Individuell skriftlig eksamen i LGU53004A NA 2 5 10 emne 1 15 studiepoeng UTSATT EKSAMEN: 26. mars 2014 NYNORSK Resultatet vert tilgjengeleg fortlaupande på studentweb., seinast første kvardag etter sensurfrist. (sjå http://www.hist.no/studentweb) Timer: 6 Hjelpemidlar: Kunnskapsløftet (2013) læreplanen i naturfag henta frå nettsidene til Utdanningsdirektoratet eller frå emnets sider på It s learning Tabellar i kjemi Lommeregner med tomt minne 4 handskrivne støtteark to i biologi og to i kjemi Informasjon: Oppgåvesettet er på 9 sider, inkludert 1 vedlegg. Kandidaten må svare på alle oppgåvene, og kandidaten må stå i både biologi og kjemi for at eksamen skal være bestått. Start svara på biologi og kjemidelen på egne ark, og stift dei to delane saman kvar for seg. Biologi 40 % Oppgåve 1 Fotosyntese (15 %) a) Gi ei beskriving av fotosyntesen for en elev i 6. klasse. b) Kva for betyding har CO2innholdet i lufta, lysmengda og lyskvaliteten for produksjonen i fotosyntesen? c) Van Helmont var mest kjent for et eksperiment der han ville vise at planter er bygd opp av omdanna vann: Han planta et piletre på 5 kg i en stor potte med 90 kg tørr jord, og vatnet treet med bare helt rent (destillert) vann. Etter fem år hadde piletreet økt med 71 kg i vekt, og jorda veide etter tørking omtrent det same som før den hadde minka med bare om lag 60 g. Van Helmont trakk frå disse 60 gramma som kunne være usikre, og konkluderte med at resten av den nye veden, barken og blada, 70,94 kg, måtte ha blitt til bare av vatnet, sidan vann var det einaste han hadde tilført treet. I dag ville vi 1
si at dette var dårlig vitskap, fordi van Helmont hadde bestemt seg på forhand for kva for resultat han ville ha. Han var sikker på at alt plantemateriale kom frå vann, og prøvde derfor ikkje å undersøke om andre faktorar kunne spille en rolle. Korleis ville du i dag, rent praktisk, ha endra dette eksperimentet for å finne ut kva anna enn vann treet trenger for å vokse? Oppgåve 2 Cellebiologi (15 %) Kroppens celler og vev har svært ulik levetid, frå eit døgn og opptil fleire år. Hudcellene er blant cellene med kortast levetid; ca. 3 ukar. Vi mistar ca. 40.000 hudceller per minutt, og 1 million hudceller kvar dag. Vi kan derfor seie at huda gjenskapast heile tida. a) Kva slags type celler er hudcellene? Bruk det du veit om ulike grupper celler (eukaryote, prokaryote, dyreceller, planteceller) og gi ein kort oversikt over kva som skil denne celletypen frå andre slags celler. b) Huda er vårt største organ og heile hudafornyar seg ca. kvar 35. dag. Gi ei kort beskriving av kva som skjer når hudcellene fornyar seg. c) Skisser kort likskapar og ulikskapar mellom utvikling av hudceller og kjønnsceller. Kva er dei genetiske konsekvensane av prosessen der kjønnscellene utviklast (i stikkordform)? d) Mikronivået innan biologien kan vere vanskeleg for elevane å forstå. Foreslå ein praktisk aktivitet elevane dine kan gjere for å auke forståinga av ulike celler si oppbygning og funksjon. Vil du leggje opp aktiviteten som open eller lukka? Grunngje svara dine. Oppgåve 3 Genetikk (10 %) I bladet GENialt nr.4/2013 fortel dei at det første genmodifiserte produktet nå er til sals i norske butikkar; lilla nellikar av merket