Biologi A Studentereksamen Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares stx132-bio/a-27082013 Tirsdag den 27. august 2013 kl. 9.00-14.00
Side 1 af 8 sider Opgave 1. Den arvelige sygdom F1 På netdoktor.dk kan man læse følgende om den arvelige sygdom F1 (eurofibromatosis Recklinghausen): F1 er en arvelig sygdom... vis en forældre har F1, er risikoen for, at et kommende barn vil arve sygdommen, 50%. Sygdommen kan ikke springe en generation over. vis et barn af en mor eller en far, som har F1, ikke arver sygdommen, så vil barnets kommende børn heller ikke kunne arve sygdommen Genet for F1 er lokaliseret på kromosom nummer 17. Genet fører til, at cellerne producerer et protein, som hedder neurofibromin. eurofibromin kontrollerer cellers vækst vis genet mister sin funktion, kan cellens vækst komme ud af kontrol, og der kan for eksempel dannes svulster. 1. Angiv nedarvningstypen for F1. Begrund dit svar. 2. Forklar, hvordan et protein som fx neurofibromin kan være med til at kontrollere cellers vækst. Op til 50 % af F1-tilfældene skyldes spontant opståede mutationer. Der kendes over 250 forskellige mutationer, der medfører F1 i forskellig sværhedsgrad. I nogle familier skyldes sygdommen punktmutationer, mens der i andre familier er tale om deletion af det meste af genet. Den spontane mutationsrate i genet er meget høj. Den høje mutationsrate skyldes sandsynligvis, at der er tale om et stort gen med ca. 350.000 basepar. 3. Gør rede for, hvorfor et stort gen må forventes at have en høj spontan mutationsrate. 4. Forklar, hvorfor forskellige mutationer kan medføre F1 i forskellig sværhedsgrad. På dr.dk kunne man 23. september 2012 læse: Dansk sædbank dækkede over arvelig sygdom Den danske sædbank ordisk Cryobank har i flere måneder undladt at underrette myndighederne om, at en af deres donorer var bærer af den alvorlige, arvelige sygdom, F1. Det kan DR s nyhedsmagasin 21 Søndag nu dokumentere. Ifølge Sundhedsstyrelsens oplysninger er der lavet 43 børn på 14 forskellige danske klinikker af donoren, der går under nummeret 7042. 21 Søndag har kendskab til ni børn af de børn, som har arvet sygdommen F1. Sædbanken fik den første advarsel i juni 2009, hvor en fertilitetsklinik kontakter sædbanken og oplyser den om, at et af donorens barn er født med sygdommen F1. 5. Vurder, om man ved at screene sæddonorer kan undgå at videregive F1.
Side 2 af 8 sider Opgave 2. Pesticidanalyse Drikkevand undersøges rutinemæssigt for indhold af pesticider. Dette kan gøres ved hjælp af en immunologisk metode. Antistoffer mod pesticider dannes ved immunisering af mus. Musene får gentagne indsprøjtninger med pesticidmolekylet koblet til et stort proteinmolekyle. Efterfølgende udvælges og produceres de antistoffer, der genkender en specifik del af pesticidmolekylet. Atrazin kan kobles til proteinmolekylet på flere måder. Figur 1 viser tre eksempler. + Protein Protein med atrazinoverflade + Protein Protein med atrazinoverflade + Protein Protein med atrazinoverflade Figur 1. Skematisk tegning af atrazin koblet til et proteinmolekyle på tre forskellige måder. 1. Forklar, hvorfor indsprøjtning af pesticid koblet på forskellig måde til proteinmolekylet får musene til at producere forskellige antistoffer. 2. Giv forslag til, hvorfor pesticidet skal kobles til et stort proteinmolekyle, inden musene immuniseres. Opgaven fortsættes
Side 3 af 8 sider Figur 2 viser strukturformler for pesticiderne simazin, atrazin og propazin. Simazin Atrazin Propazin Figur 2. Strukturformler for pesticiderne simazin, atrazin og propazin. Forskellige antistoffer udviklet efter immunisering med atrazin er vist i figur 3. Antistof C Antistof A Antistof B Figur 3. Forskellige antistoffer til pesticidet atrazin. 3. Udfyld de resterende fire felter i figur 4. Anvend vedlagte bilag. Sæt +, hvis pesticiderne binder sig perfekt og sæt -, hvis de ikke binder sig perfekt. Antistof A Antistof B Antistof C Atrazin Simazin Propazin + - - + + Figur 4. Skema over binding mellem pesticid og antistof. 4. Angiv ud fra det udfyldte skema, hvilket antistof der er mest velegnet til at påvise atrazin i en vandprøve. Begrund dit svar.
