Tentamen. Introduktion till Bioteknik och Bioinformatik Shp lmblol. 21 oktober, 2011 Kl Uppsala universitet

Transkript

1 Tentamen Introduktion till Bioteknik och Bioinformatik Shp lmblol 21 oktober, 2011 Kl Uppsala universitet Resultat fås på kursens hemsida eller hos Ylva Lutnaes på IBGs kansli, BMC A8:109b Kod: Poäng: Del l: Flervalsfrågor: maxantal poäng 40: Del 2: Essäfrågor max antal poäng 60

2 Svarsblankett Del ett, flervalsfrågor: markera ett svar som det korrekta, ett poäng per rätt svar. Fråga Svar l s lo

3 1. Vilka är de fyra huvudklasserna av biologiska molekyler? a) hormoner, kolhydrater, fett och nukleinsyror b) polypeptider, fosfolipider, socker och nukleinsyra c) protein, kolhydrater, fosfolipider, DNA d) protein, kolhydrater, fett och nukleinsyror e) protein, kolhydrater, lipider och nukleinsyror 2. Vad gäller generellt för makromolekyler? a) de är polymerer av monamerenheter som sätts samman via hydrolys b) de är polymerer av monamerenheter som sätts samman via dehydratisering c) det finns fem olika huvudtyper d) det avgår fem vattenmolekyler då fem monomerer slås samman till en pentamer e) både b och d är rätt 3. Vilket av följande är inte en polymer? a) Glykogen b) Glycerol c) RNA d) Kitin e) DNA 4. Vad är sant för både stärkelse och glykogen? a) de består av enbart förgrenade makromolekyler som bildats från monorneren galaktos b) de består av enbart förgrenade makromolekyler som bildats från monorneren glukos c) båda är upplagsnäring med relativt högt energiinnehåll ( i växter resp. djur) d) båda förekommer i växter e) båda förekommer i djur 5. Vad av följande gäller för proteiner? a) de är bl.a. viktiga komponenter i biologiska membraner b) de är alla lösliga i vatten c) de är mer energirika än lipider och kolhydrater i metabolismen d) de är inte sanna polymerer e) steroider är proteiner 6. Alla av de följande innehåller aminosyror, utom: a) prioner b) puriner c) antikroppar d) enzymer e) chaperoner 7. Vilka skulle konsekvenserna bli av att ändra två aminosyror i ett protein om totalt 433 aminosyror? a) primärsekvensen ändras b) sekundärstrukturen skulle ev. ändras c) den biologiska aktiviteten skulle ev. ändras d) a, b och c är rätt

4 e) endast b och c är rätt 8. Vid basparning då en RNA-molekyl binder till en enkelsträng av DNA, vilken är den RNAsekvens som är fullständigt komplementär och basparar bäst med DNA:t S'TTCGCAA3'? (OBSI konventionen är att vanligen skriva sekvenser 5'> 3') a) S'TTGCGAA3' b) S'TACGGTA3' c) S'UUGCGAA3' d) 5' ATGCGAA3' e) S'GACUUAG3' 9. Laktos, en sockerart i mjölk, består av en glukosmolekyl kopplad genom en glykosidbindning till galaktos. Hur klassificeras laktos? a) som en pentas b) som en disackarid c) som en monasackarid d) som en heptas e) som en glykolipid 10. Vilken grundegenskap hos DNA utnyttjas i cellen vid replikationen? a) Dess "ryggrad" av alternerande socker-fosfat b) Att den kan bilda disulfidbryggor mellan strängarna c) Elementär vridning av molekylen d) Tertiärstrukturen av dsdna e) Komplementär basparning 11. Vilken mikroskopimetod är bäst lämpad om du vill studera levande celler i så bra detalj som möjligt? a) ljusmikroskopi med fixerat och färgat preparat b) svep-elektron m i krosko pi c) transmissions-elektronmikroskopi d) ljusmikroskopi med faskontrast e) en kombination av a och b 12. Cellfraktionering är en speciellt bra metod om man vill: a) studera detaljstrukturen hos biologiska membraner b} utföra fysiologiska studier på intakta celler c) separera organeller och studera dem var för sig d) bestämma storleken på enskilda celler e) klona och sekvensbestämma en viss gen 13. Ett biologisk membran kännetecknas bäst av beskrivningen: a) ett flytande dubbellager av fosfolipider med både djupt inbäddade och ytliga proteiner b) ett fast dubbellager av fosfolipider med proteiner i mitten c) ett enkellager av fosfolipider där svansarna skyddas av proteiner d) ett flytande dubbellager av fosfolipider med proteiner på vardera sidan e) ett fast dubbellager där allting ligger lite hur som helst beroende på funktion

