Vejledning

Prøven
Opgavesættet består af 4 opgaver. Opgaverne 1 og 2 skal begge besvares. Kun en af opgaverne 3 og 4 skal besvares.

Alle hjælpemidler er tilladt.

Opgavebesvarelsen
Din opgavebesvarelse skal afleveres i et samlet dokument, gemt i pdf-format.

Bedømmelse
Ved bedømmelsen af din besvarelse lægges vægt på din evne til, at:

	-	anvendelse af fagbegreber og fagsprog og relevante repræsentationer og modeller til beskrivelse, forklaring og analyse
	-	formulere sig struktureret om bioteknologiske emner, inddrage relevant viden og give sammenhængende faglige forklaringer
	-	vurdere eksperimentelt arbejde og dets tilrettelæggelse
	-	bearbejde data fra kvalitative og kvantitative eksperimenter og undersøgelser og vurdere resultaterne herfra
	-	analysere og diskutere data og eksperimentelle resultater under inddragelse af relevant faglig viden
	-	gennemføre og præsentere relevante beregninger ved korrekt brug af fagsprog, herunder anvende relevante matematiske modeller og metoder
	-	benytte relevante fagspecifikke digitale værktøjer hensigtsmæssigt
Der gives én karakter på baggrund af en helhedsbedømmelse.

Opgave 1 Alkalisk phosphatase

Læger bruger koncentrationen af alkalisk phosphatase i blodplasmaet (den cellefri del af blodet) som et såkaldt levertal, da det hjælper med at diagnosticere forskellige sygdomme i bl.a. leveren og knoglerne.

Man lader enzymet alkalisk phosphatase fungere i en carbonatpuffer fremstillet efter opskriften i figur 1.2.

I det følgende vises en video af en elev i 2.g, der blander denne carbonatpuffer.

Figur 1.1 Blodprøve til måling af levertal.

	1.	Se videoen og vurder, ud fra tre selvvalgte detaljer, kvaliteten af det praktiske laboratoriearbejde.
	2.	Beregn pH i carbonatpufferen. Inddrag figur 1.2.

Alkalisk phosphatase hydrolyserer det ufarvede substrat 4-nitrophenylphosphat til bl.a. den gule forbindelse 4-nitrophenol, som kan måles i et spektrofotometer ved bølgelængden 402 nm.

265 mg Na₂CO₃
210 mg NaHCO₃ (pK_s = 10,32)
31 mg MgCl₂
26 mg NaCl

samt vand til et samlet volumen på 25,0 mL

Figur 1.2 Opskrift på carbonatpuffer.

Figur 1.3 Hydrolyse af 4-nitrophenylphosphat.

I et eksperiment med alkalisk phosphatase måler man samhørende værdier af initialhastighed og substratkoncentration. Data fremgår af excelfilen datafil.1.1.

	3.	Afbild data i excelfilen datafil1.1 og vis, at de følger Michaelis-Menten modellen.
	4.	Bestem v_max og K_m.

Sygdommen knogleskørhed kan diagnosticeres med hjælp fra en måling af blodets koncentration af alkalisk phosphatase.

5.

Giv forslag til, hvordan du eksperimentelt vil måle koncentrationen af alkalisk phosphatase i en blodprøve.

Opgave 2 ATM-proteinet

Sygdommen Ataksia Telangiektasia (AT) skyldes en mutation i ATM-genet, der koder for ATM-proteinet. Sygdommen giver alvorlige neurologiske problemer og hyppige lungeinfektioner.
Figur 2.1 viser en 3D struktur af ATM proteinet.

Figur 2.1 3D struktur af ATM-proteinet.

1.

Redegør for, hvilken sekundærstruktur der dominerer i ATM-proteinet. Inddrag figur 2.1.

ATM-proteinet er et enzym, der har betydning for, at et dobbeltstrenget brud på DNA bliver repareret.

2.

Forklar, hvorfor det er vigtigt, at et dobbeltstrenget brud på DNA bliver repareret.

Figur 2.2 viser et eksempel på en reaktion, som ATM-enzymet udfører, og som er nødvendig for at igangsætte en reparation af et DNA-brud.

