Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

Prov 2015-01-22 i DNA-molekylens struktur, funktion och syntes (2)

Artikelindex

DNATid: 80 minuter

Tillåtna hjälpmedel är penna, suddgummi och linjal.

Språklig bedömning

Vid de mer utförliga frågorna har jag bedömt det vetenskapliga språket i svaret. Dessa bedömningar har jag sedan vägt samman till en enda bedömning av språket. Det är denna språkliga sammanvägning (inte de enskilda vid varje fråga) som räknas som A-, C- eller E-poäng.

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

Skriv dina svar direkt på det här pappret. Längre svar medför risk för avdrag.

  1. Använd dig av strukturformlerna sist i provet och rita strukturen för CTP (cytidintrifosfat).

    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/0/0)

  2. Rita en schematisk bild av en snutt dsDNA!

    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/0/0)

  3. Nedanstående RNA-sträng kan bilda en s.k. hårnålsögla. Rita hur den hårnålsöglan kommer att se ut!
    5'-CCUGCCCCUGUCAGGCAGG-3'

    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/0/0)

  4. När en del restriktionsenzymer klyver DNA bildas det klibbiga ändar. Vad innebär klibbiga ändar? Rita gärna en bild för att förklara!

Del II. Ringa in de rätta alternativen

  1. Vilka tre av följande påståenden om DNA-molekylens grundläggande funktion och struktur är korrekta?
    1. Bindningen mellan adenin och tymin är betydligt svagare än bindningen mellan cytosin och guanin.
    2. Socker- och fosfatresterna i DNA-kedjans ryggrad är sammanbundna med van der Waals-bindningar.
    3. DNA-molekyler saknar OH-grupp på 2’-kolet.
    4. I en RNA:DNA-hybrid är antalet adenin lika stort som antalet tymin + uracil.
    5. RNA-molekyler är alltid enkelsträngade.
    6. Kvävebaser binder till sockerrestens 3’-kol.

      Analysera och besvara frågor (1/1/0)

  2. Vilka tre av följande påståenden om agarosgelelektrofores är korrekta?
    1. Laddningsfärgen vandrar i gelen på samma sätt som DNA-fragmenten.
    2. DNA-molekylen vandrar alltid mot den negativa polen.
    3. Laddningsfärgen gör att man kan se DNA-banden i UV-ljus.
    4. Ju kortare ett DNA-fragment är, desto längre vandrar det i gelen.
    5. Agarosgelelektrofores kan vara en lämplig metod för att separera RNA- och DNA-molekyler av samma storlek från varandra.
    6. Om man lägger för hög spänning över gelen, riskerar den att smälta.

      Analysera och besvara frågor (1/1/0)

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

Besvara de här frågorna på ett separat papper.

  1. Redogör för det försök med pneumokocker och möss som Avery, Macleod och McCarty gjorde, och som bevisade att DNA bär på den genetiska informationen! Rita gärna en bild för att hjälpa dig att förklara.

  2. Tema: Mord! Professor Plommon har blivit brutalt mördad efter ett bråk i köket i sitt stora vackra hus! En tung ljusstake var uppenbarligen mordvapnet, då det passar perfekt i såret i hans bakhuvud. Men vem har gjort det?
    Under professor Plommons naglar hittar man rester av hud och lite blod, som skulle kunna komma från mördaren. Men vems är det? Fröken Röd påstår att hennes rivsår i ansiktet kommer från hennes katt, Grumpy. Fru Vit säger att hon har eksem på armarna, och pastor Grön kan inte minnas varför han har rivsår på halsen.

    För att ta reda på vem som var mördaren, bestämmer du, som är detektiv, dig för att analysera DNA:t i cellerna under prof. Plommons naglar. Det första du gör är att amplifiera en s.k. polymorf region i DNA:t. Det som är speciellt med denna region, är att kvävebassekvensen i den är unik för varje människa.
    1. Förklara hela processen när du amplifierar DNA:t med PCR! OBS! Rita gärna en bild för att förtydliga!

      Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/1/1)

    2. För att analysera det amplifierade DNA:t, jämför du det med samma region (som du också amplifierar) hos de tre misstänkta fröken Röd, fru Vit och pastor Grön, samt från offret (professor Plommon). Varje prov klyver du sedan med hjälp av ett restriktionsenzym, och kör ut resultatet på en agarosgel. Förklara varför det blir olika bandmönster från de olika individerna!

