Biologi
Side 2 - Skriftlig eksamen 2006
Svar #21
22. maj 2006 af Nielsijodo (Slettet)
Jeg valgte 2,3 og 6
Synes de var meget simple, men faktisk ikke særlig meget dybdegående biologi.
De var ihvertfald lette at springe igennem i forholdt til meget af det andet :)
Men synes ikke det var sværer end hvad der har været de andre år.
Synes de var meget simple, men faktisk ikke særlig meget dybdegående biologi.
De var ihvertfald lette at springe igennem i forholdt til meget af det andet :)
Men synes ikke det var sværer end hvad der har været de andre år.
Svar #22
22. maj 2006 af anina87 (Slettet)
Jeg valgte opg. 1 ,3 og 4
Opgave 1, Cassava
A)
Problemet er, at cassava planten er giftig, hvis den spises rå eller ikke tilberedes ordentligt. Planten indeholder et stof, som kan omdannes til giften cyanid under fordøjelsen.
Man kan genmodificere cassava planten, altså blokere gener, som udvikler giftstoffet cyanid. Den er derfor ufarlig at spise rå.
a. Beskriv proces 1 vist i fig 1 og angiv, hvilke gruppe enzymet tilhører.
Enzymet på fig. 1 tilhører enzymgruppen Hydrolyse.
Som vist på fig.1 bliver vand optaget. Processen kaldes en hydrolyserin
En reaktion hvor et molekyle spaltes og hydrogen (H) og OH fra H2O adderes til produkterne. Enzymet katalysere processer hvorunder et vandmolekyle optages og et større molekyle samtidlig spaltes til to eller flere mindre molekyler.
I dette tilfælde er det glycosidaser som katalysere hydrolase af glocosidbindnig i di- eller polysaccahrider (kulhydrater). Som vist på fig.1 er det kulhydrater vi har med at gøre.
Cassava nedbrydes til de cyanogene glukosider til bl.a. det giftige HCN (Hydrogencyanid, Cyanbrinte, blåsyre). Hydrogencyanid er en særdeles giftig gas/væske, frigøres fx ved nedbrydning af cyanogene glycosider. Cyanidionen CN- hæmmer mange enzymer bl.a. catalasen.
Catalase er et enzym der katalyserer reaktionen hvor hydrogenperoxid disproportioneres til vand og oxygen: 2H2O2 => 2H2O + O2
Det ene molekyle H2O2 reduceres til H2O, det andet H2O2 molekyle oxideres til O2.
Med nogle få undtagelser indeholder alle aerobe organismer catalase. Hos dyr forekommer catalasen i de fleste organer men er specielt koncentreret i leveren. Planter indeholder flere catalaser, hver især kodet af separate gener. Catalase har en molvægt på ca. 240000. Catalaserne hos dyr består af 4 subunits som hver indeholder en ferri-hæm gruppe i det aktive site, hver subunit har et molekyle NADPH bundet til sig. Hvis catalasen dissocierer (fx hvis enzymet udsættes for ekstreme pH-forhold) i de frie subunits mister det sin aktivitet.
Catalase hæmmes af uspecifikke hæmmere (som også hæmmer andre enzymer end catalasen) som azid, cyanid og hypochlorsyre (HClO), en mere specifik hæmmer er aminotriazol (se fig). Catalasen er i cellen lokaliseret i organeller der benævnes peroxisomer. Catalasen har en molar altivitet, på 5.600.000 (antallet af substratmolekyler som omdannes af et enkelt enzymmolekyle pr. minut under optimale betingelser).
Amygdalin (a-[(6-O-(b-D-glucopyranosyl)-b-D-glucopyranosyl)oxy]benzenethannitril), er et cyanogent glycosid (en sekundær metabolit) som forekommer vidtspredt i rosenfamilien. Kulhydratdelen af amygdalin er oligosaccharidet gentiobiose. Hydrogencyanid (blåsyre) dannes ved at amygdalin hydrolyseres til gentiobiose og mandelonitril, mandelonitrilspaltes derefter til benzaldehyd og hydrogencyanid.
Fig. a
b. Indrag figur 1 og figur 2 i en forklaring på, hvorfor uforarbejdet cassava er giftigt.
Som vist på fig. a. og fig.1 på papiret, bliver amygdalin hydroliseret til gentiobiose og mandelonitril, mandelonitrilspaltes derefter til benzaldehyd og hydrogencyanid.
På fig.2 er vist HCN´s virkning i cellerne. Denne fig. viser at cassava er giftig fordi cyaniderne hæmmer et enzym-kompleks, som findes hos de fleste respirerende organismer.
Fig.2 viser respirationskæden og hvad der til sidst sker hvis man indtager cassava.
De energirige coenzymer NADH og FADH2 afgiver i løbet af respirationsækden deres hydrogenatomer. De første enzymer i respirationskæden begyndelse modtager ”hele” ahydrogenatomer, mens de sidste kun overfører elektroner. Resten nemlig protronerne, H+,) oplæses midlertifligt i cellens cytoplasma. Hver hydrogenatom spaltes således i en elektron og en protron. Enzymerene der kun overfører elektroner kaldes cytochromer.
Elektronstrømmen går fra NADH til coenzymet på laveste niveau. Den sidste elektronacceptor er oxugen, som skal tilføres i passende mængder fra omgivelserne. Protronerne reagerer ligeledes med oxygenet, og der dannes vand. Under denne elektrontransport frigøres der energi, og den bliver brugt til dannelsen af ATP.
HCN binder sig til enzym-komplekset 4,om vist på fig.2 i den sidste del, dermed vil denne ændring virke hæmmende på enzymet.
c. Giv forslag til, hvilke fordele cassavaplanten kan have at danne cyanogene glukosider.
Dyr og insekter har det med at gnave i blade. Derfor er det en fordel på cassavaplanten at danne et giftigt stof, så den ikke bliver spist.
Giftstoffet gør planterne mere modstandsdygtige mod sygdomsangreb, og at det reducerer risikoen for at blive ædt.
Det forhold, at de naturstoffer, planter producerer, ikke altid tjener deres oprindelige beskyttende formål, kan sammenlignes med, at skadelige mikroorganismer og dyr også bliver modstandsdygtige (resistente) mod syntetiske bekæmpelsesmidler, og at vi derfor hele tiden enten må bruge større doser eller også må udvikle nye bekæmpelsesmidler. Nøjagtig samme strategier bruger planterne, når de selv producerer forsvarsstoffer for at beskytte sig mod at blive ædt.
Også cyanogene glucosiders betydning for planters modstandsdygtighed over for insekter er kompliceret. Nogle insekter foretrækker faktisk at æde planter, der indeholder cyanogene glucosider. I alle disse tilfælde formodes indholdet af cyanogene glucosider at gøre insekterne uspiselige for naturlige fjender såsom fugle og mus, mens de cyanogene glucosider ikke er giftige for insektet selv.
B)
a. Angiv basesekvensen i mRNA, der svarer til den viste DNA-sekvens, se fig.3 og forklar mRNAs rolle i proteinsyntesen.
DNA-molekylet indeholder områder som ikke koder for nogen aminosyre, disse områder hedder intron. Områderne som koder for en aminosyre kaldes exon. I det øjeblik hvor man skal fremstille et protein/enzym skal man bruge DNA-molekylet som skabelon, den RNA streng som er blevet transskripteret kaldes hn-RNA den indeholder både exon og intron. Til at starte transskriptionen skal bruges et enzym som hedder RNA-polymerase. Det RNA som indeholder både exon og intron skal omdannes til m-RNA som er brugbar til fremstilling af protein. Denne fraspaltning af intronområderne og sammensplejsning af exonområderne sker i cellekernen. Prokaryote celler indeholder kun exon. Man ved ikke hvorfor eukaryote celler indeholder intron, vi står altså med enorme mængder DNA, men det er langt fra alt DNA-molekylet i cellerne som koder for noget protein.
Fremstillingen af et brugbart m-RNA som indeholder oplysninger om hvilke aminosyre bruges til at fremstille det ønskede protein. M-RNA forlader nu cellekernen og bevæger sig ud i cellens cytoplasma, her bliver den aflæst af ribosomer, et m-RNA-molekyle kan aflæses på flere ribosomer, antallet af aflæsninger er afhængigt af hvor meget protein der skal bruges. 3 baser koder for en aminosyre de kaldes for en triplet eller et codon. I ribosomet kommer tRNA anticodon, den er komplementær til m-RNA. t-RNA afleverer således aminosyren, det sker for hver 3 basepar i m-RNA-molekylet og til sidst får man så det protein som genet i DNA-molekylet indeholder.
Den viste DNA-sekvens:
DNA´et er dobbelstrenget :
DNA: C – C – A – A – A – A – G – A – A
DNA: G – G – T – T – T - T – C – T - T
m-RNA : C – C – A- A – A - A - G – A – A
mRNA´s rolle :
Forkortelse for messenger RNA. Transporterer information om proteiners aminosyresekvens fra DNA til ribosomerne. Baserækkefølgen i DNA overføres til en komplementær rækkefølge i mRNA, som føres til ribosomet, hvor der sker en translation af baserækkefølgen til en rækkefølge af aminosyrer i et protein.
m-RNA er RNA, der skal translateres til protein. M-RNA udgør kun omkring 1% af alt RNA i cellerne, men har alligevel stor indflydelse på cellens funktion, idet proteiner kun kan dannes med mRNA som skabelon.
b. Forklar med udgangspunkt i fig.3 hvorfor antisense-teknikken kan bruges til at nedsætte plantens produktion af cyanogene glukosider.
Antisense-teknikken
Hvis man skal have frembragt et gen for et specielt enzym/protein, må man finde de celler i doner organismen som producere det ønskede enzym/protein. Man isolere mRNA fra den enzym/protein producerende celle. Ved hjælp af revers transkriptase dannes dobbeltstrengt DNA. Den dannede DNA streng kaldes cDNA. Ved at bruge mRNA opnår man den fordel at intron områderne på genet er fraspaltet, dette er vigtigt hvis genet skal indsplejses i prokaryote celler. De prokaryote celler er indrettet således, at genet i dem ikke indeholder intron, og derfor indeholder cellen ikke et enzymsystem som kan fjerne intron områderne fra det transkribterede hnRNA.
Et andet problem ved metoden kan være at det er svært at isolere det relevante mRNA
Som vist på fig. 3 bliver DNA´et klippet af enzymet CYP79 til m-RNA og en indsplejset antisense-gen klippet til en enkelstreget Antisense mRNA. Hermed vil gener, ved transskription lave en m-RNA der ligeledes er det uønkede gens m-RNA.
m-RNA´et og Antisense m-RNA smeltes sammen og danner en dobbeltstreget mRNA der ikke kan translateres. Da den ikke kan translateres ophæves effekten af den uønskede egenskab.
Blåsyren kan delvis fjernes det kan den ved gensplejsning, ved at man blokere genet for de enzymer som er involveret i dannelsen af cassava /blåsyre/ cyanogene glucosider.
c. Diskuter fordele og ulemper ved at dyrke genetisk modificeret cassava i Afrika, sammenlignet med den oprindelige cassava.
Fordele:
Den genmodificerede cassava plante vil kunne redde mange menneskeliv i Afrika.
Ulemper:
Når man forarbejder cassavaplantens rødder, kræves der en langvarigrig proces med stor forbryg af skyllevand. Her nedbrydes de cyanogene glukosider af enzymer, som findes i planten. Herefter bliver det dannede HCN skyllet ud med vandet. Dette giver miljøproblemer da det er giftigt.
Opgave 3, Gærcellers aktivitet
a. Hvorfor er den dannede CO2-mængde et udtryk for gærcellernes aktivitet.
Gæring forgår normalt under dårlige ilt-forhold dvs. under anaerobe forhold. Ved anaerob gæring bliver det organiske stof spaltet i en del, der bliver reduceret, og en del der bliver oxideret (oftest til kuldioxid)
Gæring er en ufuldstændig nedbrydning af organiske stof. Under respiration oxideres glucose fuldstændig til kuldioxid og vand, og al kemisk energi i glucose frigøres og omdannes til kemisk energi i ATP samt varme. Under gæring dannes intet eller kun lidt kuldioxid, men derimod mindre organiske molekyler som stadig indeholder kemisk energi.
Gær består blandt andet af slægten Saccharomyces, hvis mest kendte art er bagegær (Saccharomyces cerevisiae) som bruges ved bagning og brygning. Den første nedskrevne beretning om brygning er fra for 6000 år siden, gær anvedt til bagning blev så vidt vides første gang anvendt i Ægypten for ca. 5000 år siden. Idag anvendes gærsorter, der er blevet fremavlet f.eks. Saccharomyces carlsbergensis, fra Carlsbergs bryggeri.
Gær kan normalt leve både anaerobt og aerobt. Ved mangel på ilt kan nogle gærarter producere energi ved gæring (alkoholfermentering), det vil sige at de nedbryder sukker til kuldioxid og ætanol (alkohol). Ved ølbrygning og vinfremstilling udnyttes etanolen, og ved bagning udnyttes kuldioxiden til hæving mens alkoholen fordamper. En gærcelle kan på en time omdanne en mængde glucose svarende til dens egen vægt.
Med glukose er gæringsprocessen:
C6H12O6 (glukose) → 2C2H5OH + 2CO2
Når gær befinder sig i et miljø, hvor der er meget sukker, formerer de sig hastigt ved knopskydning (anamorft). Derimod vil de i stedet gå over til kønnet formering (teleomorft) og danne bittesmå sporer inde i den enkelte celle hvis der mangler sukker. Både bagegær og andre, nærtstående slægter har denne evne til en primitiv form for kønnet formering. Derfor samles de ofte i en særlig afdeling af gærsvampene, Hemiascomycotina.
En svampecelle er eucaryot, hvilket betyder, at cellen indeholder en cellekerne med arvematerialet DNA omgivet af en membran. I cytoplasma findes forskellige organeller, hvor vi her især beskæftiger og med mitochondrier og ribosomer. Uden på cellemembranen er en ret kraft cellevæg.
Gærceller deler sig ved mitoser, hvor en celle bliver til 2 celler med samme kromosomtal som den oprindelige celle, og ved meioser, hvor der dannes 4 celler med det halve kromosomtal som den oprindelige celle. Det er dels genetisk bestemt om en art gør det ene eller det andet, med det kan også afhænge af næringsforholdene. Når der er mangel på næring vil meioserne forkomme oftere
Gærceller skaffer sig energi ved respiration under aerobe forhold, men hvis der ikke er oxygen tilstede, kan de ændre deres stofskifte, så de danner ethanol ved gæring. Organismer, der således kan leve under både aerobe og anaeobe forhold, kaldes fakultative anaerobe. I modsætning hertil kræver obligat aerobe organismer ilt for at leve.