Side 4 af 8 sider Analysen af drikkevandsprøver foregår i en mikrotiterplade, se figur 5 A. I mikrotiterpladen er pesticidmolekyler bundet til overfladen i brøndene. Vandprøver og specifikke antistoffer mod pesticidet tilsættes. Antistofferne binder sig til pesticider i vandprøven og til pesticider bundet til overfladen i brøndene. Derefter skylles brøndene, og de ikke bundne antistoffer skylles væk. Bundne antistoffer påvises derefter ved en farvereaktion. En standardkurve, der viser farveintensiteten som funktion af pesticidkoncentrationen, er vist i figur 5 B. Farveintensitet (relative værdier) Figur 5. A: Mikrotiterplade med resultat af en pesticidanalyse. Pesticidkoncentration (relative værdier) B: Standardkurve over farveintensitet som funktion af pesticidkoncentration. 5. Forklar, hvorfor en lav pesticidkoncentration i en vandprøve resulterer i en kraftig farveintensitet.
Side 5 af 8 sider Opgave 3. Fysisk aktivitet og citratsyntetase Effekten af fysisk træning kan bedømmes ud fra aktiviteten af udvalgte respirationsenzymer som fx citratsyntetase 1 i muskelvæv. Den proces, citratsyntetase katalyserer, er vist i figur 1. O C O 2 - COO - Citratsyntetase C - COO - + C 3 - C - S-CoA + 2 O O - C - COO - + S-CoA + + C 2 - COO - C 2 - COO - Oxaloacetat Acetyl-CoA Citrat CoA Figur 1. Processen, der katalyseres af citratsyntetase. 1. Angiv, hvor i en muskelcelle processen vist i figur 1 foregår. I et eksperiment blev tre grupper rotter udsat for fysisk træning ved forskellig submaksimal arbejdsintensitet. Forskellen i løbehastighed afspejlede forskellen i arbejdsintensitet. En fjerde gruppe blev ikke udsat for træning. Efter 14 døgn bestemtes aktiviteten af citratsyntetase i rotternes lårmuskler. Resultaterne er vist i figur 2. Citratsyntetaseaktivitet (μmol/(min μg)) 120 110 100 90 80 70 60 0 10 20 30 40 50 Løbehastighed (m/min) Figur 2. Korrelation mellem løbehastighed og citratsyntetaseaktivitet i rotternes lårmuskler efter 14 døgn. R 2 = 0,94. 2. Beskriv sammenhængen mellem arbejdsintensitet og citratsyntetase-aktivitet vist i figur 2. 3. Forklar, hvordan aktiviteten af et enzym som fx citratsyntetase kan øges i muskelceller. 4. Forklar, hvorfor citratsyntetase-aktiviteten ændres med ændret fysisk aktivitet, se figur 2. 1 Citratsyntetase: Kaldes også og citratsyntase.
Side 6 af 8 sider Figur 3 viser det relative indhold af respirationsenzymer som fx citratsyntetase i lægmusklen og musklen på lårets forside hos utrænede samt hos cykelryttere og løbere. Aktivitet af respiratoriske enzymer (relative værdier) 25 20 15 10 5 Musklen på lårets forside Lægmusklen 0 Utrænede Cykelryttere Løbere Figur 3. Aktiviteten af respiratoriske enzymer som fx citratsyntetase i lægmusklen og musklen på lårets forside hos henholdsvis utrænede, cykelryttere og løbere. 5. Giv en mulig forklaring på resultaterne vist i figur 3.
