Kilder

Opgave 1
MedlinePlus Bethesda (MD): National Library of Medicine (US):  GALT gene. galactose-1-phosphate uridylyltransferase. https://medlineplus.gov/.

Opgave 2
Kilde til figur 1: Jens Würgler Hansen & David Rytter. 2024. Iltsvind i danske farvande 29. august - 25. september 2024. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 24 s. Rådgivningsnotat nr. 2024|53 

Opgave 3
Patel, R N. et al. (2023). An in vitro assay to investigate venom neurotoxin activity on muscle-type nicotinic acetylcholine receptor activation and for the discovery of toxin-inhibitory molecules. Biochemical Pharmacology, 216, Article 115758.

Opgave 4
Strand, J., Larsen, M., Reichenberg, F., Vorkamp, K., Lassen, P., Elmeros, M., og Dietz, R., 2010. Kviksølvforbindelser, HCBD og HCCPD i det danske vandmiljø. Faglig rapport fra DMU nr. 794.

http://2010.igem.org/Team:Peking/Project/Biosensor/PromoterCharacterization

Generelt
Grafik: Kresten Cæsar Torp og Anne-Mette Vire

Pixelmator Pro
Adobe Illustrator
MarvinSketch
BioRender.com

Alle internetkilder tilgængelige d. 01.12.2024

Kviksølv

Miljøgiften kviksølv, Hg, er et grundstof, som kan indgå i flere kemiske reaktioner. I miljøet omdannes en del af grundstoffet kviksølv, Hg, til ionen Hg²⁺. Nogle mikroorganismer kan omdanne Hg²⁺ til methylkviksølv, CH₃Hg⁺. Methylkviksølv er giftigt, fordi det kan bindes til SH-grupper i aminosyren cystein og forhindrer derved dannelse af svovlbroer.

	1.	Forklar, hvilken effekt methylkviksølv kan have på proteiners struktur.
	2.	Giv forslag til et kontrolleret eksperiment, hvor en arts følsomhed overfor methylkviksølv undersøges.

En gruppe forskere har bestemt koncentrationen af methylkviksølv i udvalgte dyr fra havet omkring Danmark. Resultatet ses på figur 1.

Ud fra resultaterne konkluderede forskerne, at methylkviksølv biomagnificeres. Figur 2 viser et udsnit af et fødenet fra et dansk havområde.

Figur 2. Fødenet.

3.

Argumentér for, at methylkviksølv biomagnificeres. Inddrag figur 1 og 2.

En gruppe forskere har udviklet en kviksølv-biosensor, der kan påvise Hg²⁺ i meget lave koncentrationer. Kviksølv-biosensoren består af genmodificerede bakterier, der har fået indsat en operon kaldet Mer-operon, se figur 3. En operon består af flere gener, som reguleres af én fælles promotor. Promotoren i Mer-operon reguleres af proteinet MerR, der inaktiveres, hvis det bindes til Hg²⁺. Forskerne indsatte desuden genet GFP, hvorfra der produceres proteinet Grønt Fluorescerende Protein, GFP. GFP afgiver grønt lys, hvis det bestråles med uv-lys.

Figur 4 viser resultaterne af et eksperiment, hvor kviksølv-biosensorer er anvendt på opløsninger med forskellige koncentrationer af Hg²⁺ og bly, Pb²⁺. GFP-koncentrationen blev bestemt efter 5 timer.

	4.	Forklar resultaterne, vist i figur 4. Du skal anvende figur 3 i din forklaring.
	5.	Giv forslag til, hvordan de resultater, der fås ved brug af en kviksølv-biosensor kan anvendes.

Slangebid

I Sydøstasien lever monokelkobraen, Naja kaouthia, der er skyld i mange dødsfald. Giften fra monokelkobraen indeholder proteinet α-cobratoxin, der påvirker acetylcholinreceptorer. Figur 1 viser en model af α-cobratoxin og aminosyresekvensen for α-cobratoxin.

1.

Beskriv, med udgangspunkt i figur 1, proteinstrukturen for α-cobratoxin.

På verdensplan registreres der ca. 2,7 millioner slangebid hvert år, hvilket resulterer i omkring 100.000 dødsfald, og op mod 400.000 personer får eftervirkninger af biddet.

Den eneste effektive behandling mod et slangebid er modgift, der indeholder antistoffer mod slangegiften. Forebyggende vaccination er ikke en mulighed, da de fleste slangegifte er meget hurtigvirkende.

2.

Angiv en biologisk årsag til, at vaccination ikke er mulig, når giften er hurtigvirkende. Begrund dit svar.

Når en person får α-cobratoxin ind i kroppen, vil det medføre, at personen lammes og åndedrættet ophører. Figur 2 viser en motorisk endeplade påvirket af α-cobratoxin.

3.

Forklar, med udgangspunkt i figur 2, hvorfor α-cobratoxin vil medføre, at personen lammes og åndedrættet ophører.

Modgift til slangegift laves ved at indsprøjte den slangegift, der ønskes modgift til, i en hest. Slangegiften indsprøjtes ad flere omgange. For hver indsprøjtning øges dosis. Figur 3 viser processen ved produktion af modgift.

 

4.

Forklar den biologiske baggrund for, at indsprøjtning af slangegift, der indeholder α-cobratoxin i heste, kan anvendes til produktion af modgift. Inddrag figur 3.

