Biologi A Studentereksamen Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares 2stx121-BIO/A-66212 Onsdag den 6. juni 212 kl. 9. - 14.
Side 1 af 7 sider Opgave 1. Blodpletter på tøj Effektiviteten af et enzymholdigt vaskepulver blev testet på bomuldsklude plettet med blod. Eksperimentet blev udført ved 18 o C. Bomuldskludene blev mærket A, B, C og D. Bomuldskludene blev lagt i fire forskellige vandige opløsninger, se figur1. Bomuldsklude Opløsning Antal timer før pletten er væk A B C D Rent vand Vand med enzymholdigt vaskepulver Vand med enzymholdigt vaskepulver, kogt og afkølet før anvendelsen Vand med vaskepulver uden enzymer > 12 5 9 1 Figur 1. Eksperimentets opstilling og resultater fra vaskeforsøg. I B, C og D er der tilsat samme mængde vaskepulver. 1. Giv forslag til, hvilken enzymtype der skal være i vaskepulveret, hvis det skal kunne nedbryde hæmoglobin. 2. Angiv hvilket forsøg, der fungerer som kontrol. Begrund dit svar. 3. Forklar forsøgsresultaterne. I et andet kontrolleret forsøg blev temperaturens indflydelse på enzymholdigt vaskepulvers effektivitet testet. Resultatet fremgår af figur 2. Temperatur ( o C) Tid før pletten er væk (t) 2 3 4 5 6 7 8 5, 2,,5,5 2, 3, 3, Figur 2. Resultater fra vaskeforsøg ved forskellig temperatur. 4. Afbild tiden for nedbrydningen af blodpletten som funktion af temperaturen. Anvend regneark eller grafpapir. 5. Formuler på grundlag af de oplysninger og resultater, der er angivet i opgaven, en vejledning til vask af blodplettet bomuldstøj.
Side 2 af 7 sider Opgave 2. Endosymbiose Endosymbionter er organismer der lever symbiotisk indeni en anden organisme. Under Galathea 3-ekspeditionen fandt en gruppe forskere en encellet planktonorganisme, Amphisolenia bidentata, som lever i symbiose med en encellet algeart, se figur 1. 25 μm A 5 μm B Figur 1. A: Amphisolenia bidentata. B: Encellede alger i A. bidentata. 1. Giv forslag til, hvad A. bidentata får ud af symbiosen med de encellede alger. Hele celler af Amphisolenia bidentata indeholder to forskellige udgaver af et gen, der koder for rrna. Forskerne har isoleret og opformeret genet for rrna fra: A. Hele celler af A. bidentata. B. Amphisolenia bidentatas cellekerne. C. Endosymbionters cellekerner. De opformerede gener blev efterfølgende analyseret ved hjælp af elektroforese. Resultatet fremgår af figur 2. M A B C K 1353 bp 178 bp 872 bp 63 bp 31 bp 281 bp Figur 2. Elektroforeseresultat. M: Størrelsesmarkør. A: DNA fra hele celler af A. bidentata. B: DNA fra A. bidentatas kerne. C: DNA fra symbiontens kerne. K: Kontrol uden DNA. 2. Forklar, hvordan det ud fra resultatet vist i figur 2 kan ses, at hele celler af A. bidentata indeholder to forskellige udgaver af genet for rrna.
Side 3 af 7 sider For at bestemme hvilken algeart, der er tættest beslægtet med endosymbionten i A. bidentata er 1379 basepositioner i et gen hos endosymbionten blevet sammenlignet med basepositionerne i samme gen hos 7 andre algearter. Resultatet fremgår af figur 3. Endosymbiont 1 2 3 4 5 6 7 Endosymbiont 1,75 1,97 1,67 3,72 5,17 5,97 5,9 1 2,4 1,89 3,35 5,1 5,97 5,46 2 1,46 3,43 5,68 6,7 6,4 3 3,57 5,68 6,33 5,9 4 5,3 5,91 5,47 5 6 2,62 1,75 2,55 Figur 3. Forskel i procent ved sammenligning af 1379 basepositioner mellem den endosymbionte alge i A. bidentata og 7 andre algearter. 7 3. Forklar, hvorfor forskel i basepositionerne kan bruges som et udtryk for, hvor tæt beslægtede de 7 alger er med endosymbionten. 4. Angiv hvilken af de 7 algearter, der er tættest beslægtet med endosymbionten. Begrund dit svar. Kloroplaster har deres eget DNA. Det forklares ved, at kloroplaster har udviklet sig fra fotosyntetiserende endosymbionter. Gener fra den fotosyntetiserende endosymbiont, er gennem evolutionen, flyttet til værtscellens kromosomer. Kloroplasters kromosomer indeholder derfor kun gener, som koder for en lille del af kloroplastproteinerne. Forskere vil isolere endosymbionter fra A. bidentata for at undersøge om de kan overleve uden for værtscellen. 5. Giv forslag til, hvilken viden dyrkningsforsøget kan give forskerne. Begrund dit svar.
