Opgave 1 Listeria
Bakterien Listeria kan man anvende indikative agarplader. Her udnyttes det, at Listeria producerer enzymet PI-PLC(Phosphatidylinositol phospholipase C) Når enzymet spalter et farveløst substrat, giver det mørkviolette bakteriekolonier, se figur 1a og b
Angiv reaktionstypen for reaktion 1 vist i figur 1b
Reaktionstypen for reaktionen vist i figur 1b er en hydrolyse, idet vi ser en spaltning af et organisk stof under optagelse af vand.
______________________________________________________________________________________________________________________
Man mener, at enzymet PI-PLC har betydning for bakteriens sygedomsfremkaldende effekt, og derfor har man undersøgt enzymets katalytiske virkning. Resultaterne er vist i figur 2
Substart [S]
(M) v(M*〖min〗^(-1))
2,0*〖10〗^(-6) 4,0*〖10〗^(-6)
1,0*〖10〗^(-5) 1,7*〖10〗^(-5)
2,5*〖10〗^(-5) 3,5*〖10〗^(-5)
5,0*〖10〗^(-5) 5,4*〖10〗^(-5)
1,0*〖10〗^(-4) 8,0*〖10〗^(-5)
2,0*〖10〗^(-4) 1,0*〖10〗^(-4)
4,0*〖10〗^(-4) 1,1*〖10〗^(-4)
Figur 2. Sammenhørende værdier for substratkoncentration og begyndelseshastighed for reaktionen katalyseres af enzymet PI-PLC
Vis at V_max er 1,2*〖10〗^(-4)M*〖min〗^(-1), og bestem K_m-værdien for enzymet PI-PLC ved hjælp af data vist i figur 2.
1/[S] 1/V
500000 250000,0
100000 58823,5
40000 28571,4
20000 18518,5
10000 12500,0
5000 10000,0
2500 9090,9
Når 1/Vo plotter mod 1/[S] fås et Linewear-Burk plot, giver ligningen:
1/V_o =K_M/V_max ∙1/[S] +1/V_max
Vi kan nu bruge den ligning vi får i grafen foroven – ved hjælp af linjens skæring med anden-aksen kan vi bestemme Vmax: V_max=1/8536.2=1.2∙〖10〗^(-4) M/min.
Som tidligere nævnt, er linjens hældning udtrykt ved: K_M/V_(max ) . Da vi kender Vmax, kan vi nu finde KM.
K_M/V_(max ) =0.4892↔K_M=0.4892∙1.2∙〖10〗^(-4) M/min=5.73∙〖10〗^(-5)
Forklar funktionen af primeren, vist på figur 3.
En primer er en kort nucleotidsfrekvens som fungere som en startsekvens, når der skal påsættes frie nucleotider under replikationen. Den er nødvendig for at DNA kan replikeres da DNA polymerasen skal bruge noget DNA for at starte på, så den ikke starter på en nøgen streng. Inden primerens start, indeholder en PCR- blanding.
4. Angiv basesekvensen fra 5’-enden til 3’-enden af bakteriens DNA-stykke, der er fastgjort på pladen vist på figur 3
Vi sætter 5’ på ude i enden og 3’ i enden
5’-T-C-G-A-T-G-T-G-C-G-A-A-G-T-C-A-G-C-C-T-T-T-C-A-C-A-T-G-G-A-‘3
5. Giv forslag til, hvorfor det er vigtigt at kunne bestemme DNA-sekvensen i genomet fra Listeria i forbindelse med større sygdomsudbrud.
For det første er det vigtigt, man ved hvilket DNA- sekvens, man arbejder med. Det er det helt centrale at man har kendskab til genomet fra Listeria i forbindelse med større sygdomsudbrud. Nye DNA-analyser gør det lettere at opfange eller spore bakterien Listeria, og dermed bliver det nemmere at på udbyd under kontrollen.
Opgave 2 Carminsyre- et rødt farvestof
Carminsyre er et rødt og meget stabilt farvestof. Det anvendes i fødevarer og kosmetik og stammer fra skjoldlusen Dactylopius coccus. Der angår 100000 knuste skjoldlus til at fremstille 1 kg af farvestoffet. Figur 1 viser carminsyres kemiske stuktur
Angiv oxygenholdige funktionelle grupper i carminsyre, vist i figur 1 brug evt. Bilag 1
De oxygenholdige funktionelle gruppe i carminsyre er, keton, hydroxygruppe og carboxylsyre.
En gymnasieklasse har undersøgt indholdet af carminsyre i røde bolsjer. Først målte de sammenhørende værdier af stofmængdekoncentration og absorbans af standard opløsninger af carminsyre, se figur 2.