Gærcellers aktivitet kan derfor testes ved at tilsætte dem forskellige sukkerkoncentrationer, for så kan vi se hvor meget kuldioxid gærcellerne danner ved forskellige koncentrationer.
C6H12O6 (glukose) → 2C2H5OH + 2CO2
b. Afbild forsægsresultaterne vist i fig.1 grafisk og giv en forklaring på reslutaterne.
Mængden af forgærbare sukkerarter i gærcellernes nære omgivelser er afgørende for gærcellernes vækst- og formeringshastighed. Jo hurtigere gærcellerne kan optage de energigivende sukkermolekyler, jo mere energi kan de skaffe sig pr. tidsenhed, og jo hurtigere vil gærkulturen kunne vokse. Den øvre grænse styres dog af cytoplasmaets enzymmængde. Der vil opstå en mætning, når alle enzymmolekylerne er fuldt beskæftiget med kulhydratomsætningen. Den enkelte celle kan dog ved at øge proteinsyntesen og produktionen af de nødvendige enzymer. Det kræver dog ekstra energi og tilførsel af en N-kilde. Stofskiftehastigheden vil stige lineært med en øget næringsstofkoncentration, dog kun indtil koncentrationen af sukker bliver så høj, at vand bliver en mangelvare. Cellerne vil ved høje sukkerkoncentrationer udtørres ved osmose, og stofskifteaktiviteten vil falde.
c. Forklar, hvorfor syltetøj og saft med lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, mens tilsvarende produkter med højt sukkerindhold kan opbevares ved stuetemp.
Når syltetøj og saft har lavt indhold af sukker, kan der opstå mug, derfor er det godt at temperaturen er under stuetemp.
Opgave 4, Giftige havsnegle
a. Forklar, hvad man forstår ved et peptid og opskriv sturkturformlen for et dipeptid, der består af glycin og alanin.
Peptid
Peptider er små kæder (op til 20) af aminosyrer, bundet sammen af peptidbindinger. Peptider biosyntetiseres af mR004EA/tRNA/ribosom systemet. Peptider kan også være resultat af nedbrydning af proteiner fx ved nedbrydning/fordøjelse i cellerne eller tarmkanalen. Peptider navngives ud fra de aminosyrer de består af, startende fra den N-terminale ende (enden med den frie amino-gruppe) fx benævnes carnosin (bestående af en alanin- og histidinrest) alanylhistidin. Proteiner er polypeptider - peptider bestående af mange aminosyrer.
Peptidbindingen dannes ved at to aminosyrer kobles mellem den enes aminogruppe og den andens carboxylsyregruppe under fraspaltning af vand. Nedenfor vist ved to alaninaminosyrer der danner alanylalanin. Aminosyrerne i peptider og proteiner er bundet sammen af peptidbindinger.
b. beskriv en metode til adskillelse af forskellige conotoxiner i havsneglens gift.
Elektroforese - Princip
Ved elektroforese adskilles en blanding af stoffer (det kan være aminosyrer, proteiner, DNA eller noget helt andet) efter deres størrelse og elektriske ladning. Man kan i princippet udføre elektroforesen i et stykke papir, men det almindeligste er at bruge en såkalt 'gel' der faktisk ligner en plade gele og som kan opfattes som et makromolekylært netværk. Den blanding man vil adskille 'analysen' anbringes i nogle fordybninger 'slots' i den ene ende (eller evt. i midten) af gelen. Der bliver så etableret et elektrisk felt over gelen, hvorefter ionerne i analysen begynder at vandre, alt efter deres ladning, størrelse og form.
Der er mange forskellige variationer over temaet elektroforese. F.eks. kan man fravige princippet om at pH skal være konstant i hele gelen. Ved 'Isoelektrisk Fokusering' etablerer man ligefrem en pH-gradient gennem gelen langs det elektriske felt: Højt pH ved + og lavt pH ved -. Det har interesse ved adskillelse af proteiner som har forskellig elektrisk ladning ved forskellige pH-værdier og som har ladningen 0 ved den pH-værdi som vi kalder det 'isoelektriske punkt'. Ved isoelektrisk fokusering bevæger proteinerne sig altså gennem gelen indtil de når til deres respektive isoelektriske punkter, hvorefter de ligger stille.
c. forklar ud fra fig. 1, hvordan de to stofer hver for sig vil på virke synapsens funktion, og angiv, hvilke symtomer man vil forvente hos et menneske, der er blevet forgiftet med conotoxin.
Fig. 1 viser en motorisk synapse:
En synapse er et mellemrum mellem en nerves axon og en anden nerves dendritter, hvorover en nerveimpuls kan passere. Nerveimpulsen, der ankommer til en synapse, fremkalder en frigivelse af et kemisk stof, kaldet transmitterstof, i den nerve. Transmitterstoffet diffunderer over mellemrummet til den postsynaptiske nerve og enten fremmer eller hæmmer dannelsen af et aktionspotentiale
I denne tilfælde er der peptider der henholdsvis blokere Ca++- kanalerne i det præsynaptiske neuron, og blokere Na+-kanalerne i det postsynaptiske neuron.
Acetylcholin er et transmitterstof som findes i vesikler i det præsynaptiske endeknob. Når aktionspotentile ankommer via axonet ned i den præsynaptiske endeknob, bliver der åbnet op for de spændingsstyrede CA2+ kanaler, hvorefter acetylcholin strømmer ind i neuronets endeknob. Dette bevirker så, at vesiklerne vandrer mod membranområderne, hvor der sker exocytose oh vesiklerne smelter sammen med selve membranen, for at acetylcholin kan blive frigivet til synapsekløften. Det er mængden af Ca2+- ioner som kommer ind i den præsynaptiske endeknob der bestemmer, hvor mange vesikler der skal frigives til synapekløften. I synapsekløften bindes acetylcholin til receptorerne o modtageercellens postsynaptiske membran. Når dette sker åbnes de receptorstyrende Na+-kanaler. Så Na+ kans tømme ind i det postsynaptiske neuron.
Men i dette tilfælde kan det her ikke ske der Ca++- kanalerne og Na+-kanalerne er blokeret, dette vil medfører at synapsen er ubrugelig. Da den ikke er i stand til at føre et transmitterstof videre. W- conotoxin vil medfører at acetylcholin ikke vil være istand til at stømme igennem Ca++- kanalerne.
y-conotoxin vil medfører at Na+ ikke kan stømme igennem Na+-kanalerne i det postsynaptiske neuron, hvorved membranen depolariseres. Neuronet vil miste sin funktion.
Acetylcholinesterase er et enzym der spalter acetylcholin således at nerveimpulsen stoppes i den synaptiske kløft. Men når dette en af toksinet conotoxin, blokere CA++-kanalerne og NA+-kanaler, vil der ingen impuls være. Dette vil medføre til krampe. Kramperne opstår fordi muskelkontraktionen bliver forstærket og forlænget, da nerveimpulserne ikke afsendes
Denne vil medføre lammelser hos mennesker og de kan blive alvorlige syge da deres transmitterstof i synapsen ikke vil være i stand til at videre føre et transmitterstof.
Sygdommen findes i overgangen mellem nerver og muskler. Det vil sige det sted, hvor impulsen fra nerven går videre til musklen. Sygdommen skyldes, at der dannes antistoffer mod det stof, der er nødvendigt for at få nerveimpulsen overført til musklen og dermed udløse en sammentrækning af musklen. Dette vil også medfører at man hele tiden er træt pga. at musklerne får så mange impulser hvor der som sagt udløses en sammentrækning af muskler.
Conotoxinforgiftning giver kramper og kan medfører døden.
Natrium-Kalium pumpen har også stor betydning for at opretholde cellens volumen. Stopper pumpen, svulmer cellen op. Forskellen i natriumkoncentration mellem inderside og yderside er drivkraften i indtaget af vigtige næringsstoffer, som er nødvendige for cellen, f.eks. glukose og aminosyrer.
Hvis man har en membran med lige mange kationer og anioner på begge sider, vil membranpotentialet være lig nul, fordi der er det samme antal ladninger på hver side. Membranpotentialet måles med et voltmeter.
Natrium-kalium-pumpen skaber gradienter af natriumioner (Na+) og kaliumioner (K+) på tværs af cellemembraner
· Alle celler har natrium-kalium-pumpen (= natrium-kalium-ATPase= transportprotein) i deres membraner
· Den pumper 3 Na+ ud og 2 K+ ind for hver cyklus
· Den kræver kemisk energi fra ATP
· Den er gammel af oprindelse. Måske oprindelig opstået for at beskytte cellen fra at svulme op ved osmose
· Hæmmes af giftstoffer som ouabain ("pile gift") og digitalis
I hvile er det kalium der kontrollerer membranpotentialet i de fleste celler
· Celler i hvile har flere åbne K+ kanaler end andre typer kanaler
· Flere K+-ioner passerer gennem membranen end andre ioner - derfor kontrollerer K+-ioerne potentialet
· Blodets K+-ioner skal meget nøje kontrolleres fordi små ændringer vil forårsage store ændringer i cellens membranpotentiale
· Højt indhold i blodet af K+ kan få hjertet til at stoppe (det foretager permanent sammentrækning)
· I nyrerne er aktiviteten af natrium-kalium-pumpen meget stor, fordi den bruges til at regulere legemets salt- og vandkoncentrationer
· Pumpeaktiviteten er også stor i hjernen fordi Na+ og K+ gradienter er essentielle for nerveceller
· Opsummeret bruger legemets natriumpumper ca. 1/3 af energien fra legemets hvilestofskifte
Opgave 1, Cassava
A)
Problemet er, at cassava planten er giftig, hvis den spises rå eller ikke tilberedes ordentligt. Planten indeholder et stof, som kan omdannes til giften cyanid under fordøjelsen.
Man kan genmodificere cassava planten, altså blokere gener, som udvikler giftstoffet cyanid. Den er derfor ufarlig at spise rå.
a. Beskriv proces 1 vist i fig 1 og angiv, hvilke gruppe enzymet tilhører.
Enzymet på fig. 1 tilhører enzymgruppen Hydrolyse.
Som vist på fig.1 bliver vand optaget. Processen kaldes en hydrolyserin
En reaktion hvor et molekyle spaltes og hydrogen (H) og OH fra H2O adderes til produkterne. Enzymet katalysere processer hvorunder et vandmolekyle optages og et større molekyle samtidlig spaltes til to eller flere mindre molekyler.
I dette tilfælde er det glycosidaser som katalysere hydrolase af glocosidbindnig i di- eller polysaccahrider (kulhydrater). Som vist på fig.1 er det kulhydrater vi har med at gøre.
Cassava nedbrydes til de cyanogene glukosider til bl.a. det giftige HCN (Hydrogencyanid, Cyanbrinte, blåsyre). Hydrogencyanid er en særdeles giftig gas/væske, frigøres fx ved nedbrydning af cyanogene glycosider. Cyanidionen CN- hæmmer mange enzymer bl.a. catalasen.
Catalase er et enzym der katalyserer reaktionen hvor hydrogenperoxid disproportioneres til vand og oxygen: 2H2O2 => 2H2O + O2
Det ene molekyle H2O2 reduceres til H2O, det andet H2O2 molekyle oxideres til O2.
Med nogle få undtagelser indeholder alle aerobe organismer catalase. Hos dyr forekommer catalasen i de fleste organer men er specielt koncentreret i leveren. Planter indeholder flere catalaser, hver især kodet af separate gener. Catalase har en molvægt på ca. 240000. Catalaserne hos dyr består af 4 subunits som hver indeholder en ferri-hæm gruppe i det aktive site, hver subunit har et molekyle NADPH bundet til sig. Hvis catalasen dissocierer (fx hvis enzymet udsættes for ekstreme pH-forhold) i de frie subunits mister det sin aktivitet.
Catalase hæmmes af uspecifikke hæmmere (som også hæmmer andre enzymer end catalasen) som azid, cyanid og hypochlorsyre (HClO), en mere specifik hæmmer er aminotriazol (se fig). Catalasen er i cellen lokaliseret i organeller der benævnes peroxisomer. Catalasen har en molar altivitet, på 5.600.000 (antallet af substratmolekyler som omdannes af et enkelt enzymmolekyle pr. minut under optimale betingelser).
Amygdalin (a-[(6-O-(b-D-glucopyranosyl)-b-D-glucopyranosyl)oxy]benzenethannitril), er et cyanogent glycosid (en sekundær metabolit) som forekommer vidtspredt i rosenfamilien. Kulhydratdelen af amygdalin er oligosaccharidet gentiobiose. Hydrogencyanid (blåsyre) dannes ved at amygdalin hydrolyseres til gentiobiose og mandelonitril, mandelonitrilspaltes derefter til benzaldehyd og hydrogencyanid.
Fig. a
b. Indrag figur 1 og figur 2 i en forklaring på, hvorfor uforarbejdet cassava er giftigt.
Som vist på fig. a. og fig.1 på papiret, bliver amygdalin hydroliseret til gentiobiose og mandelonitril, mandelonitrilspaltes derefter til benzaldehyd og hydrogencyanid.
På fig.2 er vist HCN´s virkning i cellerne. Denne fig. viser at cassava er giftig fordi cyaniderne hæmmer et enzym-kompleks, som findes hos de fleste respirerende organismer.
Fig.2 viser respirationskæden og hvad der til sidst sker hvis man indtager cassava.
De energirige coenzymer NADH og FADH2 afgiver i løbet af respirationsækden deres hydrogenatomer. De første enzymer i respirationskæden begyndelse modtager ”hele” ahydrogenatomer, mens de sidste kun overfører elektroner. Resten nemlig protronerne, H+,) oplæses midlertifligt i cellens cytoplasma. Hver hydrogenatom spaltes således i en elektron og en protron. Enzymerene der kun overfører elektroner kaldes cytochromer.
Elektronstrømmen går fra NADH til coenzymet på laveste niveau. Den sidste elektronacceptor er oxugen, som skal tilføres i passende mængder fra omgivelserne. Protronerne reagerer ligeledes med oxygenet, og der dannes vand. Under denne elektrontransport frigøres der energi, og den bliver brugt til dannelsen af ATP.
HCN binder sig til enzym-komplekset 4,om vist på fig.2 i den sidste del, dermed vil denne ændring virke hæmmende på enzymet.
c. Giv forslag til, hvilke fordele cassavaplanten kan have at danne cyanogene glukosider.
Dyr og insekter har det med at gnave i blade. Derfor er det en fordel på cassavaplanten at danne et giftigt stof, så den ikke bliver spist.
Giftstoffet gør planterne mere modstandsdygtige mod sygdomsangreb, og at det reducerer risikoen for at blive ædt.
