Figurliste

Opgave 1
Figur 1.1 Tina Sølbek Schmidt
Figur 1.2 Peder Kjær Gasbjerg
Figur 1.3 A Tina Sølbek Schmidt
Figur 1.3 B Tina Sølbek Schmidt

Opgave 2
Video 2.1 Kim Bruun
Figur 2.1 Kim Bruun
Figur 2.2 Kim Bruun

Opgave 3
Figur 3.1 Peder Kjær Gasbjerg
Figur 3.2 Rune Harbo Lehmann
Figur 3.3 Peder Kjær Gasbjerg

Opgave 4
Figur 4.1 Colourbox
Figur 4.2 Peder Kjær Gasbjerg
Figur 4.3 Peder Kjær Gasbjerg
Figur 4.4 Peder Kjær Gasbjerg
Figur 4.5 Peder Kjær Gasbjerg

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

Opgave 4 Farvning af cowboybukser

Hvert år produceres der på verdensplan mere end 70.000 tons indigo, som anvendes til farvning af blå cowboybukser. I den konventionelle produktion anvendes store mængder af natriumhydroxid samt flere forskellige typer af syrer, og der sker også udledning af tungmetaller med spildevandet. Der arbejdes intensivt på at finde mere miljørigtige alternativer til produktionen.  Planten Japansk indigo producerer indoxyl og enzymet PtUGT1. Dette enzym kan omdanne indoxyl til indican, som er et forstadie til indigo.

Figur 4.1

Figur 4.2 Den enzymkatalyserede proces, hvor indoxyl omdannes til indican ved hjælp af enzymet PtUGT1.

1. Angiv enzymhovedklassen for PtUGT1. Begrund dit svar ved inddragelse af figur 4.2.

PtUGT1 er dog ikke særlig stabilt i oprenset form. Derfor arbejder man på at lave en udgave af enzymet, som er mere stabilt. Man har blandt andet lavet mutationer i genet for PtUGT1, som medfører en udskiftning af aminosyren glutamin i codon 86 til lysin og en udskiftning af aminosyren serin i codon 413 til lysin i proteinet. 

2. Giv forslag til, hvordan disse mutationer kan være med til at danne stærkere intermolekylære bindinger og dermed stabilisere enzymets tertiære struktur.

For at danne PtUGT1 i store mængder bruges et plasmid som vektor, der indsættes i bakterien Escherichia coli. Herefter dannes proteinet af E. coli. For at oprense PtUGT1 anvendes et såkaldt strep-tag. Et strep-tag består af 8 aminosyrer som sidder i den ene ende af PtUGT1, og der laves chromatografisk oprensning kaldet søjlechromatografi, efterfulgt af gelelektroforese af proteinet. Princippet i oprensningen og gelelektroforesen er vist i figur 4.3. 

Figur 4.3 Princippet bag søjlechromatografi, hvor oprensning af PtUGT1 sker ved hjælp af et såkaldt strep-tag.

3. Skriv en forklarende figurtekst til figur 4.3. 

For at undersøge stabiliteten af det oprensede PtUGT1 under forskellige forhold udføres nogle eksperimenter med det normale og det muterede PtUGT1.

Figur 4.4 A) Undersøgelse af aktiviteten af det normale og muterede PtUGT1 ved de angivne temperaturer umiddelbart efter produktionen af enzymet. B) Restaktivitet af PtUGT1 efter opbevaring ved den på 1. aksen angivne tid. Aktiviteten måles ved 40 ⁰C.

4. Analysér figur 4.4. 

Mange firmaer beskyldes for greenwashing¹. Figur 4.5 viser udvalgte miljøpåvirkninger ved henholdsvis produktionen af farvestoffet og selve farvningsprocessen af fx cowboybukser. 

Figur 4.5

5. Udvælg tre af fem faktorer vist i figur 4.5, og diskuter, i hvor høj grad den enzymatiske proces kan betegnes som greenwashing. 

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

Opgave 3 Gonoré 

Gonoré er en seksuelt overført sygdom, som skyldes en infektion med bakterien Neisseria gonorrhoeae. Under en infektion producerer N. gonorrhoeae en ekstracellulær¹ protease, der kan binde til Immunoglobulin A (IgA), som er det primære antistof i slimhinder.

1. Forklar, hvilken fordel bakterien har ved at danne denne protease.

For at finde ud af, om man er inficeret med bakterien, kan man lave PCR og efterfølgende gel-elektroforese. Figur 3.1 viser resultatet af sådan et test på 3 personer.

 Figur 3.1 Resultat af PCR og efterfølgende gel-elektroforese.

2. Analysér resultaterne på figur 3.1.

Figur 3.2 viser et alignment mellem forskellige stammer af gonoré-bakterien og to nærtbeslægtede, men ikke sygdomsfremkaldende bakterier. På figuren er også vist bindingsstedet for én af de to primere, som bruges til at lave PCR-testen for, om man er smittet med gonoré.

Figur 3.2 Alignment af sekvenser fra henholdsvis to stammer af N. gonorrhoeae og de næstbeslægetede arter N. perflava og N. cinerea. 

3. Vurder med udgangspunkt i figur 3.2 om man kan stole på testens resultater.

N. gonorrhoeae har såkaldt supersnoet DNA, hvilket betyder, at dets cirkulære kromosom er snoet omkring sig selv. Infektionen er traditionelt blevet behandlet med antibiotikaet Ciprofloxacin. Stoffets påvirkning på N. gonorrhoeae er vist i figur 3.3.

Figur 3.3 Ciprofloxacins virkning på N. gonorrhoeae. 

