d) Primer T T C G A Plade Figur 3. DNA-sekventering. a) Starten af sekventeringen, hvor kun primeren er påsat. b), c) og d) er senere trin i sekventeringen. 4
3. Forklar funktionen af primeren, vist på figur. 4. Angiv basesekvensen fra 5 -enden til 3 -enden af bakteriens DNA-stykke, der er fastgjort på pladen, vist på figur. 5. Giv forslag til, hvorfor det er vigtigt at kunne bestemme DNA-sekvensen i genomet fra Listeria i forbindelse med større sygdomsudbrud. 5
Opgave 2 Smagen af umami De fleste kender til de fire grundsmage sur, sød, salt og bitter. Der findes imidlertid også en femte smag. Den kaldes umami og er den kraftige smag, som for eksempel findes i lagret ost, lufttørret skinke og tomater. Smagen skyldes forskellige salte af glutamat. Mononatriumglutamat er det salt, der giver den kraftigste smag af umami. Mononatriumglutamat er vist i figur 1 Figur 1. Mononatriumglutamat. 1. Argumentér for, at glutamat findes i to isomere former. Benyt eventuelt bilag 1.. Glutamat indgår i et ligevægtssystem af organiske syrer, der er vist i figur. Strukturformel pks-værdi 2,13 4,24 9,69 Figur 2. Organiske syrer, inklusiv glutamat, der indgår i ligevægtssystem. 6
Bjerrumdiagrammet for ligevægtssystemet er vist i figur. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Syrebrøk 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ph Figur 3. Bjerrumdiagram, hvor glutamat indgår. 2. Bestem andelen af glutamat ved ph = 5. 3. Argumentér for, i hvilket ph-interval madvarer har den kraftigste smag af umami. Inddrag figur. pgaen fortsttes nste side 7
På tungen findes smagsreceptorer for umami. Kun den ene isomer af glutamat binder sig til disse receptorer. Umamireceptorer består blandt andet af proteinet 1 1, og glutamat binder sig til en lomme i strukturen af 1 1, se figur Figur 4. 1 1-proteinet hvor glutamat er bundet. Desuden er markeret aminosyre nummer 110, 249 og 301 i 1 1-proteinet. 8 50784.indd 8 07/04/15 08.22
I bindingslommen er glutamat blandt andet bundet til aminosyre nr. 249 (arginin) og aminosyre nr. 301 (glutamat), se figur. Figur 5. Forstørrelse af bindingslommen for glutamat. 4. Forklar, hvilke(n) type binding(er) der vil opstå mellem glutamat og de to aminosyrer, når glutamat er placeret i bindingslommen, som vist på figur. En mindre del af befolkningen kan ikke registrere smagen af umami. Det skyldes, at de har en mutation i genet for T1R1. Mutationen er sket i tripletten, der koder for aminosyre nr. 110, som ikke sidder i bindingslommen, se figur. Tripletten er ændret fra at kode for alanin til at kode for valin. Mutationen påvirker bindingen af glutamat til umamireceptoren. 5. Angiv, hvilken ændring der er sket i den RNA-triplet, der koder for aminosyre nr. 110, og forklar, hvorfor denne mutation kan have en effekt i bindingslommen for glutamat i umamireceptoren. 9
Opgave 3 D-vitamin Undersøgelser tyder på, at dele af den danske befolkning mangler D-vitamin. Man har D-vitaminmangel, når koncentrationen af stoffet 25-hydroxyvitamin D er under 20 10-6 g/l i blodplasma. Hovedparten af kroppens D-vitamin dannes i huden ved hjælp af sollys. En mindre del af kroppens D- vitamin stammer fra kosten. I cellerne omdannes D-vitamin til stoffet 25-hydroxyvitamin D og videre til stoffet 1,25-dihydroxyvitamin D, se figur 1 Figur 1. Omdannelse af D-vitamin i cellerne. 1. Argumentér for, at der sker en oxidation i reaktion 2, vist i figur 1 Man undersøger om en person lider af D-vitaminmangel ved at måle koncentrationen af 25-hydroxyvitamin D i blodplasma. I en prøve fra en person er der målt en koncentration af 25- hydroxyvitamin D på 4,0 10-8 M. Molarmassen for 25-hydroxyvitamin D er 400,64 g/mol. 2. Vurder ud fra beregning, om personen lider af D-vitamin mangel. 10
D-vitamin har mange positive effekter i kroppen. Det medvirker blandt andet til at aktivere T-dræberceller i det specifikke immunforsvar. Det sker ved at aktivere genet for proteinet PLC-γ1, som er nødvendigt for at T-dræbercellen kan dele sig, se figur. Cytoplasma 1 D-vitamin VDR 2 Cellekerne 4 PLC-γ1-protein 3 Promotor PLC-γ1-gen med promotor-region Figur 2. Aktivering af en T-dræbercelle ved hjælp af D-vitamin. VDR står for Vitamin D Receptor. 3. Redegør ved hjælp af figur for, hvordan D-vitamin aktiverer celledeling i T-dræberceller, og vurder herunder betydningen for immunforsvarets funktion. 11 pgaen fortsttes nste side