Side 4 af 7 sider Opgave 3. Genintroduktion af ulve Ulven, Canis lupus, blev udryddet i Yellowstone nationalpark, USA, i 192 erne. I midten af 199 erne genintroducerede man ulven. Forskere har siden studeret ulvens indflydelse på økosystemet. Figur 1 viser antal fødte og antal overlevende unger i ulvepopulationen siden 1996. Figur 2 viser udviklingen i ulvepopulationen samt populationen af planteædende wapitihjorte, Cervus canadensis, i samme periode. Figur 3 viser den procentvise sammensætning af byttedyr i ulvenes føde. Antal 1 Antal fødte unger 9 Antal overlevende unger 8 7 6 5 4 3 2 1 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 2425 26 2728 Årstal Figur 1. Antal fødte og antal overlevende unger i ulvepopulationen i Yellowstone nationalpark, 1996-28. Antal ulve 12 1 8 6 4 2 Antal wapitihjorte 16. 14. 12. 1. Wapitihjorte Ulve 8. 6. 4. 2. 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 28 Årstal Figur 2. Antal voksne ulve og antal wapitihjorte i Yellowstone nationalpark, 1995-28. Elg Andet Bison Wapitihjorte Figur 3. Den procentvise sammensætning af byttedyr i ulvenes føde i Yellowstone nationalpark. 1. Angiv en abiotisk faktor, der kan have indflydelse på overlevelsen af ulvens unger. Begrund dit svar. 2. Forklar udviklingen i ulvepopulationen efter genintroduktionen i 1995, se figur 2. Inddrag figur 1 og figur 3.
Side 5 af 7 sider I årene efter udryddelsen af ulvene i Yellowstone nationalpark gik populationen af unge poppeltræer dramatisk tilbage. Efter genintroduktionen af ulve i 1995 har man kunnet konstatere ændringer i antal træer med spor efter afgræsning og i gennemsnitshøjden af poppeltræer, se figur 4. Træer med spor efter afgræsning (%) 1 8 6 4 2 1998 Gennemsnitlig plantehøjde (cm) 25 22 26 Årstal 2 15 1 5 1998 22 26 Årstal Figur 4. Ændringer i antal træer med spor efter afgræsning samt gennemsnitshøjde i populationen af poppeltræer. 3. Opstil en hypotese til forklaring af sammenhængen mellem genintroduktion af ulve og ændringerne, vist i figur 4. Inddrag figur 2. 4. Beskriv, hvordan man ved eksperimenter i nationalparken kan afprøve din hypotese. På Berlingske Tidendes netavis (www.b.dk) kunne man d. 6. februar 21 læse: Ulven kommer Selv om de vilde ulve forlængst har vundet fodfæste i Nordtyskland, har Danmark ingen plan for, hvad man skal gøre, når de kommer over grænsen. Vi vil aldrig få store ulveflokke i Danmark, og der er ingen tvivl om, at de vil søge derhen, hvor der er store bestande af rådyr. Men det er bestemt ikke utænkeligt, at der inden for en få år kan komme til at leve en mindre flok ulve i grænselandet. I Tyskland gør man et stort arbejde for beskytte ulvene, der er vandret ind fra Polen, fortsætter Bo Håkansson, der allerede skrev til EU-kommissionen for nogle år siden, da det var klart, at ulvene havde vundet fodfæste i Nordtyskland. Jagt forbudt i Danmark Både ulven og vildsvinet er oprindelige arter i Danmark, men i modsætning til, hvad der gælder for ulve, har man besluttet at vildsvin, der kommer over grænsen, skal skydes, fordi de menes at udgøre en smittefare for svinebesætningerne. Flere steder i Europa, bl.a. i Kroatien, har myndighederne lavet en plan for ulvene i samarbejde med landbruget og andre interessenter. Herhjemme kan vi meget hurtigt blive tvunget til at beslutte, hvad vi skal gøre, slutter Bo Håkansson. 5. Giv forslag til hvilke undersøgelser, der bør fortages inden man kan tage stilling til, om en ulvepopulation er ønskelig i Danmark, se uddrag af artikel ovenfor. Begrund dit svar.
