Biologi A Studentereksamen Af opgaverne 1, 2, 3 og 4 skal tre og kun tre af opgaverne besvares 1stx101-BIO/A-25052010 Tirsdag den 25. maj 2010 kl. 9.00-14.00
Side 1 af 8 sider Opgave 1. Proteinet ficolin-3 Søndag d. 21. juni 2009 kunne man i Politiken læse følgende notits: Hul i immunforsvaret opdaget på Rigshospitalet Takket være en ny opdagelse fra en forskergruppe ved Rigshospitalet i København kan det fremover blive lettere at diagnosticere og behandle en række infektionssygdomme. Deres undersøgelse, som i denne uge blev offentliggjort i det ansete videnskabstidsskrift The New England Journal of Medicine, handler om opdagelsen af et 'hul' i det menneskelige immunforsvar. Der er tale om en arvelig defekt, der skønnes at være til stede hos 1 ud af 10.000 europæere - som har arvet denne egenskab fra både deres mor og deres far. Hvor høj forekomsten er hos asiater og afrikanere, ved man endnu ikke. Patienterne mangler forsvarsproteinet ficolin-3, hvilket betyder, at deres immunforsvar ikke alarmeres, når de angribes af visse livstruende former for lungebetændelse, der i forvejen er vanskelige at bekæmpe med antibiotika. Resultatet er, at patienterne bliver ved med at få alvorlige - og indtil nu uforklarlige - lungebetændelser, som de ikke selv er i stand til at slå ned, og som efter en årrække har skadet deres lungevæv, så det går ud over lungefunktionen.»vi har udviklet en blodtest, som gør, at vi meget hurtigt kan få svar på, om et menneske mangler ficolin-3. Er det tilfældet, kan man sætte ind med den rette antibiotiske behandling langt tidligere end hidtil«, siger professor og dr. med. Peter Garred, der har stået i spidsen for undersøgelsen. www.rigshospitalet.dk 1. Giv forslag til, hvordan defekten omtalt i artiklen nedarves. Begrund dit forslag. Man har undersøgt baserækkefølgen i allelerne for ficolin-3 hos en rask person og en syg person. Resultatet ses på figur 1. Allel fra en rask person: ------GAG GGC AGG GCC CTC CCA GTC TTT------ Allel fra en syg person: ------GAG GGC AGG GCC TCC CAG TCT TT------ Figur 1. Del af baserækkefølgen i allelerne for ficolin-3 fra en rask og en syg person. 2. Angiv ud fra figur 1, hvilken type mutation der er tale om. Begrund dit svar. 3. Forklar, hvilke konsekvenser mutationen har for proteinets struktur.
Side 2 af 8 sider Tilstedeværelsen af ficolin-3 i blod fra forskellige personer blev undersøgt ved gelelektroforese. Resultatet fremgår af figur 2. kd 1 2 3 4 5 6 75 50 37 25 Figur 2. Gelelektroforese af proteinet ficolin-3 fra: patientens ene søster (1), patientens anden søster (2), patientens mor (3), patientens far (4), patienten (5), kontrol tilført ficolin-3 (6). kd angiver størrelsen af proteinet. 4. Tegn en stamtavle for personerne 1-5 vist i figur 2. Angiv personernes genotype og fænotype. 5. Giv forslag til, hvad der kan være årsag til, at visse former for lungebetændelse er vanskelige at bekæmpe med antibiotika. Begrund dit svar.
Side 3 af 8 sider Opgave 2. Odderen Odderen, Lutra lutra, lever i tilknytning til vand, se figur 1. Dens foretrukne biotoper er uforstyrrede vandløb, afsides beliggende næringsrige søer og moser eller fjordområder. Odderen har været fredet i Danmark siden 1967. Bestanden gik kraftigt tilbage i 1960 erne og 1970 erne, men er nu i fremgang. Figur 2 viser resultaterne af en undersøgelse af odderens fødesammensætning. Aborrefisk (20,0%) Ål (23%) Skaller (17,8%) Hvirvelløse dyr (0,2%) Fugle (3,0%) Frøer (22,0%) Figur 1. Figur 2. Odder. Den procentvise fødesammensætning for en odderpopulation. 1. Giv forslag til, hvordan man kan undersøge den procentvise fødesammensætning i en odderpopulation. Hundestejler (7,2%) Ørred (2,3%) Andet (0,4%) Ålekvabbe (3,1%) Gedde (0,9%) PCB er en gruppe af industrikemikalier, som blev udviklet i 1920 erne. Stoffer af denne type er miljøgifte, og PCB har været forbudt at anvende i Danmark siden 1995. Figur 3 viser PCB-indholdet i udvalgte dyrearter. PCB (ng/g fedt) 100.000 10.000 1.000 100 10 1 Aborre Odder Skalle Ørred Ål Ålekvabbe Figur 3. Koncentration af PCB i forskellige fiskearter og i odderen fra Danmark, 1996. 2. Forklar, hvorfor odderen har et relativt højt indhold af PCB. Inddrag figur 2 og figur 3.