I en dansk undersøgelse af D-vitaminstatus hos 2016 raske kvinder i alderen 45-58 år har man fået følgende resultater: 40 Indholdet af 25-hydroxyvitamin D i blodplasma (10-6 g/l) 35 30 25 20 15 10 5 0 e eb r pr ep k e eb r pr ep k e eb r Måneder Figur 3. Årstidsvariation i indholdet af 25-hydroxyvitamin D i blodplasma. Gennemsnit for 2016 raske kvinder i alderen 45-58 år. 4. Analysér resultaterne, vist i figur. Langvarig mangel på D-vitamin kan have forskellige negative effekter på for eksempel muskler, knogler og immunforsvar. Man kan i dag købe fødevarer tilsat D-vitamin, men forskning peger på, at alt for høje doser af D-vitamin kan være skadeligt for mennesker. 5. Diskuter om det er en god idé at berige fødevarer med D-vitamin. 12
Opgave 4 Downs syndrom Downs syndrom er en sygdom, hvor man har et ekstra kromosom nr. 21. Sygdommen kaldes også trisomi- 21. Downs syndrom kan opstå, hvis der sker fejl i forbindelse med meiosen hos én af forældrene. Den normale meiose er vist i figur 1. Profase 1 1.meiotiske deling 2.meiotiske deling Figur 1. Normal meiose. Kun ét par kromosomer er vist. 1. Redegør for, hvordan der kan opstå fejl i meiosen, der kan resultere i Downs syndrom. Inddrag figur 1. 13 pgaen fortsttes nste side
For at undersøge om et foster har Downs syndrom, kan man lave en såkaldt tripletest. Ved denne test måler man blandt andet indholdet af steroidhormonet østriol i serum fra morens blod. Hvis indholdet af østriol er lavere end 1,7 10-9 M, er der en risiko for at fosteret lider af Downs syndrom. Koncentrationen af østriol kan bestemmes ved en ELISA-test. Til testen skal der anvendes en række standardopløsninger af østriol. Opløsningerne er fremstillet ud fra en stamopløsning med en stofmængdekoncentration på 4,0 10-8 M. 2. Forklar, hvordan man i et laboratorium fremstiller 10,0 ml opløsning med en stofmængdekoncentration på 1,6 10-9 M ud fra stamopløsningen. Resultater fra en ELISA test til bestemmelse af koncentrationen af østriol i serum fra gravide kvinder er vist i figur a og b a) Standardprøve Stofmængdekoncentration af østriol. (M) A1 A2 A3 A4 A5 A6 4,0 10 9 3,2 10 2,4 10 9 1,6 10 9 0,8 10 9 0 b) 1 2 3 4 5 6 A B C D Figur 2. a) Tabel med stofmængdekoncentrationer af standardopløsninger af østriol. b) ELISA test. Række A 1-6: Standardopløsninger af østriol. Række B, C og D: Serumprøver fra 18 gravide kvinder. 3. Analysér resultaterne vist i figur. 14
I visse tilfælde kan man have Downs syndrom ved blot at have størstedelen af et ekstra kromosom nr. 21 siddende på et andet kromosom. Denne variant af Downs syndrom opstår, hvis der ved en fejl sker overkrydsning mellem ikke-homologe kromosomer i meiosens profase 1 hos den ene forælder. Det fører til, at den pågældende forælder bliver bærer af en såkaldt Robertsonsk translokation, se figur. Kromosombrud 14 14 21 21 Går til grunde Figur 3. Overkrydsning mellem kromosom nr. 21 og kromosom nr. 14, der fører til en Robertsonsk translokation. Ved dannelse af kønsceller hos en person, der er bærer af en Robertsonsk translokation, kan der dannes fire forskellige typer kønsceller. Ved sammensmeltning med normale kønsceller giver det fire mulige typer af zygoter, som vist i figur. Kønsceller fra bærer af translokation Normal kønscelle 1. 2. 3. 4. Figur 4. Krydsningsskema mellem en forælder med normal genotype og en forælder, der er bærer af en Robertsonsk translokation. De mulige zygoter fører enten til et normalt barn, et barn med Robertsonsk translokation, et barn med Downs syndrom samt et ikke-levedygtigt fosteranlæg. 4. Forklar, hvilke af zygoterne 1, 2, 3 og 4 på figur, der svarer til henholdsvis et normalt barn, et barn med Robertsonsk translokation, et barn med Downs syndrom samt et ikke-levedygtigt fosteranlæg. 15 pgaen fortsttes nste side
igur viser et stamtræ fra en familie, hvor Robertsonske translokationer forekommer. I 1 2 Rask mand Mand med Downs syndrom II 1 2 3 4 5 6 7 8 Rask kvinde Kvinde med Downs syndrom Spontan abort III 1 2 3 4 5 Figur 5. Stamtræ for familie hvor Robertsonske translokationer forekommer. 5. Argumentér for, at sandsynligheden er 50 %, for at kvinde II-3 i stamtræet på figur er bærer af en Robertsonsk translokation. Inddrag eventuelt figur på forrige side.
Studentereksamen 21. maj 2015 frs151-btk/a-21052015 Bilag 1 Ark nr. af i alt ark. Navn: Klasse: Skole: r AGYM 151-005