HELSINGIN SEUDUN BIOTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA VALINTAKOE C-osa Sukunimi Etunimet Henkilötunnus Biologia (20 p)

Transkriptio

1 HELSINGIN SEUDUN BIOTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA VALINTAKOE C-osa Sukunimi Etunimet Henkilötunnus Biologia (20 p) 1A) Puhuttaessa elämän syntyyn liittyvistä vaiheista maapallolla viitataan usein nukleiinihappojen maailmaan (ns. RNA-maailma). i. Miten RNA-maailma poikkeaa nykyisin tunnetuista elämänmuodoista? (3 p) ii. Mitä tehtäviä ribonukleiinihapoilla on nykyisin elävissä eliöissä? (6 p) 1B) Nukleiinihappojen emäsjärjestyksessä tapahtuu silloin tällöin muutoksia, joita kutsutaan mutaatioiksi. iii) Kuinka deoksiribonukleiinihappoketjun yksittäisen emäksen muutos välittyy proteiinin aminohappojärjestykseen ja miten se vaikuttaa siihen? (voit käyttää hyväksesi oheistettua materiaalia) (3 p) iv) Millaisia vaikutuksia arvelet muutoksella voivan olla solun aineenvaihduntaan? (3 p) v) Arvioi mutaatioiden merkitystä yksilön ja lajin kannalta. ( 3 p) Vastaus: 1A.i.) RNA-maailmassa molekyylit kuten nukleiinihapot ja aminohapot olivat ensin toisistaan riippumattomia, seuraavassa vaiheessa syntyi nukleiinihappojen ohjeiden mukaan proteiineja. Kyse oli kuitenkin yhä kemiallisesta evoluutiosta. Kemiallisen evoluution eroja elämänmuotoihin: -perinnöllisyyttä välitti RNA, ei DNA (1 p) -varsinaisia soluja ei ollut (1 p) -viittaus kemialliseen evoluutioon tai solukalvojen muodostuminen nukleiinihappojen ympärille tai RNA:n katalyyttiseen kykyyn (1 p) 1A.ii.) RNAn päätehtävä -proteiinien rakentaminen solulimassa DNAn sisältämän ohjeistuksen pohjalta - mrna, trna ja rrna mainittuna (3 p) Eri RNA-laatujen tehtävien kuvaus sujuvasti ja mieluiten siten, että kerrotaan, missä tapahtuu mitäkin, (3 p): -lähetti-rna - viestinviejä tumasta solulimaan: DNAn geeni-informaation kopio proteiinin valmistamiseksi -jokaisella solun proteiinilajilla on oma viestinviejänsä, joka on muodostettu proteiinia vastaavan geenin ohjeen mukaisesti -siirtäjä-rna - tulkki, joka kääntää lähetti-rnan emäsjärjestyksen polypeptidin aminohappojärjestykseksi -tuo omaa emäskolmikkoaan (antikodoni) vastaavan aminohapon proteiinisynteesipaikalle -kiinnittyy lähetti-rna:han, jos siinä oikea vastinkolmikko -pitää kasvavan popypeptidiketjun ribosomilla (näkyy vain kuvasta) -ribosomi-rna - välttämättömiä ribosomien rakenneosia; ribosomeissa tapahtuu proteiinisynteesi lähetti-rnan tuoman ohjeen mukaisesti Ylimääräisen pisteen sai, jos tiesi sirnan tai sen, että joidenkin virusten perimä on RNA:ta. RNA-laatujen tehtävät (1 p)