Side 7 af 8 sider Opgave 4. Zink Zink er et livsvigtigt mineral, der findes i kroppens celler og i vævsvæsken udenfor cellerne. Det daglige tab af zink fra kroppen er 1-2 mg. Den anbefalede daglige indtagelse er på 7-12 mg afhængig af køn og alder. 10-30 % af kostens zinkindhold optages i tarmen. 1. Forklar, hvorfor der er et dagligt zinktab fra kroppen. 2. Forklar, hvorfor det anbefalede daglige zinkindtag er større end det daglige zinktab. Zink indgår i mindst 300 enzymer. Figur 1 viser en model af enzymet human carboanhydrase II. I enzymets aktive center sidder et zinkatom. Figur 1. uman carboanhydrase II. 3. Forklar, hvorfor zinkmangel kan medføre nedsat enzymaktivitet. Inddrag figur 1.
Side 8 af 8 sider Zinkmangel kan medføre øget infektionsrisiko. En mulig forklaring er, at zinkmangel nedsætter den biologiske aktivitet af hormonet thymulin, der er nødvendig for differentiering af T-celler. 4. Forklar, hvorfor manglende differentiering af T-celler medfører øget infektionsrisiko. Zinkmangel er særligt udbredt hos børn i udviklingslande. Zinkindtagelses effekt på forekomsten af virusbetingede forkølelser og antibiotika-krævende infektioner er blevet undersøgt hos 200 fattige skolebørn. alvdelen af børnene indtog dagligt 10 mg zink på tabletform i perioden november til marts. Den anden halvdel af børnene indtog placebotabletter i samme periode. I begge grupper var der lige mange drenge og piger med samme aldersfordeling. Børnene kom fra søskendeflokke af ens størrelse. Figur 2 viser forekomsten af udvalgte infektionssygdomme hos forsøgspersonerne i de 5 måneder forsøget varede. Gennemsnitligt antal virusbetingede forkølelser pr. barn Antal sygdomstilfælde med behov for antibiotikabehandling pr. barn Gennemsnitligt antal dage med fravær fra skole på grund af sygdom pr. barn Forsøgsgruppe behandlet med zink 1,7 0,2 0,6 Kontrolgruppe behandlet med placebo 3,1 0,5 p-værdi < 0,001 < 0,001 1,4 < 0,001 Figur 2. Resultat af forsøg med indtagelse af henholdsvis zinktabletter og placebo. P-værdien angiver sandsynligheden for at forskellen mellem de to grupper skyldes tilfældigheder. 5. Skriv en konklusion på grundlag af forsøgsresultaterne vist i figur 2. Inddrag en vurdering af undersøgelsens forudsætninger og resultater.
Kilder: Opgave 1. http://emedicine.medscape.com/article/950151-overview Opgave 2. Foto: Anne-Mette Vire. Leif Bruun og Jens Aamand: Immunkemi - mus brugt til analyse for pesticider. Aktuel aturvidenskab 3 (2000), s. 13-16. http://infolink2003.elbo.dk/aturvidenskab/dokumenter/doc/8349.pdf Jens Aamand m.fl.: Mus hjælper til med pesticidanalyser. Dansk Kemi 84(8) (2003), s. 29-31. http://www.techmedia.dk/files/pdf/dak/2003/side29-31dak8-2003.pdf Opgave 3. athan A. Bexfield et al.: Adaptations to high-intensity intermittent exercise in rodents. J. Appl. Physiol. 107 (2009), s. 749-754. http://jap.physiology.org/content/107/3/749.full.pdf http://aktivmotion.dk/udholdenhed/ Opgave 4. Rahim Vakili et al.: Effects of Zink Supplementations in Occurrence and Duration of Common Cold in School Aged Children during Cold Season: a Double-Blind Placebo-Controlled Trial. Iranian Journal of Pediatrics 19 (2009), s. 376-380. http://journals.tums.ac.ir/full_text.aspx?org_id=59&culture_var=en&journal_id=4&issue_id=1729&manuscript_ id=14697&segment=en http://da.wikipedia.org/wiki/fil:carbonic_anhydrase_1ca2.png Tegninger: MarkR grafik/ans Marker Alle internetkilder pr. 19.4.13
541 TRYKSAG 457
STUDETEREKSAME 27. AUGUST 2013 stx132-bio/a-27082013 BILAG Ark af i alt ark avn: Skole / kursus: Klasse: Antistof A Antistof B Antistof C Atrazin Simazin Propazin + - - + +