5 14. Allt detta kan förekomma i prokarvota celler, utom: a) RNA b) sporer c) endoplasmatiskt retikulum d) plasmamembran e) ribesamer 15. Allt detta förekommer i en djurcell, utom: a) lysosamer b) kärna c) mitokondrier d) kloroplaster e) peroxisomer 16. Allt detta kan förekomma i växtceller, utom: a) kloroplaster b) mitokondrier c) fiageller d) golgiapparat e) ribesamer 17. Den s.k. signalhypotesen säger att: a) celler signalerar till varandra genom konformationsändringar i sina proteiner b) proteiner innehåller speciella delar som ser till att de hamnar rätt i cellen c) speciella ytreceptorer skickar signaler in i cellen d) kärnan skickar signaler i form av RNA ut till resten av cellen e) det behövs speciella strukturer på cellytan för att celler ska binda till varandra 18. sekretoriska celler kan: a) skicka ut t.ex. utsöndrade proteiner genom pinocytos b) skicka ut t.ex. utsöndrade proteiner genom exocytos c) skicka ut t.ex. utsöndrade proteiner genom endocytos d) skicka ut t. ex. utsöndrade proteiner genom fagocytos e) skicka ut t. ex. utsöndrade proteiner genom passiv transport 19. Varför är rörlighet i biologiska membraner så viktigt? a) om det stelnar så sker ingen transport in till och ut ur cellen b) celle~ kan inte ändra form ens om den behöver c) cellen kan inte förflytta sig ens om den behöver d) cellsignaleringen störs e) alla alternativ (a-d) stämmer 20. Vad av nedanstående är INTE en vanlig funktion hos membranproteiner? a) förankringspunkt för cytoskelettet b) transportproteiner c) enzymer d) transkriptionsfaktorer e) hopfogning av celler i vävnad

6 21. Testosteron (ett steroidhormon) signalerar i cellen genom att: OH.. ~-... a) fungera som en signalreceptor som aktiverar fosforvieringar b) binda till en intracellulär receptor som sedan går in i kärnan och aktiverar gener c) öppna tigandaktiverade jonkanaler d) är i sig själv en "second messenger" som aktiverar enzymer i cellen e) förflytta sig vidare frän cell till cell via "gap junctions" 22. En av huvudkategorierna av signalreceptorer i plasmamembranet bildar dimerer då de binder ligand, vilket i sin tur leder till fosforylering av receptorn själv och sedan aktivering av andra signalproteiner. Vilken typ av receptor är det som beskrivs? a) en G-proteinkopplad receptor b) en tigandaktiverad jonkanal c) en steroidreceptor d) en tyresinkinas-receptor e) glutamatreceptorn 23. För vilka komponenter i signalvägarna är det mycket viktigt med formförändringar (och/eller kovalenta modifieringar) för att signalen ska kunna föras vidare och ge de slutliga effekterna i cellen? a) receptorn som står för själva receptionen/bindningen av signalmolekylen/liganden b) andra proteiner i signalvägarna (under "transduktionen" av signalen) c) proteiner som förmedlar själva responsen d) "second messengers" som t.ex. Ca 2 +-joner och camp e) alternativ a-c är alla viktiga 24. Vad gäller för transkriptionsfaktorer? a) de reglerar syntesen av DNA som svar på vissa signaler b) de bildar camp frän ATP c) de startar adrenalinresponsen i djurceller d) de kontrollerar genuttrycket på transkriptionsnivå e) de kontrollerar genuttrycket genom att styra hur väl ribosomen läser av mrna:t 25. Något förenklat och generaliserat, vad är huvudfunktionen för genregleringen i prokaryota organismer? a) organisera genuttrycket så att generna uttrycks i en viss ordning b) se till så att varje gen uttrycks lika mänga gånger som alla övriga gener c) ge organismen möjlighet att anpassa sig till de yttre miljöbetingelserna d) ge en nybildad cell ett annat genuttryck än en äldre cell

