STUDENTEREKSAMEN MAJ 2005 2005-6-1 BILGI HØJT NIVEAU Tirsdag den 17. maj 2005 kl. 9.00-14.00 Af de store opgaver 1 og 2 må kun den ene besvares. Af de små opgaver 3, 4, 5, 6 og 7 må kun to besvares.
STRE PGAVER 1. Juletræsproduktion og bekæmpelse af bladlus A. Nordmannsgran, der dyrkes til juletræer og pyntegrønt, angribes let af bladlus, se figur 1. Derfor sprøjter man ofte forebyggende og behandlende med insekticider som syntetiske pyrethroider. Pyrethroider er specielt giftige for vandlevende insekter, men virker også på andre insekter. Disse insekticider påvirker den naturlige impulsledning i nervecellerne ved bl.a. at blokere Na + -kanalerne. Impulsledningen hos bladlus fungerer stort set som hos mennesket. En åben Na + -kanal er vist i figur 2a. Ved sprøjtning med insekticider er der altid fare for, at insekterne udvikler resistens overfor sprøjtemidlet. Figur 1. Sugende bladlus. Sikar Grannål Na + -ioner Membranpotentiale (mv) +60 +30 0 70 90 0 1 2 3 4 5 6 Tid (ms) a) Åben Na + -kanal i nervecelle. b) Aktionspotentiale i en nervecelle. Figur 2. a. Hvordan kan angreb af bladlus skade nordmannsgran? Inddrag figur 1. b. Gør rede for Na + -kanalernes betydning for impulsledning i en nervecelle. Inddrag figur 2a og 2b. c. Forklar, hvilken giftvirkning pyrethroider har på bl.a. bladlus. 2
B. På grund af problemer ved insekticidanvendelse undersøger man andre metoder til bekæmpelse af bladlus. Man har bl.a. forsøgt at overføre et gen fra vintergæk til nordmannsgran, se figur 3. Genet koder for glykoproteinet lektin, der er giftigt for insekter. Nordmannsgran findes ikke naturligt i den danske flora, og der er ingen beslægtede arter i Danmark. Træerne produceres i afgrænsede områder, og de fældes inden blomstring. Plasmid med lektingen og markørgen Dyrkning af bakterierne + Agrobacterium tumefaciens Celler fra nordmannsgran i vækstmedium Fremspirende selvstændige planter med lektingen Figur 3. Transformation af nordmannsgran ved hjælp af gensplejset Agrobacterium tumefaciens. a. Inddrag figur 3 i en beskrivelse af, hvordan man kan overføre et gen fra vintergæk til nordmannsgran ved hjælp af Agrobacterium tumefaciens. b. Beskriv en metode til at finde de planteceller, hvor genoverførslen er lykkedes. c. Diskuter og vurder de to nævnte metoder til forebyggelse og bekæmpelse af insektangreb på nordmannsgran. 3
2. Transfusion A. Blod, der skal anvendes til transfusion, tappes til en pose med en citratopløsning, som forhindrer blodet i at størkne. Donorblodet opdeles derefter i bl.a. røde blodlegemer og plasma, se figur 1. De røde blodlegemer opbevares i en opløsning, der indeholder saltvand og glukose. pløsningen har samme osmotiske værdi som de røde blodlegemers cytoplasma. Blodlegemerne kan i denne opløsning holde sig levende igennem længere tid (ca. 35 dage ved 4 C). I modsætning til andre celler i kroppen indeholder de røde blodlegemer hverken cellekerne eller mitokondrier. JMS mvvvmvvbm fssfdf sdfffsdf sfddf sdsdkder ffjj wrerwe ytrtyyryrt hgf yuiuyiuiyyuiyu gghjgk tty llhls afgfj jljhl lhhl a hjlhlh poerh xoxoxoxooxoxoxox oxoxoxoxoxoxoxox xoxoxoxoxoxoxoxo 34-5627-89-4 JMS mvvvmvvbm fssfdf sdfffsdf sfddf sdsdkder ffjj wrerwe ytrtyyryrt hgf yuiuyiuiyyuiyu gghjgk tty llhls afgfj jljhl lhhl a hjlhlh poerh 34-5627-89-4 xoxoxoxooxoxoxox oxoxoxoxoxoxoxox xoxoxoxoxoxoxoxo JMS mvvvmvvbm fssfdf sdfffsdf sfddf sdsdkder ffjj wrerwe ytrtyyryrt hgf yuiuyiuiyyuiyu gghjgk tty llhls afgfj jljhl lhhl a hjlhlh poerh 34-5627-89-4 xoxoxoxooxoxoxox oxoxoxoxoxoxoxox xoxoxoxoxoxoxoxo 1. 