sosiaaliturvatunnus Tehtävissä tarvittavia atomipainoja: hiili 12,01; vety 1,008; happi 16,00. Toisen asteen yhtälön ratkaisukaava: ax 2 + bx + c = 0;

Transkriptio

1 Valintakoe 2012 / Biokemia Nimi sosiaaliturvatunnus Tehtävissä tarvittavia atomipainoja: hiili 12,01; vety 1,008; happi 16,00. Toisen asteen yhtälön ratkaisukaava: ax 2 + bx + c = 0; 1. Kuvassa on esitetty eräs reaktioyhtälö ilman kertoimia. a) Lisää reaktioyhtälöön kertoimet. b) Mikä reaktio on kyseessä? c) Anna tuotteelle B jokin yleisnimi ja käyttösovellus. Mihin tuotteen teho perustuu? 2. a) Teelusikallisessa sokeria on 5,0 g sakkaroosia (C 12 H 22 O 11 ). Mikä on sakkaroosin ainemäärä? b) Kuinka paljon sakkaroosia pitää punnita, kun tavoitteena on tehdä lasillinen (2,0 dl) sokerivettä, jonka konsentraatio on 0,10 mol /L? 3. 0,15 mol yksiarvoista happoa HA lisätään 1 litraan vettä. Oletetaan, ettei liuoksen tilavuus muutu merkittävästi liuotuksessa. Kirjoita protolyysireaktion reaktioyhtälö ja laske liuoksen ph, kun a) HA on suolahappo HCl. b) HA on etikkahappo CH 3 COOH, jonka happovakio on 1,8*10-5.

2 Vastaukset: 1. a) NaOH:lle ja Na- stearaatille kerroin 3 (0,5 p) b) Kyseessä on (rasvan) saippuointireaktio. (0,5 p) c) Saippua tai tensidi (0,5 p), jota voi käyttää pesuaineena (0,5 p). Teho perustuu siihen, että yhdisteen ioninen pää (Na + COO - ) on hyvin vesiliukoinen ja yhdisteen hiilivetyketju rasvaliukoinen (0,5 p), joten yhdiste pystyy liuottamaan rasvaa vesiliuokseen (0,5 p). 2. a) Ensin pitää laskea moolimassa M = 12*12, *1, *16 = 342,296 g/mol. (0,5 p) Sitten lasketaan ainemäärä n = m/m = 5 g/342,296 g/mol = 0, mol 0,015 mol. (0,5 p) b) Annetun konsentraation ja tilavuuden avulla saadaan tarvittava ainemäärä n = c*v eli n = 0,1 mol/l * 0,2 L = 0,02 mol (0,5 p) Tästä saadaan massa m = n*m = 0,02 mol * 342,296 g/mol = 6,84592 g 6,8 g (0,5 p) 3. a) Reaktioyhtälö: HCl + H 2 O Cl - + H 3 O + (0,5 p) Vahva happo protolysoituu (lähes) täysin, joten [H 3 O + ] = [HCl] 0 = 0,15 mol / 1 L = 0,15 mol/l, josta edelleen ph = - lg [H 3 O + ] = - lg 0,15 = 0, ,82. (0,5 p) b) Reaktioyhtälö: CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + (0,5 p) Heikko happo protolysoituu vain osittain, joten tehdään taulukko, jossa protolysoitunutta osaa merkitään x:llä: (0,5 p) CH 3 COOH H 2 0 CH 3 COO - H 3 O + alku (mol/l) 0, muutos (mol/l) - x + x + x loppu (mol/l) 0,15 - x x x Sijoitetaan loppukonsentraatiot ja annettu happovakio happovakion lausekkeeseen (Laskut voi tehdä ilman yksikköä, kunhan lopussa lisätään oikea yksikkö): Ka =!"!!""! [!!!! ] [!"!!""#] eli 1, =!!!,!"!! (0,5 p) Muokkaamalla saadaan toisen asteen yhtälö: x 2 + 1,8*10-5 x - 0,15*1,8*10-5 = 0 eli x 2 + 1,8*10-5 x - 2,7*10-6 = 0 josta toisen asteen yhtälön ratkaisukaavalla x =!!±!!!!!" (a = 1; b = 1,8*10-5 ja c = - 2,7*10-6 )!! saadaan x = 0, eli ph = 2,4856 2,49 (0,5 p)(toinen yhtälön ratkaisu on negatiivinen, eli ei kelpaa).