Det forhold, at de naturstoffer, planter producerer, ikke altid tjener deres oprindelige beskyttende formål, kan sammenlignes med, at skadelige mikroorganismer og dyr også bliver modstandsdygtige (resistente) mod syntetiske bekæmpelsesmidler, og at vi derfor hele tiden enten må bruge større doser eller også må udvikle nye bekæmpelsesmidler. Nøjagtig samme strategier bruger planterne, når de selv producerer forsvarsstoffer for at beskytte sig mod at blive ædt.
Også cyanogene glucosiders betydning for planters modstandsdygtighed over for insekter er kompliceret. Nogle insekter foretrækker faktisk at æde planter, der indeholder cyanogene glucosider. I alle disse tilfælde formodes indholdet af cyanogene glucosider at gøre insekterne uspiselige for naturlige fjender såsom fugle og mus, mens de cyanogene glucosider ikke er giftige for insektet selv.
B)
a. Angiv basesekvensen i mRNA, der svarer til den viste DNA-sekvens, se fig.3 og forklar mRNAs rolle i proteinsyntesen.
DNA-molekylet indeholder områder som ikke koder for nogen aminosyre, disse områder hedder intron. Områderne som koder for en aminosyre kaldes exon. I det øjeblik hvor man skal fremstille et protein/enzym skal man bruge DNA-molekylet som skabelon, den RNA streng som er blevet transskripteret kaldes hn-RNA den indeholder både exon og intron. Til at starte transskriptionen skal bruges et enzym som hedder RNA-polymerase. Det RNA som indeholder både exon og intron skal omdannes til m-RNA som er brugbar til fremstilling af protein. Denne fraspaltning af intronområderne og sammensplejsning af exonområderne sker i cellekernen. Prokaryote celler indeholder kun exon. Man ved ikke hvorfor eukaryote celler indeholder intron, vi står altså med enorme mængder DNA, men det er langt fra alt DNA-molekylet i cellerne som koder for noget protein.
Fremstillingen af et brugbart m-RNA som indeholder oplysninger om hvilke aminosyre bruges til at fremstille det ønskede protein. M-RNA forlader nu cellekernen og bevæger sig ud i cellens cytoplasma, her bliver den aflæst af ribosomer, et m-RNA-molekyle kan aflæses på flere ribosomer, antallet af aflæsninger er afhængigt af hvor meget protein der skal bruges. 3 baser koder for en aminosyre de kaldes for en triplet eller et codon. I ribosomet kommer tRNA anticodon, den er komplementær til m-RNA. t-RNA afleverer således aminosyren, det sker for hver 3 basepar i m-RNA-molekylet og til sidst får man så det protein som genet i DNA-molekylet indeholder.
Den viste DNA-sekvens:
DNA´et er dobbelstrenget :
DNA: C – C – A – A – A – A – G – A – A
DNA: G – G – T – T – T - T – C – T - T
m-RNA : C – C – A- A – A - A - G – A – A
mRNA´s rolle :
Forkortelse for messenger RNA. Transporterer information om proteiners aminosyresekvens fra DNA til ribosomerne. Baserækkefølgen i DNA overføres til en komplementær rækkefølge i mRNA, som føres til ribosomet, hvor der sker en translation af baserækkefølgen til en rækkefølge af aminosyrer i et protein.
m-RNA er RNA, der skal translateres til protein. M-RNA udgør kun omkring 1% af alt RNA i cellerne, men har alligevel stor indflydelse på cellens funktion, idet proteiner kun kan dannes med mRNA som skabelon.
b. Forklar med udgangspunkt i fig.3 hvorfor antisense-teknikken kan bruges til at nedsætte plantens produktion af cyanogene glukosider.
Antisense-teknikken
Hvis man skal have frembragt et gen for et specielt enzym/protein, må man finde de celler i doner organismen som producere det ønskede enzym/protein. Man isolere mRNA fra den enzym/protein producerende celle. Ved hjælp af revers transkriptase dannes dobbeltstrengt DNA. Den dannede DNA streng kaldes cDNA. Ved at bruge mRNA opnår man den fordel at intron områderne på genet er fraspaltet, dette er vigtigt hvis genet skal indsplejses i prokaryote celler. De prokaryote celler er indrettet således, at genet i dem ikke indeholder intron, og derfor indeholder cellen ikke et enzymsystem som kan fjerne intron områderne fra det transkribterede hnRNA.
Et andet problem ved metoden kan være at det er svært at isolere det relevante mRNA
Som vist på fig. 3 bliver DNA´et klippet af enzymet CYP79 til m-RNA og en indsplejset antisense-gen klippet til en enkelstreget Antisense mRNA. Hermed vil gener, ved transskription lave en m-RNA der ligeledes er det uønkede gens m-RNA.
m-RNA´et og Antisense m-RNA smeltes sammen og danner en dobbeltstreget mRNA der ikke kan translateres. Da den ikke kan translateres ophæves effekten af den uønskede egenskab.
Blåsyren kan delvis fjernes det kan den ved gensplejsning, ved at man blokere genet for de enzymer som er involveret i dannelsen af cassava /blåsyre/ cyanogene glucosider.
c. Diskuter fordele og ulemper ved at dyrke genetisk modificeret cassava i Afrika, sammenlignet med den oprindelige cassava.
Fordele:
Den genmodificerede cassava plante vil kunne redde mange menneskeliv i Afrika.
Ulemper:
Når man forarbejder cassavaplantens rødder, kræves der en langvarigrig proces med stor forbryg af skyllevand. Her nedbrydes de cyanogene glukosider af enzymer, som findes i planten. Herefter bliver det dannede HCN skyllet ud med vandet. Dette giver miljøproblemer da det er giftigt.
Opgave 3, Gærcellers aktivitet
a. Hvorfor er den dannede CO2-mængde et udtryk for gærcellernes aktivitet.
Gæring forgår normalt under dårlige ilt-forhold dvs. under anaerobe forhold. Ved anaerob gæring bliver det organiske stof spaltet i en del, der bliver reduceret, og en del der bliver oxideret (oftest til kuldioxid)
Gæring er en ufuldstændig nedbrydning af organiske stof. Under respiration oxideres glucose fuldstændig til kuldioxid og vand, og al kemisk energi i glucose frigøres og omdannes til kemisk energi i ATP samt varme. Under gæring dannes intet eller kun lidt kuldioxid, men derimod mindre organiske molekyler som stadig indeholder kemisk energi.
Gær består blandt andet af slægten Saccharomyces, hvis mest kendte art er bagegær (Saccharomyces cerevisiae) som bruges ved bagning og brygning. Den første nedskrevne beretning om brygning er fra for 6000 år siden, gær anvedt til bagning blev så vidt vides første gang anvendt i Ægypten for ca. 5000 år siden. Idag anvendes gærsorter, der er blevet fremavlet f.eks. Saccharomyces carlsbergensis, fra Carlsbergs bryggeri.
Gær kan normalt leve både anaerobt og aerobt. Ved mangel på ilt kan nogle gærarter producere energi ved gæring (alkoholfermentering), det vil sige at de nedbryder sukker til kuldioxid og ætanol (alkohol). Ved ølbrygning og vinfremstilling udnyttes etanolen, og ved bagning udnyttes kuldioxiden til hæving mens alkoholen fordamper. En gærcelle kan på en time omdanne en mængde glucose svarende til dens egen vægt.
Med glukose er gæringsprocessen:
C6H12O6 (glukose) → 2C2H5OH + 2CO2
Når gær befinder sig i et miljø, hvor der er meget sukker, formerer de sig hastigt ved knopskydning (anamorft). Derimod vil de i stedet gå over til kønnet formering (teleomorft) og danne bittesmå sporer inde i den enkelte celle hvis der mangler sukker. Både bagegær og andre, nærtstående slægter har denne evne til en primitiv form for kønnet formering. Derfor samles de ofte i en særlig afdeling af gærsvampene, Hemiascomycotina.
En svampecelle er eucaryot, hvilket betyder, at cellen indeholder en cellekerne med arvematerialet DNA omgivet af en membran. I cytoplasma findes forskellige organeller, hvor vi her især beskæftiger og med mitochondrier og ribosomer. Uden på cellemembranen er en ret kraft cellevæg.
Gærceller deler sig ved mitoser, hvor en celle bliver til 2 celler med samme kromosomtal som den oprindelige celle, og ved meioser, hvor der dannes 4 celler med det halve kromosomtal som den oprindelige celle. Det er dels genetisk bestemt om en art gør det ene eller det andet, med det kan også afhænge af næringsforholdene. Når der er mangel på næring vil meioserne forkomme oftere
Gærceller skaffer sig energi ved respiration under aerobe forhold, men hvis der ikke er oxygen tilstede, kan de ændre deres stofskifte, så de danner ethanol ved gæring. Organismer, der således kan leve under både aerobe og anaeobe forhold, kaldes fakultative anaerobe. I modsætning hertil kræver obligat aerobe organismer ilt for at leve.
Gærcellers aktivitet kan derfor testes ved at tilsætte dem forskellige sukkerkoncentrationer, for så kan vi se hvor meget kuldioxid gærcellerne danner ved forskellige koncentrationer.
C6H12O6 (glukose) → 2C2H5OH + 2CO2
b. Afbild forsægsresultaterne vist i fig.1 grafisk og giv en forklaring på reslutaterne.
Mængden af forgærbare sukkerarter i gærcellernes nære omgivelser er afgørende for gærcellernes vækst- og formeringshastighed. Jo hurtigere gærcellerne kan optage de energigivende sukkermolekyler, jo mere energi kan de skaffe sig pr. tidsenhed, og jo hurtigere vil gærkulturen kunne vokse. Den øvre grænse styres dog af cytoplasmaets enzymmængde. Der vil opstå en mætning, når alle enzymmolekylerne er fuldt beskæftiget med kulhydratomsætningen. Den enkelte celle kan dog ved at øge proteinsyntesen og produktionen af de nødvendige enzymer. Det kræver dog ekstra energi og tilførsel af en N-kilde. Stofskiftehastigheden vil stige lineært med en øget næringsstofkoncentration, dog kun indtil koncentrationen af sukker bliver så høj, at vand bliver en mangelvare. Cellerne vil ved høje sukkerkoncentrationer udtørres ved osmose, og stofskifteaktiviteten vil falde.
c. Forklar, hvorfor syltetøj og saft med lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, mens tilsvarende produkter med højt sukkerindhold kan opbevares ved stuetemp.
Når syltetøj og saft har lavt indhold af sukker, kan der opstå mug, derfor er det godt at temperaturen er under stuetemp.
Opgave 4, Giftige havsnegle
a. Forklar, hvad man forstår ved et peptid og opskriv sturkturformlen for et dipeptid, der består af glycin og alanin.
Peptid
Peptider er små kæder (op til 20) af aminosyrer, bundet sammen af peptidbindinger. Peptider biosyntetiseres af mR004EA/tRNA/ribosom systemet. Peptider kan også være resultat af nedbrydning af proteiner fx ved nedbrydning/fordøjelse i cellerne eller tarmkanalen. Peptider navngives ud fra de aminosyrer de består af, startende fra den N-terminale ende (enden med den frie amino-gruppe) fx benævnes carnosin (bestående af en alanin- og histidinrest) alanylhistidin. Proteiner er polypeptider - peptider bestående af mange aminosyrer.
Peptidbindingen dannes ved at to aminosyrer kobles mellem den enes aminogruppe og den andens carboxylsyregruppe under fraspaltning af vand. Nedenfor vist ved to alaninaminosyrer der danner alanylalanin. Aminosyrerne i peptider og proteiner er bundet sammen af peptidbindinger.
b. beskriv en metode til adskillelse af forskellige conotoxiner i havsneglens gift.
Elektroforese - Princip
Ved elektroforese adskilles en blanding af stoffer (det kan være aminosyrer, proteiner, DNA eller noget helt andet) efter deres størrelse og elektriske ladning. Man kan i princippet udføre elektroforesen i et stykke papir, men det almindeligste er at bruge en såkalt 'gel' der faktisk ligner en plade gele og som kan opfattes som et makromolekylært netværk. Den blanding man vil adskille 'analysen' anbringes i nogle fordybninger 'slots' i den ene ende (eller evt. i midten) af gelen. Der bliver så etableret et elektrisk felt over gelen, hvorefter ionerne i analysen begynder at vandre, alt efter deres ladning, størrelse og form.
Der er mange forskellige variationer over temaet elektroforese. F.eks. kan man fravige princippet om at pH skal være konstant i hele gelen. Ved 'Isoelektrisk Fokusering' etablerer man ligefrem en pH-gradient gennem gelen langs det elektriske felt: Højt pH ved + og lavt pH ved -. Det har interesse ved adskillelse af proteiner som har forskellig elektrisk ladning ved forskellige pH-værdier og som har ladningen 0 ved den pH-værdi som vi kalder det 'isoelektriske punkt'. Ved isoelektrisk fokusering bevæger proteinerne sig altså gennem gelen indtil de når til deres respektive isoelektriske punkter, hvorefter de ligger stille.
c. forklar ud fra fig. 1, hvordan de to stofer hver for sig vil på virke synapsens funktion, og angiv, hvilke symtomer man vil forvente hos et menneske, der er blevet forgiftet med conotoxin.
Fig. 1 viser en motorisk synapse:
En synapse er et mellemrum mellem en nerves axon og en anden nerves dendritter, hvorover en nerveimpuls kan passere. Nerveimpulsen, der ankommer til en synapse, fremkalder en frigivelse af et kemisk stof, kaldet transmitterstof, i den nerve. Transmitterstoffet diffunderer over mellemrummet til den postsynaptiske nerve og enten fremmer eller hæmmer dannelsen af et aktionspotentiale
I denne tilfælde er der peptider der henholdsvis blokere Ca++- kanalerne i det præsynaptiske neuron, og blokere Na+-kanalerne i det postsynaptiske neuron.
Acetylcholin er et transmitterstof som findes i vesikler i det præsynaptiske endeknob. Når aktionspotentile ankommer via axonet ned i den præsynaptiske endeknob, bliver der åbnet op for de spændingsstyrede CA2+ kanaler, hvorefter acetylcholin strømmer ind i neuronets endeknob. Dette bevirker så, at vesiklerne vandrer mod membranområderne, hvor der sker exocytose oh vesiklerne smelter sammen med selve membranen, for at acetylcholin kan blive frigivet til synapsekløften. Det er mængden af Ca2+- ioner som kommer ind i den præsynaptiske endeknob der bestemmer, hvor mange vesikler der skal frigives til synapekløften. I synapsekløften bindes acetylcholin til receptorerne o modtageercellens postsynaptiske membran. Når dette sker åbnes de receptorstyrende Na+-kanaler. Så Na+ kans tømme ind i det postsynaptiske neuron.