Figur 2.2 Reaktion der udføres af ATM-enzymet. Stjernerne i strukturen af serin og phosphoryleret serin angiver, at disse molekyler er en del af en længere aminosyrekæde.

3.

Opskriv reaktionsbrøken for reaktionen, som er vist i figur 2.2, og argumentér for, hvordan ligevægten vil forskydes, når pH stiger.

Mutationer i ATM-genet bevirker, at ATM-enzymet ikke eller i ringe grad produceres.

Figur 2.3 viser forekomsten af sygdommen AT i en familie.

Figur 2.3 Stamtræ for familie, hvor sygdommen AT forekommer.

4.

Analysér arvegangen for sygdommen AT. Inddrag figur 2.3 og begrund dit svar.

Man har undersøgt ATM-genet hos udvalgte medlemmer af familien, og man fandt en mutation, hvor få basepar manglede i forhold til det normale ATM-gen. ATM-genet blev efterfølgende opformeret ved hjælp af PCR, og de fremkomne DNA-stykker blev adskilt ved hjælp af DNA-elektroforese. Figur 2.4 viser resultatet af DNA-analysen.

Figur 2.4 DNA-analyse af udvalgte personer fra stamtræet i figur 2.3.

5.

Angiv genotyperne for I-1, I-2, II-1 og III-1 ved hjælp af figur 2.3 og 2.4. Begrund dit svar.

Af opgaverne 3 og 4 skal en og kun en af opgaverne besvares.

Opgave 3 Feromoner til insektbekæmpelse

Insekter kan gøre store skader på afgrøder. Derfor bekæmpes insekterne ofte med pesticider, men pesticider kan gøre skade på både mennesker og nyttedyr. Derfor leder man efter alternativer til de traditionelle pesticider. En af de lovende metoder er, at man anvender insekternes egne sexferomoner¹ i fælder, som skal lokke hannerne i fælderne.

Et eksempel på et sexferomon produceret af æblevikleren er: (8E, 10E)-dodeca-8,10-dien-1-ol:

a

b

Figur 3.1 a) Larve af æblevikler b) Voksen æblevikler

Figur 3.2 Strukturformel af (8E,10E)‐dodeca‐8,10‐dien‐1‐ol

MarvinSketchfil af figur 3.2, ChemSketchfil af figur 3.2.

1.

Forklar det systematiske navn for (8E,10E)‐dodeca‐8,10‐dien‐1‐ol vist i figur 3.2.

I æblevikleren sker produktionen af feromonet fra udgangsstoffet palmitinsyre via en lang række reaktioner.

Figur 3.3 Udvalgte reaktionstrin i biosyntesen af (8E,10E)‐dodeca‐8,10‐dien‐1‐ol fra udgangsstoffet palmitinsyre. Reaktionsskemaerne er ufuldstændige.

2.

Angiv reaktionstypen for det sidste trin i biosyntesen af (8E,10E)-dodeca-8,10-dien-1-ol. Begrund dit svar.

Da feromoner er meget dyre at producere, har der været foretaget undersøgelser af, hvor store koncentrationer af feromonet (8E,10E)-dodeca-8,10-dien-1-ol, der skal frigives, for at opnå effekten. I et forsøg har man ønsket at undersøge effekten af en frigivelse af feromonet på 1200 µg/uge på antallet af æbleviklere. I forbindelse med forsøget genfylder man fælder hver 14. dag med en 5,5 m opløsning af feromonet.

3.

Beregn hvor stort et volumen af opløsningen man skal tilsætte fælden hver 14. dag. Redegør for dine beregningers forudsætninger.

For at udvikle en billig produktionsmetode af feromoner er man begyndt at anvende gensplejset gær til at producere feromoner fra insekter i produktionsanlæg.

Figur 3.4 Produktion af feromoner vha. gensplejset gær.

	4.	Skriv en kort figurtekst til figur 3.4, som beskriver, hvordan en gærcelle gensplejses for at kunne producere feromoner fra insekter.
	5.	Diskuter brugen af feromoner til insektbekæmpelse.

¹ Feromoner er signalstoffer, der frigives i meget små mængder og spredes med luften. Hunnen hos æblevikleren frigiver sexferomoner for at signalere, at hun er klar til parring.

