EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL/ENGELSK VED SENSUR TELLER OPPGAVENE LIKT. VENNLIGST BESVAR HVER OPPGAVE PÅ NYTT ARK!

Transkript

1 Side 1 av Norges teknisknaturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen (98691) EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL/ENGELSK DATO: Antall timer: 6 Studiepoeng: 15 Antall sider: Tillatte hjelpemidler: Ingen Sensurdato: VED SENSUR TELLER OPPGAVENE LIKT. VENNLIGST BESVAR HVER OPPGAVE PÅ NYTT ARK! Oppgave 1 Fotosyntesen er avhengig av lys, vann og karbondioksyd. a. Forklar sammenhengen mellom det elektromagnetiske spektrum og pigmenter i høyere planter. b. Gjør rede for de grunnleggende elementer i fotosystem I og II og hvordan disse samvirker. c. Hvordan vil du forklare at manglende spesifisitet hos enzymet Rubisco er avgjørende for om det bygges opp eller brytes ned energi i fotosyntesen? *************************************************************************** Photosynthesis is dependent on light, water and carbon dioxide. a. Explain the link between the electromagnetic spectrum and pigments in higher plants. b. Describe the basic elements in photosystem I and II and how they cooperate. c. How can you explain that the lack of enyme specificity of the Rubisco enzyme is the main reason for the building or breaking down of energy during photosynthesis? Oppgave 2 Enzymer fungerer som biologiske katalysatorer i cellen. Forklar kort: a) Hvordan virker enzymer? b) Hvilke former kan enzymer ha? c) Hvilke kjemiske og fysiske faktorer påvirker enzymaktiviteten?

2 2 Bruk gjerne tegninger for å illustrere det du forklarer. *************************************************************************** Enzymes act as biological catalysts in the cell. Give a short explanation: a) How do enzymes function? b) In which forms do you find the enzymes? c) How will chemical and physical factors interfere with the enzyme activity? Use drawings to illustrate your explanations. Oppgave 3 a) Hvordan er planteceller og dyreceller forskjellige? En av disse forskjellene gjør at planteceller og dyreceller har forskjellige utviklingsmekanismer for utvikling av hele organismer. Hvilken egenskap er dette og hvilken forskjell utgjør dette når en plante- og en dyrecelle utvikles til et fullverdig individ? b) Det finnes en type organismer som kan omdanne RNA til DNA. Hvilken organisme er dette, hvordan er den oppbygd og hva gjør at den kan omdanne RNA til DNA? ************************************************************************ a) What are the differences between a plant cell and an animal cell? One of these differences has consequences for the development of the whole organism and is the reason for different development mechanisms between a plant and an animal. Which property is this and how does this affect the development of a plant cell versus an animal cell? b) There are organisms that may convert RNA to DNA. Which organism is that, what s their structure, and how do they convert RNA to DNA?. Oppgave 4 a) En organisme har 56 kromosomer i diploid stadium. Indiker hvor mange kromosomer som er til stede i det følgende, og begrunn svaret ditt kort: 1) somatiske celler, 2) metafase (mitose), 3) metafase I (meiose), 4) metafase II (meiose), 5) gameter. b) En arvelig egenskap blant nordmenn forårsaker krusete hår. Egenskapen, kalt krushår, er meget synlig i de familier den opptrer; ikke noe barn har krushår uten at en av foreldrene også har det. Forestill deg at du er en norsk dommer og at en krushåret mann krever skilsmisse fra sin normalhårete kone fordi deres første barn har krushår, mens deres annet barn har normalt hår. Mannen påstår at kona må ha vært utro. Aksepterer du hans skilsmissekrav? Begrunn svaret. c) Enhver celle i kroppen din inneholder samme DNA, mens proteomet (alle proteiner) i de ulike vev er unikt. Hvordan forklarer du dette? *****************************************************************************