2. 3. Figur 1. Poser til blodtapning og opbevaring. I pose 1 blandes det tappede blod med citratopløsningen. De røde blodlegemer overføres herefter til opløsningen af saltvand og glukose i pose 2. Plasmaet overføres til pose 3. a. Gør rede for, hvorfor det er vigtigt, at de røde blodlegemer opbevares i en opløsning, der har samme osmotiske værdi som cellernes cytoplasma. b. Forklar, hvordan de røde blodlegemer skaffer sig energi, så de kan holde sig levende i blodposen. c. Vurder, hvilken indflydelse en højere opbevaringstemperatur end 4 C vil have på donorblods holdbarhed. 4
B. Citrat befinder sig efter opdelingen i posen med plasma. Ved plasmatransfusion optages citrat især af levercellerne, hvor det indgår i levercellernes stofskifte. I forbindelse med transfusion af røde blodlegemer findes adskillige blodtypesystemer, der kan have betydning for forligeligheden mellem donors og modtagers blod. Et af disse er MN-blodtypesystemet. MN-blodtyperne bestemmes af et gen med 2 alleler, M og N, der er co-dominante. M-allelen koder for dannelsen af antigen M, og N-allelen koder for dannelsen af antigen N, se figur 2. Antigen M Antigen N Figur 2. Rødt blodlegeme med M- og N-antigener. a. Beskriv, hvordan citrat indgår i levercellernes stofskifte. b. Angiv, hvilke fænotyper der findes i MN-systemet og forklar, hvordan man ved en immunologisk metode kan bestemme en persons MN-fænotype. c. Diskuter, hvad man ud over blodtype bør teste donorblod for, inden anvendelse til transfusion. 5
SMÅ PGAVER 3. Sweetzyme I fødevareindustrien anvender man bl.a. stivelse til fremstilling af monosakkarider. Sweetzyme er handelsnavnet for et varmestabilt enzym, som omdanner glukose til fruktose, se figur 1. Enzymets aktivitet og stabilitet er ph-afhængig, se figur 2. + nh 2 Figur 1. Glukose Fruktose Aktivitet (relative enheder) 14 Relativ stabilitet (%) 100 12 80 10 60 8 40 6 20 7 8 ph 7 8 ph Figur 2. phs betydning for Sweetzymes aktivitet og stabilitet. a. Hvilke enzymgrupper tilhører de to enzymer, der katalyserer reaktionerne vist i figur 1? b. Forklar phs betydning for Sweetzymes funktion, se figur 2. c. Giv forslag til, hvilke produktionsforhold der vil være de bedste til fremstilling af fruktose ud fra glukose. 6
4. Avnsø Avnsø er en midtsjællandsk sø omgivet af skov. Den gennemsnitlige bruttoprimærproduktion i Avnsø er på 10,9 kj/m 2 /dag. Man har i juni måned målt samhørende værdier for temperatur, iltindhold, nitrat og ammonium i søen, se figur 1. Efter et stort stormfald valgte man at opbevare de væltede træstammer på søbunden, til man fik tid til at save dem op. Ilt (mg/l) og Temperatur ( C) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 1 Temperatur 2 Dybde (m) 3 4 5 6 2 N 3 - Træstammer på søbunden 7 8 NH 4 + 9 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Figur 1. N 3 - og NH 4 + (mg/l) a. Forklar, hvordan man kan bestemme bruttoprimærproduktionen i en sø. b. Analyser resultaterne i figur 1 og forklar fordelingen af nitrat og ammonium i vandsøjlen. c. Diskuter, hvilken betydning det havde for træets holdbarhed, at det blev opbevaret på søbunden i stedet for at blive liggende i skovbunden. 7