Men i dette tilfælde kan det her ikke ske der Ca++- kanalerne og Na+-kanalerne er blokeret, dette vil medfører at synapsen er ubrugelig. Da den ikke er i stand til at føre et transmitterstof videre. W- conotoxin vil medfører at acetylcholin ikke vil være istand til at stømme igennem Ca++- kanalerne.
y-conotoxin vil medfører at Na+ ikke kan stømme igennem Na+-kanalerne i det postsynaptiske neuron, hvorved membranen depolariseres. Neuronet vil miste sin funktion.
Acetylcholinesterase er et enzym der spalter acetylcholin således at nerveimpulsen stoppes i den synaptiske kløft. Men når dette en af toksinet conotoxin, blokere CA++-kanalerne og NA+-kanaler, vil der ingen impuls være. Dette vil medføre til krampe. Kramperne opstår fordi muskelkontraktionen bliver forstærket og forlænget, da nerveimpulserne ikke afsendes
Denne vil medføre lammelser hos mennesker og de kan blive alvorlige syge da deres transmitterstof i synapsen ikke vil være i stand til at videre føre et transmitterstof.
Sygdommen findes i overgangen mellem nerver og muskler. Det vil sige det sted, hvor impulsen fra nerven går videre til musklen. Sygdommen skyldes, at der dannes antistoffer mod det stof, der er nødvendigt for at få nerveimpulsen overført til musklen og dermed udløse en sammentrækning af musklen. Dette vil også medfører at man hele tiden er træt pga. at musklerne får så mange impulser hvor der som sagt udløses en sammentrækning af muskler.
Conotoxinforgiftning giver kramper og kan medfører døden.
Natrium-Kalium pumpen har også stor betydning for at opretholde cellens volumen. Stopper pumpen, svulmer cellen op. Forskellen i natriumkoncentration mellem inderside og yderside er drivkraften i indtaget af vigtige næringsstoffer, som er nødvendige for cellen, f.eks. glukose og aminosyrer.
Hvis man har en membran med lige mange kationer og anioner på begge sider, vil membranpotentialet være lig nul, fordi der er det samme antal ladninger på hver side. Membranpotentialet måles med et voltmeter.
Natrium-kalium-pumpen skaber gradienter af natriumioner (Na+) og kaliumioner (K+) på tværs af cellemembraner
· Alle celler har natrium-kalium-pumpen (= natrium-kalium-ATPase= transportprotein) i deres membraner
· Den pumper 3 Na+ ud og 2 K+ ind for hver cyklus
· Den kræver kemisk energi fra ATP
· Den er gammel af oprindelse. Måske oprindelig opstået for at beskytte cellen fra at svulme op ved osmose
· Hæmmes af giftstoffer som ouabain ("pile gift") og digitalis
I hvile er det kalium der kontrollerer membranpotentialet i de fleste celler
· Celler i hvile har flere åbne K+ kanaler end andre typer kanaler
· Flere K+-ioner passerer gennem membranen end andre ioner - derfor kontrollerer K+-ioerne potentialet
· Blodets K+-ioner skal meget nøje kontrolleres fordi små ændringer vil forårsage store ændringer i cellens membranpotentiale
· Højt indhold i blodet af K+ kan få hjertet til at stoppe (det foretager permanent sammentrækning)
· I nyrerne er aktiviteten af natrium-kalium-pumpen meget stor, fordi den bruges til at regulere legemets salt- og vandkoncentrationer
· Pumpeaktiviteten er også stor i hjernen fordi Na+ og K+ gradienter er essentielle for nerveceller
· Opsummeret bruger legemets natriumpumper ca. 1/3 af energien fra legemets hvilestofskifte
Svar #23
22. maj 2006 af anina87 (Slettet)
Der er sikkert mange stavefejl, for jeg nåede ikke at rette den igennem :(
Svar #24
22. maj 2006 af Ine86 (Slettet)
Wow.. hvordan kan man nå at skrive så meget!? Jeg tror bare jeg begynder at lede efter et sted hvor jeg kan gå 3.g om... suk..
Svar #25
22. maj 2006 af phooM (Slettet)
Ja, den ser rimelig lang ud, men gider ikke til at læse den igennem. Selv skrev jeg opg. 2,3 og 5, og det fyldte omkring 5-6 sider med dobbelt linjeafstand - godt og kompakt! :)
Svar #26
22. maj 2006 af Don Møller (Slettet)
# 22 Det ser ok ud, men lige et spørgmål, er thymin ikke udskiftet med uracil i m-rna? Så resultatet bliver CCUUUUGUU??
Svar #27
22. maj 2006 af kimab86 (Slettet)
# jeg vil mene det samme som dig. Ved oversættelsen af DNA er det ikke nødvendigt først at oversætte det til den komplementære streng. Det kan oversættes direkte til mRNA, så uracil skal anvendes i stedet for thymin!
Svar #28
23. maj 2006 af GNAGS (Slettet)
#22
flot stykke arbejde.. det må jeg sige. Det lyder meget ovebevisende det du skriver ;)
Den må da bestemt ligge i den øvre del af karakterskalaen?!
flot stykke arbejde.. det må jeg sige. Det lyder meget ovebevisende det du skriver ;)
Den må da bestemt ligge i den øvre del af karakterskalaen?!
Svar #29
23. maj 2006 af gæsten (Slettet)
okay fattede ikke lige spørgsmålet i 4b. er jeg den eneste som syntes at den opgave var dårligt formuleret? hvis jeg havde forstået spørgsmålet kunne jeg jo godt havde svaret på spørgsmålet da det "bare" var elektroforese.
Svar #30
23. maj 2006 af Jeppedyret (Slettet)
Jeg er enig med #28...
det der ligner så vidt jeg kan se en 10 - 11...
selvom jeg godt nok ikk har læst hele opgaven, og der kan jo være nogle fejl :D
men det ser rigtig fornuftigt ud!
det der ligner så vidt jeg kan se en 10 - 11...
selvom jeg godt nok ikk har læst hele opgaven, og der kan jo være nogle fejl :D
men det ser rigtig fornuftigt ud!
Svar #31
23. maj 2006 af kimab86 (Slettet)
#30
Er enig med dig i at det er et flot stykke arbejde! Men der er dog nogle enkelte mangler. Specielt ved opg 3.c er der lidt mangel på forklaring, selvom du sikker udmærket ved, hvad det drejer sig om. Du virker i hvert fald til at have godt styr på det hele, men der burde nok have været en uddybende forklaring med den osmotiske effekt. Jeg har svaret på den således:
c) Syltetøj og saft med et lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, hvor temperaturen typisk er 5 grader. Herved reduceres bakterier og svampes aktivitet og risikoen for at det bliver fordærvet er meget mindre, da deres enzymer fungerer meget dårligt. Ved temperaturer under frysepunktet går de enzymatiske processer helt i stå. Tilsvarende produkter med et højt sukkerindhold kan godt opbevares ved stuetemperatur, da det høje sukkerindhold skaber en osmotisk effekt. Den osmotiske effekt vil trække vand ud af bakterier og svampes celler, da koncentrationen af sukker er langt større udenfor cellen end indeni cellen og koncentrationen af vand er langt lavere udenfor cellen end indeni i cellen. Bakterie og svamp kan altså ikke leve ved en høj koncentration af sukker. Det er desuden vigtigt at det er sukker i form af enten monosaccharider eller disaccharider, da polysaccharider ikke besidder den osmotiske effekt. Det ser vi blandt andet ved leveren og musklerne, hvor vi oplagrer glukose i form af glykogen. Hvis polysaccharider i dette tilfælde besad osmotisk effekt, så ville disse celler sprænges af alt for meget vand i cellerne men det er ikke tilfældet.
Temperaturens betydning for bakterier og svampes aktivitet udnytter vi blandt andet også, når vi laver mad og ønsker mad der kan holde sig i lang tid. For eksempel bringes syltetøj og saft ved fremstillingen op i nærheden af kogepunktet for at dræbe svampe og bakterier. Desuden anvendes også autoklavering, hvor man sikrer sig at alle organismer dræbes. Det er dog ikke anvendt ved syltetøjs- og saftfremstilling, da det har en betydning for smagen.
Når det varmes op til nærheden af kogepunktet så påvirkes den tertiære struktur af enzymer. Når temperaturen stiger, vil tertiærstrukturen ændres, da hydrogen- og ionbindinger vil sprænge. Det ses blandt andet, når DNA varmes op. Da denaturerer DNA-molekylet, da alle hydrogenbindingerne sprænger. Samtidig vil svovlbroer også sprænges, og det betyder at enzymmolekylerne ændres permanent. Det ses blandt andet når et æg koges. Da brister svovlbroerne og æggehviden bliver stiv og helt hvid. Da ved vi også at ægget ikke ændres til den normale tilstand igen når det nedkøles. Det beviser at når enzymers tertiære struktur ændres permanent, så vil de ikke virke mere og herved vil organismerne dø, da enzymerne er essentielle for en organismes funktion.
Er enig med dig i at det er et flot stykke arbejde! Men der er dog nogle enkelte mangler. Specielt ved opg 3.c er der lidt mangel på forklaring, selvom du sikker udmærket ved, hvad det drejer sig om. Du virker i hvert fald til at have godt styr på det hele, men der burde nok have været en uddybende forklaring med den osmotiske effekt. Jeg har svaret på den således:
c) Syltetøj og saft med et lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, hvor temperaturen typisk er 5 grader. Herved reduceres bakterier og svampes aktivitet og risikoen for at det bliver fordærvet er meget mindre, da deres enzymer fungerer meget dårligt. Ved temperaturer under frysepunktet går de enzymatiske processer helt i stå. Tilsvarende produkter med et højt sukkerindhold kan godt opbevares ved stuetemperatur, da det høje sukkerindhold skaber en osmotisk effekt. Den osmotiske effekt vil trække vand ud af bakterier og svampes celler, da koncentrationen af sukker er langt større udenfor cellen end indeni cellen og koncentrationen af vand er langt lavere udenfor cellen end indeni i cellen. Bakterie og svamp kan altså ikke leve ved en høj koncentration af sukker. Det er desuden vigtigt at det er sukker i form af enten monosaccharider eller disaccharider, da polysaccharider ikke besidder den osmotiske effekt. Det ser vi blandt andet ved leveren og musklerne, hvor vi oplagrer glukose i form af glykogen. Hvis polysaccharider i dette tilfælde besad osmotisk effekt, så ville disse celler sprænges af alt for meget vand i cellerne men det er ikke tilfældet.
Temperaturens betydning for bakterier og svampes aktivitet udnytter vi blandt andet også, når vi laver mad og ønsker mad der kan holde sig i lang tid. For eksempel bringes syltetøj og saft ved fremstillingen op i nærheden af kogepunktet for at dræbe svampe og bakterier. Desuden anvendes også autoklavering, hvor man sikrer sig at alle organismer dræbes. Det er dog ikke anvendt ved syltetøjs- og saftfremstilling, da det har en betydning for smagen.
Når det varmes op til nærheden af kogepunktet så påvirkes den tertiære struktur af enzymer. Når temperaturen stiger, vil tertiærstrukturen ændres, da hydrogen- og ionbindinger vil sprænge. Det ses blandt andet, når DNA varmes op. Da denaturerer DNA-molekylet, da alle hydrogenbindingerne sprænger. Samtidig vil svovlbroer også sprænges, og det betyder at enzymmolekylerne ændres permanent. Det ses blandt andet når et æg koges. Da brister svovlbroerne og æggehviden bliver stiv og helt hvid. Da ved vi også at ægget ikke ændres til den normale tilstand igen når det nedkøles. Det beviser at når enzymers tertiære struktur ændres permanent, så vil de ikke virke mere og herved vil organismerne dø, da enzymerne er essentielle for en organismes funktion.
Svar #32
23. maj 2006 af anina87 (Slettet)
Ja der er en del fejl :(
Det med mRNA, er en storr fejl..
ved ik hvad jeg tænkte på da jeg skrev det, for jeg ved nemlig godt at T - U.
#31: Ja men jeg havde ikke tid til at uddybe det :S desværre
Det med mRNA, er en storr fejl..
ved ik hvad jeg tænkte på da jeg skrev det, for jeg ved nemlig godt at T - U.
#31: Ja men jeg havde ikke tid til at uddybe det :S desværre
Svar #33
23. maj 2006 af Don Møller (Slettet)
#32
Det er i hvert fald tydeligt at du burde vide det efter alt det andet du har skrevet! ;)
Det er i hvert fald tydeligt at du burde vide det efter alt det andet du har skrevet! ;)
Svar #34
23. maj 2006 af anina87 (Slettet)
# 31:
Kan du ikke sætte hele din opgave ind, så jeg kan læse den, for det ser ud til at du er ret god.
Har du kemi på højt niveau?
Kan du ikke sætte hele din opgave ind, så jeg kan læse den, for det ser ud til at du er ret god.
Har du kemi på højt niveau?
Svar #35
23. maj 2006 af mariajordymadsen (Slettet)
Havbrug - det kan vi li' det kan vi li' det var overdrevet god!!! =)
Svar #36
23. maj 2006 af 03zmn (Slettet)
#1
Lige et gæt:D Sikkert helt galt..
Men hva med restrikstionsenzymer?
Lige et gæt:D Sikkert helt galt..
Men hva med restrikstionsenzymer?
Svar #37
23. maj 2006 af kimab86 (Slettet)
#34
Min opgave er forholdsvis stor, men det ka jeg da godt.. har dog ikke den rettede version, for den kom jeg til at slette efter eksamen.. ups.. men her kommer den.. Jeg har løst opg 1,3 og 5..
(har ikke kemi på højt niveau.. jeg var så dum at vælge fysik!!)
Min opgave er forholdsvis stor, men det ka jeg da godt.. har dog ikke den rettede version, for den kom jeg til at slette efter eksamen.. ups.. men her kommer den.. Jeg har løst opg 1,3 og 5..
(har ikke kemi på højt niveau.. jeg var så dum at vælge fysik!!)
Svar #38
23. maj 2006 af kimab86 (Slettet)
Opg 1A:
a) Ved indtagelse af uforarbejdet cassava nedbrydes de cyanogene glukosider til glucose (C6H12O6) og et stof der indgår i en ny enzymatisk nedbrydning til blandt andet blåsyre. Den første nedbrydelse foregår ved enzymet hydrolase, der er i stand til at spalte bindingen mellem det første C-atom i kulstofringen og oxygen. Spaltningen er en hydrolyse da det foregår under optagelse af vand (H2O). Herved dannes der en alfa-glucose, da OH-gruppen på det første C-atom går nedad. C4H7 nedbrydes videre ved en anden enzymatisk nedbrydning til blåsyre (HCN).
b) Ved nedbrydning af cyanogene glukosider dannes blåsyre, hvilket hæmmer ensymkompleks 4 i figur 2. Dette enzymkompleks er cytochromoxidase i respirationskæden og når det ikke fungerer optimalt, vil dannelsen af ATP ud fra protongradienten over den indre membran i mitochondriet ikke fungere. Herved dannes den energirige binding ATP ikke og cellerne mangler energi.