Side 4 af 8 sider A-vitaminmangel medfører bl.a. svækket immunforsvar og reproduktionsforstyrrelser. Forskere har en hypotese om, at PCB bl.a. har indflydelse på A-vitaminindholdet i kroppen. Figur 4 viser resultater af undersøgelser over sammenhængen mellem PCB-indhold i leveren og A-vitaminindhold i fedtvævet hos danske oddere. Figur 5 viser forekomst af sygdom hos oddere med forskelligt PCB-indhold. A-vitaminindhold (ng/g fedt) 10.000 1.000 100 10 1 0,1 1 10 100 PCB-indhold i leveren (relative enheder) Sygdomshyppighed (%) 60 50 40 30 20 10 0 0-4 4-8 > 8 PCB-indhold (relative enheder) Figur 4. Figur 5. Sammenhæng mellem PCB-indhold i leveren og A-vitaminindhold Sammenhæng mellem PCB-indhold og fore- i fedtvævet hos oddere i Danmark, 1996. komst af sygdom hos oddere i Danmark, 1996. 3. Vurder, om resultaterne i figur 4 bekræfter den opstillede hypotese. 4. Forklar resultaterne vist i figur 5. Man har fulgt ændringerne i odderens udbredelse i Danmark gennem en årrække. Resultaterne fremgår af figur 6. 1984-1986 1991 1996 2000 Figur 6. Odderens udbredelse i Danmark fra 1984-2000. Områder, hvor odderen er tilstede, er markeret med rødt. 5. Giv mulige forklaringer på ændringerne i odderens udbredelse i Danmark, se figur 6.
Side 5 af 8 sider Opgave 3. Sørestaurering Nogle mikroskopiske alger lever fritsvævende i søer. Forudsætningen for deres eksistens er sollys, CO 2 og næringssalte. Alger kræver mindst 7 gange mere N end P til deres vækst. Koncentrationen af uorganisk N og P i overfladevandet i en sø er blevet bestemt. Resultaterne er vist i figur 1. Dato Uorganisk N (mg/l) Uorganisk P (mg/l) N:P 25-03 09-04 22-04 06-05 20-05 03-06 18-06 01-07 15-07 29-07 11-08 26-08 17-09 07-10 04-11 02-12 0,13 0,09 0,02 0,12 0,04 0,06 0,02 0,02 0,03 0,02 0,03 0,15 0,24 0,23 0,27 0,35 0,02 0,02 0,04 0,03 0,03 0,03 0,04 13,00 9,00 2,00 12,00 4,00 3,00 2,00 1,00 3,00 2,00 3,00 3,75 8,00 7,67 9,00 8,75 Figur 1. Koncentrationen af uorganisk N og P samt N:P i søens overfladevand. 1. Afbild N:P som funktion af tiden. Anvend regneark eller millimeterpapir. 2. Angiv, i hvilke perioder N:P er begrænsende for algevækst i overfladevandet. 3. Forklar, hvorfor forholdet mellem N og P kan være en begrænsende faktor for algevækst i overfladevandet.
Side 6 af 8 sider I bundvandet er N:P over 7 i sommerperioden. I samme periode er søen domineret af både furealger tilhørende slægten Ceratium og cyanobakterier (blågrønalger) tilhørende slægten Anabaena, se figur 2. CO 2 Aminosyre Kulhydrat N 2 a b Figur 2. a: Furealge tilhørende slægten Ceratium. Ceratium har to flageller, som bruges til bevægelse. b: Kædedannende cyanobakterier tilhørende slægten Anabaena. 4. Vælg en af slægterne Ceratium eller Anabaena og giv forslag til, hvorfor den kan forekomme i store mængder netop i sommermånederne. Inddrag figur 2. Forestil dig, at du har fået til opgave at rådgive de offentlige myndigheder med henblik på at forbedre sigtdybden 1 i en sø. Sigtdybden er et standardiseret mål for vandets klarhed og dermed indholdet af fritsvævende mikroskopiske alger. Du har fået følgende ideer: fjerne bundmateriale gøre fosfat biologisk utilgængeligt fx ved kemisk binding mindske tilførslen af nitrogen ved braklægning 2 af landbrugsjord omkring søen udplante undervandsplanter tilføre O 2 til søens bund. 5. Vælg en af ovenstående ideer, som du vil anbefale. Begrund dit valg. 1 Sigtdybde: Den dybde, hvor en cirkulær hvid skive bliver usynlig, når den sænkes ned i vandet. 2 Braklægning: Situation hvor landbrugsjord, der tidligere har været dyrket, tages ud af drift og evt. tilsås med græs.