5. Defekte testosteronreceptorer På X-kromosomet findes et gen, som koder for dannelse af testosteronreceptorer. En mutation i dette gen kan medføre forstyrrelser i kønsudviklingen. Testosterons virkning på celler med normale testosteronreceptorer er vist på figur 1. Figur 2 viser et stamtræ over en familie, hvor mutationen, der medfører forstyrrelser i kønsudviklingen, forekommer. Kerne Kernemembran Testosteron c. Analyser figur 2 og argumenter for, at arvegangen kan være X-bundet recessiv. Testosteronreceptor DNA Protein Ribosom mrna Cellemembran Figur 1. Testosterons virkning på celler med normale testosteronreceptorer. I II 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 Mand med forstyrret kønsudvikling Normal mand Normal kvinde III 1 2 3 4 5 Figur 2. Stamtræ over en familie, hvor mutationen forekommer. a. Hvordan kan en mutation føre til dannelse af defekte testosteronreceptorer? b. Inddrag figur 1 i en forklaring på, hvordan testosteron udøver sin virkning på celler med normale testosteronreceptorer. 8
6. Bakterievækst Bakterien Klebsiella aerogenes kan leve og vokse under både anaerobe og aerobe betingelser. I et forsøg har man dyrket bakterien i reagensglas med forskellige koncentrationer af glukose under henholdsvis anaerobe og aerobe forhold. Efter en passende tid bestemte man bakterieantallet i de enkelte glas. Resultaterne er vist i figur 1. I glas 6B-9B var bakterieantallet for højt til at kunne bestemmes præcist. I glas 7A-9A var der målelige mængder af glukose tilbage ved forsøgets afslutning. Figur 1. Glas Glukose- Antal bakterier nr. koncentration (millioner/ml) ved start A B (mg/100 ml) - 2 + 2 1 18 50 200 2 36 90 500 3 54 170 800 4 72 220? 5 162 450 2100 6 288 650 7 360 675 8 432 675 9 540 675 a. Beskriv en metode til bestemmelse af bakterieantallet i et vækstforsøg som det omtalte. b. Afbild resultaterne i de to forsøgsrækker grafisk og angiv, hvor mange bakterier man vil kunne forvente i glas 4B. c. Analyser og forklar resultaterne og giv herunder en sandsynlig forklaring på, at der stadig var målelige mængder af glukose tilbage i glas 7A-9A. 9
7. Auxin Man har i et forsøg undersøgt effekten af forskellige koncentrationer af plantehormonet auxin (indoleddikesyre, IAA) på henholdsvis rod- og stængelvækst hos karsekimplanter. Resultaterne er vist i figur 2 og 3. 0 5 mm Figur 1. Karsekimplante. Tilsat auxin-koncentration (ppm) 0 10-4 10-3 10-2 10-1 1 Gennemsnitlig rodlængde før auxinbehandling (mm) 10 10 10 10 10 10 Gennemsnitlig rodlængde efter auxinbehandling (mm) 20 22 21 19 15 11 Figur 2. Auxins effekt på rodvækst. Tilsat auxin-koncentration (ppm) 0 10-4 10-3 10-2 10-1 1 Gennemsnitlig stængellængde før auxinbehandling (mm) 5 5 5 5 5 5 Gennemsnitlig stængellængde efter auxinbehandling (mm) 10 10 10 11 13 18 Figur 3. Auxins effekt på stængelvækst. a. Giv forslag til, hvordan man kan udføre et eksperiment, der kan give data som de i figur 2 og figur 3 viste. b. Afbild resultaterne grafisk og beskriv auxins effekt på væksten af henholdsvis rod og stængel. c. Vurder, hvordan resultater som de viste kan bruges i praktisk planteproduktion. 10
Kilder: pgave 1: Naturens Verden 11-12, 2002. pgave 3: Novozymes Product sheet. pgave 5: Figur 1: Boron & Boulpaep: Medical Physiology, Saunders 2003. pgave 6: J. Bact. 1951, 433-41. 11