Maj-Juni

STUDENTEREKSAMEN MAJ 2006 2006-6-1BIOLOGIHØJT NIVEAUMandag den 22. maj 2006kl. 9.00-14.00Af de store opgaver 1 og 2 må kun den ene besvares.Af de små opgaver 3, 4, 5, 6 og 7 må kun to besvares.

1. CassavaSTORE OPGAVERA. Cassavarødder er et hovednæringsmiddel for mange mennesker i Sydamerikaog Afrika. Cassavarødderne kan ikke spises uden videre, da de indeholder cyanogeneglukosider. Ved indtagelse af uforarbejdet cassava nedbrydes de cyanogeneglukosider til bl.a. det giftige HCN (blåsyre), se figur 1. HCN hæmmer et enzymkompleks,som findes hos de fleste respirerende organismer, se figur 2.CH 2 OHCH 2 OHCNCNH C O HH C O HH1.HCC O C CHOH H 3 CC + HO C CHOH H3HO C CHO C C OHCH 3 H 2 OCH 3H OHH OHHOO = CCNCH 3C CH 32.CH 3CH 3+HCN(blåsyre)Figur 1. Enzymatisk nedbrydning af cyanogene glukosider.NADH + H +Enzymkompleks1FADH 2Ubiquinon2e – 2e – 2e –Enzymkompleks3Cytokrom cHCN2H +Enzymkompleks4Figur 2. HCNs virkning i cellerne.1/2 O 2H 2Oa. Beskriv proces 1 vist i figur 1 og angiv, hvilken gruppe enzymet tilhører.b. Inddrag figur 1 og figur 2 i en forklaring på, hvorfor uforarbejdet cassava ergiftig.c. Giv forslag til, hvilke fordele cassavaplanten kan have af at danne de cyanogeneglukosider.2

B. Før rødderne fra cassava kan spises, kræves en langvarig forarbejdningsproces medet stort forbrug af skyllevand. Under forarbejdningen nedbrydes de cyanogeneglukosider af enzymer, som findes i planten, se figur 1. Den dannede HCN fjernesmed skyllevandet. Forarbejdningen af cassava kan derfor medføre store miljøproblemer.I et forskningsprojekt har man ved hjælp af antisense-teknik forsøgt at udvikleen cassavaplante med et lavere indhold af cyanogene glukosider, se figur 3.Gen for enzymet CYP79Indsplejset antisense-gen. C C A A A A G A A . .m-RNAAntisensem-RNAFigur 3. Genetisk modificeret cassava. CYP79 er et enzym, der er nødvendigt for dannelsen af cyanogeneglukosider.a. Angiv basesekvensen i mRNA, der svarer til den viste DNA-sekvens, se figur 3,og forklar mRNAs rolle i proteinsyntesen.b. Forklar med udgangspunkt i figur 3, hvorfor antisense-teknikken kan bruges tilat nedsætte plantens produktion af cyanogene glukosider.c. Diskuter fordele og ulemper ved at dyrke genetisk modificeret cassava i Afrika,sammenlignet med den oprindelige cassava.3

2. HavbrugA. Danske havbrug producerede i 1999 tilsammen 5.500 ton ørreder. Fiskene holdesi netbassiner, se figur 1. Ved fodring af fisk i havbrug benyttes tørfoder, derer fremstillet af vildfanget fisk. Til at producere 1 kg ørred kræves en fodermængde,der er fremstillet af 2 kg vildfanget fisk.I myndighedernes tilladelse til havbrugene benyttes begrebet foderkvotient somet mål for foderudnyttelsen i havbrug. Foderkvotienten (F k ) er defineret som:F k =foderforbrug (t)produktion af fisk (t)Bågø Havbrug ligger i Lillebælt, syd for Middelfart. Foderforbrug og foderkvotientfra Bågø Havbrug i 2001 fremgår af figur 2.Overskudsfoder og affaldsstoffer fra fiskene tabes direkte til omgivelserne. BågøHavbrug overholder myndighedernes krav til udledninger. Udledningerne fra2001 fremgår af figur 3.Til sammenligning er i figur 3 også vist tal fra Middelfart Centralrenseanlæg, derrenser spildevand fra 25.000 personer.Foderforbrug Foder-(t) kvotientBågø Havbrug 145 1,17Figur 2.Figur 1.SamletN-udledning P-udledning iltforbrug(t) (t) (t) 1Bågø Havbrug(2001)5,14 0,54 34,4Middelfart Centralrenseanlæg(mekanisk, kemisk og biologisk 9,44 1,11 6,67rensning)(2003)Figur 3. Totale årlige udledninger af N- og P-forbindelser og det samlede iltforbrugtil nedbrydning af udledt organisk stof.1Det samlede iltforbrug (t) ved nedbrydning af det organiske stof.4

a. Beregn produktionen af ørreder i Bågø Havbrug i 2001. Angiv desudenhvor mange kg vildfisk, der er medgået til denne produktion i havbruget, sefigur 2.b. Hvilken betydning har udledning af N- og P-forbindelser for det lokale havmiljø?c. Sammenlign renseanlæggets og havbrugets udledninger af organisk stof oggiv en vurdering af miljøpåvirkningen. Benyt figur 3.Opgaven fortsætter5

