STUDENTEREKSAMEN MAJ 2006 Vejledende opgavesæt 1 BIOLOGI A-NIVEAU Xxxxdag den xx. måned åååå Kl. 09.00 14.00 Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares. STX061-BIA V
1. HIV Følgende artikel kunne læses i Berlingske Tidende d. 10. april 2005: Den sorte død slår til mod HIV Af Jens Ejsing Jakob Skouboe 50.000 danskere kan ikke blive smittet med HIV, og endnu flere danskere er lang tid om at udvikle sygdommen, selv om de er smittet, afslører forskning. Flere tusinde danskere kan takke den sorte døds hærgen i middelalderens Europa for, at de enten ikke kan blive smittet med HIV-virus eller er længere tid om at udvikle AIDS, selvom de er inficeret med HIV. Sådan lyder budskabet fra forskere fra University of Liverpool i England, der sætter datidens sorte død i forbindelse med nutidens HIV. Leder af Epidemiklinikken på Rigshospitalet, professor Peter Skinhøj, siger, at det er»nyt for ham«. Men han tilføjer, at man i lægeverdenen længe har vidst, at omkring en procent af befolkningen har sværere ved at få HIV.»Vi praler ikke med det, for vi vil ikke have, at folk tager en test og så løber glade ud i byen,«siger Peter Skinhøj. Ifølge de britiske forskere har nordeuropæere en genetisk mutation, der gør det umuligt eller svært for HIV at trænge ind i cellerne i immunforsvaret. Mutationen begyndte at blive udbredt i middelalderen, da Europa for første gang blev ramt af den sorte død, og dengang beskyttede mutationen også mod den dødelige sygdom. Bærerne af den overlevede de utallige epidemier og sørgede for, at den gik i arv til de næste generationer. I dag er den så udbredt herhjemme, at cirka 50.000 danskere har arvet den fra begge forældre og dermed er næsten 100 procent beskyttede mod HIV. Cirka en femtedel af danskerne har arvet den fra en af forældrene og er dermed længere tid om at blive syge, hvis de bliver smittet med HIV. 1. Giv et begrundet forslag til hvordan mutationen, som er omtalt i artiklen, nedarves. 2. Giv en mulig forklaring på, hvordan en mutation kan forhindre HIV i at trænge ind i cellerne. 3. Forklar, hvorfor det er vanskeligt at fremstille en vaccine mod visse virussygdomme, fx HIV. opgaven fortsættes 3
En metode til påvisning af HIV-antistof (den konfirmatoriske test) benytter sig af nogle teststrimler, som vist i figur 1. Teststrimlerne indeholder et område med HIV-antigen bundet til et enzym (konjugat), som medfører en farvereaktion ved en binding mellem antistof og antigen. Et andet område indeholder antigener, som medfører en farvereaktion ved binding til uspecifikt IgG. En dråbe blod blandes med en testopløsning. Teststrimlen dyppes i blandingen, hvorefter væskefasen trækker op i teststrimlen. a b Område med uspecifikt IgG-antistof Område med HIV-antigen Teststrimmel før brug Figur 1. Konfirmatorisk test med resultatet fra to personer (a og b). 4. Forklar princippet i metoden, og afgør herunder om de testede personer er HIV-smittede. opgaven fortsættes 4
Antal virus (relative enheder) HIV-antistof-koncentration (relative enheder) Akut fase Kronisk fase AIDS 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 Tid (måneder) Antal virus HIV- antistof Figur 2. Virus og antistof i blodet ved en HIV infektion. Følgende metoder kan anvendes til påvisning af HIV-smitte: Konfirmatorisk test ELISA PCR 5. Du skal vælge en metode, som du finder anvendelig til at teste a. En person, der kan være smittet for en uge siden. b. En person, der kan være smittet for seks måneder siden. Begrund dine valg. 5
2. Katalase Levende celler indeholder enzymet katalase, som nedbryder hydrogenperoxid (brintoverilte) til vand og ilt: katalase 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 En gruppe elever udførte et forsøg med katalase, hvor de undersøgte, hvordan henholdsvis enzymkoncentrationen og substratkoncentrationen påvirker reaktionshastigheden. Nogle kålblade blev knust i en morter med destilleret vand. Væsken blev filtreret fra som kålekstrakt og til tiden 0 blandet med forskellige mængder hydrogenperoxid. Eleverne udførte tre forsøg med forskellige koncentrationer af kålekstrakt og H 2 O 2, se figur 1. I forsøgene blev udskillelsen af ilt målt over tid. Resultaterne for forsøg A og forsøg B er vist grafisk i figur 2. Forsøg Volumen af Volumen af Volumen af kålekstrakt H 2 O 2 destilleret vand (cm 3 ) (cm 3 ) (cm 3 ) A 5 5 0 B 2 5 3 C 5 2 3 Figur 1. Anvendte stofmængder fra tre elevforsøg med enzymet katalase i kålekstrakt. Total udskilt ilt (cm 3 ) 10 8 6 A B 4 2 0 0 30 60 90 120 150 180 Tid (sek) Figur 2. Reaktionshastighed som funktion af tiden for forsøg A og B. 6
1. Hvordan kan reaktionshastigheden i de første 15 sekunder beregnes? Angiv reaktionshastigheden for henholdsvis forsøg A og forsøg B. 2. Forklar, hvorfor der er forskel på reaktionshastigheden i de første 15 sekunder i forsøg A og forsøg B. 3. Forklar, hvorfor det totale volumen af ilt er det samme i begge forsøg efter 150 sekunder. 4. Skitser det forventede resultat af forsøg C på den vedlagte udgave af figur 2. 5. Tungmetallet cadmium er mistænkt for at hæmme katalase. Giv forslag til et forsøg, der kan undersøge, om det er tilfældet. I forslaget skal indgå praktisk forsøgsopstilling og sikkerhedsovervejelser. 7
