Biologi och miljövetenskaper: urvalsprovs modellsvar 2019

Transkript

1 Biologi och miljövetenskaper: urvalsprovs modellsvar 2019 Uppgift (i) Det finns ingen målsättning med naturligt urval, men det gynnar de dugligaste/ bästa individerna och leder på längre sikt till att individer anpassar sig till rådande miljöförhållanden (5 p). (ii) Inom selektiv avel strävar människan till att systematiskt ändra/utveckla vissa/önskade egenskaper hos stammen/sorten/rasen (5 p). 2. (i) Det naturliga urvalet verkar på individens duglighet, alltså egenskaper som inverkar på fortplantningsframgång och/eller överlevnad, såsom antalet avkommor eller skyddsfärg (5 p). (ii) Selektiv avel verkar helt och hållet på egenskaper som människor vill ändra på, såsom stor kött- eller mjölkproduktion eller kort stjälk hos säd (5 p). 3. För att urvalet ska ha en effekt på en viss egenskap måste det finnas genetisk/nedärvbar variation inom egenskapen. I rena linjer orsakas all variation av miljön, vilket betyder att egenskapen inte förändras på grund av urval (4 p). Kvalitativa egenskaper (som påverkas av en gen) såsom färg förändras lättare, eftersom de har mindre variation som orsakas av miljön. Kvantitativa egenskaper (som påverkas av flera gener) såsom skörd förändras mindre lätt, eftersom de ofta har mer variation som orsakas av miljön (4 p). Dominant nedärvda egenskaper förändras snabbare än recessivt nedärvda egenskaper (2 p). Den maximala poängmängden är 10. Inom dessa ramar kan poäng också fås för följande: förändringens hastighet beror på hur starkt (det riktade) urvalet som påverkar egenskapen är (1 p) pleiotropi, alltså då en gen inverkar på flera egenskaper, kan ha en inverkan på förändringens hastighet (1 p). Poäng ges inte för förändring/evolution som sker på grund av genetisk drift (t.ex. flaskhalseffekten, grundareffekt) eftersom dessa förändringar inte sker på grund av urval utan på grund av slumpen. 4. Stabiliserande urval, riktat urval, disruptivt urval (3 p). I det naturliga urvalet kan urvalstypen ändras när förhållandena ändras med tid och/eller plats. I stabila förhållanden är urvalet vanligen stabiliserande. Om omständigheterna är olika inom artens livsmiljö kan disruptivt urval ske, vilket kan leda till artbildning (4 p). Selektiv avel är vanligen ett riktat urval där målet är en ren linje/homozygoti för önskad egenskap (3 p). Den maximala poängmängden är 10. Inom dessa ramar kan 1 poäng fås om sexuellt urval nämns.

2 5. Båda beskriver individens genetiska kvalitet/värde i förhållande till andra individer i populationen/stammen. Duglighet är individens förmåga att överleva och producera så många förökningsdugliga avkommor som möjligt i förhållande till populationens andra individer (5 p). Avelsvärdet är individens genetiska värde i förhållande till den av människan önskade egenskapen. Det kan bestämmas genom att beräkna individens avkommas avvikelse från populationens medeltal (i genomisk förädling utifrån individens genetiska markörer). Inom selektiv avel används de individer som har ett högt avelsvärde för fortplantning. Dessa individers gener/allelkombinationer/egenskaper blir då vanligare i stammen/sorten/populationen (5 p). Den maximala poängmängden är 10. Inom dessa ramar kan 1 poäng fås om det i svaret beskrivs/förklaras att de egenskaper som utvecklas genom förädling kan försämra organismernas förmåga att överleva i naturen. *** Poäng kan ges om svar på en fråga som ställs på ett visst ställe ges annanstans i svaret, men endast en gång (poäng fås inte flera gånger även om samma sak nämns på fler ställen än ett). Svarets klarhet och logik, max. 4 poäng.