2 B.iii.) - DNAn informaatio luetaan transkriptiossa RNA-ketjun muotoon, jonka emäsjärjestys vastaa DNAn emäsjärjestystä, kuitenkin niin, että DNAn tymiiniemäkset ovat RNAssa korvautuneet urasiililla. DNAn proteiinia koodaava informaatio sisältyy siten lähetti-rnan emäsjärjestykseen (1 p) - Proteiinisynteesi ribosomilla tapahtuu siten, että lähetti-rnan emäskolmikkojen (kodonien) järjestys määrää kasvavan polypeptidiketjun aminohappojen laadun ja järjestyksen (1 p) - Jos DNAssa on tapahtunut mutaatio, myös sen emäsjärjestyksen mukaan rakennetussa RNA:ssa on vastaavassa emäskolmikossa samanlainen emäsmuutos ja proteiinisynteesissä muuttunut emäskolmikko määrää, mikä aminohappo polypeptidiin ko. kohdassa liitetään. Koodin degeneraatio kuitenkin aiheuttaa sen, että vain osa mutaatioista muuttaa kodonia niin, että se määrittää eri aminohappoa. Osa mutaatioista ei siis aiheuta näkyviä muutoksia proteiinin rakenteeseen (1 p) B.iv.) - Ks. edellinen: emäsmuutoksella ei ole solun aineenvaihduntaan mitään vaikutusta, jos proteiinin aminohappojärjestys ei muutu (1 p) - Jos aminohappojärjestys muuttuu, seurauksena voi olla proteiinin toimintakyvyn menettäminen tai toimintakyvyn muutos (1 p) - Proteiinien toimintakykyyn vaikuttavan muutokset aiheuttavat muutoksen myös aineenvaihdunnassa, koska proteiinit (entsyymit) vastaavat solun aineenvaihdunnan reaktioista (1 p) B.v.) Yksilön kannalta mutaatiot, jos niillä on vaikutus ilmiasuun, ovat lähes aina haitallisia. (1 p) Lajin kannalta mutaatioilla voi olla merkitystä, jos ne tapahtuvat sukusoluissa (tai niiden kantasoluissa, ei mainittu kirjoissa) (1 p) Mutaatiot lisäävät muuntelua ja luovat uutta materiaalia valinnalle. Vaikka ovatkin yksilötasolla useimmiten haitallisia, mutaatiot ovat lajin evoluutiolle välttämättömiä (1 p) Vastauksen loogisuus ja selkeys 2 yhteensä 20

3 HELSINGFORSREGIONENS UTBILDNINGSPROGRAM I BIOTEKNIK URVALSPROVET C-del Efternamn Förnamn Personbeteckning Biologi (20 p) 1A) Då man talar om de faser på jordklotet då livet uppkom hänvisar man ofta till nukleinsyrornas värld (den sk. RNA-världen). i. Hur skiljer sig RNA-världen från de livsformer man för närvarande känner till? ( 3 p) ii. Vilka uppgifter har ribonukleinsyrorna i de organismer som lever nuförtiden? (6 p) 1B) Det sker då och då förändringar som kallas mutationer i nukleinsyrornas basordning. iii. Hur förmedlas en enskild basförändring i deoxiribonukleinsyrakedjan till aminosyraordningen och hurdan inverkan har ändringen? (du kan använda dig av det givna materialet) ( 3 p) iv. Hurdana inverkningar tror du att mutationer kan ha på cellens ämnesomsättning? ( 3 p) v. Uppskatta mutationernas betydelse ur individens och artens synpunkt ( 3 p) Svar: 1. A. i) I RNA-världen var molekyler, så som nukleinsyror och aminosyror, till en början oberoende av varandra, i det följande stadiet uppstod proteiner enligt de instruktioner som fanns i nukleinsyrorna. Det var dock fortfarande frågan om en kemisk evolution. Skillnader mellan kemisk evolution och livsformer: - ärftlighet förmedlades av RNA, inte av DNA (1 p) - egentliga celler förekom inte (1 p) - hänvisning till kemisk evolution eller uppkomsten av cellmembraner runt nukleinsyrorna eller den katalytiska förmågan hos RNA (1 p) 1. A. ii) Huvuduppgiften hos RNA -uppbyggnad av proteiner i cytoplasmat på basen av den information som finns i DNA:t. mrna, trna och rrna bör nämnas (3 p) En flytande beskrivning av de olika RNA sorternas uppgifter och helst inkluderande en redovisning för vad som sker var (3 p): messenger-rna (budbärar-rna) -Budbärare från kärnan till cytoplasmat. Kopia av den geninformation för produktion av protein som finns i DNA -Varje proteinsort i cellen har sin egen budbärare, som har bildats enligt instruktionerna i den gen som motsvarar proteinet transfer-rna -En tolk, som översätter basordningen i mrna till polypeptidens aminosyraordning -Hämtar sin egen mot aminosyran svarande bastriad (antikodon) till stället för proteinsyntesen -Fäster vid mrna, om mrna:t innehåller den rätta motsvarande triaden -Håller den växande polypeptidkedjan fast vid ribosomen (syns endast på bilden)