I Krebs cyklus som foregår i cellens cytoplasma dannes NADH + H+ ud fra acetyl-conemzymA og H2O. Dette hydrogenoverførende coenzym føres videre ind i den indre membran i mitochondriet, hvor det har sin funktion i repirationskæden. Ud fra enzymkompleks 1, hvilket består af adskillige proteiner og forskellige metalioner som cofaktor modtager komplekset elektroner fra coenzymet NADH + H+ og videregiver dem til et andet coenzym, hvilket er ubiquinon. Dette kaldes også for coenzym Q. Her omdannes FADH til FADH2. Denne overførsel giver enzymkompleks 1 så meget energi, at det kan pumpe protoner ud i mitochondriets ydre rum.
Ubiquinon overfører elektronerne til enzymkompleks 3, hvilket er cytochromreduktase. Dette enzymkompleks overfører elektroner til cytochrom C ved at jern(III)ion reduceres til jern(II)ion. Herved er det en reduktase. Elektronoverførslen giver igen enzymkompleks 3 så meget energi at det kan pumpe protoner ud i mitochondriets ydre rum.
Nu afleveres 4 elektroner til et oxygenmolekyle og der optages to hydrogen, hvilket ses ud fra figur 2. Enzymkompleks 4, som står for denne proces er en cytochromoxidase, da der foregår en oxidation ved forbrug af oxygen. Ved dannelsen af vand pumpes der flere protoner ud i det ydre rum i mitochondriet, men hvis en person indtager cyanogene glukosider i en tilstrækkelig mængde, så kan det blive livsfarligt, da blåsyre vil blokere for denne funktion. Blåsyre er meget giftigt fordi det bindes til og derved blokerer det sted i hæmoglobin, hvor til O2 normalt bindes. Der dannes altså ikke vand og protongradienten over den indre membran er ikke stor nok til dannelsen af ATP ved enzymkomplekset ATPsyntase.
c) Cassavarødderne indeholder de cyanogene glukosider, hvilket overvejende de fleste respirerende organismer ikke kan tåle, da blåsyre dannes og hæmmer respirationskæden i mitochondrierne. Det er altså en udmærket forsvarsmekanisme overfor planteædende organismer.
Generelt fungerer rødderne som oplagsnæring for planten. Her oplagres glukose i form af stivelse, hvilket dannes i grønkorn i plantens blade. Glukose diffunderer ud i cytoplasmaet og opbygges til disaccharidet sucrose. Det transporteres fra de grønne celler via sikar til rødderne. Her kan planten gemme energi og senere bruge det til opbygning af cellulose i cellevæggen, opbygning af fedtstoffer, aminosyrer, DNA, RNA, ATP, NADPH2, FAD, vitaminer osv.
Derfor ønsker planten at beskytte sit lager af energi og derfor er denne forsvarsmekanisme udmærket.
Opg 1B:
a) Genet for enzymet CYP79 er som følgende:
DNA-koden: CCAAAAGAA
mRNA-koden: GGUUUUCUU
mRNA-koden svarer til den viste DNA-sekvens på figur 3.
mRNA spiller en altafgørende rolle i proteinsyntesen, da det ved transkription viderebringer koden for dannelsen af et specifikt protein på ribosomerne i cytoplasmaet. Det vil sige at mRNA er essentiel.
Selve transkriptionen foregår i cellekernen og her omskrives DNA til mRNA (messenger RNA). Denne proces ligner replikationen meget, hvor der dannes et identisk ens DNA ud fra en DNA-streng. Det hele starter med at et specielt enzym som hedder RNA-polymerase binder sig til DNA lige før et gen. Dette sted er en promoter og det gør at RNA-polymerasen kan genkende startstedet. Herefter kører DNA-polymerasen gennem genet, mens det aflæser baserne i DNA, og udfra baseparringsreglerne dannes der RNA. Når RNA-polymerasen mødet et stopsignal, stopper den med at transkripere DNA og er klar til en ny transkription. Forskellen på RNA og DNA er at RNA er enkeltstrenget, hvorimod DNA er dobbeltstrenget. Men et andet faktum er at når den bestemte DNA-sekvens transkriberes til mRNA, så transkriberes det faktisk først til pre-mRNA. Pre-mRNA består af både introns og exons Introns er det ikke-kodende DNA. Det koder altså ikke for noget og har faktisk ingen betydning. Samtidig findes der også andre elementer i introns som dog har en betydning, men som ikke bruges som koder. Det gør blandt andet at enzymer som skal transkribere DNA-sekvensen kan finde startstedet for transkribtionen. Men introns i pre-mRNA bliver fjernet ved en proces der kaldes splicing. Introns splejses fra molekylet og det færdige modne mRNA består så kun af exons, hvilket er det kodende. Dette gen består af 23 exons. Pre-mRNA består her af 150kb. Efter at alt introns er fjernet, er der kun 4,5bp tilbage og det bliver translateret til 1500 aminosyrer. Undersøgelser har faktisk vist at der kun er omtrent 3-5% exons og resten er introns. Det ses på den nedenstående figur.
Nu transporteres mRNA ud i cytoplasmaet til et ribosom, hvor det kan translateres. Translationen foregår ved hjælp af et andet molekyle som kaldes tRNA (transportRNA). Først startes translationen ved at et codon for methionin fortæller at translationen skal startes. Herefter sætter aflæses codon for codon og specifikke tRNA transporterer aminosyrer hen til ribosomet og placerer aminosyrerne i den rækkefølge som mRNAs baserækkefølge. I takt med at mRNA aflæses bliver aminosyrerne bundet sammen i den bestemte rækkefølge og der dannes et polypeptid. Bindingerne mellem aminosyrerne hedder peptidbindinger. Når der så kommer et stopcodon, vil specielle proteiner frigøre det færdige polypeptid fra tRNA og proteinet er dannet.
Proteinsyntesen er her forklaret kort. I praksis er processen en del mere vanskelig. Der deltager mange flere forskellige enzymer og proteiner som alle har en betydning for dannelsen af det færdige protein. Disse dele af processen vil jeg ikke komme nærmere ind på.
b) Ved antisenseteknikken, som er vist på figur 3, indsplejser man et gen, som blokerer genet for en uønsket egenskab, hvilket i dette tilfælde er dannelsen af de cyanogene glukosider.
Man tilfører altså planten et gen som er komplementært til genet for den uønskede egenskab. Det betyder altså at det komplementære gen til CYP79 er: GGTTTTGTT
Dette gen som er komplementært overfor det uønskede gen CYP79 vil ved transkription lave mRNA der ligeledes er komplementært til mRNA for CYP79. Det medfører at de to mRNAstrenge vil gå sammen og lave et dobbeltstrenget RNA-molekyle, og det kan ikke translateres, da det kun translateres som enkeltstrenget. Det medfører at enzymet CYP79 ikke dannes og de cyanogene glukosider dannes ikke i rodknoldene.
Dog er der nogle problemstillinger omkring antisenseteknikken. De genmodificerede cassavaplanter fungerer ikke helt efter bogen og der vil stadig dannes cyanogene glukosider, men dog ikke i en ligeså stor mængde. Det mindsker forarbejdningen af cassava.
For at det er muligt at anvende antisenseteknikken, så er man nødt til at kende DNA-sekvensen for det uønskede gen, CYP79. Det kan findes ved en DNA-sekvensanalyse, hvor der er brugt en gel-elektroforese. Denne metode bruges ofte ved kortlægningen af det menneskelige genom, da man kan bestemme nukleotidrækkefølgen i en nukleinsyre.
Når man har et stykke af et DNA som skal analyseres, så er man nødt til at denaturere det, da man kun har brug for den ene streng. De to strenge er komplementære, så det har ingen betydning, hvilken streng der benyttes. DNA-sekvensen denatureres ved at opvarme det til omtrent 90 grader. Her vil de svage hydrogenbindinger mellem baserne brydes og de to strenge skilles fra hinanden. Dernæst tilsætter man en radioaktiv primer, som er et lille kunstigt stykke DNA, som er komplementær til et stykke af det DNA man vil sekvensbestemme. Primeren hybridiserer nu med DNA-sekvensen.
DNA-polymerase samt alle de fire normale nukleotider tilsættes fire forskellige reagensglas. I hvert af disse reagensglas er der en af de fire forskellige dideoxynukleotider. Nu efterligner man den naturlige replikation, hvor polymerasen bruger det enkeltstrengede DNA som skabelon til at opbygge en ny streng. Ved hjælp af baseparringsreglerne, så indsættes de respektive baser som er G, C, T og A. Det er smarte er at når der bindes et dideoxynukleotid i stedet for et almindeligt nukleotid, så stopper replikationen, da der på 3’enden mangler et oxygen. Det betyder at der i hvert af de fire reagensglas dannes forskellige længder af DNA-sekvensen. For hvis der vælges et normalt nukleotid i stedet for et dideoxynukleotid, så forsætter replikationen. Derfor findes der forskellige længder af DNA-sekvensen. Nukloetiderne mærkes også radioaktivt, så man er i stand til at se, hvor langt de har vandret i gel-elektroforesen senere.
Der bruges typisk en polyakrylamid-gel eller en agarose-gel til en gel-elektroforese. Den mest anvendte er agarose-gelen. Forskellen på de to stoffer er hvor hurtigt molekylerne vil vandre ned igennem gelen. Typisk bruges en polyakrylamid-gel til meget små molekyler, hvor agarose-gelen typisk bruges til DNA-molekyler fra 200bp – 20.000bp. Derfor er der højst sandsynligt nok også blevet brugt en polyakrylamid-gel til en DNA-analyse af genet CYP79.
Det er ikke muligt at se DNA-molekyler, og derfor kan vi heller ikke se hvor lang de forskellige molekyler når i en gelelektroforese. Derfor skal de visualiseres og her bruges typisk ethidium-bromid, hvilket binder sig til DNA-molekylet. Derfor er det også et farligt stof, da det er kræftfremkaldende. Det er i stand til at binde til DNA-molekylet og kan herved også skabe unormal cellevækst. EtBr er et fluorescerende molekyle og kan derfor ses under ultraviolet lys. Man kan også mærke DNA med et radioaktivt mærke, hvilket udsender stråling. Der kan herefter tages et røntgenbillede af gelen og DNA-båndene kan ses.
DNA er på grund af phosphatgrupperne i molekylerne negativt ladede ved neutralt pH, hvilket betyder, at DNA bevæger sig mod den positive elektrode i løbet af elektroforesen, og små kompakte molekyler vil vandre hurtigere gennem gelmaterialet end større molekyler. Gel-elektroforese er en utrolig effektiv metode til at adskille DNA efter størrelse, da man er i stand til at adskille DNA-molekyler med en variation på blot et enkelt nukleotid.
Det betyder at den DNA-sekvens med færrest nukleotider vil vandre længst. Og da kører gel-elektroforesen fra fire forskellige brønde, så vil der skabes fire bånd. Man ved altså hvilke nukleotider der er i hvilken brønd. Herved vil den DNA-sekvens der vandrer længst bestå af færrest nukleotider og det er i tilfældet sekvensen fra brønden med ddC, da det første nukleotid i CYP79 er C. Herefter er det muligt at anvende antisenseteknikken.
c) Der er en lang række fordele og ulemper ved antisensteknikken. Ved dannelsen af cassavaplanter med et lavere indhold af cyanogene glukosider, vil det formindske den langvarige forarbejdningsproces med det store forbrug af skyllevand. Det har en stor betydning, da planten i nogle afrikanske lande udgør op mod 60% af befolkningens samlede energiindtag. Et mindre forbrug af skyllevand vil ikke tære så alvorligt på vandresourcerne som i forvejen er ret begrænsede i de afrikanske lande. Der vil altså være mere vand til den enkelte afrikaner. Desuden medfører det mindre forbrug af skyllevand en langt mindre risiko for miljøproblemer. Vandspejlet vil ikke trække sig tilbage og vand vil ikke være så stor en mangelvare.
Den dannede blåsyre er også meget giftig for mennesker og alene en mængde på over 5 mg er nok til at kunne udgøre en reel sundhedsrisiko for et menneske. Derfor er det generelt et stort problem i Afrika. Desuden fjernes en del af det hårde arbejde ved forarbejdningen af cassavarødderne. Det er et hårdt arbejde og det kan tage op til flere dage at forarbejde det, og det medfører først og fremmest en miljørisiko men ved mindre forarbejdning, vil arbejdsbyrden samtidig også falde. Det medfører en ændring i arbejdsfordelingen og der vil være mere tid til andre arbejdsopgaver.
I dag arbejdes der stadig på Landbohøjskolen i København med udviklingen af en cassavaplante der er helt giftfri. Men det er stadig ikke lykkedes helt at udvikle en 100% giftfri udgave, da antisenseteknikken ikke er 100% virkende. Der er produceret planter, hvor dannelsen af de cyanogene glukosider er reduceret, men der arbejdes stadig på en forbedring af planten.
Man må dog være opmærksom på at der dannes en gensplejset plante og det kan medføre sine konsekvenser. Der dannes altså en plante, hvor genmaterialet vil være mere identisk. Den genetiske variation vil blive mindre og muligheden for overførsel af forskellige sygdomme bliver større. Man ved reelt set ikke om planten er mindre modstandsdygtig overfor enkelte sygdomme. Selvfølgelig forsøger man at tage højde for det ved udviklingen af planten, men risikoen er der, men hvor stor den er det er spørgsmålet. Desuden kan man stille spørgsmålstegn ved kvaliteten af cassavaplantens rødder. Er fødens kvalitet god nok til den afrikanske befolkning? Desuden kan det også skabe debat i blandt befolkningen. Nu er dannelsen af cassavaplanten med blokering af gener dannet og der udvikles hele tiden nye eksempler, men hvor går grænsen? Er det også i orden at lave gensplejsning på bakterier, dyr og måske mennesker? Derfor har vi blandt andet etisk råd i Danmark til at vurdere det og skabe debat omkring det.
Umiddelbart er fordelene meget større end ulemperne og man bør se på det fra den vinkel, at dert kan være med til at formindske mijøforureningen, man undgår en sænkning af vandspejlet, arbejdsbyrden bliver mindre for den enkelte afrikaner og deres adgang til føden bliver lettere. Fordelene ved udviklingen af denne plante er altså meget store.