3 Genetik (TY) MODELLSVAR 1. Ritning. Rita en schematisk bild över plasmidvektorn och märk ut i den antibiotikaresistensgenen, lacz-genen, klippstället för restriktionsenzymet och DNA-replikationens startpunkt. (8 p) antibiotikaresistensgen lacz-gen replikationens startpunkt restriktionsenzymets klippställe 2. Essä. En forskare ville klona i en plasmid en 230 baspars del av människans värmechocksproteingen (Hsp70A-genen). Hurudana arbetsmoment hör till detta (motivera vid behov) före granskningen om kloningen har lyckats görs? (28 p + 4 p) Eukaryoternas DNA/gener har förutom proteinkodande exoner, mellanliggande icke-kodande introner (2 p). Om intronerna skulle vara med i DNA som förs in i bakterien, produceras inte protein, eftersom bakterier inte kan ta bort introner från pre-mrna (2 p). Därför kan man inte direkt koppla ihop eukaryoters och prokaryoters DNA (2 p), utan man måste först isolera alla RNA-molekyler och från dessa urskilja mrna-molekylerna med hjälp av deras polya-svansar från cellerna (3 p). Med hjälp av omvänt transkriptas som isolerats från retro-rna-virus (2 p) kan man producera enligt basparsprincipen (2 p) från Hsp70A-genens 230 baspars långa mrna-bit först en DNA-sträng och vidare en dubbelsträngad DNA-molekyl, s.k. komplementärt DNA (cdna) (4 p), som inte innehåller introner eller reglerande områden och som kan kopieras vidare i en PCR-reaktion (3 p). Med hjälp av restriktions- och ligasenzym infogas cdna-biten i bakteriens cirkulära DNA-molekyl, plasmiden, som klippts upp med samma restriktionsenzym (3 p). Rekombinantplasmiden förs in i bakterien i transformationen, där bakteriecellerna själva tar upp fritt DNA i lösning (2 p). För att underlätta transformationen kan man behandla bakteriecellerna kemiskt eller med elström, varvid deras cellmembran blir mera permeabel (3 p). 3, Flervalsuppgifterna. Kryssa (X) för det rätta svaret (14 p) (Rätt svar 2 p; Fel svar -1 p; Inget svar 0 p) (a) (b) (c) (d) 3. X 4. X 5. X 6. X 7. X 8. X 9. X

4 Uppgift 3. Modellsvar: Växterna förökar sig både könligt/sexuellt och könlöst/asexuellt/vegetativt. Könlig förökning producerar genetisk/ärftlig variation/i könlig förökning sker rekombination, avkomma från könlös förökning är genetiskt/ärftligt lik honplantan/kloner/det sker ej ärftlig/genetisk variation/ ärftlig/genetisk variation sker endast med hjälp av mutationer. Könlös förökning sker bl.a. med revor/jordstammar/rotskott/knölar/brutna växtdelar. En del av växterna klarar också av partenogenesis, då en ny individ utvecklas från en obefruktad äggcell (7 poäng). Fröväxterna indelas i nakenfröiga och gömfröiga växter. Under könlig förökning sker först pollinering, då pollenkorn/spermier/hanliga könsceller producerade i ståndarna transporteras med hjälp av pollinatörer/djur/insekter eller med hjälp av vinden till honliga könsceller/äggcellen i pistillen. (9 poäng) I befruktningen förenas hanliga könsceller med honliga könsceller som har halverad kromosomuppsättning/är haploida, antalet kromosomer återställs/kromosomuppsättningen/cellerna blir diploida och det utvecklas ett embryo/en zygot från äggcellen. (5 poäng) Hos nakenfröiga växter utvecklas embryot och fröämnet oskyddade/nakna på fruktbladets yta. Hos gömfröiga växter gror pollenkornet på pistillens märke och bildar en pollenslang i vilken två kärnor transporteras till fröämnet. I fröämnet sker den dubbla befruktningen, då pollenkornets ena kärna/pollenkornet befruktar äggcellen och den andra befruktar centralcellen som bildar frövitan/reservnäring. (5 poäng) Embryot utvecklas inne i det skyddande fröämnet som är omslutet av ett fröskal (inte fulla poäng om endast ett frö utvecklas ) kring vilket ofta utvecklas en frukt/ett bär. Djurpollination har utvecklats genom pollinatörernas och växternas parallella utveckling/parallella evolution/koevolution. (5 poäng) I självpollination befruktar pollenkornet pistillens äggcell hos samma växt/växten pollinerar sig själv. I korspollination härstammar pollenkornet från en annan individ. (4 poäng) Hos sambyggare sitter han- och honblommorna/produceras hanliga- och honliga könsceller på samma individ, medan hos tvåbyggare sitter/produceras de på olika individer. På enkönade blommor sitter antingen de honliga eller hanliga reproduktionsdelarna/ståndare eller pistill/produceras endast hanliga eller honliga könsceller, på tvåkönade blommor sitter både och/både ståndare och pistill/produceras både hanliga och honliga könsceller. (8 poäng) Hos sporväxter/mossor och ormbunksväxter påträffas generationsväxling/den könliga och könlösa förökningen alternerar. I detta fall sker den könlösa förökningen med hjälp av sporer. Hos ormbunksväxterna producerar ormbunken/gröna växten/sporofyten sporer av vilka det växer könligt förökningsduglig/könsceller producerande prothallium/gametofyt. Hos mossor däremot är det mossväxten/gröna växten/gametofyten/haploida växten som förökar sig könligt/producerar könsceller och efter befruktningen bildas det på toppen av växten ett sporhus/sporofyt som producerar sporer. (7 poäng). Svarets klarhet och logik, max 4 poäng.