3 3 a) An organism has 56 chromosomes in its diplod stage. Indicate how many chromosomes are present in the following, and explain briefly your reasoning: 1) somatic cells, 2) metaphase (mitosis), 3) metaphase I (meiosis), 4) metaphase II (meiosis), 5) gametes. b) An inherited trait among humans in Norway causes affected individuals to have very wavy hair, not unlike that of a sheep. The trait, called wolly, is very evident when it occurs in families; no child possesses wolly hair unless at least one parent does. Imagine you are a Norwegian judge, and a wolly-haired man comes before you to sue his normal-haired wife for divorce because their first child has wolly hair, but their second child has normal hair. The husband claims this constitutes evidence of his wife s infidelity. Do you accept his claim? Justify your decision. c) Every cell in your body contains the same genomic DNA, yet the proteome (all proteins) of different tissues is unique. How can you explain this? Oppgave 5: Dette er en multiple choice -oppgave. Sett kryss for rett svaralternativ direkte i oppgaveteksten. Oppgave 5 rives fra oppgavesettet og leveres med besvarelsen. Merk: Kun ett svaralternativ pr. spørsmål. Rett svar gir ett poeng, mens to eller flere svar, samt feil svar, gir 0 poeng.

4 4 Bokmål Student nr: 1 Hvilke bindinger opprettholder et proteins sekundærstruktur? A) peptidbindinger B) hydrogenbindinger C) disulfidbindinger D) ionebindinger E) fosfodiesterbindinger 2 Hvilke strukturelle egenskaper muliggjør DNA-replikasjon? A) sukkerfosfatkjedene B) bindinger mellom komplementære nitrogenbaser C) disulfidbinding av de to heliksene D) vridning av molekylet til en α-heliks. E) nukleotidene sin trekomponentstruktur 3 Under hvilken betingelse forventer du å finne en celle som hovedsakelig har frie ribosomer? A) en celle som utskiller proteiner B) en celle som produserer cytoplasma-enzymer C) en celle som konstruerer cellevegg eller extracellulær matriks D) en celle som fordøyer matpartikler E) en celle som forstørre sin vakuole 4 Hvilke type organeller er først og fremst involvert i syntese av oljer, fosfolipider og steroider? A) ribosom B) lysosom C) glatt endoplasmatisk retikulum D) mitokondrium E) kontraktil vakuole 5 Hvilke membranoverflatemolekyler antas å være viktigst når celler gjenkjenner hverandre? A) fosfolipider B) integrerte proteiner C) ytre (perifere) proteiner D) kolesterol E) glykoproteiner 6 En celle med 0,02 mol glukose i cytoplasma plasseres i et rør med vann som inneholder 0,02 mol glukose. Anta at glukose ikke transporteres aktivt inn i cellen. Hvilken av følgende betegnelser beskriver osmolariteten til den extracellulære løsningen i forhold til cellens cytoplasma? A) isoton B) hyperton C) hypoton D) bløt E) elastisk 7 Bevegelse av kalium inn i en dyrecelle krever A) lav konsentrasjon av natrium i cellen. B) høy konsentrasjon av kalium i cellen. C) en energikilde som ATP eller en protongradient. D) et kotransportprotein.

5 5 E) en vanngradient over plasmamembranen. 8 Hvilken betegnelse beskriver best den cellulære prosessen hvor store molekyler brytes ned til mindre? A) katalyse B) metabolisme C) anabolisme D) dehydrering E) katabolisme 9 ATP gir generelt energi til en cellulær prosess ved å A) frigi varme etter hydrolyse. B) fungere som en katalysator. C) kople fri energi frigitt ved hydrolyse av ATP til fri energi som er nødvendig i andre reaksjoner. D) bryte høyenergibindinger. E) binde direkte til enzymsubstrat(er). 10 Molekylet som fungerer som reduksjonsmiddel (elektrondonor) i en redoks eller oksideringsreduksjon reaksjon A) får elektroner og får energi. B) taper elektroner og taper energi C) får elektroner og taper energi. D) taper elektroner og får energi. E) verken får eller taper elektroner, men får eller taper energi. 11 ATP dannet under glykolysen er generert ved A) substratfosforylering B) elektrontransport C) fotofosforylering D) kjemiosmose E) oksidasjon av NADH til NAD+ 12 Et fosforylert molekyl A) har økt reaktivitet og er forberedt på å utføre cellulært arbeid. B) har forminsket kjemisk reaktivitet og det er mindre sannsynlig at molekylet vil bidra med energi til cellelulært arbeid. C) har blitt oksidert som et resultat av en redoksreaksjon som involverte mottak av et uorganisk fosfat. D) har blitt redusert som et resultat av en redoksreaksjon som involverte tap av et uorganisk fosfat. E) har mindre energi enn før fosforyleringen og har dermed mindre energi til cellulært arbeid. Karl har aldri hatt mye energi. Han oppsøker en lege og blir sendt til sykehuset for å ta noen tester. Der oppdager de at mitokondriene hans bare kan bruke fettsyrer og aminosyrer til respirasjon, og at cellene hans produserer mer laktat enn normalt. Hvilken av følgende utsagn er den beste forklaringen på hans tilstand. A) Mitokondriene hans mangler det transportproteinet som beveger pyruvat over ytre mitokondriemembran. B) Cellene hans kan ikke flytte NADH fra glykolysen og inn i mitokondriene. C) Cellene hans inneholder noe som hemmer bruk av oksygen i mitokondriene. D) Cellene hans mangler det enzymet i glykolysen som danner

