3.u BI, terminsprøve, 2018 MV 3u BI, terminsprøve (Bio A) Torsdag den 12/4, 2018, kl. 9-14. Af opgaverne 1, 2, 3, og 4 skal tre, og kun tre, afleveres Tilladte hjælpemidler: Bøger, kompendier, noter, lommeregner.
Side 4 af 7 sider Opgave 3. Glykolyseenzymer De første tre reaktioner i glykolysen er vist i figur 1. CH2 P OCH2 P OCH2 O CH2 P OCH2 O CH2O O O Enzym 1 Enzym 2 Enzym 3 ATP ADP ATP ADP Glucose Glucose-6-fosfat Fructose-6-fosfat Fructose-1,6-difosfat P Figur 1. De første tre reaktioner i glykolysen. 1. Beskriv funktionen af enzym 1 og enzym 3. Inddrag figur 1. Patienter, der har mangel på aktivitet af et eller flere glykolyseenzymer, oplever muskeltræthedssymptomer under fysisk arbejde, men har ikke symptomer i hvile. Figur 2 viser indholdet af lactat i plasma hos en kontrolgruppe (raske personer) samt hos en patient med muskeltræthedssymptomer. Målingerne blev foretaget før og i løbet af et 20 minutters let fysisk arbejde. Lactat i plasma (mmol/l) 10 8 6 Kontrolgruppe 4 2 0 Patient 0 5 10 15 20 Tid (minutter) Arbejde starter Figur 2. Indhold af lactat i plasma hos en kontrolgruppe samt hos en patient før og i løbet af et 20 minutters let fysisk arbejde. Resultaterne for kontrolgruppen ligger indenfor det skraverede område. 2. Forklar resultaterne for kontrolgruppen i figur 2. 3. Giv en mulig forklaring på variationen i resultaterne indenfor kontrolgruppen i figur 2.
Side 5 af 7 sider Figur 3 viser resultater af målinger af indholdet af glucose-6-fosfat, fructose-6-fosfat samt fructose-1,6-difosfat i muskelvæv hos kontrolgruppen samt hos patienten. Ud fra resultaterne kan man opstille den hypotese, at patienten har nedsat aktivitet af enzym 3, vist i figur 1. Glucose-6-fosfat (μmol/g) Fructose-6-fosfat (μmol/g) Fructose-1,6-difosfat (μmol/g) Kontrolgruppe 0,5 0,1 0,6 Patient 9,2 1,6 0,02 Figur 3. Indhold af glucose-6-fosfat, fructose-6-fosfat samt fructose-1,6-difosfat i muskelvæv hos kontrolgruppe og patient. 4. Argumenter for, at resultaterne, vist i figur 3, bekræfter hypotesen om, at patienten mangler aktivitet af enzym 3, vist i figur 1. 5. Giv en mulig forklaring på, at patienten kun oplever muskeltræthedssymptomer under fysisk arbejde.
Side 3 af 8 sider Opgave 2. LH-receptordefekt Receptorer for luteiniserende hormon, LH, findes i cellemembranen i æggestokkenes celler og i testiklernes Leydigske celler. I mange andre organer mangler cellerne helt LH-receptorer. LH-receptoren er et protein, der består af 699 aminosyrer, se figur 1. A B LH 1 LH 1 NH 2 NH 2 362 604 362 604 630 630 Inaktiv CO 699 Aktiv 699 Figur 1. LH-receptorproteinets tertiærstruktur samt placering i cellemembranen. Tallene angiver udvalgte aminosyrepositioner. A: Inaktiv LH-receptor; B: Aktiv LH-receptor. CO 1. Beskriv receptorproteinets struktur. Inddrag figur 1. 2. Forklar, hvorfor LH-receptoren kun findes i cellemembranen i bestemte celler, selvom genet for receptoren findes i alle celler.
Side 4 af 8 sider Der er fundet forskellige mutationer i genet for LH-receptorproteinet. Hos en patient findes en punktmutation, hvor der er indskudt et ekstra nukleotid, se figur 2. Patienten har kromosomsammensætningen 46, XY, men er fænotypisk en pige. Patienten har dog små testikler i bughulen. Forskellige analyser viser, at årsagen til den fejlagtige kønsudvikling er, at LHreceptorerne er inaktive. Dette medfører blandt andet, at de Leydigske celler ikke producerer testosteron. Aminosyre Normal-allel Mutant-allel Aminosyre 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 phe ala ile ser ala ala phe lys val pro leu ile thr val thr asn ser lys val UUU GCC AUC UCA GCU GCC UUC AAA GUA CCU CUU AUC ACA GUA ACC AAC UCU AAA GUA UUU UGC CAU CUC AGC UGC CUU CAA AGU ACC UCU UAU CAC AGU AAC CAA CUC UAA AGU phe cys his leu ser cys leu gln ser thr ser tyr Figur 2. Udsnit af RNA-basesekvensen for normal-allelen og mutant-allelen for LH-receptorgenet. Mutationen er markeret med rødt. Tallene angiver aminosyrepositioner. 3. Angiv aminosyrerækkefølgen i det protein, det viste udsnit af mutant-allelen koder for. Inddrag figur 2. 4. Forklar, hvorfor den viste punktmutation medfører, at LH-receptoren bliver inaktiv. Inddrag figur 1. Begge forældre til patienten har normale fænotyper svarende til deres kromosomsammensætning, se figur 3. Genanalyser viste, at begge forældre var hetero zygote med hensyn til genet for LH-receptoren. Patient Mor Far Fænotype Hunlig Hunlig Hanlig Kromosomsammensætning 46, XY 46, XX 46, XY Allelsammensætning Homozygot Heterozygot Heterozygot Figur 3. Fænotype, kromosomsammensætning og allelsammensætning hos patienten og dennes forældre. 5. Forklar, hvorfor personer, der er heterozygote med hensyn til genet for LH-receptoren, har normal kønsudvikling, se figur 3.