Opløsning Stofmængdekoncentration carminsyre (M) Absorbans (518 nm)
1 1,52*〖10〗^(-4) 1,46
2 1,02*〖10〗^(-4) 1,01
3 7,62*〖10〗^(-5) 0,73
4 5,08*〖10〗^(-5) 0,49
5 2,54*〖10〗^(-5) 0,23
6 1,27*〖10〗^(-5) 0,11
Vis at måleresultaterne vist i figur 2, er i overensstemmelse med Lambert-Beers lov
Lambert-Beers lov er givet ved: A= ε∙l∙[Farvestof], hvor A er absorbans, ε er ekstinktionskoefficienten, l er kuvettebredden og [Farvestof] er koncentrationen af stoffet. Hvis koncentrationen af carminsyre er proportionel med absorbansen, så stemmer måleresultaterne i overensstemmelse med Lambert-Beers lov. Vi plotter derfor koncentrationen mod absorbansen og får:
Målresultaterne stemmer altså overens med Lambert-Beers lov, da vi får en tilstrækkelig ret linje og en R værdi der er meget tæt på 1.
Eleverne knuste et bolsje på 5,0 g. De overførte det til en målekolbe og efterfyldte med vand til 50,0 mL. Herefter målte de absorbansen ved 518 nm til 0,38. Molarmassen af carminsyre er 492,39 g/mol
Beregn indholdet af carminsyre i et bolsje. Resultatet angives i mg.
Forskere arbejder på at fremstille carminsyre ved hjælp af rekombinante(gensplejsede) i stedet for at udvinde det fra skjoldlus. Først isoleres gener, der har betydning for produktion af carminsyre fra skjoldlus. På hver side af disse gener tilføjes en genkendelsessekvens for et bestemt restriktionsenzym. Samme genkendelsessekvens findes naturligt i introns i gærcellerne genom.
Figur 3 viser hvordan gener, der tilfører til dannelsen af carminsyre, kan indsættes i gærcellernes genom .
Forklar hvordan restriktionsenzymet er anvendt i metoden. Der er vist i figur 3.
Restriktionsenzymer anvende til at klippe DNA-kæden op i mindre kæder, i et eller flere gener. Den aktuelle gen udvælges og skal så indsættes i en anden organisme. Metoden med at ‘klippe/klistre’ med restriktionsenzymer og DNA-ligase.
Diskuter hvilken betydning det kan have for produktionen af carminssyre, at generne indsættes i introns i gærcellernes kromosomer.
DNA-sekvens, der er nødvendig for at danne et RNA-molekyle eller et protein-molekyle defineres som et gen.
Opgave 3 D-vitamin
Undersøgelser tyder på, at dele af den danske befolkning mangler D-vitamin. Man har D-vitaminmangel, når koncentrationen af stoffet 25-hydroxyvitamin D under 20*〖10〗^(-6) g/L i blodplasma.
Hovedparten af kroppens D vitamin dannes i huden ved hjælp af sollys. En mindre del af kroppens D-vitamin stammer fra kosten. I cellerne omdannes D-vitamin til stoffet 25-hydroxyvitamin D og videre til stoffet 1,25-dihydroxyvitamin D.
Argumenter for at, der sker en oxidation i reaktion 2. I figur 1
Jeg ved at, ved en oxidationsreaktion bliver der afgivet elektroner. Og ved reaktion 2 kan vi se at der bliver sat en hydroxygruppe til et carbonatom – oxidationstrinnet for 25-dihydroxyvitamin D er -2 pga. To hydrogenatomer som carbonatomet er bundet til. Men oxidationstrinet for 1.25-dihydroxyvitamin D er oxidationstrinnet +1-1 = 0, dvs. ændringen i oxidationstrinnet bliver derved +2 – og da ændringen er positivt, sker der altså en oxidation.
Man undersøger om en person lider af D-vitaminmangel ved at måle koncentrationen af 25- hydroxyvitamin D i blodplasma. I en prøve fra en person er det målt en koncentration af 25-hydroxyvitaminer D 4,0*〖10〗^(-8) M. Molarmassen 25-hydroxyvitamin D er 400,g/mol
2. Vurder ud fra beregningen, om personen lider af D-vitamin mangel.
Det oplyses i opgaven, at Man har D-vitaminmangel, når koncentrationen af stoffet 25-hydroxyvitamin D er under 20 · 10-6 g/L (= 20· 10-6 M) i blodplasma.
(20∙〖10〗^(-6) g/L)/(400.64 g/mol)=4.99201 ∙〖10〗^(-8) mol/L
Vi får således en værdi (4.0 · 10-8 M) der er mindre end 5.0 · 10-8 M, må vi antage af personen lider af D-vitamin mangel.
D-vitamin har mange positive effekter i kroppen. Det medvirker blandt andet til at aktivere T-dræberceller i det specifikke immunforsvar. Det sker ved at aktivere genet for proteinet PLC-γ1, som er nødvendigt for at T-dræbercellen kan dele sig, se figur 2.