5 Uppgift Rätt svar: alternativ (a) dvs. på apikalsidan. (5 p, men 0p. om man förutom det rätta alternativet, också kryssat i en annan ruta. 2. Glukos rör sig genom GLUT-bäraren ut ur cellen. SGLT hämtar glukos till cellen och ökar därmed på glukoskoncentrationen inne i cellen. Detta leder till att glukos strävar till att utjämnas (dvs. strömma genom diffusion) ut ur cellen. (5 p.) 3. Glukostransporten genom epitelet skulle inte fungera eller skulle fungera mycket dåligt. Glukoskoncentrationen inne i cellen skulle bli mycket hög och glukos skulle läcka sakta ut ur cellen genom diffusion eftersom cellmembranen är svagt permeabel för glukos också utan GLUT-bärare. Läckaget på apikalsidan skulle vara större eftersom den har en betydligt större yta. (10 p.) 4. Glukostransporten genom epitelet skulle inte fungera eller skulle fungera mycket dåligt. Den glukos som SGLT hämtat in skulle läcka ut tillbaka till apikalsidan genom GLUT-bäraren. (man kan också förklara saken med andra ord: Om både apikal- och basolateralsidan var permeabla för glukos så skulle hela epietelet var permeabelt för glukos och glukos skulle därmed distribueras jämnt mellan epitelets apikala och basolaterala sida. Den aktiva transporten av glukos skulle inte kunna vara effektivt då.) (10 p.) 5. Glukostransporten skulle inte effektiveras. SGLT transporterar glukos i den riktning som Na + jonerna strävar att röra sig dvs. in i cellen. SGLT på basolateralsidan skulle alltså transportera glukos som flyttats genom epitelet tillbaka in i cellen. (10 p.) 6. För att förflytta ca 100 glukosmolekyler genom epitelet behövs ca en glukosmolekyl som energikälla för att flytta resten. Eftersom SGLT:s transportförhållande är 1:1 så kommer det in 100 natriumjoner för hundra glukosmolekyler. För att transportera ut dessa 100 natriumjoner från cellen så krävs det ca 33 molekyler ATP eftersom Na + -K + pumpen då transporterar 99 Na + joner. För produktionen av denna mängd ATP krävs en glukosmolekyl, eftersom det i cellandningen fås ca 33 molekyler ATP för varje glukosmolekyl. Eftersom glukos förflyttas passivt på basolateralsidan krävs det inte skilt energi för den processen. (Man kan också uttrycka det såhär: Då en glukosmolekyl används i cellandningen, produceras det ca 33 molekyler ATP. Då dessa ATP molekyler används av Na + -K + pumpen, transporteras 99 molekyler Na + joner ut ur cellen. Dessa kan ersättas av 99 Na + joner som tillsammans med 99 glukosmolekyler transporteras in i i cellen med hjälp av SGLT. Eftersom glukos förflyttas passivt ut ur cellen via GLUT bäraren till basolateralsidan, krävs det inte skilt energi för den processen.) Svarets klarhet och logik, högst 4p Maximipoäng sammanlagt: = 54 poäng.