Side 3 af 8 sider Opgave 2. Blåmuslingeopdræt Blåmusling, Mytilus edulis, forekommer naturligt på havbunden eller dyrkes på liner, der hænger ned i vandet fra havoverfladen, se figur 1. Blåmuslinger lever af plankton, som filtreres fra det omgivende havvand. Blåmuslinger kan høstes ved enten at skrabe naturligt forekommende populationer fra havbunden eller ved at trække linerne, de dyrkes på, op. A B Figur 1. Blåmuslingepopulationer. A. Blåmuslinger naturligt voksende på havbunden, B. Blåmuslinger dyrket på liner. 1. Angiv en abiotisk faktor, der har indflydelse på blåmuslingers vækst. Begrund dit svar. 2. Giv forslag til et kontrolleret eksperiment, hvor blåmuslingers vækst undersøges i forhold til den abiotiske faktor, valgt i spørgsmål 1.
Side 4 af 8 sider I et eksperiment har man undersøgt iltforbruget under nedbrydningen af fækalier 1 fra blåmuslinger. Muslingerne blev indsamlet og anbragt i akvarier i laboratoriet. Her blev de fodret med plankton. Fækalierne blev opsamlet og overført til en beholder. Som et mål for nedbrydningen af fækalier måltes iltforbruget efter 1, 24, 88 og 140 timer. Resultatet fremgår af figur 2. O 2 -forbrug (mg/time) 0,80 0,64 0,48 0,32 0,16 0,00 1 24 88 140 Tid (timer) Figur 2. Iltforbrug pr. time ved nedbrydning af blåmuslingefækalier efter 1, 24, 88 og 140 timer. 3. Forklar, hvorfor iltforbrug kan anvendes som mål for nedbrydningen af fækalier. 4. Forklar resultaterne, vist i figur 2. 5. Diskuter, hvilke biologiske fordele der kan være ved at dyrke muslinger på line frem for at høste muslinger fra havbunden. 1 Fækalier: affaldsstoffer fra fordøjelsen.
STORE OPGAVER 2. Tetracyklin I 1947 blev antibiotikaet tetracyklin isoleret fra en bakteriekultur (Streptomyces aureofaciens). Tetracyklin virker på en lang række bakterier ved at binde sig til ribosomer (se figur 1). a. Hvilken betydning har ribosomer for proteinsyntesen? b. Hvilken betydning vil tetracyklins binding til ribosomet have for bakteriers livsprocesser (se figur 1)? Studentereksamen - august 1994 1
B. Tetracyklinresistens er sandsynligvis opstået hos de bakteriestammer, som producerer tetracyklin. Tetracyklinresistens kan skyldes flere mekanismer: Bakteriens evne til at pumpe tetracyklin ud af cellen. Bakteriens evne til at beskytte ribosomet mod tetracyklin. Bakteriens evne til at inaktivere tetracyklin-molekylet i cytoplasmaet. Figur 2 viser, hvordan forskellige koncentrationer af tetracyklin påvirker proteinsyntesen i en bakteriestamme (Streptococcus sp.). Inden forsøget startede, blev en gruppe bakterier dyrket i et tetracyklinfrit medium, mens en anden gruppe bakterier blev dyrket i et medium med en svag tetracyklinkoncentration. a. Diskuter hvilke af de ovennævnt resistensmekanismer, der er mest velegnede for en bakterie, der selv producerer tetracyklin. b. Vurder hvilken betydning det har for Streptomyces aureofaciens, at den kan producere tetracyklin og samtidig er resistent over for tetracyklin. c. Analyser og forklar resultaterne af forsøget med Streptococcus sp., som vist i figur 2. Studentereksamen - august 1994 2
C. Figur 3 viser tre forskellige måder, hvorpå genet for tetracyklin-resistens (tet) an overføres til en bakterie. a. Inddrag figur 3 i en redegørelse for, hvordan tetracyklinresistens kan overføres til en bakterie. b. Figur 4 viser forekomsten af tetracyklinresistente bakterie fra 1948 til 1962. Diskuter årsagerne til og konsekvenserne af denne udvikling. Studentereksamen - august 1994 3