Af opgaverne 3 og 4 skal en og kun en af opgaverne besvares.

Opgave 4 Marine polysaccharider

Carrageenan er et polysaccharid, som udvindes fra marine rødalger og fx bruges som stabilisator i fødevarer. Carrageenan udgør sammen med cellulose algernes cellevæg. Ekstraktionen kan fx foregå med enzymet carrageenase. Figur 4.1 viser, hvad der sker, når algecellerne behandles med enzymet carrageenase.

Figur 4.1 Behandling af algeceller med carrageenase.

1.

Angiv enzymtypen for carrageenase, og begrund kort dit svar.

Carrageenan anvendes som stabilisator i nogle typer af kakaomælk. Virkningen af carrageenan som stabilisator er afhængig af tilstedeværelsen af fx calciumioner.

Figur 4.2 Carrageenan og calciumioner i kakaomælk.

2.

Argumentér for, at calciumioner sammenbinder carrageenankæder. Inddrag figur 4.2.

Kakaomælk indeholder kakaopartikler, fedtkugler og mælkeproteiner, hvoraf casein er det vigtigste. Ved homogenisering af kakaomælken findeles fedtkuglerne. Figur 4.3 viser kakaomælk med og uden stabilisator og figur 4.4 viser hvorledes fremstillingen af kakaomæk med stabilisator foregår.

Figur 4.3 Til venstre ses en kakaomælk, som ikke er tilsat stabilisator, og til højre er en kakaomælk, der er tilsat stabilisator.

Figur 4.4 A. Mælk, kakaopulver og stabilisator blandes og homogeniseres. B. Blandingen opvarmes. C. Afkøling af den færdige kakaomælk.

3.

Giv forslag til, hvordan carrageenan kan virke som stabilisator i kakaomælken, så den ikke danner bundfald. Inddrag figur 4.3 og figur 4.4.

Carrageenan har andre egenskaber end at virke som stabilisator. Man har blandt andet undersøgt, om de har en antiviral virkning, og har fundet ud af, at kortkædede carrageenan polysaccharider påvirker influenzavirus i stadie 4 af dets cyklus. Se figur 4.5.

Figur 4.5 Influenza A livscyklus i en værtscelle. Det sted, hvor kortkædede carrageenan polysaccharider har en effekt, er markeret med en stjerne.

4.

Forklar, med udgangspunkt i figur 4.5, hvordan virus´ cyklus påvirkes af carrageenan.

En forskergruppe har desuden en hypotese om at carrageenan fremmer NK-cellers¹ produktion af signalstoffet type 1 interferon.

5.

Giv forslag til et eksperiment, der undersøger denne hypotese.

¹ NK-celler er en type hvide blodceller.

Filer til opgaverne

Filnavn	Opgave	Figur	Beskrivelse
194422_datafil_1_1.xlsx	1	1	Excel datafil
194422_figur_3_2.mrv	3	3.2	MarvinSketch fil med strukturformel
194422_figur_3_2.sk2	3	3.2	ChemSketch fil med strukturformel

Klik her for at downloade alle filer.

Figurliste

Opgave 1
Figur 1.1: Colourbox.dk
Figur 1.2: Kim Bruun
Video opgave 1.1: Kim Bruun og Morten Bak Hansen
Figur 1.3: Kim Bruun

Opgave 2
Figur 2.1: http://www.rcsb.org/3d-view/5NP0/0
Figur 2.2: Tina Sølbæk Schmidt
Figur 2.3: MarkR Grafik
Figur 2.4: MarkR Grafik
Video: Kim Bruun og Morten Bak Hansen

Opgave 3
Figur 3.1a: https://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86blevikler
Figur 3.1b: https://www.fugleognatur.dk/gallery.asp?mode=ShowLarge&ID=634232
Figur 3.2: Joan Ilsø Sørensen
Figur 3.3: Joan Ilsø Sørensen
Figur 3.4: MarkR Grafik

Opgave 4
Figur 4.1: MarkR Grafik
Figur 4.2: MarkR Grafik
Figur 4.3: Tina Sølbæk Schmidt
Figur 4.4: MarkR Grafik
Figur 4.5: MarkR Grafik