3. Guillan-Barré syndrom Myeliniserede nerveceller leder impulser hurtigere end nerveceller uden myelinskeder. I et forsøg med nerveceller har man undersøgt hvor stor en stimulus, der skal til at udløse et aktionpotentiale i en myeliniseret nervecelle. Nervecellen blev stimuleret forskellige steder på aksonet, og det mindste stimulus, som fremkaldte et aktionspotentiale, blev noteret, se figur 1. Myelinskede 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ranviersk indsnøring Position 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Stimulusstørrelse 4 6 16 7 4 6 15 8 4 (10-5 ampere) Figur 1. Stimulering af en myeliniseret nervecelle i positionerne 1-9. Det mindste stimulus, som fremkaldte et aktionspotentiale, er angivet i ampere (10-5 A). 1. Afbild resultaterne af målingerne vist i figur 1, og forklar resultaterne. Guillan-Barré syndrom (GBS) er en sygdom, som angriber det perifere nervesystem. GBS antages at være en autoimmun sygdom, udløst af en forudgående virusinfektion. Ved sygdommen ødelægges myelinskederne i nervebanerne, og impulsledningen forstyrres, se figur 2. Ødelæggelsen af myelinskederne sker kun i det perifere nervesystem, bl.a. i arme og ben, så der efterhånden fremkommer lammelse og følelsesløshed. Mange med GBS genvinder efter et stykke tid både følelse og bevægelse i ben og arme. A Aktionspotentiale Ranviersk indsnøring B Myelin Axon Figur 2. Impulsledning i et axon med normal myelinskede (A) og i et axon med ødelagt myelinskede (B). 2. Forklar, hvad en ødelæggelse af nervecellernes myelinskeder kan betyde for udbredelsen af aktionspotentialet? Inddrag figur 2. 3. Hvorfor lider personer med GBS af lammelse og følelsesløshed? 8
4. Giv en mulig forklaring på, at en virusinfektion kan føre til autoimmun ødelæggelse af nervecellers myelinskeder. 5. Med udgangspunkt i figur 3 skal du udvælge tre forskellige nervecelledefekter og forklare, hvilke konsekvenser de hver for sig kan have for personen. A. Normal nervecelle B. Skadet nervecelle Myelin Schwansk celle 1. Ødelagt endeknop 2. Ødelagt axon 3. Ødelagt myelinskede Overlevende Schwanske celler 7. Ødelagt postsynaptisk nervecelle 4. Brud på axonet (ER) 5. Ødelagt endoplasmatisk reticulum (ER) 6. Ødelagt præsynaptisk celle Impulsretning Figur 3. Syv eksempler på skader, der kan ramme nervecellerne i en signalbane. 9
4. Ammoniak og heder Hedelyng er tilpasset livet på næringsfattige jorder, hvor koncentrationen af uorganisk kvælstof er meget lav. Den lever i symbiose 1 med svampe (mykorrhiza). Svampen danner et net i og omkring lyngplantens rødder, se figur 1. I symbiose med svampe kan hedelyng udkonkurrere planter, der kræver højere koncentrationer af næringssalte. Naturtyper som heder er meget sårbare overfor øget kvælstoftilførsel. I luften over heder er koncentrationen af NH 3 normalt lav (0-2 ppb 2 ). Nær gylletanke er NH 3 -koncentrationen imidlertid høj, se figur 2. Organisk N NH 4 + Rodhårscelle Svampetråde Figur 1. Hedelyngs symbiose med svampe (mykorrhiza). NH 3 (ppb) Antal planter m 2 (relative værdier) 20 NH 3 Hedelyng Næringskrævende planter 0 50 100 150 200 250 300 m Afstand fra gylletank Figur 2. Luftens NH 3 -koncentration som funktion af afstanden fra en gylletank. Antallet af næringskrævende planter og hedelyng er vist. 1 Symbiose: Samliv til fælles fordel. 2 ppb = parts pr. billion (billion = milliard). 10
1. Giv tre eksempler på organiske stoffer, som indeholder N. 2. Forklar med udgangspunkt i figur 1, hvordan mykorrhiza er en tilpasning til livet på næringsfattig jord. 3. Giv forslag til et eksperiment, der kan påvise mykorrhiza s betydning for hedelyngs vækst. 4. Hvilke afstandskrav vil du stille til placering af gylletanke i forhold til hedeområder, man ønsker at bevare? Inddrag figur 2. Begrund dit svar. 5. Du skal holde et oplæg om bevaring af det nærliggende hedeområde. Der er foreslået følgende tiltag til reduktion af den atmosfæriske kvælstoftilførsel til hedeområdet: Overdækning af gylletanke. Krav om at nærliggende landbrug anvender kunstgødning i stedet for gylle. Braklægning 3 af landbrugsjord omkring heden. Ingen tilladelser til svinefarme i nærheden af heden. Forbud mod landbrug indenfor en radius af 300 meter. Vælg et tiltag, og skriv et kort oplæg. 3 Braklægning: situation hvor landbrugsjord, der tidligere har været dyrket, tages ud af drift og evt. tilsås med græs. 11
12
STUDENTEREKSAMEN MAJ-JUNI 2006 Vejledende opgavesæt 1 BILAG STX061-BIA V Ark af i alt ark Navn: Skole / kursus Klasse: Total udskilt ilt (cm 3 ) 10 8 6 A B 4 2 0 0 30 60 90 120 150 180 Tid (sek) Løsark Anvendes ved besvarelse af opgave 3 og afleveres sammen med besvarelsen.