Side 6 af 7 sider Opgave 4. Hypofysehormoner Hormonerne LH, FSH og TSH er alle opbygget af to forskellige peptidkæder: en α-kæde og en β-kæde. α-kædens primærstruktur er identisk i de tre hormoner, mens β-kæden er unik. De tre hormoner aktiverer specifikt hver sin receptor. Figur 1 viser en oversigt over opbygningen af LH, FSH og TSH, samt placeringen af generne for hormonernes α- og β-kæde. Hormon Antal aminosyrer i α-kæden Antal aminosyrer i β-kæden Kvarternærstruktur (skematisk) Placering af gen for α-kæden Placering af gen for β-kæden LH 92 12 α β Kromosom nr. 6 Kromosom nr. 19 FSH 92 118 α β Kromosom nr. 6 Kromosom nr. 11 TSH 92 112 α β Kromosom nr. 6 Kromosom nr. 1 Figur 1. Oversigt over strukturen af LH, FSH og TSH, samt placering af generne for hormonernes α- og β-kæde. 1. Forklar, hvorfor LH, FSH og TSH specifikt aktiverer hver sin receptor. Inddrag figur 1. Der er opstillet en hypotese om, at den evolutionære udvikling af de tre hormoner er foregået ved genduplikation af et oprindeligt gen for β-kæden. Efterfølgende er der sket punktmutationer i de duplikerede β-kædegener. 2. Forklar, hvordan der kan opstå genduplikation i meiosen. 3. Forklar, hvordan punktmutationer kan medføre de viste variationer i aminosyreantallet i β-kæderne, se figur 1.
Side 7 af 7 sider LH, FSH og TSH produceres i hypofysens forlap. Blodets hormonkoncentration reguleres ved negativ feedback, se figur 2. I et eksperiment indsprøjtede man 1 µg LH-releasing-hormon 1 i en forsøgsperson. I de efterfølgende 2 minutter fulgtes koncentrationen af LH i forsøgspersonens blod. Resultaterne fremgår af figur 3. - Hypothalamus Releasing-hormon + Hypofyse LH, FSH eller TSH + Målceller Hormon fra målcellerne Figur 2. Feedback-regulering af LH, FSH og TSH. - Koncentration af LH (ng/ml) 5 25 1 2 Tid (minutter) Figur 3. Koncentration af LH i blodet hos en forsøgsperson efter indsprøjtning af 1 µg LH-releasing-hormon til tiden. 4. Forklar resultaterne vist i figur 3. Inddrag figur 2. Den biologiske halveringstid for LH, FSH og TSH er på mellem 2 minutter og 4 timer. 5. Vurder, hvilken betydning halveringstiden har for reguleringen af blodets hormonkoncentration. 1 LH-frigørende hormon.
Kilder: Opgave 1. Marcus Barbor, Mike Boyle, Mike Cassidy and Kathryn Senior: Biology. Collins Educational, London, 1998. Opgave 2. Foto: N. Daugbjerg Daugbjerg, N., Jensen, M.H. & Hansen, P.J.: Novel type of endosymbiont in Dinophyceae - Amphisolenia bidentata and its endosymbiont identified using gene sequences. 9th International Phycological Congress, Tokyo, Japan, 2-8 August 29. Page 24 in abstract book. Opgave 3. Ina Fischer Andersen: Ulve rebooter Yellowstone. Ingeniøren. 5. december 28, 1. sektion, s. 18-19. Ripple, William J. and Beschta, Robert L.: Restoring Yellowstone s aspen with wolves. Biological Conservation 138, 27, pp 514-519. http://www.nps.gov/yell/naturescience/wolves.htm Opgave 4. Tata, J.R.: Evolution of Hormones and Their Actions. Chemica Scripta 26B, 1986, pp 179-19. Tegninger: MarkR grafik/hans Marker Alle internetkilder pr. 1.2.12.