Figurliste

Opgave 1
Figur 1.1	Rune Harbo Lehmann
Figur 1.2	Rune Harbo Lehmann
Figur 1.3	Rune Harbo Lehmann
Figur 1.4	Rune Harbo Lehmann
Figur 1.5	Rune Harbo Lehmann

Opgave 2
Figur 2.1	Kim Bruun
Figur 2.2	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 2.3	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 2.4	Peder Kjær Gasbjerg

Opgave 3
Figur 3.1	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 3.2	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 3.3	Peder Kjær Gasbjerg

Opgave 4
Figur 4.1	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 4.2	Joan Ilsø Sørensen
Figur 4.3	Peder Kjær Gasbjerg
Figur 4.4	Peder Kjær Gasbjerg

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

Opgave 4 Virusfølsomme børn

Interferoner er en gruppe af forskellige proteiner, som udskilles af virusinficerede celler. Figur 4.1 viser et af disse interferoners funktion. 

1. Forklar med udgangspunkt i figur 4.1 konsekvenserne for cellens virusbekæmpelse, hvis interferonet ikke kan bindes til cellens interferonreceptor. 

Forskere har i området omkring Arktis fundet fem børn, som har haft meget alvorlige sygdomsforløb af normalt milde infektionssygdomme eller efter vaccination med svækkede virus.

Forskerne foretog en sekventering af børnenes DNA, og det viste sig, at de har en mutation på nukleotid nr. 157 i genet for en bestemt interferonreceptor. Et udsnit af sekvensen omkring nukleotid 157 er vist som RNA-baser i figur 4.2.

Normal sekvens                       5' - AUC UUA UCA UGG GAA UUA - 3'

Muteret sekvens                      5' - AUC UUA CCA UGG GAA UUA - 3'

Figur 4.2 Et mRNA-udsnit af henholdsvis den normale og den muterede sekvens for interferonreceptoren.

2. Angiv hvilken aminosyreudskiftning, mutationen medfører, og giv forslag til hvilken betydning, udskiftningen af aminosyren har på receptorens tertiære struktur.

Der blev lavet et stamtræ over børnenes nærmeste familie vist i figur 4.3.

 

3. Analysér stamtræerne vist i figur 4.3.

For at undersøge mutationens konsekvens på cellens mængde af interferonreceptorer lavede forskerne en proteinelektroforese. Derudover sammenlignede de mængden af mRNA for receptoren med mængden af mRNA for glykolyseenzymet GAPDH. Kendetegnet for GAPDH er, at det dannes relativt konstant i alle celletyper og uafhængigt af inteferonreceptoren. Figur 4.4 viser resultatet af en undersøgelse af tre raske kontrolpersoner (K1-K3) og én syg patient (P1).

4. Forklar, hvorfor mængden af GAPDH også undersøges i proteinelektroforesen vist i figur 4.4.A.

 

5. Giv med udgangspunkt i figur 4.4 forslag til årsagen til interferonsreceptorens manglende funktion.

_________________

¹ kD er en forkortelse for kilodalton = kg/mol.

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

Opgave 3 Phycocyanin

Phycocyanin er et blåt, lysabsorberende protein, der udvindes fra cyanobakterier som fx Spirulina. 

Cyanobakterier dyrkes i store næringstanke, som belyses. Ofte er der dog problemer med, at der også vokser grønalger som fx Chlorella i tanken. Figur 3.1 viser absorptionsspektre for kulturer af de to mikroorganismer.

Figur 3.1 Absorptionspektre for kulturer af cyanobakterien Spirulina og grønalgen Chlorella. 

1. Giv forslag til, hvilken bølgelængde lyset i tankene skal have for at mindske væksten af grønalger. Inddrag figur 3.1.

For at undersøge, om der er Spirulina i tanken, kan man bruge DNA-sekventering. Figur 3.2 viser et udsnit af genet for 16S RNA samt 3 mulige primere. Udsnittet er specifikt for Spirulina.

Figur 3.2 Øverst på figuren er vist baserækkefølgen i den kodende streng og skabelonstrengen for et udsnit af genet for 16S RNA i Spirulina. Nederst er vist 3 mulige primere. 

2.  Argumentér for hvilken af de viste primere, som kan bruges til at sekventere det udsnit af genet, der er markeret med blåt på figur 3.2. 

Phycocyanin er et vandopløseligt protein, som bl.a. tilsættes italiensk is for at farve den blå. Til en liter is bruges 0,100 g phycocyanin. Datafil3.1 indeholder absorbansmålinger for fortyndinger af phycocyanin. Målingerne følger Lambert-Beers lov.

En koncentreret opløsning af phycocyanin fortyndes 1000 gange, og den fortyndede opløsning har en absorbans på 0,616.

3. Anvend datafil3.1 til at beregne, hvor stort volumen af den koncentrerede phycocyaninopløsning, der skal bruges til at lave 1,0 L blå is.

Undersøgelser har vist, at phycocyanin desuden har kræfthæmmende egenskaber. Traditionel behandling af kræft med kemoterapi giver ofte bivirkninger, og der forskes i, om phycocyanin kan erstatte den traditionelle behandling af kræft.

Forskere har derfor undersøgt, om phycocyanin kan hæmme aktiviteten af brystkræftceller i laboratoriet. Forskerne har bl.a. målt på indholdet af ATP i mitokondrierne i brystkræftcellerne.

4. Forklar, hvorfor indholdet af ATP i mitokondrierne kan være et mål for cellernes aktivitet.

Forskerne har en hypotese om, at phycocyanin virker ved at ødelægge mitokondriernes membraner ved hjælp af H₂O₂, og cellerne beskytter sig selv ved at danne glutathion (GSH). GSH reagerer med hydrogenperoxid efter dette reaktionsskema:

2 GSH     +          H₂O₂                 →                 GSSG      +             2 H₂O

Figur 3.3 viser forskernes resultater for ubehandlede brystkræftceller samt for brystkræftceller behandlet med phycocyanin i 72 timer.