7 e) ge möjlighet för miljöbetingelser att förändra bakteriens genom 26. Det slutgiltiga genuttrycket i en eukaryot kan påverkas på många nivåer. Vad av det nedanstående påverkar inte genuttryck mer än möjligen indirekt? a) reglering av transkriptionen b) kromatinstrukturen och packningen av DNA:t i kärnan c) bildandet av ATP i raitokondrien d) nedbrytningen av mrna e} bindningen av ligand till en intracellulär steroidreceptor 27. Alternativ spiicing (splitsning på svenska) innebär: a) färdiga proteiner kan kopplas samman på olika sätt av speciella enzymer b) introner i den primära transkriptionsprodukten kan klyvas bort på olika sätt då m RNA bildas c) generna förändras i kärnan på olika sätt beroende på miljöbetingelser d) trna:n i cellen kan få olika bitar bortklyvda beroende på var i cellcykeln cellen befinner sig e) transport in i cellen av en viss molekyl kan skötas av olika proteiner beroende på celltyp 28. Genomisk "imprintin~' (ung. prägling på svenska), DNA-metylering och acetylering av histoner är alla exempel på: a) genetiska mutationer b) rearrangemang av kromosomer c) karyotyper d} epigenetiska fenomen e) translocation 29. Varför kallas HIV ett retrovirus? a) viruset bär på en retrofil receptor b) viruset kopierar sitt DNA till RNA med omvänt transkriptas c} viruset kopierar sitt RNA till DNA med omvänt transkriptas d) flera svar är rätt e) inga svar är rätt 30. Varför är HIV viruset genetiskt variabelt? a) Det stämmer inte, HIV viruset är inte genetiskt variabel t b) enzymet omvänt transkriptas är slarvigt och gör många fel c) viruset infekterar många olika typer av individer d) dess omfångsrika genom e) att den har den högsta förmågan att sprida sig av alla virus 31. Vad bestämmer vilken värdcell ett virus infekterar? a) de enzymer som virus kodar för b) det beror på om viruset har RNA eller DNA som sitt genetiska material c) de protein som finns på virus och cellens yta d) de protein som finns i värdcellens cytoplasma e) inga svar är rätt

8 32. Vad av följande är gemensamt för bakterier och virus? a) ribosomer b) celldelning c) cellens strukturella uppbyggnad d) genetiskt material bestående av nukleinsyra e) flera svar är rätt 33. Archaea är en grupp prokarvota organismer a) som växer i långa kedjor och bidrar till kvävefixering från atmosfären b) där den magsårsbakterien Helicobacter pylori ingår c) som innehåller flera arter som infekterar grödor, som t. ex. majs d) som ofta klarar att växa i extrema miljöer, som t.ex. heta källor e) som innehåller många husdjurspatagener 34. l ett experiment så isoleras cdna från tumörceller från en cancerpatient, vad är INTE sant? a) cdnat innehåller inga introner från generna vi undersöker b) cdnat kan göras med hjälp av omvänt transkriptas c) cdnat innehåller allt DNA från tumörcellerna d) cdnat kan användas för att undersöka vilka gener som uttrycks i tumören e) cdnat kan förökas/amplifieras i PCR 35. Bioteknik inkluderar ofta kloning, vad är sant om kloning?? a) kloning av människor och andra djur är principiellt enkelt b) innebär att en DNA sekvens sätts in i en vektor, t.ex. en plasmid c) kan vara en bra metod för att få fram stora mängder DNA, t. ex. för DNA analys d) kloning kan vara ett första steg till överuttryck av proteiner e) flera svar är rätt 36. Om en DNA sekvens ändras från TAGCTGA till TAGCCTGA, vilken typ av mutation har då skett? a) addition b) deletion c) insertian d) dominant e) inget av ovanstående 37. Cyanobakterier a) har förmåga att fotosyntetisera b) kan ge s. k. algblomning vid kuster och stränder. c) kan, enligt endosymbiontteorin, vara ursprunget till kloroplaster i eukaryota fotosyntetiserande celler d) kan fixera atmosfäriskt kväve e) alla svar a-d är riktiga 38. Vad är egentligen bioinformatik?