3. Redegør ved hjælp af figur 2 for, hvordan D-vitamin aktiverer celledeling i T- dræberceller, og vurder herunder betydningen for immunforsvarets funktion
Før T-dræbercellerne kan udøve en funktion, er det vigtigt, at D-vitamin er tilstedet. Når hvilende dræber T-celle genkender et fremmedlegene i form af en virus eller baktier, aktiveres en receptor, på T-dræbercellens overflade. Aktivering af receptoren sker, så sender den først et signal ind i cellens cellekernen, med informationen om, at den skal producerer en receptor for D-vitamin, VDR. Det betyder, at dræber T-cellen nu er i stand til at binde D-vitamin, som kommer ind i cellen via blodstrømmen. Bindingen af D-vitamin til receptorerne fører til at vitaminet og receptoren bliver transporteret ind i cellekernen. Herved får T-dræbercellen besked om, at den skal producere proteinet PLC. PLC er nødvendigt for, at dræber T-cellen kan komme i gang med sit arbejde. Den arbejde består i, at dele sig i en hel masse T-dræberceller, for at dræbe indtrængende mikroorganismer.
4. Analysér resultaterne, vist i figur 3
Figuren viser D-vitaminstatus hos raske kvinder i en alder af 45-58 år. Det fremgår, at d-vitaminstatussen er højst under månederne juni-september/november, hvilket er de såkaldte varme måneder i Danmark – hvor der er mest sollys i Danmark. D-vitamin dannes i huden, når den udsættes for solstråler. Solstråler indeholder UV-lys, som er nødvendigt for dannelsen af D-vitamin. På figuren ser vi desuden, at de måneder hvor der ikke er sol i Danmark, falder deres D-vitaminstatus en del. Dette er ganske forventeligt i et land som Danmark, hvor der ikke er tilstrækkelig sollys året rundt til at dække d-vitaminbehovet. Derfor er vi afhængig af andre kilder til at dække vores d-vitaminbehov. Andre kilder til at dække d-vitaminbehov kunne være mad (såsom fede fisk, kød, ægt, mælkeprodukter osv.), vitamin-tilskud. Eller tage på ferie.
D-vitaminmangel kan fører til mange sundhedsmæssige problemer. D-vitamin har nemlig afgørende betydning for, at kroppen kan optage kalk og fosfat fra tarmen, og at der ikke udskilles for meget kalk gennem nyrerne i urinen. Når vi har for lidt kalk i blodet, så bliver der frigivet kalk fra knoglerne. Hvis dette ikke bliver fyldt op igen, bliver knoglerne bløde, og dette kan give en del smerter. Muskelkraften bliver derved nedsat og der er øget risiko for knoglebrud og deforme knogler – knoglebrud ses oftest hos kvinder der har passeret overgangsalderen, og som har tilstrækkelig kraftig D-vitaminmangel. Folk som også har været van til varme fx mørke mennesker, kan især også have brug for D-vitamin da deres hud faktisk er skabt til, at være i de varme lande.
D-vitamin siges desuden også at have betydning for en række andre sygdomme, såsom kræft, hjerte-kar-sygdom, sukkersyge.
5. Diskuter om det er en god idé at berige fødevarer med D vitamin
Emnet om at berige fødevarer med D-vitamin har været omdiskuteret flere gange, men det endnu ikke blevet gennemført i Danmark. Forskningen er baseret på at, burde tilsætte vitaminen til basisfødevarer såsom brød, mælk og eventuelt fedtstoffer. For selvom der allerede findes madvarer der indeholder D-vitamin, så ser vi fortsat et problem med, at en del danskere har for lidt D-vitamin i kroppen. Men det kan også have konsekvenser, at berige fødevarer med D-vitamin. Høj doser af D-vitamin kan være skadeligt for mennesker, og man skal også huske at tænke over, hvad det er for nogen produkter man præcis beriger, og om der er en risiko for, at nogen får for meget. Folk spiser jo forskelligt og i forskellige mængder. Så det kan godt gå hen og blive et problem. Så det er bestemt ikke nemt, bare at berige fødevarer med D-vitamin. Som sagt findes der allerede fødevarer der indeholder D-vitamin, så i stedet for at berige andre fødevarer med D-vitamin kunne man måske reklamerer for hvor vigtigt D-vitamin egentlig er, især i vinterhalvåret i Danmark. Søger for at forklare folk, at det er vigtig de kommer ud i solen når den er der og at når solen ikke er tilstedet i Danmark, er man nødt til at spise mad der indeholder D-vitamin eller tage vitamin-tilskud. Det er muligt at få sin D-vitamin niveau op på det rigtig niveau, uden at berige fødevarer med D-vitamin.