Moonlite. Nelliken er genmodifisert med genar frå petunia og fiol som gir lilla farge på blomstrane. Transformasjonen er utført ved hjelp av bakterien Agrobacterium. Innsette genar kodar for enzym som endrar blomsterfargen. a) Legging av puslespel er eit eksempel på ein elevaktiv arbeidsmåte som egnar seg for å gje oversikt og sjå samanhengar. Vedlegg 1 er eit puslespel som skal vise korleis nelliken fekk uttrykt sin nye farge. Fullfør puslespelet. Husk å skrive kandidatnummer og hefte vedlegget til biologidelen av svara dine. b) Gjer greie for to vanlege kvardagsførestillingar elevar kan ha i forhold til arvelære. Kva kan du som lærar gjere for å motarbeide desse førestillingane? 2
c) Hos menneske blir kjønnet bestemt av to kromosom. Dette kan illustreras på fleire måtar; sjå figurar frå Helix 10 og Tellus 10 nedanfor. Nokre arvelege eigenskapar er også bunde til kjønnskromosomane, for eksempel fargeblindhet. La oss seie at du er ein fargeblind mann. Både din far og din mor har normalt fargesyn. Forklar denne arvegangen ved hjelp av kryssingsskjema. Vis også korleis nedarvinga blir om du får barn med ei dame med normalt fargesyn. Gjer greie for genotypar, fenotypar og sannsyna for å utvikle sjukdommen i begge generasjonar og for begge kjønn. Helix 10, Cappelen 3
Tellus 10, Aschehoug Kjemi 60 % start denne delen på et nytt ark Oppgåve 4 Organisk kjemi (20 %) To testar som nyttas i organisk analyse er reaksjonen med dikromationar i surt miljø, og reaksjonen med 2,4dinitrofenylhydrazin (2,4 DNFH). 2,4 DNFH påviser karbonylgruppa i aldehyder og keton, mens dikromationer nyttas til å identifisere stoffer som kan oksideres. En tredje test er testen med natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3) som påviser karboksylsyregruppa. Noen studentar fikk i oppgåve å analysere og identifisere fem ulike organiske forbindelsar A, B, C, D og E. I tillegg til testresultata er følgjene opplysningar gitt: dei fem stoffa er enten eit aldehyd, eit keton, ei karboksylsyre eller ein alkohol. Molekylformelen for 4 av stoffa kan skrivas CxHyO, det siste har molekylformel CxHyO2 Forbindelsane har ulik molekylmasse, men to av dei har like mange C atomar Forbindelsen med den største molekylmassen, 74 u, er den einaste som har x = 4 i molekylformelen. Ein av dei ukjente forbindelsane er en sekundær alkohol Ingen av forbindelsane er umetta eller har ringstruktur i molekylformelen. a) Først ville studentane gjøre påvisningsreaksjonar for de ulike stoffgruppene for å kjenne igjen reaksjonane til dei ulike stoffgruppene under selve analysen. Kva for påvisningsreaksjonar burde studentane gjennomføre med de ulike stoffgruppene for lettare å kunne identifisere stoffa A E i tabellen under? Kva er det i så fall spesielt viktig at studentane testar når det gjelder alkoholar? Resultatet av testen er vist i tabellen under: Positiv reaksjon er markert med, negativ reaksjon med. Ukjent forbindelse A B C D E Reaksjon med Dikromat ion 2,4 DNFH NaHCO3 b) Identifiser stoffa, skriv strukturformel og namn for kvar av stoffa A, B, C, D og E. c) Protein er bygd opp av aminosyrer. Forklar kva for reaksjonstype som bind aminosyrer i protein saman og kva for bindingar er viktige for proteinas primære, sekundære og tertiære struktur. 4