6 6 pyruvat. E) Cellene hans har en defekt elektrontransportkjede så glukose går til laktat i stedet for til acetyl CoA. 14 Bitten mistet 7 kg fett på en lavkarbohydratdiett. Hvordan forlot fettet kroppen? A) Det ble frigitt som CO 2 og H 2 O. B) Kjemisk energi ble omdannet til varme og så frigitt. C) Det ble omdannet til ATP som veier mye mindre enn fett. D) Det ble brutt ned til aminosyrer og eliminert fra kroppen. E) Det ble omdannet til urin og eliminert fra kroppen. 15 Fra perspektivet til en celle som mottar en beskjed er de tre trinnene i cellesignalisering A) parakrin, lokal og synaptisk. B) signalmottak, signaltransduksjon og cellulær respons. C) signalmottak, nedbryting av kjernen og generering av ny celle. D) alfa, beta og gamma. E) signalmottak, cellulær respons og celledeling. 16 Et reseptormolekyl i en membran som gjenkjenner et kjemisk signal ligner mest på A) det aktive sete til et enzym i cytoplasma som binder seg til et spesifikt substrat. B) RNA som fastsetter aminosyrene i et polypeptid. C) en særskilt metabolsk vei som fungerer inne i spesifikke organeller D) et enzym med ph- og temperaturoptimum for aktivering. E) gener som bygger opp kromosom. 17 Hvilket av følgende utsagn stemmer for transkripsjonsfaktorer? A) De regulerer DNA syntesen i respons på et signal. B) Nonen transkriberer ATP til camp. C) De starter epinefrinresponsen i dyreceller. D) De kontrollerer hvilke gener som slås på for å danne mrna. E) De trengs for å regulere proteinsyntesen i cytoplasma. 18 Hvordan avviker de to kromosomene i et homologt kromosompar seg fra hverandre? A) Lengdene er forskjellige. B) Identiteten og relativ plassering av genen som er til stede på hvert av kromosomene er forskjellige. C) Fargemønstrene er forskjellige D) Posisjonen til sentromerene innen hvert av kromosomene er forskjellige E) Den presise DNA-sekvensen innen hvert av kromosomene er forskjellige. 19 Hvilken av følgende beskrivelser er et eksempel på en alternerende livssyklus (generasjonsveksling)? A) En besteforelder og et barnebarn har mørkt hår mens foreldrene har blondt hår. B) En diploid plante (sporofytt) produserer ved meiose en spore som gir opphav til et flercellet haploid pollenkorn (gametofytt). C) En diploid dyrecelle produserer gameter ved meiose, og gametene gjennomgår befruktning for så å produsere en diploid

