EKSAMENSOPPGAVE I BI3013 EKSPERIMENTELL CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Transkript

1 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for biologi EKSAMENSOPPGAVE I BI3013 EKSPERIMENTELL CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI Faglig kontakt under eksamen: Jens Rohloff Tlf.: Eksamensdato: 21. desember 2010 Eksamenstid: 4 timer Studiepoeng: 7.5 Tillatte hjelpemidler: ingen Språkform: bokmål Antall sider bokmål: 2 Sensurdato: 18. januar 2011 OPPGAVENE 1, 2, 3, OG 4 TELLER LIKT. LEGG MERKE TIL AT DELSPØRSMÅL UNDER OPPGAVENE 1, 2, 3, OG 4 KAN VEKTES FORSKJELLIG (ANGITT I %). VENNLIGST BESVAR HVER OPPGAVE (1,2,3,4) PÅ NYTT ARK! Oppgave 1. Biologiske databaser som er offentlig tilgjengelige via internett, inneholder omfattende informasjon om nukleinsyrer og proteiner. a) Beskriv ulike databaser i korthet, og hva de kan brukes til. Forklar samtidig følgende begreper: sekvenssporing (sequence alignment), homologi, og gap. b) Du ønsker å undersøke genotypisk variasjon innenfor en populasjon av en bestemt art. Dessverre er genomisk informasjon for denne arten ikke tilgjngelig enda, men genomet av en nært beslektet art er blitt karakterisert. Forklar hvordan du ville gå frem for å lage en brukbar primer for et spesifikt gen du ønsker å studere. Merk! Studentene må primært gjøre seg kjent med sensur ved å bruke Studentweb. Eventuelle telefoner om sensur må rettes til instituttet. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike telefoner. bokmål

2 Oppgave 2. Såkalte omics-teknologier brukes for høykapasitets-profilering (profiling) av biologiske prøver ved å gjennomføre genom-, proteom- og/eller metabolom-analyser. a) Forklar kort arbeidstrinnene i en proteom-analyse. (40 %) b) Hva er en metabolitt? Hvilke teknologier anvendes for å beskrive metabolomet? (30 %) c) Multivariat-statistiske metoder brukes for å analysere omfattende datamateriale samlet inn via profilering. Beskriv kort forskjellen mellom en ikke-styrt (unsupervised) og en styrt (supervised) tilnærming, og hvilke typer statistiske metoder som brukes ofte. (30 %) Oppgave 3. Regulering av genuttrykk kan måles ved RNA-isolering og påfølgende agarose gelelektroforese. a) Beskriv ulike typer RNA du kjenner til, og hvilken type som ble undersøkt i laboppgaven. b) RNA-kvalitet undersøkes før gelelektroforese. Forklar hvordan nanodrop-metoden utføres, og hva slags resultater man oppnår. Oppgave 4. Funksjonell genomforskning benytter seg av såkalte modellorganismer. Arabidopsis thaliana brukes som en modell for bl.a. kartlegging av genfunksjon i plantens ulike utviklingsfaser. a) Med utgangspunkt i det praktiske forsøket gjennomført på kurset, forklar resultatene fra PCR og gelelektroforese-analyser av villtype og knock-out mutanten nev. b) Man kunne også gjennomføre en proteinanalyse for å kartlegge forskjellen mellom prøver fra villtype og nev mutanten. Beskriv kort hvordan du kunne utføre analysen, fra prøveopparbeiding til proteinseparasjon. bokmål

3 Noregs teknisk-naturvitskaplege universitet Institutt for biologi EKSAMENSOPPGÅVE I BI3013 EKSPERIMENTELL CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI Fagleg kontakt under eksamen: Jens Rohloff Tlf.: Eksamensdato: 21. desember 2010 Eksamenstid: 4 timar Studiepoeng: 7.5 Tillatte hjelpemidlar: ingen Språkform: nynorsk Sidetal nynorsk: 2 Sensurdato: 18. januar 2011 OPPGÅVENE 1, 2, 3, OG 4 TEL LIKT. LEGG MERKE TIL AT DELSPØRSMÅL UNDER OPPGÅVENE 1, 2, 3, OG 4 KAN VEKTAST FORSKJELLIG (OPPGJEVE I %). SVAR PÅ KVAR OPPGÅVE (1,2,3,4) PÅ NYTT ARK! Oppgåve 1. Biologiske databasar som er offentleg tilgjengelege via internett, inneheld omfangsrik informasjon om nukleinsyrar og proteinar. a) Beskriv kort ulike databasar, og kva desse kan brukast til. Samtidig grei ut om følgjande begrep: sekvenssporing (sequence alignment), homologi, og gap. b) Du ynskjer å undersøkje genotypisk variasjon i ein populasjon av ein bestemt art. Dessverre er genomisk informasjon for denne arten ikkje tilgjengeleg enda, men genomet av ein nært beslekta art er blitt karakterisert. Grei ut om korleis du ville gå frem for å lage ein brukbar primer for eit spesifikt gen du ynskjer å studere. Merk! Studentane må primært gjere seg kjend med sensur ved å nytte Studentweb. Eventuelle telefonar om sensur må rettast til instituttet. Eksamenskontoret vil ikkje kunne svare på slike telefonar. nynorsk

