BIOLOGI HØJT NIVEAU

STUDENTEREKSAMEN MAJ 2002 2002-6-1
BIOLOGI
HØJT NIVEAU
Torsdag den 16. maj 2002
kl. 9.00-14.00
Af 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. Fragilt X syndrom.
STORE OPGAVER
Fragilt X syndrom er en sygdom, som skyldes en mutation i et gen
på X-kromosomet. Genet, der forårsager syndromet, kan påvises
ved DNA-undersøgelse.
A. Genet indeholder gentagne sekvenser af tripletten cytosin-guaninguanin
(CGG). Der bliver ofte flere gentagelser af sekvensen i genet,
efterhånden som det videregives fra generation til generation.
Kun det fuldt muterede gen giver fragilt X syndrom, se figur 1.
Figur 2 viser en stamtavle med tilhørende DNA-analyser fra en
familie, hvor fragilt X syndromet forekommer.
I:
1
2
Normal
Præmuteret
6-55 CGG-tripletter
56-230 CGG-tripletter
II:
III:
: normal
1
1
2
2
3
3 4
4
5
5
6
6
Fuldmuteret
>230 CGG-tripletter
: præmuteret
: fuldmuteret
: normal
: præmuteret
: fuldmuteret
III-3
II-3 III-4 III-5 III-6
Figur 1.
Figur 2.
Stamtavle, hvor tilhørende DNA-analyse er vist
for nogle af personerne.
a. Forklar, hvordan man ved hjælp af en DNA-analyse kan adskille
DNA-stykker med mutationer som de i figur 1 viste.
b. Analyser og forklar figur 2. Forklar herunder resultatet af DNAanalysen
for personerne II-3, III-3 og III-4.
c. Giv mulige forklaringer på, hvorfor fragilt X syndrom kan nedarves
fra tilsyneladende raske forældre.
2

B. Personer med fragilt X syndrom har nedsat intelligens. Det normale
gen koder for et protein, der dannes i neuroner i centralnervesystemet.
Proteinet er nødvendigt for synapsernes modning og for regulering
af synapseantallet. Hos personer med det fuldt muterede gen
dannes der ikke virksomt protein.
Figur 3 viser dannelse af en del af det pågældende protein.
Kerne:
DNA sekvens:
....-TAC-CAA-TTA-GTT-CGG-CGG-CGG-CGG-....
1
mRNA sekvens:
AUG-GUU-AAU-CAA-GCC-GCC-GCC-GCC-....
2
Polypeptid
tRNA
mRNA
AU
G
-
UUA
GUU
- AAU - CAA - GCC - GCC - G
GUUCC
3
Startkode
CGG
CGG
-
G
C
C-....
Aminosyrer
Figur 3.
a. Forklar, ud fra figur 3 (1-3), hvilken betydning det får for proteinets
aminosyresammensætning, at der er mange gentagelser af
tripletten CGG i genet.
b. Giv en sandsynlig forklaring på, hvorfor et stort antal gentagelser
af CGG-sekvensen i genet medfører, at der ikke dannes virksomt
protein.
c. Giv en mulig forklaring på, at personer med det fuldt muterede
gen har nedsat intelligens.
3

2. Stoffer med hormonlignende virkning.
A. Tributyltin (TBT) er en organisk tin-forbindelse, som tilsættes
skibsmaling for at forhindre bevoksninger af alger, muslinger, rurer
og lignende. TBT er giftigt og nedbrydes normalt forholdsvis hurtigt
via mellemprodukterne DBT (dibutyltin) og MBT (monobutyltin)
se figur 1. I iltfattige sedimenter er den biologiske halveringstid
for alle 3 typer butyltin (den tid, det tager inden koncentrationen
i sedimentet er halveret) imidlertid lang, 1-10 år. Koncentrationen
af TBT i de indre danske farvande er 0,3-2,4 ng TBT/liter havvand.
TBT fremkalder kønsændringer hos hunner af konksnegle. Sammenhængen
mellem TBT-koncentrationen i havvand og forekomsten
af kønsændringer hos konksnegle er vist i figur 2.
Koncentrationen af butyltin (TBT, DBT, MBT) i havbunden og i
udvalgte organismer fra det sydlige Storebælt er vist i figur 3.
Tributyltin
CH3
CH2
CH2
CH2
+
CH3-CH2-CH2-CH2-Sn
CH2
CH2
CH2
CH
Figur 1.
3
Dibutyltin
CH
CH
CH
CH
CH3-CH2-CH2-CH2-Sn
3
2
2
2
2+
Monobutyltin
CH
CH
CH
CH
3
2
2
Sn 3+
2
Tin(IV)
Sn 4+
6
5
4
3
Grad i udviklingen af hanlige
kønskarakterer hos hunner af konksnegle
o
ooo o o
o
o
o
o
o o
o
o
o o o
o
o 2
1
o
0
0 5 10 15 20
4
ng TBT/L havvand
a: Pseudopenis
b: Sædleder
c: Misdannet ægleder
Figur 2. På y-aksen angiver 0 normale hunner og 6 hunner med sædleder, som blokerer æglederens
udgang.