Opg 3:
a) Den dannede mængde CO2 er et udtryk for gærcellernes aktivitet, da de ved den aerobe respiration omdanner sukkerstoffet til kuldioxid og vand og herved udskiller det som affaldsprodukter. Under iltfattige, anaerobe forhold vil der dannes ethanol og kuldioxid under gæring. Derfor vil en højere koncentration af kuldioxid betyde en forøget aktivitet af gærceller, da et af slutprodukterne altid vil være kuldioxid.
Gærceller er svampe og dermed også eukaryotiske celler. Dog er der nogle forskelligheder fra de eukaryotiske celler vi mennesker består af og for eksempel alger. Svampes cellevæg er ofte opbygget af et kulhydrat- og kvælstofholdigt stof der hedder kitin. Gærceller er en gruppe af svampe som ofte danner enlige celler uden et egentlig frugtlegeme. De formerer sig ved knopskydning og den type gær der højst sandsynligt er blevet anvendt i dette forsøg må være Saccharomyces cerevisiae. Denne type gær er det samme som det vi i daglig tale kalder for bagegær.
Dog må der i forsøget tages højde for en usikkerhed, da gæring måske vil forekomme under forsøget. Gæring er en ufuldstændig nedbrydning i modsætning til den fuldstændige aerobe forbrænding. Her under respirationen oxideres glukose fuldstændig til kuldioxid og vand og al kemisk energi frigøres som varme og ATP. Under gæring dannes det netop kun en del kuldioxid, men derimod mindre organiske molekyler som stadig indeholder kemisk energi. Der frigives altså under gæring langt mindre kemisk energi og mængden af ATP er dermed tilsvarende mindre. Det betyder at en mindre energimængde vil betyde at mange gærceller ikke deler sig ved knopskydning, da betingelserne for det ikke er til stede.
Under respirationen omdannes glukose og ilt som før nævnt til kuldioxid, vand, ATP og varme. Ud af et mol glukose dannes der 38 mol ATP og det svarer til 42% af den samlede kemiske energi fra glukosen. Derved går 58% af energien til som varmetab.
Da det nok er bagegær der er blevet anvendt i forsøget, vil det betyde at slutprodukterne under gæringen er ethanol og kuldioxid. Derved vil det ikke give en speciel stor usikkerhed i forsøget. Det er derfor ikke helt ligemeget hvilke former for gærsvampe der er blevet anvendt under forsøget.
b) Forsøgsresultaterne er afbildet på millimeterpapir. Se venligst det vedlagte bilag 1. Der ses at ved en sirupkoncentration på 0%, da er der ikke opsamlet nogen mængde kuldioxid. Det viser at gærcellerne kun er i stand til at leve ved tilstedeværelse af energi i form af sukkerstof, hvilket er det sirup som bruges.
Ved en sirupkoncentration på 3,2% ses der en meget lille aktivitet af gærceller, da der over 2 døgn er blevet produceret 2 mm kuldioxid. Herefter stiger aktiviteten kraftigt, da den målte mængde kuldioxid stiger kraftigt. Der nås et maksimum ved en sirupkoncentration på 25%. Her er den målte mængde kuldioxid 53 mm efter 2 døgn. Herefter falder den målte mængde kuldioxid i takt med at sirupkoncentrationen stiger. Ved en sirupkoncentration på 50% er mængden af kuldioxid nede på 11 mm og ved 100% sirupkoncentration, da er der er ingen aktivitet tilstede i glasset.
Forsøget viser at når der ikke er en sirupkoncentration tilstede, så er gærcellerne ikke i stand til at leve. Gærcellerne har brug for energi for at kunne leve. Ved en sirupkoncentration på 25%, er der en meget høj aktivitet i glasset og det må betegnes for at være omkring de optimale betingelser for gærcellerne. Ved en sirupkoncentration på 50%, da er aktiviteten faldet meget og gærcellerne lever ikke under de optimale forhold mere. En så stor sukkerkoncentration skaber en osmotisk effekt, der trækker vand ud af gærcellerne. De dør simpelthen af den osmotiske effekt, da koncentrationen af sukkerstof udenfor cellerne er en del højere end inde i cellerne.
På bilag 2 er det muligt at se den forventede aktivitet. Den vil højst sandsynligt være mere gældende og man kan blandt andet se at den stemmer overens med forsøgsresultaterne. Denne graf er baseret på det teoretiske omkring osmotisk effekt og gærcellernes aktivitet i forhold til forsøget.
c) Syltetøj og saft med et lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, hvor temperaturen typisk er 5 grader. Herved reduceres bakterier og svampes aktivitet og risikoen for at det bliver fordærvet er meget mindre, da deres enzymer fungerer meget dårligt. Ved temperaturer under frysepunktet går de enzymatiske processer helt i stå. Tilsvarende produkter med et højt sukkerindhold kan godt opbevares ved stuetemperatur, da det høje sukkerindhold skaber en osmotisk effekt. Den osmotiske effekt vil trække vand ud af bakterier og svampes celler, da koncentrationen af sukker er langt større udenfor cellen end indeni cellen og koncentrationen af vand er langt lavere udenfor cellen end indeni i cellen. Bakterie og svamp kan altså ikke leve ved en høj koncentration af sukker. Det er desuden vigtigt at det er sukker i form af enten monosaccharider eller disaccharider, da polysaccharider ikke besidder den osmotiske effekt. Det ser vi blandt andet ved leveren og musklerne, hvor vi oplagrer glukose i form af glykogen. Hvis polysaccharider i dette tilfælde besad osmotisk effekt, så ville disse celler sprænges af alt for meget vand i cellerne men det er ikke tilfældet.
Temperaturens betydning for bakterier og svampes aktivitet udnytter vi blandt andet også, når vi laver mad og ønsker mad der kan holde sig i lang tid. For eksempel bringes syltetøj og saft ved fremstillingen op i nærheden af kogepunktet for at dræbe svampe og bakterier. Desuden anvendes også autoklavering, hvor man sikrer sig at alle organismer dræbes. Det er dog ikke anvendt ved syltetøjs- og saftfremstilling, da det har en betydning for smagen.
Når det varmes op til nærheden af kogepunktet så påvirkes den tertiære struktur af enzymer. Når temperaturen stiger, vil tertiærstrukturen ændres, da hydrogen- og ionbindinger vil sprænge. Det ses blandt andet, når DNA varmes op. Da denaturerer DNA-molekylet, da alle hydrogenbindingerne sprænger. Samtidig vil svovlbroer også sprænges, og det betyder at enzymmolekylerne ændres permanent. Det ses blandt andet når et æg koges. Da brister svovlbroerne og æggehviden bliver stiv og helt hvid. Da ved vi også at ægget ikke ændres til den normale tilstand igen når det nedkøles. Det beviser at når enzymers tertiære struktur ændres permanent, så vil de ikke virke mere og herved vil organismerne dø, da enzymerne er essentielle for en organismes funktion.
Opg 5:
a) 5α-dihydro-testosteron dannes ud fra testosteron og det er hermed et steroidhormon. Testosteron dannes ud fra kolesterol, som omdannes til pregnenoion der atter omdannes til progesteron. Progesteron omdannes til 17-OH progesteron, hvilket omdannes til androstenedion, der er det steoridhormon som omdannes til testosteron. Testosteron er det hanlige kønshormon og det dannes overvejende i testiklernes interstitielle celler. Det dannes desuden også i binyrebarken, men her er produktionen begrænset. Det har en betydning for udviklingen og vedligeholdelsen af sekundære kønskarakteristika hos manden, modning og normal funktion af kønsorganerne. Både testosteron og 5α-dihydro-testosteron består af tre seksleddede og en femleddet kulstofring med tilhørende sidekæder. Dog er forskellen at der på 5α-dihydro-testosteron er fjernet en dobbeltbinding mellem to kulstofatomer i en seksleddet kulstofring og der er herved tilført to H-atomer.
Da det er et steroidhormon betyder det at det er hydrofobt og derfor let udskilles i blodet fra den endokrine celle. Det diffunderer gennem den endokrine celles cellemembran og binder sig til proteiner i blodet. Det er nødvendigt da det netop er et hydrofob molekyle. Det har kun en levetid på timer i blodet men når det når frem til målcellen, så trænger det let cellemembranen, da det er lipofilt. Inde i cellens cytoplasma bindes det til receptorer. Det er dog også muligt at det først binder sig til receptorer inde i cellekernen. Herved vil de påvirke cellens DNA-transkription og dermed hele proteinsyntesen.
Dannelsen af testosteron styres af de overordnede køsnhormoner LH og ICSH. Disse to overordnede hormoner dannes i hypofyseforlappen ved en stimulering af LH-releasing hormon, som produceres i hypothalamus. Hele systemet reguleres ved negativ feedback til hypothalamus og hypofysen.
b) NAD er et brintoverførende coenzym. I dette tilfælde er det en oxido-reduktase, da NADH + H+ overfører to H-atomer til testosteron og der dannes herved 5α-dihydro-testosteron. Det medfører at dobbeltbindingen i den ene seksleddet kulstofring ophæves og der sættes et H-atom på hvert C-atom.
Co-enzymet spiller en stor rolle, da det er en nødvendighed for at enzymfunktionen kan eksistere. NAD optager i dette tilfælde hydrogenatomer, der er blevet frigjort ved en proces og de overføres nu til testosteron . Det er en proces som ikke kan foregå alene, men er del af en langt mere kompliceret proces. Ved overførslen af to hydrogenatomer dannes 5α-dihydro-testosteron.
En celle indeholder tusindvis af forskellige kemiske stoffer. Den har konstant brug for at være i stand til at lave nye stoffer samt at nedbryde dem igen. Samtidig kræver disse processer energi og desuden er det vigtigt at kunne regulere mængden af forskellige stoffer. Det er det vi bruger vores enzymer i cellen til. Enzymer er biokemiske katalysatorer. De er opbygget af protein og evt. co-faktorer. En katalysator er et stof, der fremme en kemisk proces uden selv at blive brugt. Det vil sige at et enzym er et biokemisk stof som er i stand til at fremme en kemisk proces uden selv at blive brugt. Den nedsætter aktiveringsenergien, hvilket fremmer processen. Det vil sige at de biokemiske processer i vores celler alle er styret af organiske katalysatorer, der kaldes enzymer. Enzymer er store proteinmolekyler, der virker forøgende på reaktionshastigheden af de ofte meget specifikke omsætningsprocesser i cellen. Disse livsnødvendige syntese- og spaltningsprocesser kan derved foregå ved så tilpas lave temperaturer, at det ikke normalt virker ødelæggende på de andre vigtige organiske molekyler. Da enzymdannelsen bestemmes af genernes DNA-koder, er cellens stofskifteprocesser styret af cellekernen.
Enzymer er som sagt opbygget af protein samt evt. en co-faktor. Denne co-faktor kan være et coenzym eller en metalion. Denne co-faktor er i mange tilfælde meget vigtig, for at enzymet kan være aktivt. Det er små bestemte hjælpemolekyler eller ioner. Hvis hjælpestoffet er organisk er det et coenzym. I dette tilfælde er co-enzymet NAD.
Enzymer er altså vigtige for at det er muligt for os at leve. Et enzym angriber et specifikt stof, hvilket det laver om til noget andet, som vi kalder for produktet. Det specifikke stof som enzymet angriber, kalder vi for substratet. Det er faktisk det hele enzymprocessen går ud på. Denne proces er illustreret nedenunder.
Denne proces kan også beskrives lidt nærmere ved at se på den nedenstående tegning. I dette tilfælde kan substratet være et disaccharid, hvilket spaltes til to monosaccharider som er produktet. Til udførelse af denne proces, skal der bruges H2O. Det sted hvor substratet passer ind i enzymet, kaldes for enzymets aktive center. Det er blandt andet også her at en evt. co-faktor sidder. I dette tilfælde er enzymet substratspecifikt. Det betyder at det kun virker på et stof, hvilket er disaccharider. Man kan også sige at enzymer er reaktionsspecifikke, hvilket betyder at de er fremkalder en bestemt reaktion. Når substratet er blevet lavet til produktet, er enzymet klar til at lave en ny proces.
Det viser at coenzymet ikke alene er i stand til at katalysere processen men det er en essentiel del af katalyseringen.
c) Sygdommen er autosomal recessiv og her angives de mulige genotyper for de oplyste personer:
I-1: Aa
I-2: Aa/aa
I-3: Aa
II-3: aa
II-4: AA/Aa/aa
I forældregenerationen er både de to fædre og moren bærer af et recessivt gen for sygdommen. Ellers er det ikke muligt at sygdommen kan nedarves autosomal recessivt. Dog kan man sætte spørgsmålstegn ved om moren har har to allele gener der er recessive, for det er ikke muligt at afgøre ud fra fænotypen, om hun er bærer af sygdommen. Har hun sygdommen vil det betyde at hun ikke danner 5α-dihydro-testosteron. Dette hormon er som før nævnt medvirkende ved dannelsen af de mandlige kønsorganer, hvilket hun selvfølgelig ikke har fået dannet. Derfor er det kun muligt at afgøre hendes genotype ud fra en genetisk analyse. Dog er det muligt at udelukke at hun har genotypen AA, da det ellers ikke ville være en autosomal recessiv nedarvning. Da kræver det at begge forældre er bærer af det recessive gen.
II-3 har genotypen aa og det er muligt at afgøre uden en genetisk analyse, da det kommer til udtryk ved en kvindelig fænotype ved fødslen. Det vil sige at de mandlige kønsorganer enten ikke er dannet eller er misdannede på trods af kromosombesætningen XY.
II-4 er det slet ikke muligt at sige noget om genotypen, da det er en pige. Hun kan i teorien have samtlige 3 genotyper, da det ikke er muligt at afgøre noget ud fra fænotypen. Dog kan man kan man regne på sandsynligheden for de forskellige genotyper hun kan besidde.
Hvis moren har genotypen Aa, så vil sandsynligheden for datterens genotype være:
AA 25%
Aa 50%
aa 25%
Hvis moren har genotypen aa, så vil sandsynligheden for datterens genotype være:
Aa 50%
aa 50%
Hvis II-4 får et barn, vil det være muligt at kunne sige lidt mere om genotypen, hvis det bliver en dreng. Dog er det ikke muligt at konkludere noget ud fra det, så den eneste mulighed for at få bestemt hende genotype er ved en genetisk analyse.
a) Ved indtagelse af uforarbejdet cassava nedbrydes de cyanogene glukosider til glucose (C6H12O6) og et stof der indgår i en ny enzymatisk nedbrydning til blandt andet blåsyre. Den første nedbrydelse foregår ved enzymet hydrolase, der er i stand til at spalte bindingen mellem det første C-atom i kulstofringen og oxygen. Spaltningen er en hydrolyse da det foregår under optagelse af vand (H2O). Herved dannes der en alfa-glucose, da OH-gruppen på det første C-atom går nedad. C4H7 nedbrydes videre ved en anden enzymatisk nedbrydning til blåsyre (HCN).
b) Ved nedbrydning af cyanogene glukosider dannes blåsyre, hvilket hæmmer ensymkompleks 4 i figur 2. Dette enzymkompleks er cytochromoxidase i respirationskæden og når det ikke fungerer optimalt, vil dannelsen af ATP ud fra protongradienten over den indre membran i mitochondriet ikke fungere. Herved dannes den energirige binding ATP ikke og cellerne mangler energi.