  

 4. Forklar med udgangspunkt i figur 3.3, hvordan Ciprofloxacin virker mod gonoré.

I de senere år er der opstået udgaver af N. gonorrhoeae, som er resistente mod Ciprofloxacin.

5. Giv forslag til en metode, som kan undersøge, om en stamme af N. gonorrhoeae er resistent over for Ciprofloxacin.

Opgave 2 Glucose og gæring

Når en vinbonde skal afgøre, hvornår druerne skal høstes, bestemmer hun koncentrationen af glucose i mosten fra nogle enkelte druer. Først reagerer glucose med overskud af blå kobber(2+) bundet til tartrat (tartrat har formlen C₄H₄O₆^2-, men er her forkortet T^2-):

A)

 

Senere reagerer den resterende mængde kobber(2+) med iodid:

 

 B)                     2 Cu²⁺(aq) + 5 I^-(aq)  2 CuI(s) + I₃^-(aq)

 

Kobber(1+)iodid er hvidt. Det lysbrune triiodid (I₃^-) titreres med thiosulfat:

 

 C)                     I₃^-(aq) + 2 S₂O₃^2-(aq) 3 I^-(aq) + S₄O₆^2-(aq)

Alle tre reaktioner er redoxreaktioner.

1. Vælg én af de tre reaktioner og argumentér for, at det er en redoxreaktion. 

 

På video 2.1 ses en elev udføre bestemmelse af glucosekoncentrationen i prøver fra to forskellige drueklaser. I videoen er 8 tidspunkter markeret med grønne tal.

Video 2.1

2. Vurder kvaliteten af det praktiske laboratoriearbejde ved at kommentere 3 af de 8 detaljer i videoen. Tidspunktet for detaljerne er markeret med grønne tal.

Af video 2.1 fremgår det, at ved titrering af prøve 2 forbruges et mindre volumen thiosulfatopløsning for at nå ækvivalenspunktet end ved prøve 1.

3. Argumentér for, at et lavt ækvivalensvolumen af S₂O₃^2-(aq) svarer til en høj koncentration af glucose. Inddrag reaktionsskemaerne A, B og C.

 

Når vinbonden har konstateret, at glucosekoncentrationen er høj nok, presses druerne, og der tilsættes gær. Under den efterfølgende gæring omsætter gærceller glucose til ethanol under anaerobe forhold. Sidste led er en reduktion af ethanal til ethanol, og reaktionen katalyseres af enzymet alkohol-dehydrogenase:

  4. Forklar, hvorfor det er nødvendigt for gærcellerne at lave NAD⁺, for at gæringen kan fortsætte. 

 

Forskere afmålte 25 mL af den samme aktive gærkultur, stillede dem ved fire forskellige temperaturer og akklimatiserede¹ dem. Resultaterne fremgår af figur 2.2.

 

Figur 2.2 CO₂-produktion ved fire forskellige temperaturer og en eksponentiel tendenskurve. 

5. Beregn produktionen af carbondioxid ved 27,5 ºC og 40 ºC ud fra modellen, og vurder modellens pålidelighed ved de to punkter. 

Opgave 1 Epilepsi

Epilepsi er en sygdom, hvor der forekommer krampeanfald, som kan være voldsomme - især hos små børn. Lægemidlet Vigabatrin anvendes for at forhindre disse krampeanfald.

Figur 1.1 Uladet strukturformel for Vigabatrin. 

1. Redegør for, om Vigabatrin findes i stereoisomere former. Inddrag figur 1.1.

 

Krampeanfaldene, som opstår hos små børn med epilepsi, skyldes for lave koncentrationer af transmitterstoffet GABA i hjernen. Vigabatrin binder til enzymet GABA-T, se figur 1.2. 

Figur 1.2 1) Endeknoppen hos et barn med epilepsi uden behandling med Vigabatrin. 2) Endeknoppen hos et barn med epilepsi, der modtager behandling med Vigabatrin.

2. Forklar, med udgangspunkt i figur 1.2, hvordan Vigabatrin kan forøge koncentrationen af GABA i synapsespalten. 

For at undersøge hvordan Vigabatrin påvirker enzymet GABA-T, laves en række forsøg med måling af reaktionshastigheden for nedbrydningen af GABA. Uden Vigabatrin er v_max ca. 0,80 mM/s og K_m er ca. 0,82 mM for GABA-T.

Datafil1.1 viser resultater for forsøg lavet på GABA-T med Vigabatrin tilsat.

3. Vurder, om Vigabatrin hæmmer GABA-T kompetitivt eller non-kompetitivt. Inddrag datafil1.1. 

For at Vigabatrin har den ønskede effekt, er det vigtigt, at det kan optages i kroppen. Figur 1.3 A viser et bjerrumdiagram for Vigabatrin og figur 1.3 B viser strukturformler for de tre former af Vigabatrin.

Figur 1.3 A Bjerrumdiagram for Vigabatrin.

Figur 1.3 B Strukturformler for de tre former af Vigabatrin.

4. Angiv placeringen af de tre former af Vigabatrin i bjerrumdiagrammet, og bestem med udgangspunkt i figur 1.3 pK_S for COOH-gruppen og for NH₃⁺-gruppen i Vigabatrin. 

Lægemidler optages i praksis på tre forskellige måder:

1. Simpel diffusion 

2. Faciliteret diffusion 

3. Aktiv transport 

5. Vurder ved hvilken/hvilke af de tre transportformer, Vigabatrin optages fra blodbanen over i cellerne ved pH 7,4. Inddrag figur 1.3 B.

Vejledning

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

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.