Oppgåve 5 Redoks og støkiometri (25 %) En lærer som hadde ei flink 10. klasse bestemte seg for at hun, som en del av det å kunne rekne i naturfag, ville la elevene sjå på samanhengen mellom reaksjonsfart og konsentrasjon. Hun bestemte at elevene skulle teste ut kor lang tid det tok før 2 ml H2O2 (hydrogenperoksid) reagerte til vann og oksygen ved å bruke brunstein (MnO2) som katalysator. Hun valte å la kvar elevgruppe bruke løysningar av hydrogenperoksid på henholdsvis 2, 4, 6, 8 og 10 % H2O2, som dei hadde i 5 reagensrør kor hun på førehand hadde veid inn (eksakt) same masse brunstein. a) Korleis kan du sjå at reaksjonen 2 H2O2 2H2O O2 er en redoksreaksjon? Svar kort på både b) og c) b) Korleis meiner du elevene burde vise resultata frå undersøkinga for å få «mest mulig rekning i naturfag» ut av forsøket? c) Læraren bestemte seg for at resultata for alle elevgruppene for kvar % H2O2 skulle settas opp i et skjema på tavla, og at elevene skulle regne gjennomsnitt av alle prøvene i kvar prosentgruppe. Kvifor valgte hun å gjøre det på denne måten, kva for fordeler har dette i forhold til at elevgruppene bare viste resultata frå sine egne undersøkingar? d) Hydrogenperoksidet som læraren brukte hadde hun funnet i en flaske i kjøleskapet på bakrommet til naturfagsalen. Flaska var merket 10 % hydrogenperoksid, men læraren visste at hydrogenperoksid langsamt spaltes spontant til vann og oksygen når det blir ståande. Læraren visste ikkje kor lenge flaska hadde stått i skapet og bestemte seg derfor for å sjekke innhaldet av hydrogenperoksid i flaska ved å gjøre en redokstitrering med kaliumpermanganat, KMnO4. Reaksjonen mellom KMnO4 og hydrogenperoksid skjer etter reaksjonslikninga: 2 MnO4 5 H2O2 6 H 2 Mn 2 5 O2 8 H2O Hun nytta følgjande framgangsmåte: 1. Først fortynna hun den opphavlege hydrogenperoksidløysinga 10 gangar ved hjelp av pipette og målekolbe (A). 2. Deretter tok hun ut 50 ml av denne løysinga (A) og fortynna til 250 ml i en ny målekolbe (B). 3. Hun titrerte så den mest fortynna løysinga (B) med 0,0198 mol/l (M) KMnO4 (standardløysing). Til kvar prøve (parallell) tok hun ut 25 ml løysing B og hadde i tilstrekkelig 3M svovelsyre før sjølve titreringa. 4. Hun titrerte 3 parallellar og fikk en gjennomsnittsverdi på 28,4 ml kaliumpermanganatløysing. i) Kva var konsentrasjonen av H2O2 i den opphavlege (ufortynna) løysinga? Regn for enkelthets skyld med at tettheten av den titrerte løysinga var 1 g/ml. Molar masse for hydrogenperoksid er 34 g/mol. 5
ii) Kvifor sette hun svovelsyre til løysinga hun titrerte? iii) Kvifor brukte hun ikkje noen indikator ved titreringen? iv) Ut frå dine resultat, synes du det var riktig av læraren å tilnærma resultata av titreringen til 10 % H2O2, og dermed regne fortynninga hun laget til elevene som 2, 4, 6 og 8 %? Oppgåve 6 Syrer og baser (15%) a) Løys tre av oppgåvene under, og grunngje svara. a) b) c) d) Utsegn Berre eit utsegn er rett for kvart delspørsmål Kven av disse stoffa er syrer? I NH 3 II NH 4 III HNO 2 Når 1,0 mol/l løysningar av NH 3, NaOH, HCl og CH 3COOH ordnes etter avtagande ph blir rekkefølgja Kven av disse syrene har den sterkaste korresponderande basen? HF = hydrogenfluorid Fosfatar er viktige bufferar