Forskere arbejder på at udvikle nye typer kemiske forbindelser, der måske kan virke som modgift.

Modgiftens virkning undersøges ved hjælp af en cellekultur bestående af nerveceller og muskelceller. Cellekulturen tilsættes et farvestof, som udsender et fluorescerende signal, hvis muskelcellernes membranpotentiale ændres. Figur 4A og 4B viser virkningen af to forskellige kemiske forbindelser, stof A og stof B.  

A: Motorisk endeplade med α-cobratoxin og stof A samt intensitet af fluorescerende signal.

B: Motorisk endeplade med α-cobratoxin og stof B samt intensitet af fluorescerende signal.

5.

Forklar, hvorfor stof A udløser et fluorescerende signal mens stof B ikke gør. Inddrag figur 4.

Iltsvind

Hvert år rammes områder i de danske fjorde af iltsvind ved bunden, det vil sige lave koncentrationer af ilt, O₂. Figur 1 viser udbredelsen af iltsvind i Limfjorden i september 2024.

Årsagen er et stort forbrug af ilt i fjordens bundmateriale, sedimentet. Det store iltforbrug skyldes oftest, at biomassen af planteplankton¹ øges i fjordens overfladevand. Når planteplankton dør, synker det til bunds.

1.

Angiv en proces, der kan medføre et stort iltforbrug i fjordens sediment, når store mængder dødt planteplankton synker til bunds.

En gymnasieklasse undersøgte, hvordan iltforbruget i sediment fra Limfjorden afhænger af temperaturen. Med plastikrør udtog eleverne tre sedimentsøjler fra samme lokalitet i fjorden, som de placerede ved henholdsvis 2, 12 og 22 °C. I hver søjle anbragte de en iltmåler og lavede omrøring af vandet over sedimentet. Figur 2 viser forsøgsopstillingen.

Sedimentsøjlerne blev lukkede, når temperaturen havde indstillet sig i søjlerne, så der ikke kunne diffundere ilt ned i vandet. Herefter blev iltkoncentration bestemt hvert 5. minut. Resultaterne er vist i vedlagte Excel-dokument: 25_1_opg2_Datafil_Iltsvind

	2.	Foretag relevant databehandling som viser, hvordan iltkoncentrationen i vandet over sedimentet afhænger af temperaturen. Inddrag resultaterne i Excel-dokumentet.
	3.	Forklar, hvorfor en øget temperatur kan have den virkning på iltkoncentrationen i vandet over sedimentet, som resultaterne viser.

Ilt forekommer kun i de øverste få millimeter af sedimentet, sedimentets aerobe zone, se figur 3. Herunder er sedimentet anaerobt. I den anaerobe zone, vist i figur 3, anvender bakterier anaerobe stofskifteprocesser.

 

4.

Giv forslag til to anaerobe stofskifteprocesser, bakterierne i bundens anaerobe zone kan benytte til at nedbryde organiske stoffer.

Forekomsten af iltsvind i fjorden knyttes til udvaskning af nitrat og phosphat fra land, særligt gennem åer, der udmunder i fjorden. Iltsvind forekommer særligt sidst på sommeren.

5.

Forklar, hvorfor en høj udvaskning af nitrat og phosphat, kan forårsage iltsvind sidst på sommeren. Inddrag resultaterne fra eksperimentet.

---

Enzymet G1PUT

En medfødt stofskiftesygdom, skyldes en mutation i GALT-genet, der koder for enzymet G1PUT. Mutationen forårsager, at der ikke dannes et funktionelt enzym. Derfor ophobes galactose hos nyfødte med sygdommen, se figur 1.

Enzymet G1PUT katalyserer en af delreaktionerne i omdannelsen af galactose, se figur 2.

1.

Angiv, med udgangspunkt i figur 2, hvilken enzymgruppe enzymet G1PUT tilhører.

En mutation i genet, som resulterer i en ændring af aminosyren i position 188 fra glutamin til arginin medfører, at der dannes et ikke-funktionelt enzym.

2.

Angiv en ændring i mRNA, der medfører, at aminosyren glutamin ændres til arginin. Begrund dit svar.

Stofskiftesygdommen er sjælden. Figur 3 viser et stamtræ for en familie, hvor sygdommen forekommer. Parret III-2 og III-3 venter barn nummer fire. 

3.

Opstil et krydsningsskema, der viser sandsynligheden, for at parrets fjerde barn lider af stofskiftesygdommen. Begrund dit svar.

Denne stofskiftesygdom findes hos ca. 1 ud af 50.000 nyfødte børn i Danmark.

4.

Beregn allelfrekvensen for mutantallelen blandt nyfødte i Danmark under antagelse af Hardy-Weinberg-ligevægt. Vis dine beregninger.

Hvis stofskiftesygdommen opdages i løbet af den første uge, efter at barnet er født, kan den behandles. Hvis den derimod ikke opdages, kan det medføre døden efter en til to uger. I 2024 indførte Statens Seruminstitut en ny screeningsmetode for sygdommen, der giver hurtigt svar og et lavt antal falske positive resultater.

5.

Vurder, om allelfrekvensen for mutantallelen kan forventes at ændre sig i befolkningen efter indførsel af screening for stofskiftesygdommen.