9 a) en tvärvetenskaplig disciplin där algoritmer för analys av biologiska (särskilt molekylärbiologiska) data utvecklas b) forskning där datorer används för att analysera storskalig (molekylär)biologiska data c) forskning som fokuserar kring det humana genomet d) ett forskningsområde som inriktar sig på att finna nya antibiotika e) alternativ a och b är båda riktiga 39. Med gentester kan man ta reda på om man bär på genen för cystisk fibros och därmed förutsäga om man själv eller ens barn löper risk att bli sjuk? Det gäller dock inte för de flesta hjärt-kärlsjukdomar, vad beror detta på 1 a) Hjärt-kärlsjukdomar har komplext ursprung, kan påverkas av flera olika gener samt hur man lever b) Vi har inte hittat gener som påverkar uppkomst av hjärt-kärlsjukdomar c) De gener som orsakar hjärt-kärlsjukdomar kan inte sekvenseras i patienter d) De genvarianter som orsakar hjärt-kärsjukdomsjukdo e) Det är i Sverigeförbjudet att diagnosticera hjärtkärlsjukdomar pga etisk problematik 40. Vad stämmer bäst in som definition på genus? a) genus är det biologiska könet b) genus är de samlade egenskaperna hos män och kvinnor c) genus är ett begrepp som beskriver det som formar mäns och kvinnors sociala beteende d) genus är ett annat ord för feminism e) inget av ovanstående

10 Del 2 Essäfrågor Skriv svar på separat papper. Skriv läsligt så förenklar du vår rättning. 41. Beskriv med hjälp av bilden nedan hur en eukaryot gen uttrycks från RNA till protein, märk ut de komponenter som visas i bilden och förklara vad som sker i de olika stegen (Sp för korrekt utmärkta komponenter och Sp för en med ord korrekt beskrivning av vad som sker= totalt 10 poäng) ' ).. ) J -~ o Polymerase Chain Reaction, PCR, är en metod för att få många DNA kopior. Metoden och dess amerikanske "uppfinnare" Kary Mullis belönades med 1993 med Nobelpriset i kemi. Man kan säga att PCR in vitro efterliknar cellens DNA replikation. a) Vilka steg liknar och vilka liknar inte cellens egna DNA replikation? (2p) b) Vad används PCR t ill? (lp) c) Vilket enzym används i PCR, och varför passar just det enzymet så bra för metoden? (lp) d) Vid vilka situationer kan man tänka sig att PCR ka n va ra överlägset kloning av DNA? (lp) 43. Biologisk komplexitet genereras på väldigt många olika sätt och nivåer, alltifrån enskilda molekyler till hela biosfären. Proteiner har t. ex. flera distinkta organisationsnivåer. a) Vilka olika strukturella organisationsnivåer förekomm er i ett komplett protein uppbyggt av flera subenheter/polypeptider? Beskriv vad de olika "nivåerna" innebär och vilka bindningar och stabiliserande krafter som är viktiga på respektive nivå. (3p) b) Vad händer (i relation t ill de olika organisationsnivåerna) när ett protein denatureras? (2p) 44. En av världens giftigaste svampar, lömsk flugsvamp (Amanita phalloides) innehåller amatoxiner som är en grupp av minst åtta toxiner, alla cykliska föreningar bestående av åtta