3 4. Selitä fotosynteesin perusreaktiot ja anna fotosynteesin reaktioyhtälö. Mikä on fotosynteesin merkitys eliökunnalle? a1 Tapahtumapaikka: kloroplasti tai syanobakteerisolu (pisteen saa kummasta tahansa) b1 Valo- ja pimeäreaktiot c1 Valon pyydystäminen pigmenttien avulla (virittyminen) TAI energiansiirtoreaktiot TAI hapetus- pelkistysreaktiot. Pisteen saa myös, jos mainitsee valon absorboitumisen mainitsematta pigmenttejä. d1 Veden hajoaminen (hapeksi ja vedyksi). Mikäli kaavaa ei ole esitetty, tästä kohdasta saa pisteen myös mainitsemalla pelkän hapen muodostumisen. Mikäli kaava on esitetty, ei pelkästä hapen muodostumisesta tai veden hajoamisesta saa lisäpisteitä. e1 Energian varastoituminen NADPH TAI ATP TAI vedynsiirtäjä. Pisteen saa myös jos vastauksesta käy selkeästi ilmi, että valoreaktioiden lopputuotteet toimivat pimeäreaktioiden lähtöaineina. g2 6CO2 + 6H2O + valoenergia > C6H2O6 + 6O2. Mikäli valoenergia puuttuu mutta valo on mainittu vastauksessa muuten, sitä ei tarvita yhtälössä. Mutta jos vastauksessa ei puhuta valosta sanaakaan, yhtälö ilman valoa on 1p. Väärät kertoimet, oikeat aineet 1p; väärä aine 0p h1 Fotosyntaattien merkitys heterotrofiselle eliöstölle TAI fotosyntaattien merkitys elämälle välttämättömien yhdisteiden rakennusaineina tai energianlähteinä i1 Hapellinen ilmakehä TAI fotosynteesin vapauttaman hapen mahdollistama soluhengitys j1 Loogisuus ja jäsentely Pahasta virheestä (lukuun ottamatta yllä mainittuja, erikseen käsiteltyjä virheitä) k Siirtogeenisen kasvin tuottaminen Agrobakteerin avulla. Luonnossa Agrobakteerin Ti- plasmidin (1) osa siirtyy osaksi kasvin perimää (2) ja aiheuttaa kasvaimen (3). Muokatusta Ti- plasmidista (4) on poistettu kasvaimen aiheuttava geeni (5). Tilalla on siirrettävä geeni (6) ja siirtogeenisen solukon valinnassa käytettävä geeni (7). Siirtogeenisten solujen valinta tapahtuu abtibioottia sisältävällä kasvualustalla (8). Siirtogeeninen kasvi saadaan kasvuhormonien avulla erilaistumaan kasviksi (9), jonka kaikkien solujen perimässä on siirtogeeni (10)

4 M(C) = 12,01 g/mol M(H) = 1,01 g/mol M(O) = 16,00 g/mol Avogadron vakio N A = 6, Ideaalikaasun moolitilavuus V m = 22,4 dm 3 /mol Normaaliolosuhteet (NTP): Normaalilämpötila T 0 = 273,15 K Normaalipaine p 0 = 101,3 kpa 6) Butaanikaasu palaa puhtaasti puhtaassa hapessa tuottaen 200 ml hiilidioksidia. Kirjoita reaktioyhtälö ja laske palaneen butaanin ainemäärä. Oletuksena normaaliolosuhteet (NTP). 2 C 4 H 10 (g) + 13 O 2 (g) 8 CO 2 (g) + 10 H 2 O (g) V(CO 2 ) = 200 ml = 0,2 dm 3 NTP- olosuhteissa: n(co 2 ) = V(CO 2 )/V m = 0,2 dm 3 / 22,4 dm 3 mol - 1 = 8, mol n(c 4 H 10 ) = 2/8 n(co 2 ) = 2/8 8, mol = 2, mol = 2,2 mmol Maksimipistemäärä 2 pistettä (Reaktioyhtälö 1p; Laskun periaate & oikea ratkaisu 1p)

5 7) Piirrä (rakennekaava) kolmesta aminohaposta koostuva lineaarinen tripeptidi, joka sisältää vähintään yhden aromaattisen aminohapon ja jonka kokonaisvaraus on positiivinen neutraalissa ph:ssa. Voit käyttää apuna oheista kuvaa, jossa on esitetty proteiineissa esiintyvien aminohappojen rakennekaavat ph 7,0:ssä. Mikä tahansa kolmesta aminohaposta koostuva lineaarinen peptidi, jossa on vähintään yksi aromaattinen aminohappotähde (Phe, Tyr, Trp) ja vähintään yksi aminohappotähde, jolla on positiivisesti varautunut sivuketju (Lys, Arg, His). Peptidissä ei voi olla yhtään negatiivisesti varautuneen sivuketjun omaavaa aminohappotähdettä (Asp ja Glu). Esim. Phe- Lys- Thr: Maksimipistemäärä 4 pistettä (Aromaattinen aminohappo 0,5p; Positiivinen kokonaisvaraus 1 p; Peptidisidos oikein 1p; muut rakenteelliset aspektit 1,5p)