      Svara på frågor om och beskriva biologiska samband (1/1/1)

    3. Analysera gelmönstret i figuren nedan. Vem av de misstänkta är det som är mördaren?

      bandmonster DNA brottsutredning

      Analysera och besvara frågor (1/0/0)

  3. Redogör för principen för DNA-sekvensering enligt Sanger (dideoximetoden). Rita gärna en förklarande bild!

    Begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder (1/1/1)


Facit

Betygsgränser

Max: 24 (12/8/4)

Betyg poäng  

E

 9,0

  

D

 13,0

varav 4,0 A- eller C-poäng

C

 16,5

varav 6,0 A- eller C-poäng

B

 18,5

varav 2,0 A-poäng

A

 21,5

 varav 3,0 A-poäng

Del I. Frågor som bara kräver ett kort svar

Längre svar medför risk för avdrag.

  1. CTP
  2. dsDNA
    Även ännu mer schematiska representationer är fullt godkända.
  3. Hårnålsögla
  4. 3’-CTAGCTAG
    5’-G

    Det blir ett överhäng av enkelsträngat DNA.

Del II. Ringa in de rätta alternativen.

  1. a, c, d
  2. c, e, f

Del III. Frågor som kräver ett utredande svar

  1. Svar: Levande S-stam + mus → dör. Levande R-stam + mus → överlever. Avdödad S-stam + mus → överlever. Levande R-stam + avdödad S-stam + mus → dör. DNA från S-stam + levande R-stam + mus → död. DNA från S-stammen transformerar bakterier från R-stam till S-stam, som är dödliga. Alltså bär DNA på den genetiska informationen!
  2. Tema: Mord!
    1. Svar: Det DNA man vill amplifiera (mallen) blandas med buffert, Taq-polymeras och nukleotider (dNTP). Man tillsätter också två primerar som är komplementära till två sekvenser som ligger på varsin sida om det område man vill amplifiera.

      Den blandning man har hettar man upp till 95 °C. Då denatureras DNA-molekylen (de två DNA-strängarna separeras från varandra). Man sänker sedan temperaturen till 60 °C. Då ansluter primerarna till sina respektive igenkänningsställen i DNA-molekylen (det sker en partiell renaturering).

      Temperaturen höjs till 72 °C, vilket är Taq-polymerasets temperaturoptimum, och DNA-syntesen sätter igång.

      Första gången man gör det här kommer två st. långa DNA-fragment att bildas. Andra cykeln bildas kortare fragment, men de är ännu inte dubbelsträngade. Tredje cykeln används också de enkelsträngade fragmenten som mall, och då bildas dubbelsträngade korta fragment. Dessa kommer sedan att öka exponentiellt i antal för varje cykel, medan de längre fragmenten bara kommer att öka linjärt.
    2. Ett restriktionsenzym har en igenkänningssekvens, där det klipper (och endast där) (1p). Eftersom kvävebassekvensen är olika hos de olika misstänkta, kommer restriktionsenzymet att klippa på olika ställen i de olika proverna (1p). Därmed blir det också olika längd på DNA-fragmenten, och bandmönstret blir då olika (1p).
    3. Fru Vit.
  3. Dideoxynukleotider (ddNTPs) saknar OH-grupp på 3'-kolet (1p). Om en sådan byggs in i den växande DNA-strängen, kan den inte växa längre.

    Man kör fyra rör med DNA-syntes av det DNA man vill sekvensera. I alla rören skall finnas buffert, DNA-polymeras, primerar och dNTPs. Primern måste vara inmärkt med en radioaktiv markör, så att man så småningom kan avläsa resultatet med hjälp av elektrofores. I rör nummer 1 skall dessutom ddATP finnas med, rör nummer 2 ddCTP o.s.v..

    Eftersom det ibland (slumpmässigt) inkorporeras en dideoxynukleotid, avstannar DNA-syntesen, och man får fragment av olika längd. Fragmenten från de fyra reaktionsblandningarna separeras på en agarosgel, och eftersom deras vandringssträcka är omvänt proportionell mot storleken på fragmenten, motsvarar fragmentens position också dideoxynukleotidens position i DNA-sekvensen.