7 7 zygote. D) En haploid sopp produserer gameter ved meiose, og gametene gjennomgår befruktning som umiddelbart etterfølges av meiose. E) En haploid celledeling ved mitose produserer to diploide datterceller som fuserer og danner en tetraploid celle. 20 Hva skjer ved avslutningen av meiose I? A) Homologe kromosomer separeres. B) Kromosomtallet bevares. C) Søsterkromatidene separeres. D) Det dannes fire datterceller. E) Spermcellene forlenges for å danne hode og hale. 21 En krysning mellom homozygot lillafarget og homozygot hvitfarget erteplanter resulterer i avkom med lilla blomster. Dette demonstrerer A) genetikkens blending modell. B) sann foredling. C) dominans. D) en dihybrid krysning. E) Mendels feilslutning. 22 Menn er oftere berørt av kjønnsbunden nedarving enn kvinner fordi A) menn er hemizygote for X-kromosomet. B) mannlige hormoner som testosteron ofte forverrer effektene av mutasjonene på X-kromosomet. C) kvinnelige hormoner som østrogen ofte kompenserer for effektene av mutasjonene på X-kromosomet. D) X-kromosomet hos menn har generelt flere mutasjoner enn X- kromosomene hos kvinner. E) mutasjoner på Y-kromosomet ofte forverrer effekten av X- bundet mutasjoner. 23 Hvilken rolle har DNA ligase i elongeringen av den andre templattråden ( lagging strand ) under DNA syntesen? A) syntetisere RNA nukleotider for å danne en primer B) katalysere forlengelsen av Telomerene C) kople sammen Okazakifragmenter D) strekke ut foreldredobbelhelixen E) stabilisere viklet foreldre DNA 24 I hvilken av gruppene finnes nitrogenbasen adenin hos alle medlemmene? A) proteiner, triglycerider og testosteron. B) proteiner, ATP og DNA C) ATP, RNA, og DNA D) alfaglukose, ATP, og DNA E) proteiner, karbohydrater og ATP 25 Introner er signifikante for biologisk evolusjon fordi A) deres tilstedeværelse tillater eksoner å bli lettere flyttet rundt og danne proteiner med nye kombinasjoner av funksjonelle domener. B) de beskytter mrna fra degradering. C) de translateres til essensielle aminosyrer. D) de opprettholder den genetiske koden ved å hindre feil DNA baseparing. E) de retter enzymatiske alterneringer av DNA baser

8 8 26 Hva er ribosomer sammensatt av? A) bare rrna B) bare proteiner C) både rrna og proteiner D) mrna, rrna, og protein E) mrna, trna, rrna, og protein 27 Hva er den vanligste kilden til genetisk mangfold i en bakteriekoloni? A) transposoner B) plasmider C) meiotisk rekombinasjon D) overkrysning E) mutasjoner 28 Hvilket av følgende utsagn er sant? A) Heterokromatin består av DNA, mens eukromatin består av DNA og RNA. B) Både hetrokromatin og eukromatin finnes i cytoplasma. C) Heterokromatin er meget kondensert, mens eukromatin er mindre tettpakket. D) Eukromatin er ikke transkribert, mens hetrochromatin er translatert. E) Bare eukromatin er synlig i lysmikroskop. 29 Hva er den enzymatiske funksjonen til restriksjonsenzymer? A) De tilføyer nye nukleotider til en voksende DNA-tråd. B) De sammenføyer nukleotider under replikasjonen C) De sammenføyer nukleotider under transkripsjonen D) De kløver nukleinsyrer ved spesifikke seter E) De reparerer brudd i sukker-fosfat kjeden. 30 For bruk i genetiske teknikker kan et gen som inneholder introner gjøres kortere (men forbli funksjonell) ved å benytte A) RNA polymerase til å transkribere genet B) et restriksjonsenzym til å kutte genet i kortere biter. C) Revers transkriptase for å rekonstruere genet fra sitt mrna. D) DNA polymerase for å rekonstruere genet fra sitt polypeptidprodukt. E) DNA ligase til å sette sammen fragmenter av det DNAet som koder for et bestemt polypeptid. What maintains the secondary structure of a protein? A) peptide bonds B) hydrogen bonds C) disulfide bonds