Butyltin (ng tin/g tørvægt)
10000
1000
100
10
1
Muslinger
Skrubbe*
Havbunden Konksnegle
Ederfugl*
Marsvin*
* I skrubbe, ederfugl og marsvin
er koncentrationen målt i leveren.
Figur 3.
a. Giv forslag til faktorer, der kan have betydning for den biologiske
halveringstid.
b. Analyser figur 2, og giv en sandsynlig forklaring på, at TBT kan
give kønsændringer hos hunner af konksnegle.
c. Analyser figur 3, og diskuter betydningen af de viste resultater.
5

B. Mange miljøfremmede stoffer har ligesom TBT vist sig at kunne
påvirke kønsudviklingen hos dyr. Nogle af disse stoffer har østrogen
virkning. Til påvisning af dette er udviklet en test, der anvender
genmodificerede gærceller. Gærcellerne har fået indsat to plasmider:
et plasmid (a) med genet for den humane østrogen-receptor, og
et andet plasmid (b), som koder for et markør-enzym, se figur 4.
Østrogen
Ufarvet
substrat
Østrogenreceptor
Markørenzym
Farvet
substrat
a
b
Cellekerne
Figur 4.
a. Forklar kort, hvordan man kan få gærceller til at danne den
humane østrogen-receptor.
b. Forklar princippet i den i figur 4 viste metode til påvisning af
østrogen eller østrogenlignende stoffer.
c. Hvorfor er det vigtigt at kunne undersøge, om et givent stof har
kønshormonlignende virkning i havmiljøet?
6

SMÅ OPGAVER
3. Enzymet Lipolase fremstilles af en genetisk modificeret udgave af
svampen Aspergillus oryzae. Enzymet kan anvendes i opvaskemidler
og vaskepulver og fjerner pletter, der indeholder smør, olie, hudfedt
og læbestift.
O
CH2-O-C-(CH 2) n-CH3
O
CH-O-C-(CH
2) n-CH 3+ 3H2O
O
CH2-O-C-(CH 2) n-CH3
=
=
=
Lipolase
CH2-OH
=O
CH-OH + 3CH3-(CH 2) n-C-OH
CH -OH
2
Figur 1.
100
80
60
40
20
Relativ aktivitet i %
a
0
10 20 30 40 50 60 70 o C
Lipolases aktivitet ved forskellige
temperaturer
Figur 2.
100
80
60
40
20
0
Tilbageværende aktivitet i %
b
4 5 6 7 8 9 10 pH
Lipolases aktivitet efter to timers
o
opbevaring ved 60 og forskellige
pH-værdier
a. Forklar på baggrund af figur 1, hvilke stoffer Lipolase spalter.
Angiv desuden, hvilken enzymgruppe Lipolase tilhører.
b. Analyser og forklar figur 2 a og b.
c. Skriv på baggrund af oplysningerne en brugsanvisning for et
vaskemiddel, der indeholder Lipolase.
7

4. AIDS skyldes infektion med HIV, et RNA-virus. HIV inficerer
kun celler, som i cellemembranen har CD4-receptorer, heriblandt
T-lymfocytter. I T-lymfocytterne kan HIV formere sig og spredes
yderligere, hvorved lymfocytterne går til grunde. Udviklingen i
antallet af T-lymfocytter med CD4-receptorer og antallet af HIVvirus
i blodplasmaet fra infektion til død er vist i figur 1.
1200
Akut fase
Kronisk fase
AIDS
10 7 Antal virus (HIV RNA-kopier/mL plasma)
CD4-T-celler (celler/ µ g blod)
1000
800
600
400
200
10 6
10 5
10 4
10 3
0
10 2
0 6 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Uger År
r Død
CD4-T-celler
Antal virus
Figur 1.
a. Forklar, hvorledes HIV formerer sig i en værtscelle.
b. Hvilken betydning har CD4-receptorerne for HIVs muligheder
for at inficere en celle?
c. Analyser resultaterne vist i figur 1, og forklar, hvorfor et fald i
antallet af T-lymfocytter kan føre til døden.
8