B. Norge er førende indenfor havbrugsproduktion af laks og ørred. Man planlæggeren femdobling af produktionen inden 2020. I øjeblikket fanges årligt 2 millionerton fisk til produktion af fiskefoder. Denne fangst kan ikke yderligere forøges.Der er derfor forslag om:1. opfiskning af 1-2 millioner ton dyreplankton i norske farvande og 3-4 millionerton ved Antarktis2. gødskning af havene med uorganiske gødningssalte3. dyrkning af plante- og dyreplankton i tanke fyldt med havvandFigur 4.a. Udvælg to væsentlige abiotiske faktorer og forklar, hvordan de kan virkebegrænsende på produktionen af planteplankton i norske farvande.b. Diskuter med udgangspunkt i figur 4, hvilke konsekvenser intensiv fangstaf dyreplankton til foderfremstilling kan have.c. Vurder følgerne af de omtalte forslag til forøgelse af produktion af fiskefoder.6

SMÅ OPGAVER3. Gærcellers aktivitetFigur 1 viser resultaterne af et forsøg, hvor en gruppe gymnasieelever har undersøgtgærcellers aktivitet ved forskellige sukkerkoncentrationer. Reagensglasseneindeholder forskellige sukkerkoncentrationer (fortyndet sirup) og er ved forsøgsstarttilsat den samme mængde gærceller. Glassene har stået ved stuetemperaturi to døgn. Den dannede CO 2 opsamles i små reagensglas, der er vendt på hovedet.Den opsamlede CO 2 måles med lineal.Opsamlet CO 22 døgnSirupkoncentration Opsamlet CO 2 -søjle(%) (mm)0 03,2 26,3 2712,5 4225 5350 11100 0Figur 1. Forsøgsopstilling og resultater af forsøget.a. Hvorfor er den dannede CO 2 -mængde et udtryk for gærcellernes aktivitet?b. Afbild forsøgsresultaterne vist i figur 1 grafisk og giv en forklaring på resultaterne.c. Forklar, hvorfor syltetøj og saft med lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskab,mens tilsvarende produkter med højt sukkerindhold kan opbevares vedstuetemperatur.7

4. Giftige havsnegleNogle arter af havsnegle kan stikke. Ved stikket overføres en blanding af giftigepeptider, såkaldte conotoxiner.Et af disse peptider er ω-conotoxin, som blokerer Ca ++ -kanalerne i de præsynaptiskeneuroner. Et andet peptid er γ-conotoxin, som blokerer de postsynaptiskeNa + -kanaler, se figur 1.Der kendes eksempler på forgiftninger hos mennesker, der er blevet stukket afdisse havsnegle.Ca ++ kanalAcetylcholinCa ++Na + kanalFigur 1. En motorisk synapse.a. Forklar, hvad man forstår ved et peptid og opskriv strukturformlen for etdipeptid, der består af glycin og alanin.b. Beskriv en metode til adskillelse af forskellige conotoxiner i havsneglenesgift.c. Forklar ud fra figur 1, hvordan de to stoffer hver for sig vil påvirke synapsensfunktion, og angiv, hvilke symptomer man vil forvente hos et menneske, derer blevet forgiftet med conotoxin.8

7. Hæmoglobin CHæmoglobin er et sammensat proteinmolekyle, hvis opbygning er vist i figur 1.Blodets evne til at binde og transportere ilt er knyttet til hæm-grupperne. Enmutation kan medføre, at der i stedet for normal hæmoglobin (HbA) danneshæmoglobin C (HbC).Figur 2 viser et udsnit af β-kædens aminosyresammensætning, hvor forskellen påHbA og HbC er fremhævet. Nedarvningen af HbC i en familie er vist i figur 3.Hæm-gruppeFigur 1. Hæmoglobins molekylære opbygning med to α- og to β-kæder.HbA Valin – Histidin – Leucin – Threonin – Prolin – Glutamin – Glutamin –1 2 3 4 5 6 7HbC Valin – Histidin – Leucin – Threonin – Prolin – Lysin – Glutamin –Figur 2. Forskellen i β-kædens aminosyresammensætning i HbA og HbC.I1 2RaskII1 2 34SygMeget sygIII1 2Figur 3. Nedarvningen af HbC i en familie.a. Hvilken mutation kan føre til dannelse af hæmoglobin C?b. Giv forslag til, hvilke følger den viste mutation kan få for hæmoglobinmolekyletsstruktur og funktion.c. Forklar med udgangspunkt i figur 3, hvordan HbC nedarves, og angiv genotyperfor I-1, I-2 og III-1.11

Kilder:Opgave 1: Naturens Verden, 4, 2001.Bioinfo-nyt, september 2003.Stryer: Biochemistry, Freeman 1995.Opgave 2: www.fyns-amt.dk/user/files/619.pdfTilsyn med kommunale renseanlæg 2003. Middelfart Kommune. April 2004.Opgave 3: Foto: J. Baungaard Hansen.Opgave 4: Boron & Boulpaep: Medical Physiology, Saunders 2003.Opgave 5: Boron & Boulpaep: Medical Physiology, Saunders 2003.Opgave 6: http://www.bioinfo.kvl.dk/artikler/vaeksthormon.aspx