Figur 3.3 Måling af tre forskellige stoffer i brystkræftcellers mitokondrier på hhv. ubehandlede brystkræftceller ("Kontrol") og brystkræftceller behandlet med phycocyanin i 72 timer ("Behandling"). A) Koncentrationen af GSH. B) Koncentrationen af GSSG. C) Koncentrationen af ATP.

 5. Vurder, om resultaterne vist i figur 3.3 understøtter forskernes hypotese.

Opgave 2 Dopamin

I menneskers hjerne kan transmitterstoffet dopamin omdannes til 3-methoxytyramin, se figur 2.1.  

Figur 2.1 Omdannelse af dopamin til 3-methoxytyramin katalyseret af enzymet COMT.

1. Forklar, om 3-methoxytyramin er mere eller mindre polær end dopamin. Inddrag figur 2.1.

Omdannelsen katalyseres af enzymet COMT. Der findes to alleler for genet, der koder for COMT. Allelerne giver en forskel på aminosyren i proteinets position 158. Allelen A^M giver methionin i position 158 mens A^V giver valin. Man kan således have genotyperne A^MA^M, A^VA^M eller A^VA^V.

2. Angiv sandsynligheden for, at et barn af to forældre, der begge har genotypen A^VA^M, får samme genotype som sine forældre. Begrund dit svar.

Skizofreni er en sygdom i hjernen, der bl.a. karakteriseres af forhøjet koncentration af dopamin. Forskere har undersøgt, om forbrug af cannabis har indflydelse på udviklingen af skizofreni hos 26-årige, se figur 2.2.

Figur 2.2 Hyppigheden af skizofreni hos 26-årige opdelt efter genotype af COMT og cannabisforbrug.

3. Analysér figur 2.2.

Der er flere typer receptorer for dopamin i hjernen - én af disse kaldes D2-receptoren, se figur 2.3. Skizofrenipatienter kan opnå en vis forbedring i deres tilstand, hvis man medicinsk påvirker D2-receptoren med fx lægemidlet haloperidol.

Figur 2.3 Haloperidols virkning på D2-receptoren i en synapse, der normalt fungerer med dopamin.

4. Forklar med udgangspunkt i figur 2.3, hvordan lægemidlet haloperidol fungerer i synapsen.

Figur 2.4 viser en mere detaljeret udgave af D2-receptoren og dens binding til dopamin.

Figur 2.4 D2-receptorens opbygning og dopamins interaktion med tre aminosyrers sidekæder i bindingslommen på D2-receptoren. Del III i figuren er et forstørret udsnit af del II. Her er carbonatomer tegnet grå, oxygenatomer røde, nitrogenatomet blå og hydrogenatomer hvide.

5. Analysér, hvilke bindingstyper dopamin danner til bindingslommen på D2-receptoren ved pH 7,4. Inddrag figur 2.4 og de viste pK_S-værdier.  

Opgave 1 Biogas

Biogas består af methan. Figur 1.1 viser et ufærdigt reaktionsskema for dannelse af methan ud fra carbondioxid og dihydrogen.

Marvinsketchfil af figur 1.1

Chemsketchfil af figur1.1

1. Færdiggør reaktionsskemaet vist i figur 1.1.

En stor del af den biogas, som produceres i Danmark, laves ved bakteriel nedbrydning af en blanding af husdyrsgødning fra landbruget og affaldsprodukter fra fødevareindustrien. Denne type biogasdannelse sker i flere trin, og hvert trin udføres af forskellige bakterier. Figur 1.2 viser forsimplede reaktioner for tre udvalgte trin. 

Trin	Reaktionseksempel
Trin 1: Hydrolyse	polysaccharider   monosaccharider
Trin 2: Syredannelse	glucose                ethansyre
Trin 3: Methandannelse	ethansyre             methan

Figur 1.2 Udvalgte trin i dannelse af methan ud fra husdyrsgødning og affaldsprodukter fra fødevareindustrien.

Hydrolysen foregår uden for bakteriens cellemembran, mens både syredannelsen og methandannelsen foregår inden for cellemembranen.

2. Giv et forslag til, hvorfor hydrolysen foregår uden for bakteriens cellemembran.

Forskere har undersøgt methandannelsen ved nedbrydning af tre forskellige carbohydrater. Forsøget er designet, så det teoretiske udbytte i alle 3 delforsøg er 450 m³. Resultaterne er vist i figur 1.3.

3.  Analysér figur 1.3.

Trin 2 vist i figur 1.2 udføres bl.a. af bakterieslægten Acetobacter, mens trin 3 bl.a. udføres af bakterieslægten Methanococcus. Figur 1.4 viser, hvorledes væksten af Methanococcus påvirkes af pH.

4. Forklar, hvorfor en høj aktivitet af Acetobacter kan hæmme dannelsen af methan. Inddrag figur 1.2 og figur 1.4.

Figur 1.5 sammenligner biogas og fossilt methan¹.

5. Diskuter biogas' muligheder og begrænsninger til at erstatte fossilt methan som energikilde i Danmark. Tag udgangspunkt i figur 1.5.

_______________________

¹Fossilt methan er methan hentet op fra undergrunden. Det kaldes også for naturgas.

²Nettoenergiproduktion er den totale energiproduktion fratrukket den mængde energi, der er brugt på at producere energien. I tabellen er den angivet som procent af den totale energiproduktion.

Vejledning

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

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

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

-	anvende 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

Der gives én karakter på baggrund af en helhedsbedømmelse.