11 am inosyror. Ett av det viktigaste toxinet i denna toxingrupp är Alfa -amanitin. Detta toxin binder irreversibelt (utan att kunna släppa) till RNA polymeras Il i eukaryota celler. Amanita phallaides a) Vad är din hypotes om varför människor dör av att äta lömsk flugsvamp? (2p) b) Va rför t ror du att svampen kan växa utan att påverkas av giftet? (lp) c) Hur tror du att bakterier och arkeer påverkas av detta toxin? (2p) 45. Uppsala universitet och Civilingenjörsprogrammet Molekylär bioteknik deltar i år för tredje gången i en internationell tävling i syntetisk biologi, biologisk ingenjörskonst, igem. Det är möjligt att med ga nska enkla medel skapa helt nya typer av celler som aldrig bildats naturligt och som inte existerat tidigare. Om du hade möjligheten att skapa en ny bakterie för att förbättra världen (för dig, någon anna n eller hela världen) a) vad skulle du skapa för en cell? (lp) b) beskriv i korthet hur du skulle skapa denna nya cell (3p) c) Finns det några risker du bör beakta när du planerar dina försök med att skapa en ny organism? Motivera ditt svar (lp) 46. Förståelse av signaltransduktion (cellsignal lering) och genreglering är en förutsättning för att kunna lösa en mängd bioteknologiska problem - t.ex. för att kunna utveckla nya mediciner som verkar via signalrecept orer eller för att göra ytterligare framsteg i kampen mot cancer. a) Beskriv likheter och skillnader mellan genreglering så som den sker i pro- och eukaryota organismer. (3p) b) Beskriv vilka typer av mutationer (i vilka komponenter) som ofta är centrala då en tumör börjar utvecklas, hur de påverkar cellcykeln och vad det får för fortsatta konsekvenser för cellen. (3p) l själva verket så klarar kroppen hos oss alla oftast själv av att ta hand om förformer av cancer, som uppstår i kroppen spontant många hudratals/tusentals gånger per dygn. c) Hur skulle du vilja gå t illväga för att med någon bioteknologisk lösning " hjälpa kroppen på traven" och bekämpa uppkomsten av cancer då kroppen inte sjä lv klara av det? Cancer är ju en f lerstegsprocess så vad skulle man kunna rikta in det förstärkta försvaret på för att förhindra fullfjädrad cancer? Ge så många exempel du har lust med (men redan ett bra beskrivet exempel räcker för full poäng)! (4p)

12 47. Nyligen kunde man i dagstidninga r och Ny Teknik läsa om DNA undersökningar som gjorts av Rättsmedicinalverket i ett formellt uppdrag av Veronica Ralston, systerdotter till Ingmar Bergman. l experimenten undersöktes mitokondriellt DNA f rån Ingmar Bergman med PCR och följt av DNA sekvensering och gel elektrofores. Resultaten visade först överraskande att Ingmar Bergman inte kunde vara mamma Karins biologiska son och kvällstidningarna gick ut med nyheten att Ingmar Bergman var "bortbyting". Nu har det visat sig att provsvaret var fel pga att laboratoriepersonalen kontaminerat proven med sitt egna DNA. a) Varför används mitokondriellt DNA i denna typ av analyser och inte kromosomalt DNA? (2p) b) Vad är gel elektrofores? Beskriv kortfattat den utrustning som anvä nds och vad som sker. (3p) c) Hur kan man undvika denna typ av felanalys? Ge förslag på kontrollexperiment som gör att man kan lita på de resultat som genereras. (3p) d) Ser du några etiska problem med att en släkting kan beställa släktskapsanalys av en död person? Ta upp två argument (för eller emot spelar ingen roll; 2p) 48. Vi har på kursen diskuterat olika typer av möjligheter att använda olika tillämpningar inom biotekniken för att bidra till en hållbar utveckling? Begreppet " Hållbar utveckling" introducerades redan 1981 av Lester Russel Brown, en amerikansk milj övetare och beskrivs ofta som en utveckling som"... tillgodoser dagens behov utan att äventyra komma nde generationers möjligheter att tillgodose sina behov". En central del av Hållbar utveckling är den ekologiska hållbarhet som handlar om att långsiktigt beva rande av vattnens, jordens och ekosystemens produktionsförmåga och att minska människans påverkan på naturen. a) Ge två exempel på hur biotekniken kan bidra till nya former av energikällor som minskar vårt beroende av de icke-förnybara energikällorna som olja och kol (2p) b) Ge exempel på hur GMO växter skulle kunna bidra till en hållbar utveckling (2p). c) Vilka riskerfinns det med att odla genmodifierade växter i naturen? (2p) d) Vilka risker skulle du kunna nämna som det kan finnas med att äta genmodifierade grönsaker? (2p) c) Vilken forskning tycker du är mest värd att stödja när det gäller biotekniska applikationer inom hållbar utveckling? Motivera ditt svar(2p) Det var allt, lycka till! Margareta och Lars-Göran