5. Man har undersøgt energiomsætningen i en population af myrer
(Formica pratensis) på en dansk hede. Resultaterne er vist i figur 1.
Konsumeret energi
Energi i ekskrementer
Assimileret energi
Respiration
23,0 kJ/m 2 /år
11,9 kJ/m 2 /år
11,1 kJ/m 2 /år
8,1 kJ/m 2 /år
Figur 1. Energiomsætning i en population af myrer.
a. Giv forslag til et forsøg til måling af myrers respiration. Skitser
forsøgsopstillingen.
b. Analyser tallene i figur 1 og beregn myrernes tilvækst udtrykt i
kJ/m 2 /år.
c. Beregn og vurder den økologiske effektivitet for myrerne (angiv
og forklar beregningsmetoden).
9

6. Koncentrationen af insulin og glukose i blodet varierer til forskellige
tidspunkter, se figur 1. Glukosekoncentrationen i blodet bliver
normalt aldrig lavere end 50 mg/100 ml.
Måletidspunkt Koncentration Koncentration
af insulin i blodet af glukose i blodet
(enheder insulin/ml) (glukose mg/100ml)
Under en nats faste 10 60-100
Under et måltid 70 110-180
Efter et måltid 10 60-100
Under langvarig faste 5 50-70
Figur 1.
a. Analyser figur 1, og forklar hvorfor koncentrationen af glukose
og insulin i blodet stiger under et måltid.
b. Forklar ved at inddrage oplysningerne i figur 1, hvordan reguleringen
af insulinproduktionen foregår i mennesket.
c. Hvorfor er det vigtigt at glukosekoncentrationen i blodet normalt
aldrig bliver lavere end 50 mg/100ml?
10

7. Flere steder i landet, blandt andet ved Hundstrup Å på Sydfyn,
ønsker man at genskabe de våde enge omkring åerne for at begrænse
kvælstofudledningen. I et pilotprojekt har man ændret
dræningsmetoden, se figur 1. Resultater fra pilotprojektet viser, at
en våd eng er i stand til at fjerne 400 kg N/ha/år. Der udvaskes
normalt 20 kg N/ha/år fra de dyrkede marker via dræn til vandløb.
Pilotprojektet viste også, at den udledte fosformængde samtidig
halveres.
N 2
Fordeler-rende
Drænrør
Vandløb
Våd eng
Drænvand med
kvælstof (nitrat)
Landbrugsareal
Landbrugsareal
Landbrugsareal
Drænrør
Gammel dræningsmetode
Ny dræningsmetode
Figur 1. Den gamle dræningsmetode ses til venstre og den nye til højre.
a. Hvordan kan de våde enge begrænse udledningen af N til vandløbene?
b. Forklar, hvorfor udledningen af fosfor reduceres ved det viste
pilotprojekt.
c. Diskuter, hvilken betydning genetablering af våde enge kan få
for miljøet i vandløbene.
11

Kildehenvisninger:
Opgave 1: Figur 1 efter P. Jensen: Kromosomafvigelser hos mennesket, Gads Forlag, 1998.
Figur 2 efter N. Tommerup: Medicinsk Genetik, Munksgaard, 1997.
Opgave 2: Figur 2 efter DMU-Nyt 4, 1999.
Figur 3 efter DMU Temarapport 30, 1999.
Figur 4 efter Lægemiddelforskning, 1999.
Opgave 3: Figur 1 efter NOVO Nordisk product sheet.
Opgave 4: Figur 1 efter Sci. Am., Juli 1998.
Opgave 5: Figur 1 efter Torben F. Jensen: Natura Jutlandica vol. 20, 1978.
Opgave 6: Figur 1 efter Jones og Jones: Advanced Biology, Cambridge, 1997.
Opgave 7: Figur 1 efter Natur og Miljø nr. 1, 1998.