9 9 D) ionic bonds E) phosphodiester bonds 2 The structural feature that allows DNA to replicate is the A) sugar-phosphate backbone. B) complementary pairing of the nitrogenous bases. C) disulfide bonding (bridging) of the two helixes. D) twisting of the molecule to a α helix. E) three-component structure of the nucleotide. 3 Under which of the following conditions would you expect to find a cell with a predominance of free ribosomes? A) a cell that is secreting proteins B) a cell that is producing cytoplasmic enzymes C) a cell that is constructing its cell wall or extracellular matrix D) a cell that is digesting food particles E) a cell that is enlarging its vacuole 4 Which type of organelle is primarily involved in the synthesis of oils, phospholipids, and steroids? A) ribosome B) lysosome C) smooth endoplasmic reticulum D) mitochondrion E) contractile vacuole 5 What membrane-surface molecules are thought to be most important as cells recognize each other? A) phospholipids B) integral proteins C) peripheral proteins D) cholesterol E) glycoproteins 6 A cell whose cytoplasm has a concentration of 0.02 molar glucose is placed in a test tube of water containing 0.02 molar glucose. Assuming that glucose is not actively transported into the cell, which of the following terms describes the tonicity of the external solution relative to the cytoplasm of the cell? A) isotonic B) hypertonic C) hypotonic D) flaccid E) turgid 7 The movement of potassium into an animal cell requires A) low cellular concentrations of sodium. B) high cellular concentrations of potassium. C) an energy source such as ATP or a proton gradient. D) a cotransport protein. E) a gradient of water across the plasma membrane. 8 Which term most precisely describes the cellular process of breaking down large molecules into smaller ones? A) catalysis B) metabolism

10 10 C) anabolism D) dehydration E) catabolism 9 ATP generally energizes a cellular process by A) releasing heat upon hydrolysis. B) acting as a catalyst. C) coupling free energy released by ATP hydrolysis to free energy needed by other reactions. D) braking a high-energy bond. E) binding directly to the substrate(s) of the enzyme. 10 The molecule that functions as the reducing agent (electron donor) in a redox or oxidation-reduction reaction A) gains electrons and gains energy. B) loses electrons and loses energy. C) gains electrons and lose energy. D) loses electron and gains energy. E) neither gains nor loses electrons, but gains or loses energy. 11 The ATP made during glycolysis is generated by A) substrate-level phosphorylation B) electron transport C) photophosphorylation D) chemiosmosis E) oxidation of NADH to NAD+ 12 A molecule that is phosphorylated A) has an increased chemical reactivity; it is primed to do cellular work. B) has a decreased chemical reactivity; it is less likely to provide energy for cellular work. C) has been oxidized as a result of a redox reaction involving the gain of an inorganic phosphate. D) has been reduced as a result of a redox reaction involving the loss of an inorganic phosphate. E) has less energy than before its phosphorylation and therefore less energy for cellular work. Karl has never had much energy. He goes to a doctor for help and is sent to the hospital for some tests. There they discover his mitochondria can use only fatty acids and amino acids for respiration, and his cells produce more lactate than normal. Of the following which is the best explanation of his condition? A) His mitochondria lack the transport protein that moves pyruvate across the outer mitochondrial membrane. B) His cells cannot move NADH from glycolysis into the mitochondria. C) His cells contain something that inhibits oxygene use in his mitochondria. D) His cells lack the enzyme in glycolysis that forms pyruvate. E) His cells have a defective electron transport chain, so glucose goes to lactate instead of to acetyl CoA. 14 Bitten lost 7 kg (about 15 pounds) of fat on a low carb diet. How did the fat leave her body?