I Krebs cyklus som foregår i cellens cytoplasma dannes NADH + H+ ud fra acetyl-conemzymA og H2O. Dette hydrogenoverførende coenzym føres videre ind i den indre membran i mitochondriet, hvor det har sin funktion i repirationskæden. Ud fra enzymkompleks 1, hvilket består af adskillige proteiner og forskellige metalioner som cofaktor modtager komplekset elektroner fra coenzymet NADH + H+ og videregiver dem til et andet coenzym, hvilket er ubiquinon. Dette kaldes også for coenzym Q. Her omdannes FADH til FADH2. Denne overførsel giver enzymkompleks 1 så meget energi, at det kan pumpe protoner ud i mitochondriets ydre rum.
Ubiquinon overfører elektronerne til enzymkompleks 3, hvilket er cytochromreduktase. Dette enzymkompleks overfører elektroner til cytochrom C ved at jern(III)ion reduceres til jern(II)ion. Herved er det en reduktase. Elektronoverførslen giver igen enzymkompleks 3 så meget energi at det kan pumpe protoner ud i mitochondriets ydre rum.
Nu afleveres 4 elektroner til et oxygenmolekyle og der optages to hydrogen, hvilket ses ud fra figur 2. Enzymkompleks 4, som står for denne proces er en cytochromoxidase, da der foregår en oxidation ved forbrug af oxygen. Ved dannelsen af vand pumpes der flere protoner ud i det ydre rum i mitochondriet, men hvis en person indtager cyanogene glukosider i en tilstrækkelig mængde, så kan det blive livsfarligt, da blåsyre vil blokere for denne funktion. Blåsyre er meget giftigt fordi det bindes til og derved blokerer det sted i hæmoglobin, hvor til O2 normalt bindes. Der dannes altså ikke vand og protongradienten over den indre membran er ikke stor nok til dannelsen af ATP ved enzymkomplekset ATPsyntase.
c) Cassavarødderne indeholder de cyanogene glukosider, hvilket overvejende de fleste respirerende organismer ikke kan tåle, da blåsyre dannes og hæmmer respirationskæden i mitochondrierne. Det er altså en udmærket forsvarsmekanisme overfor planteædende organismer.
Generelt fungerer rødderne som oplagsnæring for planten. Her oplagres glukose i form af stivelse, hvilket dannes i grønkorn i plantens blade. Glukose diffunderer ud i cytoplasmaet og opbygges til disaccharidet sucrose. Det transporteres fra de grønne celler via sikar til rødderne. Her kan planten gemme energi og senere bruge det til opbygning af cellulose i cellevæggen, opbygning af fedtstoffer, aminosyrer, DNA, RNA, ATP, NADPH2, FAD, vitaminer osv.
Derfor ønsker planten at beskytte sit lager af energi og derfor er denne forsvarsmekanisme udmærket.
Opg 1B:
a) Genet for enzymet CYP79 er som følgende:
DNA-koden: CCAAAAGAA
mRNA-koden: GGUUUUCUU
mRNA-koden svarer til den viste DNA-sekvens på figur 3.
mRNA spiller en altafgørende rolle i proteinsyntesen, da det ved transkription viderebringer koden for dannelsen af et specifikt protein på ribosomerne i cytoplasmaet. Det vil sige at mRNA er essentiel.
Selve transkriptionen foregår i cellekernen og her omskrives DNA til mRNA (messenger RNA). Denne proces ligner replikationen meget, hvor der dannes et identisk ens DNA ud fra en DNA-streng. Det hele starter med at et specielt enzym som hedder RNA-polymerase binder sig til DNA lige før et gen. Dette sted er en promoter og det gør at RNA-polymerasen kan genkende startstedet. Herefter kører DNA-polymerasen gennem genet, mens det aflæser baserne i DNA, og udfra baseparringsreglerne dannes der RNA. Når RNA-polymerasen mødet et stopsignal, stopper den med at transkripere DNA og er klar til en ny transkription. Forskellen på RNA og DNA er at RNA er enkeltstrenget, hvorimod DNA er dobbeltstrenget. Men et andet faktum er at når den bestemte DNA-sekvens transkriberes til mRNA, så transkriberes det faktisk først til pre-mRNA. Pre-mRNA består af både introns og exons Introns er det ikke-kodende DNA. Det koder altså ikke for noget og har faktisk ingen betydning. Samtidig findes der også andre elementer i introns som dog har en betydning, men som ikke bruges som koder. Det gør blandt andet at enzymer som skal transkribere DNA-sekvensen kan finde startstedet for transkribtionen. Men introns i pre-mRNA bliver fjernet ved en proces der kaldes splicing. Introns splejses fra molekylet og det færdige modne mRNA består så kun af exons, hvilket er det kodende. Dette gen består af 23 exons. Pre-mRNA består her af 150kb. Efter at alt introns er fjernet, er der kun 4,5bp tilbage og det bliver translateret til 1500 aminosyrer. Undersøgelser har faktisk vist at der kun er omtrent 3-5% exons og resten er introns. Det ses på den nedenstående figur.
Nu transporteres mRNA ud i cytoplasmaet til et ribosom, hvor det kan translateres. Translationen foregår ved hjælp af et andet molekyle som kaldes tRNA (transportRNA). Først startes translationen ved at et codon for methionin fortæller at translationen skal startes. Herefter sætter aflæses codon for codon og specifikke tRNA transporterer aminosyrer hen til ribosomet og placerer aminosyrerne i den rækkefølge som mRNAs baserækkefølge. I takt med at mRNA aflæses bliver aminosyrerne bundet sammen i den bestemte rækkefølge og der dannes et polypeptid. Bindingerne mellem aminosyrerne hedder peptidbindinger. Når der så kommer et stopcodon, vil specielle proteiner frigøre det færdige polypeptid fra tRNA og proteinet er dannet.
Proteinsyntesen er her forklaret kort. I praksis er processen en del mere vanskelig. Der deltager mange flere forskellige enzymer og proteiner som alle har en betydning for dannelsen af det færdige protein. Disse dele af processen vil jeg ikke komme nærmere ind på.
b) Ved antisenseteknikken, som er vist på figur 3, indsplejser man et gen, som blokerer genet for en uønsket egenskab, hvilket i dette tilfælde er dannelsen af de cyanogene glukosider.
Man tilfører altså planten et gen som er komplementært til genet for den uønskede egenskab. Det betyder altså at det komplementære gen til CYP79 er: GGTTTTGTT
Dette gen som er komplementært overfor det uønskede gen CYP79 vil ved transkription lave mRNA der ligeledes er komplementært til mRNA for CYP79. Det medfører at de to mRNAstrenge vil gå sammen og lave et dobbeltstrenget RNA-molekyle, og det kan ikke translateres, da det kun translateres som enkeltstrenget. Det medfører at enzymet CYP79 ikke dannes og de cyanogene glukosider dannes ikke i rodknoldene.
Dog er der nogle problemstillinger omkring antisenseteknikken. De genmodificerede cassavaplanter fungerer ikke helt efter bogen og der vil stadig dannes cyanogene glukosider, men dog ikke i en ligeså stor mængde. Det mindsker forarbejdningen af cassava.
For at det er muligt at anvende antisenseteknikken, så er man nødt til at kende DNA-sekvensen for det uønskede gen, CYP79. Det kan findes ved en DNA-sekvensanalyse, hvor der er brugt en gel-elektroforese. Denne metode bruges ofte ved kortlægningen af det menneskelige genom, da man kan bestemme nukleotidrækkefølgen i en nukleinsyre.
Når man har et stykke af et DNA som skal analyseres, så er man nødt til at denaturere det, da man kun har brug for den ene streng. De to strenge er komplementære, så det har ingen betydning, hvilken streng der benyttes. DNA-sekvensen denatureres ved at opvarme det til omtrent 90 grader. Her vil de svage hydrogenbindinger mellem baserne brydes og de to strenge skilles fra hinanden. Dernæst tilsætter man en radioaktiv primer, som er et lille kunstigt stykke DNA, som er komplementær til et stykke af det DNA man vil sekvensbestemme. Primeren hybridiserer nu med DNA-sekvensen.
DNA-polymerase samt alle de fire normale nukleotider tilsættes fire forskellige reagensglas. I hvert af disse reagensglas er der en af de fire forskellige dideoxynukleotider. Nu efterligner man den naturlige replikation, hvor polymerasen bruger det enkeltstrengede DNA som skabelon til at opbygge en ny streng. Ved hjælp af baseparringsreglerne, så indsættes de respektive baser som er G, C, T og A. Det er smarte er at når der bindes et dideoxynukleotid i stedet for et almindeligt nukleotid, så stopper replikationen, da der på 3’enden mangler et oxygen. Det betyder at der i hvert af de fire reagensglas dannes forskellige længder af DNA-sekvensen. For hvis der vælges et normalt nukleotid i stedet for et dideoxynukleotid, så forsætter replikationen. Derfor findes der forskellige længder af DNA-sekvensen. Nukloetiderne mærkes også radioaktivt, så man er i stand til at se, hvor langt de har vandret i gel-elektroforesen senere.
Der bruges typisk en polyakrylamid-gel eller en agarose-gel til en gel-elektroforese. Den mest anvendte er agarose-gelen. Forskellen på de to stoffer er hvor hurtigt molekylerne vil vandre ned igennem gelen. Typisk bruges en polyakrylamid-gel til meget små molekyler, hvor agarose-gelen typisk bruges til DNA-molekyler fra 200bp – 20.000bp. Derfor er der højst sandsynligt nok også blevet brugt en polyakrylamid-gel til en DNA-analyse af genet CYP79.
Det er ikke muligt at se DNA-molekyler, og derfor kan vi heller ikke se hvor lang de forskellige molekyler når i en gelelektroforese. Derfor skal de visualiseres og her bruges typisk ethidium-bromid, hvilket binder sig til DNA-molekylet. Derfor er det også et farligt stof, da det er kræftfremkaldende. Det er i stand til at binde til DNA-molekylet og kan herved også skabe unormal cellevækst. EtBr er et fluorescerende molekyle og kan derfor ses under ultraviolet lys. Man kan også mærke DNA med et radioaktivt mærke, hvilket udsender stråling. Der kan herefter tages et røntgenbillede af gelen og DNA-båndene kan ses.
DNA er på grund af phosphatgrupperne i molekylerne negativt ladede ved neutralt pH, hvilket betyder, at DNA bevæger sig mod den positive elektrode i løbet af elektroforesen, og små kompakte molekyler vil vandre hurtigere gennem gelmaterialet end større molekyler. Gel-elektroforese er en utrolig effektiv metode til at adskille DNA efter størrelse, da man er i stand til at adskille DNA-molekyler med en variation på blot et enkelt nukleotid.
Det betyder at den DNA-sekvens med færrest nukleotider vil vandre længst. Og da kører gel-elektroforesen fra fire forskellige brønde, så vil der skabes fire bånd. Man ved altså hvilke nukleotider der er i hvilken brønd. Herved vil den DNA-sekvens der vandrer længst bestå af færrest nukleotider og det er i tilfældet sekvensen fra brønden med ddC, da det første nukleotid i CYP79 er C. Herefter er det muligt at anvende antisenseteknikken.
c) Der er en lang række fordele og ulemper ved antisensteknikken. Ved dannelsen af cassavaplanter med et lavere indhold af cyanogene glukosider, vil det formindske den langvarige forarbejdningsproces med det store forbrug af skyllevand. Det har en stor betydning, da planten i nogle afrikanske lande udgør op mod 60% af befolkningens samlede energiindtag. Et mindre forbrug af skyllevand vil ikke tære så alvorligt på vandresourcerne som i forvejen er ret begrænsede i de afrikanske lande. Der vil altså være mere vand til den enkelte afrikaner. Desuden medfører det mindre forbrug af skyllevand en langt mindre risiko for miljøproblemer. Vandspejlet vil ikke trække sig tilbage og vand vil ikke være så stor en mangelvare.
Den dannede blåsyre er også meget giftig for mennesker og alene en mængde på over 5 mg er nok til at kunne udgøre en reel sundhedsrisiko for et menneske. Derfor er det generelt et stort problem i Afrika. Desuden fjernes en del af det hårde arbejde ved forarbejdningen af cassavarødderne. Det er et hårdt arbejde og det kan tage op til flere dage at forarbejde det, og det medfører først og fremmest en miljørisiko men ved mindre forarbejdning, vil arbejdsbyrden samtidig også falde. Det medfører en ændring i arbejdsfordelingen og der vil være mere tid til andre arbejdsopgaver.
I dag arbejdes der stadig på Landbohøjskolen i København med udviklingen af en cassavaplante der er helt giftfri. Men det er stadig ikke lykkedes helt at udvikle en 100% giftfri udgave, da antisenseteknikken ikke er 100% virkende. Der er produceret planter, hvor dannelsen af de cyanogene glukosider er reduceret, men der arbejdes stadig på en forbedring af planten.
Man må dog være opmærksom på at der dannes en gensplejset plante og det kan medføre sine konsekvenser. Der dannes altså en plante, hvor genmaterialet vil være mere identisk. Den genetiske variation vil blive mindre og muligheden for overførsel af forskellige sygdomme bliver større. Man ved reelt set ikke om planten er mindre modstandsdygtig overfor enkelte sygdomme. Selvfølgelig forsøger man at tage højde for det ved udviklingen af planten, men risikoen er der, men hvor stor den er det er spørgsmålet. Desuden kan man stille spørgsmålstegn ved kvaliteten af cassavaplantens rødder. Er fødens kvalitet god nok til den afrikanske befolkning? Desuden kan det også skabe debat i blandt befolkningen. Nu er dannelsen af cassavaplanten med blokering af gener dannet og der udvikles hele tiden nye eksempler, men hvor går grænsen? Er det også i orden at lave gensplejsning på bakterier, dyr og måske mennesker? Derfor har vi blandt andet etisk råd i Danmark til at vurdere det og skabe debat omkring det.
Umiddelbart er fordelene meget større end ulemperne og man bør se på det fra den vinkel, at dert kan være med til at formindske mijøforureningen, man undgår en sænkning af vandspejlet, arbejdsbyrden bliver mindre for den enkelte afrikaner og deres adgang til føden bliver lettere. Fordelene ved udviklingen af denne plante er altså meget store.