i kroppen. Sjå på likevektsreaksjonene under, og finn den korresponderande basen til H 2PO 4 H 2PO 4 H 2O HPO 4 2 H 3O H 2PO 4 H 2O H 3 PO 4 OH Svaralternativ A) I B) I og II C) II og III D) I, II og III A) NaOH, NH 3, CH 3COOH, HCl B) HCl, CH 3COOH, NH 3, NaOH C) HCl, CH 3COOH, NaOH, NH 3 D) CH 3COOH, HCl, NaOH, NH 3 A) Eddiksyre, K a = 1,8 10 5 B) Maursyre, K a = 1,8 10 4 C) HF, K a = 6,8 10 4 D) Propansyre, K a = 5,5 10 5 A) H 2O B) OH C) HPO 4 2 D) H 3PO 4 e) f) Syrebaseindikatoren metylrødt har K Hin = 1 10 4. Syreformen av indikatoren er rød, baseformen er gul. Om metylrødt blir satt til ei løysing med ph = 7, blir løysingas farve Benzosyre, C 6H 5COOH, protolyserer etter reaksjonsligningen: C 6H 5COOH H 2O H C 6H 5COO Om ein 0,045 mol/l benzosyreløysing har [H ]= 1,7 10 3 mol/l, kva blir da K a for benzosyre? A) Rosa B) Rød C) Oransje D) Gul E) 7,7 10 5 F) 6,4 10 5 G) 3,8 10 2 H) 8,4 10 1 6
b) Ei studentgruppe i praksis skulle gjøre ph forsøk med elever i 9. klasse. Dei bestemte seg for å lage 0,25 mol/l løysningar av natriumhydroksid (NaOH), ammoniakk (NH3), saltsyre (HCl) og eddiksyre (CH3COOH), og teste ut farven på raudkålsindikator med de ulike løysingane før de let elevene bruke raudkål til å teste ph i kvardagsstoff. i) Kva blir ph i de fire løysingane? ii) Synes du studentane valte smarte konsentrasjonar til forsøket? Kva kunne studentane eventuelt gjøre for å dekke større deler av ph skalaen? Basekonstanten for ammoniakk, Kb (NH3) = 1,8 10 5. 7
Vedlegg 1 Kandidatnummer:.. HUSK Å FESTE DENNE TIL BIOLOGIDELEN AV EKSAMENSBESVARELSEN! Å legge et puslespill om uttrykking av gener hos eukaryote Puslespillbrikkene finner du på neste side. Hver brikke har et nummer. Fyll inn de rette numrene i tabellen nedenfor. Del av prosessen Hvor i cellen foregår dette? Enzymer og andre involverte molekyler Viktige signaler /hjelpemidler GENET UTTRYKKES (Etter transformasjon) Hva skjer? Transkripsjon mrna forlater kjernen Translasjon starter Polypeptidkjeden forlenges (translasjon) Translasjon slutter Proteinet modifiseres og aktiveres Kilde: egenprodusert, etter idé frå http://engasjerenderealfag.cappelendamm.no/ 8
Vedlegg 1 forts. PUSLESPILLBRIKKER (sortert etter kolonner, men i tilfeldig rekkefølge) Hvor i cellen foregår dette? 1. Cellekjernen 2. Cytoplasma, stor og liten enhet av ribosom knyttes sammen 3. Cytoplasma, på ribosom 4. Cytoplasma 5. Cytoplasma, ribosom deles i stor og liten enhet 6. Frå cellekjernen til cytoplasma Enzymer og andre involverte molekyler 7. RNA polymerase 8. Diverse enzymer 9. mrna 10. rrna, mrna, trna 11. rrna, mrna, trna 12. rrna, mrna, trna Viktige signaler/hjelpemidler 13. Den genetiske koden, kodon og antikodon 14. Diverse signaler 15. Ferdig prosessert mrna 16. Gen er gjort tilgjengelig 17. AUG 18. UAA, UAG, UGA Hva skjer? 19. DNA oversettes til RNA (syntese av RNA med utgangspunkt i DNA) 20. RNA oversettes til polypeptid/protein (syntese av polypeptid/ protein med utgangspunkt i mrna) 21. Ferdig prosessert mrna går ut i cytosol gjennom kjerneporer 22. Polypeptidkjeden brytes da ingen ny aminosyre tilføres 23. Proteinet som gir produksjon av lilla blomsterfarge prosesseres, aktiveres, målstyres 24. Metionin danner starten på polypeptidkjeden 9