11 11 A) It was released as CO 2 and H 2 O. B) Chemical energy was converted to heat and then released. C) It was converted to ATP, which weights much less than fat. D) It was broken down to amino acids and eliminated from the body. E) It was converted to urine and eliminated from the body. 15 From the perspective of the cell receiving the message, the three stages of cell signaling are A) the paracrine, local, and synaptic stages. B) signal reception, signal transduction, and cellular response. C) signal reception, nucleus disintegration, and new cell generation D) the alpha, beta, and gamma stages. E) signal reception, cellular response, and cell division. 16 Of the following, a receptor protein in a membrane that recognizes a chemical signal is most similar to A) the active site of an enzyme in the cytoplasm that binds to a specific substrate. B) RNA specifying the amino acids in a polypeptide. C) a particular metabolic pathway operating within a specific organelle. D) an enzyme with an optimum ph and temperature for activity. E) genes making up a chromosome. 17 Which is true of transcription factors? A) They regulate the synthesis of DNA in response to a signal. B) Some transcribe ATP into camp. C) They initiate the epinephrine response in animal cells. D) They control which genes are turned on to form mrna. E) They are needed to regulate the synthesis of protein in the cytoplasm. 18 How do the two members of a pair of homologous chromosome differ from each other? A) their length B) the identity and relative position of the genes present on each of the chromosomes C) their staining patterns D) the position of the centromere within each of the chromosomes E) the precise sequence of the DNA within each of the chromosomes. 19 Which of the following is an example of alternation of generations? A) A grandparent and grandchild each have dark hair, but parent has blond hair. B) A diploid plant (sporophyte) produces, by meiosis, a spore that gives rise to a multicellular, haploid pollen grain (gametophyte). C) A diploid animal produces gametes by meiosis, and the gametes undergo fertilization to produce a diploid zygote. D) A haploid mushroom produces gametes by mitosis, and the gametes undergo fertilization, which is immediately followed by meiosis. E) A haploid cell division by mitosis to produce two diploid daughter cells, which then fuse to produce a tetraploid cell.

12 12 20 Which of the following happens at the conclusion of meiosis I? A) Homologous chromosomes are separated. B) The chromosome number is conserved. C) Sister chromatids are separated. D) Four daughter cells are formed. E) The sperm cells elongate to form a head and a tail end. 21 A cross between homozygous purple-flowered and homozygous whiteflowered pea plants results in offspring with purple flowers. This demonstrates A) the blending model of genetics. B) true-breeding C) dominance D) a dihybrid cross E) the mistakes made by Mendel 22 Males are more often affected by sex-linked traits than females because A) males are hemizygous for the X chromosome. B) male hormones such as testosterone often exacerbate the effects of mutations on the X chromosome. C) female hormones such as estrogen often compensate for the effects of mutations on the X. D) X chromosomes in males generally have more mutations than X chromosomes in females. E) mutations on the Y chromosome often exacerbate the effect of X-linked mutations. 23 What is the role of DNA ligase in the elongation of the lagging strand during DNA replication? A) synthesize RNA nucleotides to make a primer. B) catalyze the lengthening of telomers C) join Okazaki fragments together D) unwind the parental double helix E) stabilize the unwound parental DNA 24 The nitrogenous base adenine is found in all members of which group? A) proteins, triglycerides, and testosterone B) proteins, ATP, and DNA C) ATP, RNA, and DNA D) alpha glucose, ATP, and DNA E) proteins, carbohydrates, and ATP 25 Introns are significant to biological evolution because A) their presence allows exons to be moved around more easily, creating proteins with new combinations of functional domains. B) They protect the mrna from degeneration. C) They are translated into essential amino acids. D) They maintain the genetic code by preventing incorrect DNA base pairings. E) They correct enzymatic alternations of DNA bases. 26 What are ribosomes composed of? A) rrna only B) proteins only C) both rrna and protein

13 D) mrna, rrna, and protein E) mrna, trna, rrna, and protein 27 What is the most common source of genetic diversity in a bacterial colony? A) transposons B) plasmids C) meiotic recombination D) crossing over E) mutation 28 Which of the following statements is true? A) Heterochromatin is composed of DNA, whereas euchromatin is made of DNA and RNA. B) Both heterochromatin and euchromatin are found in the cytoplasm. C) Heterochromatin is highly condensed, whereas euchromatin is less compact. D) Euchromatin is not transcribed, whereas heterochromatin is transcribed. E) Only euchromatin is visible under the light microscope. 29 What is the enzymatic function of restriction enzymes? A) to add new nucleotides to the growing strand of DNA. B) to join nucleotides during replication C) to join nucleotides during transcription D) to cleave nucleic acids at specific sites E) to repair breaks in sugar-phosphate backbones 30 A gene that contains introns can be made shorter (but remain functional) for genetic engineering purpose by using A) RNA polymerase to transcribe the gene. B) a restriction enzyme to cut the gene into shorter pieces. C) reverse transcriptase to reconstruct the gene from its mrna. D) DNA polymerase to reconstruct the gene from its polypeptide product. E) DNA ligase to put together fragments of the DNA that codes for a particular polypeptide.