Opg 3:
a) Den dannede mængde CO2 er et udtryk for gærcellernes aktivitet, da de ved den aerobe respiration omdanner sukkerstoffet til kuldioxid og vand og herved udskiller det som affaldsprodukter. Under iltfattige, anaerobe forhold vil der dannes ethanol og kuldioxid under gæring. Derfor vil en højere koncentration af kuldioxid betyde en forøget aktivitet af gærceller, da et af slutprodukterne altid vil være kuldioxid.
Gærceller er svampe og dermed også eukaryotiske celler. Dog er der nogle forskelligheder fra de eukaryotiske celler vi mennesker består af og for eksempel alger. Svampes cellevæg er ofte opbygget af et kulhydrat- og kvælstofholdigt stof der hedder kitin. Gærceller er en gruppe af svampe som ofte danner enlige celler uden et egentlig frugtlegeme. De formerer sig ved knopskydning og den type gær der højst sandsynligt er blevet anvendt i dette forsøg må være Saccharomyces cerevisiae. Denne type gær er det samme som det vi i daglig tale kalder for bagegær.
Dog må der i forsøget tages højde for en usikkerhed, da gæring måske vil forekomme under forsøget. Gæring er en ufuldstændig nedbrydning i modsætning til den fuldstændige aerobe forbrænding. Her under respirationen oxideres glukose fuldstændig til kuldioxid og vand og al kemisk energi frigøres som varme og ATP. Under gæring dannes det netop kun en del kuldioxid, men derimod mindre organiske molekyler som stadig indeholder kemisk energi. Der frigives altså under gæring langt mindre kemisk energi og mængden af ATP er dermed tilsvarende mindre. Det betyder at en mindre energimængde vil betyde at mange gærceller ikke deler sig ved knopskydning, da betingelserne for det ikke er til stede.
Under respirationen omdannes glukose og ilt som før nævnt til kuldioxid, vand, ATP og varme. Ud af et mol glukose dannes der 38 mol ATP og det svarer til 42% af den samlede kemiske energi fra glukosen. Derved går 58% af energien til som varmetab.
Da det nok er bagegær der er blevet anvendt i forsøget, vil det betyde at slutprodukterne under gæringen er ethanol og kuldioxid. Derved vil det ikke give en speciel stor usikkerhed i forsøget. Det er derfor ikke helt ligemeget hvilke former for gærsvampe der er blevet anvendt under forsøget.
b) Forsøgsresultaterne er afbildet på millimeterpapir. Se venligst det vedlagte bilag 1. Der ses at ved en sirupkoncentration på 0%, da er der ikke opsamlet nogen mængde kuldioxid. Det viser at gærcellerne kun er i stand til at leve ved tilstedeværelse af energi i form af sukkerstof, hvilket er det sirup som bruges.
Ved en sirupkoncentration på 3,2% ses der en meget lille aktivitet af gærceller, da der over 2 døgn er blevet produceret 2 mm kuldioxid. Herefter stiger aktiviteten kraftigt, da den målte mængde kuldioxid stiger kraftigt. Der nås et maksimum ved en sirupkoncentration på 25%. Her er den målte mængde kuldioxid 53 mm efter 2 døgn. Herefter falder den målte mængde kuldioxid i takt med at sirupkoncentrationen stiger. Ved en sirupkoncentration på 50% er mængden af kuldioxid nede på 11 mm og ved 100% sirupkoncentration, da er der er ingen aktivitet tilstede i glasset.
Forsøget viser at når der ikke er en sirupkoncentration tilstede, så er gærcellerne ikke i stand til at leve. Gærcellerne har brug for energi for at kunne leve. Ved en sirupkoncentration på 25%, er der en meget høj aktivitet i glasset og det må betegnes for at være omkring de optimale betingelser for gærcellerne. Ved en sirupkoncentration på 50%, da er aktiviteten faldet meget og gærcellerne lever ikke under de optimale forhold mere. En så stor sukkerkoncentration skaber en osmotisk effekt, der trækker vand ud af gærcellerne. De dør simpelthen af den osmotiske effekt, da koncentrationen af sukkerstof udenfor cellerne er en del højere end inde i cellerne.
På bilag 2 er det muligt at se den forventede aktivitet. Den vil højst sandsynligt være mere gældende og man kan blandt andet se at den stemmer overens med forsøgsresultaterne. Denne graf er baseret på det teoretiske omkring osmotisk effekt og gærcellernes aktivitet i forhold til forsøget.
c) Syltetøj og saft med et lavt sukkerindhold skal opbevares i køleskabet, hvor temperaturen typisk er 5 grader. Herved reduceres bakterier og svampes aktivitet og risikoen for at det bliver fordærvet er meget mindre, da deres enzymer fungerer meget dårligt. Ved temperaturer under frysepunktet går de enzymatiske processer helt i stå. Tilsvarende produkter med et højt sukkerindhold kan godt opbevares ved stuetemperatur, da det høje sukkerindhold skaber en osmotisk effekt. Den osmotiske effekt vil trække vand ud af bakterier og svampes celler, da koncentrationen af sukker er langt større udenfor cellen end indeni cellen og koncentrationen af vand er langt lavere udenfor cellen end indeni i cellen. Bakterie og svamp kan altså ikke leve ved en høj koncentration af sukker. Det er desuden vigtigt at det er sukker i form af enten monosaccharider eller disaccharider, da polysaccharider ikke besidder den osmotiske effekt. Det ser vi blandt andet ved leveren og musklerne, hvor vi oplagrer glukose i form af glykogen. Hvis polysaccharider i dette tilfælde besad osmotisk effekt, så ville disse celler sprænges af alt for meget vand i cellerne men det er ikke tilfældet.
Temperaturens betydning for bakterier og svampes aktivitet udnytter vi blandt andet også, når vi laver mad og ønsker mad der kan holde sig i lang tid. For eksempel bringes syltetøj og saft ved fremstillingen op i nærheden af kogepunktet for at dræbe svampe og bakterier. Desuden anvendes også autoklavering, hvor man sikrer sig at alle organismer dræbes. Det er dog ikke anvendt ved syltetøjs- og saftfremstilling, da det har en betydning for smagen.
Når det varmes op til nærheden af kogepunktet så påvirkes den tertiære struktur af enzymer. Når temperaturen stiger, vil tertiærstrukturen ændres, da hydrogen- og ionbindinger vil sprænge. Det ses blandt andet, når DNA varmes op. Da denaturerer DNA-molekylet, da alle hydrogenbindingerne sprænger. Samtidig vil svovlbroer også sprænges, og det betyder at enzymmolekylerne ændres permanent. Det ses blandt andet når et æg koges. Da brister svovlbroerne og æggehviden bliver stiv og helt hvid. Da ved vi også at ægget ikke ændres til den normale tilstand igen når det nedkøles. Det beviser at når enzymers tertiære struktur ændres permanent, så vil de ikke virke mere og herved vil organismerne dø, da enzymerne er essentielle for en organismes funktion.
Opg 5:
a) 5α-dihydro-testosteron dannes ud fra testosteron og det er hermed et steroidhormon. Testosteron dannes ud fra kolesterol, som omdannes til pregnenoion der atter omdannes til progesteron. Progesteron omdannes til 17-OH progesteron, hvilket omdannes til androstenedion, der er det steoridhormon som omdannes til testosteron. Testosteron er det hanlige kønshormon og det dannes overvejende i testiklernes interstitielle celler. Det dannes desuden også i binyrebarken, men her er produktionen begrænset. Det har en betydning for udviklingen og vedligeholdelsen af sekundære kønskarakteristika hos manden, modning og normal funktion af kønsorganerne. Både testosteron og 5α-dihydro-testosteron består af tre seksleddede og en femleddet kulstofring med tilhørende sidekæder. Dog er forskellen at der på 5α-dihydro-testosteron er fjernet en dobbeltbinding mellem to kulstofatomer i en seksleddet kulstofring og der er herved tilført to H-atomer.
Da det er et steroidhormon betyder det at det er hydrofobt og derfor let udskilles i blodet fra den endokrine celle. Det diffunderer gennem den endokrine celles cellemembran og binder sig til proteiner i blodet. Det er nødvendigt da det netop er et hydrofob molekyle. Det har kun en levetid på timer i blodet men når det når frem til målcellen, så trænger det let cellemembranen, da det er lipofilt. Inde i cellens cytoplasma bindes det til receptorer. Det er dog også muligt at det først binder sig til receptorer inde i cellekernen. Herved vil de påvirke cellens DNA-transkription og dermed hele proteinsyntesen.
Dannelsen af testosteron styres af de overordnede køsnhormoner LH og ICSH. Disse to overordnede hormoner dannes i hypofyseforlappen ved en stimulering af LH-releasing hormon, som produceres i hypothalamus. Hele systemet reguleres ved negativ feedback til hypothalamus og hypofysen.
b) NAD er et brintoverførende coenzym. I dette tilfælde er det en oxido-reduktase, da NADH + H+ overfører to H-atomer til testosteron og der dannes herved 5α-dihydro-testosteron. Det medfører at dobbeltbindingen i den ene seksleddet kulstofring ophæves og der sættes et H-atom på hvert C-atom.
Co-enzymet spiller en stor rolle, da det er en nødvendighed for at enzymfunktionen kan eksistere. NAD optager i dette tilfælde hydrogenatomer, der er blevet frigjort ved en proces og de overføres nu til testosteron . Det er en proces som ikke kan foregå alene, men er del af en langt mere kompliceret proces. Ved overførslen af to hydrogenatomer dannes 5α-dihydro-testosteron.
En celle indeholder tusindvis af forskellige kemiske stoffer. Den har konstant brug for at være i stand til at lave nye stoffer samt at nedbryde dem igen. Samtidig kræver disse processer energi og desuden er det vigtigt at kunne regulere mængden af forskellige stoffer. Det er det vi bruger vores enzymer i cellen til. Enzymer er biokemiske katalysatorer. De er opbygget af protein og evt. co-faktorer. En katalysator er et stof, der fremme en kemisk proces uden selv at blive brugt. Det vil sige at et enzym er et biokemisk stof som er i stand til at fremme en kemisk proces uden selv at blive brugt. Den nedsætter aktiveringsenergien, hvilket fremmer processen. Det vil sige at de biokemiske processer i vores celler alle er styret af organiske katalysatorer, der kaldes enzymer. Enzymer er store proteinmolekyler, der virker forøgende på reaktionshastigheden af de ofte meget specifikke omsætningsprocesser i cellen. Disse livsnødvendige syntese- og spaltningsprocesser kan derved foregå ved så tilpas lave temperaturer, at det ikke normalt virker ødelæggende på de andre vigtige organiske molekyler. Da enzymdannelsen bestemmes af genernes DNA-koder, er cellens stofskifteprocesser styret af cellekernen.
Enzymer er som sagt opbygget af protein samt evt. en co-faktor. Denne co-faktor kan være et coenzym eller en metalion. Denne co-faktor er i mange tilfælde meget vigtig, for at enzymet kan være aktivt. Det er små bestemte hjælpemolekyler eller ioner. Hvis hjælpestoffet er organisk er det et coenzym. I dette tilfælde er co-enzymet NAD.
Enzymer er altså vigtige for at det er muligt for os at leve. Et enzym angriber et specifikt stof, hvilket det laver om til noget andet, som vi kalder for produktet. Det specifikke stof som enzymet angriber, kalder vi for substratet. Det er faktisk det hele enzymprocessen går ud på. Denne proces er illustreret nedenunder.
Denne proces kan også beskrives lidt nærmere ved at se på den nedenstående tegning. I dette tilfælde kan substratet være et disaccharid, hvilket spaltes til to monosaccharider som er produktet. Til udførelse af denne proces, skal der bruges H2O. Det sted hvor substratet passer ind i enzymet, kaldes for enzymets aktive center. Det er blandt andet også her at en evt. co-faktor sidder. I dette tilfælde er enzymet substratspecifikt. Det betyder at det kun virker på et stof, hvilket er disaccharider. Man kan også sige at enzymer er reaktionsspecifikke, hvilket betyder at de er fremkalder en bestemt reaktion. Når substratet er blevet lavet til produktet, er enzymet klar til at lave en ny proces.
Det viser at coenzymet ikke alene er i stand til at katalysere processen men det er en essentiel del af katalyseringen.
c) Sygdommen er autosomal recessiv og her angives de mulige genotyper for de oplyste personer:
I-1: Aa
I-2: Aa/aa
I-3: Aa
II-3: aa
II-4: AA/Aa/aa
I forældregenerationen er både de to fædre og moren bærer af et recessivt gen for sygdommen. Ellers er det ikke muligt at sygdommen kan nedarves autosomal recessivt. Dog kan man sætte spørgsmålstegn ved om moren har har to allele gener der er recessive, for det er ikke muligt at afgøre ud fra fænotypen, om hun er bærer af sygdommen. Har hun sygdommen vil det betyde at hun ikke danner 5α-dihydro-testosteron. Dette hormon er som før nævnt medvirkende ved dannelsen af de mandlige kønsorganer, hvilket hun selvfølgelig ikke har fået dannet. Derfor er det kun muligt at afgøre hendes genotype ud fra en genetisk analyse. Dog er det muligt at udelukke at hun har genotypen AA, da det ellers ikke ville være en autosomal recessiv nedarvning. Da kræver det at begge forældre er bærer af det recessive gen.
II-3 har genotypen aa og det er muligt at afgøre uden en genetisk analyse, da det kommer til udtryk ved en kvindelig fænotype ved fødslen. Det vil sige at de mandlige kønsorganer enten ikke er dannet eller er misdannede på trods af kromosombesætningen XY.
II-4 er det slet ikke muligt at sige noget om genotypen, da det er en pige. Hun kan i teorien have samtlige 3 genotyper, da det ikke er muligt at afgøre noget ud fra fænotypen. Dog kan man kan man regne på sandsynligheden for de forskellige genotyper hun kan besidde.
Hvis moren har genotypen Aa, så vil sandsynligheden for datterens genotype være:
AA 25%
Aa 50%
aa 25%
Hvis moren har genotypen aa, så vil sandsynligheden for datterens genotype være:
Aa 50%
aa 50%
Hvis II-4 får et barn, vil det være muligt at kunne sige lidt mere om genotypen, hvis det bliver en dreng. Dog er det ikke muligt at konkludere noget ud fra det, så den eneste mulighed for at få bestemt hende genotype er ved en genetisk analyse.
Svar #39
23. maj 2006 af anina87 (Slettet)
#38 :
Du har da også skrevet meget, og det er total godt ;)
Du har da også skrevet meget, og det er total godt ;)
Svar #40
25. maj 2006 af GNAGS (Slettet)
hmm, kan se jeg har lavet nogle store fejl ind imellem..
Tror min er til et 9-tal...
Tror min er til et 9-tal...