4 ribosomalt-rna -Ribosomernas oumbärliga strukturdelar; proteinsyntesen sker i ribosomerna enligt den information som mrna hämtar. Man fick en extra poäng, om man kände till sirna eller att arvsmassan hos endel virus består av RNA Uppgifterna hos RNA-sorterna (1 p) B.iii.) -Informationen i DNA:t avläses vid transkriptionen till en RNA-kedja, vars basordning motsvarar basordningen i DNA:t, men så att tyminbaserna i DNA har ersatts med uracil. Den proteinkodande informationen i DNA ingår således i basordningen hos budbärar-rna (1 p) - Proteinsyntesen i ribosomen sker så, att ordningen på bastriaderna (kodonerna) i budbärar-rna bestämmer aminosyrornas sort och ordning i den växande polypeptidkedjan (1 p) - Om det har skett en mutation i DNA, har det RNA som byggts upp enligt DNA:ts basordning en likadan basförändring i motsvarande bastriad och vid proteinsyntesen bestämmer den förändrade bastriaden vilken aminosyra som bifogas till polypeptiden på det ifragavarande stället. Kodens degeneration förorsakar ändå, att bara en del mutationer ändrar kodonen så att den bestämmer en annan aminosyra. En del mutationer förorsakar alltså inte synliga förändringar i proteinets struktur (1 p) B.iv.) - Se föregående: basförändringen har ingen inverkan på ämnesomsättningen, om proteinets aminosyraordning inte förändras (1 p) - Om aminosyraordningen förändras, kan följden vara förlust eller förändring av proteinets funktionsförmåga (1 p) -Förändringar som påverkar proteinernas funktionsförmåga förorsakar också förändring i ämnesomsättningen, eftersom proteinerna (enzymerna) ansvarar för ämnesomsättningsreaktionerna i cellen (1 p) B.v.) Ur individens synpunkt är mutationer nästan alltid skadliga, om de påverkar expression (1 p) Ur artens synpunkt kan mutationer ha betydelse, om de inträffar i könscellerna (eller i deras stamceller, nämndes inte i böckerna) (1 p) Mutationer ökar variation och skapar nytt material för selektion. Fastän mutationer oftast är skadliga på individnivå är de nödvändiga för artens evolution (1 p) Svarets logik och tydlighet 2 totalt 20

5 Lisämateriaalia/ Tilläggsmaterial ATAAGATGAGGTTTGACATGGAATATCAATCAGGCAAGCGCGTTTTATCA DNA TATTCTACTCCAAACTGTACCTTATAGTTAGTCCGTTCGCGCAAAATAGT MetGluTyrGlnSerGlyLysArgValLeuSer Proteiini/protein Kuva. Jakso kaksijuosteista DNA:ta geenin alusta. Koodaava (ylempää) sekvenssiä vastaava proteiinin aminohappojärjestys on esitetty DNA:n alapuolella Bild. En bit dubbelsträngad DNA från början av en gen. Proteinets aminosyreordning som motsvarar kodande (övre) sekvensen har uppvisats nedanför DNAt Taulukko. Geneettinen koodi / Tabell. Den genetiska koden Ala: alaniini/alanin Arg: arginiini/arginin Asn: asparagiini/asparagin Asp: aspartaatti/asparaginsyra Cys: kysteiini/cystein Gln: glutamiini/glutamin Glu: glutamaatti/glutaminsyra Gly: glysiini/glycin His: histidiini/histidin Ile: isoleusiini/isoleucin Leu: leusiini/leucin Lys: lysiini/lysin Met: metioniini/metionin Phe: fenylalaniini/ fenylalanin Pro: proliini/prolin Ser: seriini/serin Thr: treoniini/treonin Trp: tryptofaani/tryptofan Tyr: tyrosiini/tyrosin Val: valiini/valin stop: päättää synteesin / avslutar proteinsyntesen