Side 7 af 8 sider Opgave 4. Stamceller Stamceller er udifferentierede celler, som kan udvikle sig til specialiserede celler som fx nerveceller eller blodceller. Der findes forskellige typer af stamceller. Embryonale stamceller (fosterstamceller) kan udvikle sig til alle typer af celler, mens øvrige stamceller (voksenstamceller) kun kan udvikle sig til få typer af celler. Alle stamceller er udviklet fra det befrugtede æg, se figur 1. Levercelle Lever Lungecelle Tarmcelle Tarm Lunger Voksenstamcelle Knoglecelle Muskelcelle Knogle Muskel Hjerte Befrugtet æg Fosterstamcelle Voksenstamcelle Blodkarcelle Blodkar Voksenstamcelle Nervecelle Rygmarv Hjerne Blodcelle Røde blodceller Hvide blodceller Hudcelle Hud Figur 1. Celledifferentiering. 1. Forklar, hvorfor cellerne vist i figur 1 er genetisk ens. 2. Forklar, hvorfor voksenstamceller kun kan udvikle sig til få typer af celler. Inddrag figur 1. På cellemembranen af de kerneløse røde blodceller findes bestemte glykoproteiner, som bestemmer en persons blodtype i AB0-systemet. Personer med blodtype A har antigen 1 A på cellemembranen og antistof B i serum. Personer med blodtype B har antigen B på cellemembranen og antistof A i serum. Personer med blodtype AB har begge antigener på cellemembranen og hverken antistof A eller B i serum. Personer med blodtype 0 har ingen antigener men både antistof A og B i serum. 1 Man kalder glykoprotein A for antigen A.
Side 8 af 8 sider Et andet blodtypesystem er rhesussystemet. Har personer et rhesusprotein på de røde blodcellers cellemembran, kaldes personerne for rhesuspositive (Rh+). Har de ikke dette protein, benævnes de rhesusnegative (Rh-). Rhesusproteinet har antigenvirkning hos rhesusnegative. Uddrag af artikel i Politiken 30. marts 2009: Blod til blodtransfusioner - det får man fra bloddonerer. Men hvad nu, hvis man kunne fremstille 'kunstigt' blod - og vel at mærke en type, som alle mennesker kan tåle? Tanken har i nogle år optaget forskere, fordi man på den måde kunne sikre sig blod, som i krisesituationer straks kan gives til ofrene - uden at man først skal undersøge deres blodtyper. Og samtidig vil man ikke være så afhængig af at ligge inde med større mængder sjældne blodtyper til katastrofebrug. Går det, som en række britiske forskere håber, kan den første fabrik, der kan fremstille 'kunstigt' universalblod ved hjælp af fosterstamceller, være lige om hjørnet. Den blodtype, de britiske forskere vil fremstille, hedder 0 rhesusnegativ. Denne type har omkring ti procent af alle mennesker, og der er det specielle ved 0 rhesusnegativ, at den kan gives til alle - uanset hvilken blodtype de i øvrigt har. 3. Forklar, hvorfor man kan undlade blodtypebestemmelse, hvis man anvender det omtalte kunstige blod til transfusion. Citat fra Rigshospitalets informationsmateriale om blodtransfusion: Risikoen for, at en blodtransfusion fører til en alvorlig komplikation er samlet set meget lille. Der forekommer i hele Danmark 5-20 tilfælde årligt af alvorlige bivirkninger på i alt 450.000 givne blodtransfusioner. 4. Gør rede for, hvilke alvorlige bivirkninger der kan forekomme ved blodtransfusion. En potentiel risiko ved behandling med stamceller er, at stamcellerne fortsætter med at dele sig og udvikler sig til kræftceller. 5. Forklar, hvorfor tilførsel af kunstigt blod ikke kan udvikle sig til kræft.
Kilder: Opgave 1: Lea Munthe-Fog m.fl.: Immunodeficiency Associated with FCN3 Mutation and Ficolin-3 Deficiency. New England Journal of Medicine 2009; 360:2637-44. (http://content.nejm.org/cgi/reprint/360/25/2637.pdf) Opgave 2: http://www.ufz.de/data/ufz_dx8d4510_fischotter8734.jpg http://www.dmu.dk/foralle/dyr+og+planter/odder/odderen+og+naturforvaltning.htm Opgave 3: Foto: Niels Daugbjerg, Biologisk Institut, Københavns Universitet. Bastrup Sø. Tilstand og udvikling 2003, Vandmiljøovervågning nr. 107. Frederiksborg Amt, Teknik og Miljø Landskabsafdelingen. 2004 Opgave 4: http://www.rigshospitalet.dk/nr/rdonlyres/3d27da1c-57c3-4b73-8a09-7828ddd9523e/0/ Meddelelse_HIV.pdf Alle internetkilder pr. 18.1.10. Tegninger: MarkR grafik / Hans Marker
Undervisningsministeriet