4 Oppgåve 2. Såkalte omics-teknologiar brukast for høykapasitets-profilering (profiling) av biologiske prøvar ved å gjennomføre genom-, proteom- og/eller metabolom-analysar. a) Forklar kort arbeidstrinnane i ein proteom-analyse. (40 %) b) Kva er ein metabolitt? Kva slags teknologiar anvendast for å beskrive metabolomet? (30 %) c) Multivariat-statistiske metodar brukast for å analysere omfangsrik datamateriale samla inn via profilering. Beskriv kort skilnaden mellom ein ikke-styrt (unsupervised) og ein styrt (supervised) tilnærming, og kva slags typar statistiske metodar som brukast ofte. (30 %) Oppgåve 3. Regulering av genuttrykk kan målast ved RNA-isolering og påfølgjande agarose gelelektroforese. a) Beskriv ulike typar RNA du kjenner til, og kva slags type som blei undersøkt i laboppgåven. b) RNA-kvalitet undersøkjast før gelelektroforese. Grei ut korleis nanodrop-metoden utførast, og kva slags resultatar ein oppnår. Oppgåve 4. Funksjonell genomforskning gjer bruk av såkalte modellorganismar. Arabidopsis thaliana brukast som ein modell for bl.a. kartleggjing av genfunksjon i plantens ulike utviklingsfasar. a) Med utgangspunkt i det praktiske forsøket gjennomført på kurset, forklar resultatane frå PCR og gelelektroforese-analysar av villtype og knock-out mutanten nev. b) Man kunne også gjennomføre ein proteinanalyse for å kartleggje skilnaden mellom prøvar frå villtype og nev mutanten. Beskriv kort korleis du kunne utføre analysen, frå prøveopparbeiding til proteinseparasjon. nynorsk

5 Norwegian University of Science and Technology Department of Biology EXAMINATION IN BI3013 EXPERIMENTAL CELL AND MOLECULAR BIOLOGY Responsible contact during examination: Jens Rohloff Phone: Date of examination: Dec 21 st 2010 Time: 4 hours Points: 7.5 Permitted aids: none Language: English No. of pages: 2 Grades to be announced on: January 18 th 2011 NOTICE THAT QUESTIONS 1, 2, 3, AND 4 ARE WEIGHTED EQUALLY, BUT SINGLE QUESTIONS UNDER 1, 2, 3, OR 4 MIGHT BE WEIGHTED DIFFERENTLY (INDICATED IN %). PLEASE START ANSWERING EACH QUESTION (1,2,3,4) ON A NEW SHEET OF PAPER! Exercise 1. Biological databases which are publicly available via internet, contain massive information about nucleic acids and proteins. a) Briefly describe different databases, and what they can be used for. Simultaneously explain the following terms: sequence alignment, homology, and gap. b) You wish to assess the genotypic variation within a population of a distinct species. Unfortunately, genomic information on this species is not yet available, but the genome of a close related species has been characterized. Explain how you would proceed to produce a suitable primer for a specific gene you want to study. NB! Students should primarily use Studentweb for information on examination results. Phone calls about results must be directed to the Dep. Biology. The examination office will not be able to answer such inquiries. english

6 Exercise 2. So-called omics technologies are applied for the high-throughput profiling of biological samples by carrying out genomic, proteomic and/or metabolomic analyses. a) Briefly explain the work flow of a proteomic analysis. (40 %) b) What is a metabolite? Which technologies are applied to describe the metabolome? (30 %) c) Multivariate statistical methods are used for the analysis of complex data sampled via profiling. Briefly explain the difference between an unsupervised and a supervised approach, and which types of statistical methods that are often applied. (30 %) Exercise 3. Regulation of gene expression can be measured by RNA isolation following agarose gelelectrophoresis. a) Describe different kinds of RNA you know, and which type you assessed during the lab exercise. b) RNA quality is being tested prior to gel electrophoresis. Explain the application of the nanodrop method, and what kind of results one might obtain. Exercise 4. Functional genomic research utilizes so-called model organisms. Arabidopsis thaliana is used as a model for e.g. the characterization of gene function in the plant s various developmental phases. a) Based on the practical exercise of the course, explain results from PCR and gel electrophoresis analysis of wildtype and knock-out mutant nev. b) One might also carry out protein analysis in order to describe differences between wildtype samples and the nev mutant. Briefly explain, how you might carry out the analysis, from sample preparation to protein separation. english