6 8) Selitä seuraavat kemialliset termit. Voit käyttää apuna esimerkkejä ja piirroksia. a) Oktetti Atomin kahdeksasta (valenssi)elektronista koostuva uloin elektronikuori. Tällainen elektronirakenne on ominaisuuksiltaan vakaa ja matalaenerginen. Jalokaasuilla heliumia lukuunottamatta on kahdeksan valenssielektronia. Muut alkuaineet pyrkivät pääsääntöisesti reaktioissaan saavuttamaan oktetin. Maksimipistemäärä 1 piste b) Atomihila Atomihilassa suuri joukko epämetalliatomeja on liittynyt yhteen jättiläismolekyyliksi. Atomihilan atomien väliset kovalenttiset sidokset ovat hyvin vahvoja ja niiden rikkominen vaatii paljon energiaa. Yksi esimerkki hiiliatomien muodostamasta atomihilarakenteesta timantti. Maksimipistemäärä 1 piste c) Molekyyliorbitaali Kovalenttisen sidoksen muodostuessa toisiinsa liittyvien atomien atomiorbitaalit sulautuvat yhteen muodostaen molekyyliorbitaalin. Molekyyliorbitaali on matemaattinen funktio, jonka avulla voidaan laskea mm. molekyylin elektronien todennäköinen sijainti. Maksimipistemäärä 1 piste d) Funktioisomeria Funktioisomeereillä on sama molekyylikaava, mutta niissä on erilaiset toiminnalliset ryhmät. Tämän johdosta näillä yhdisteillä voi olla huomattavan erilaiset ominaisuudet. Esim. C 3 H 6 O Propanoni Propanaali Maksimipistemäärä 1 piste

7 9. DNA- testeillä analysoidaan ihmisen erilaisia DNA- jaksoja. Selosta pääpiirteittäin, mitä nämä testit ovat ja mihin niitä käytetään. Kuvassa 1 on lapsen ja äidin sekä kahden isäehdokkaan DNA- näytteistä otetut 'geneettiset sormenjäljet'. Millaisia päätelmiä tulosten perusteella voi tehdä? Samalla kromosomialueella on eri määrä geenien ulkopuolisia toistojaksoja (mikrosatelliitit) (1p) eri alkuperää olevissa kromosomissa. Yksilöiden väliset erot havaitaan PCR- menetelmällä siitä, että samojen alukkeiden välistä monistuvat alueet eri yksilöillä ovat eri pituiset (1p). Monistetut jaksot erotellaan elektroforeesilla ja kullekin henkilölle muodostuu yksilöllinen koodi (0,5p), profiileja verrataan toisiinsa. Toistojaksojen määrää voidaan lisätä tarpeen vaatiessa. käyttökohteet: yksilöiden tunnistukseen: rikokset, isyys, sukulaisuussuhteet ja vainajat (0,5p) - jos puhutaan geeneistä tms. toistojaksojen kohdalla vähennetään pisteitä Kysymyksen luonteesta/tulkinnasta johtuen hyväksytään myös muita DNA- analytiikan menetelmiä kuvaavia vastauksia, sekvensointi, sirutekniikat, hybridisaatio jne; pisteytys tapauskohtaisesti kuva 1- tehtävä: - lapsi on todellakin äidin (1p) - isäehdokas numero 1 (C) on todennäköinen lapsen isä (1p) kuva 1.

8 10. Vastaa seuraaviin kysymyksiin. a) Mitä entsyymit ovat ja mihin niiden toiminta perustuu? b) Miten lämpötila vaikuttaa entsyymien toimintaan? c) Miten selität sen, että entsyymiaktiivisuus lisääntyy substraatin määrän lisääntyessä vain tiettyyn rajaan asti? Entsyymit ovat proteiineja, jotka toimivat katalyytteinä eli nopeuttavat solujen kemiallisia reaktioita. Ilman niitä useimmat reaktiot olisivat liian hitaita (1p). Katalyytti (entsyymi) alentaa reaktion aktivoitumisenergiaa, eivätkä ne kulu reaktioissa (1p). Jokainen entsyymi katalysoi vain tiettyä reaktiota. Entsyymi sitoo substraatin kanssa E+S- >ES (avain- lukko)aktiivisen keskukseen, jossa reaktio tapahtuu (1p). Entsyymiaktiivisuus kasvaa lämpötilan noustessa vain tiettyyn rajaan asti. Liian korkea lämpötila aiheuttaa entsyymien kolmiulotteisen rakenteen muuttumisen (denaturoituminen) ja entsyymin inaktivoitumisen. (1p) Entsyymi katalysoiman reaktion nopeus kasvaa substraattia lisättäessä kunnes entsyymin aktiiviset keskukset ovat täynnä, jolloin entsyymi toimii täydellä teholla. (Saturaatiokäyrä) (1p)