Høgskolen i Sør-Trøndelag Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 1, NA130-D 30 studiepoeng UTSATT EKSAMEN 11.06.09. Sensur faller innen 02.07.09. BOKMÅL Resultatet blir tilgjengelig på studentweb samtidig med registrering av sensur i studentdatabasen, senest første virkedag etter sensurfrist (dvs. 03.07.09). (Se http://www.hist.no/studentweb/). Vi gjør oppmerksom på at frist for eventuelt å be om begrunnelse er 1 uke fra karakteren er bekjentgjort iht. endring i lov om universiteter og høgskoler. Se felles oppslagstavle i its:learning Begrunnelse NY FRIST. Timer: 6 timer Hjelpemidler: Læreplaner i naturfag, tabeller i kjemi, lommeregner Informasjon: Vi ber om at dere starter oppgave 1(økologi), 2 (cellebiologi) og oppgave 4 (kjemi) på nye ark, da de har forskjellige sensorer. Alle oppgaver skal besvares, og dere må ha minst en deloppgave bestått for hver oppgave for at eksamen skal være bestått. Oppgavesettet er på i alt 7 sider inklusive vedlegg. Oppgave 1 (Økologi - 15 %) a) Ta utgangspunkt i ei myr, og forklar hva vi mener med produsenter, forbrukere og nedbrytere i dette økosystemet. Gi eksempler på organismer innen hver kategori. b) De tre viktigste jordtypene i Norge er podsol, brunjord og torv (sumpjord). Forklar hvordan brunjord blir danna og hvordan en brunjordsprofil ser ut. c) Hva mener vi med abiotiske faktorer og biotiske faktorer. Velg selv et bestemt økosystem og grei ut om de viktigste abiotiske faktorene i dette økosystemet. Oppgave 2 (Cellebiologi - 20 %) a) Hva legger vi i begrepene autotrof, heterotrof, kjemoautotrof og fotoautotrof? Hvilke organismer kan være autotrofe - kjemoautotrofe og fotoautotrofe og hvilke organismer er heterotrofe? b) Tegn en plantecelle og sett navn på de ulike celleorganellene. Forklar kort funksjonen til hver av disse, og hva som skiller planteceller fra dyreceller. c) Hva er virus? Hvilke likhetstrekk/ulikheter har de i forhold til eukaryote og prokaryote celler. Hvordan ser livssyklusen ut for et typisk virus?
d) Transport over cellemembraner kan skje som passiv transport eller aktiv transport. Forklar forskjellene mellom disse transportmekanismene og ulike varianter av dem. e) Større molekyler som for eksempel proteiner, tas opp/skilles ut av cellen gjennom andre mekanismer. Hvilke mekanismer er dette snakk om? Oppgave 3 (Genetikk - 15 %) a) Tegn en enkel figur, forklar ordene og sammenhengen mellom kromosom - gen allel DNA. b) Forklar hva som menes med at en egenskap arves enten dominant eller recessivt. c) Ved dihybrid arv kan egenskapene som undersøkes enten være ikke koplede eller koplede, og det kan være muligheter for overkrysning. I et krysningsforsøk med bananflue undersøkte noen studenter egenskapene kroppsfarve og vingeform. Grå kroppsfarve dominerer over svart, og normale vinger over forkrøplede vinger. Fluene med grå kroppsfarve og normale vinger var heterozygote for disse egenskapene. De andre fluene i undersøkelsen var svarte og hadde forkrøplede vinger. Studentene forventet å få et 1:1 forhold mellom fluer med grå kropp og normale vinger og fluer med svart kropp og forkrøplede vinger. Imidlertid dukket det også opp et relativt lite antall fluer som hadde svart kropp og normale vinger og et tilsvarende lite antall fluer med grå kropp og forkrøplede vinger. Ut fra stikkordene over, forklar hva slags dihybrid arv vi har her, og hva som har skjedd i krysningen. I både opptak, nedbryting og oppbygging av molekyler i cellen er proteiner viktige, blant annet som enzymer - biologiske katalysatorer. Så viktige er proteiner at oppbyggingen av dem er bestemt genetisk. Stoffskiftesykdommer skyldes ofte enzymfeil eller mangel på et bestemt enzym hos pasienten. Denne feilen igjen skyldes oftest et defekt gen - en mutasjon. Fenylketonuri - Føllings sykdom - er en slik stoffskiftesykdom som skyldes en feil på det enzymet som omsetter en aminosyre som kalles fenylalanin. I stedet for å bli brutt ned til ufarlige produkter omsettes aminosyren til giftige stoffer som skader nervecellene. Ubehandlet fører sykdommen til mental retardasjon. d) Et ungt par som begge kom fra familier hvor fenylketonuri forekom, ville gjerne vite om deres fremtidige barn kunne få sykdommen og tok en gentest. De fikk vite at en av dem var heterozygot for sykdomsgenet, den andre homozygot for det normale genet, og at ingen av deres barn kunne få sykdommen. Er allelet for sykdommen recessivt eller dominant? Velg symboler og vis hvilke genotyper de to foreldrene hadde. e) Et annet par som fikk tatt den samme testen, fikk vite at de begge var heterozygote for sykdomsallelet. Vis ved hjelp av krysningsskjema hvilke genotype deres barn kan få. Hvor stor sannsynlighet er det for at deres første barn skal få sykdommen eller bli bærer
av den? Hva med sjansen for at et eventuelt senere barn skal bli sykt eller bærer? Oppgave 4 (25 %, kjemi atomer, forbindelser og bindinger ) Daltons atomteori er oppsummert slik i J. Sire Chemica : 1. Hvert grunnstoff er sammensatt av ekstremt små partikler atomer. 2. Alle atomer av et grunnstoff er identiske. 3. Atomer av forskjelligge grunnstoffer har forskjellige egenskaper for eksempel forskjellig masse. 4. Atomer av et grunnstoff kan ikke forandres til atomer av et annet grunnstoff i en kjemisk reaksjon. Atomer kan ikke skapes eller forsvinne. 5. Forbindelser dannes når atomer fra mer enn et grunnstoff kombineres. 6. I en gitt forbindelse er atomene som inngår og deres relative antall konstant. a) I radioaktive reaksjoner sendes partikler ut fra kjernen i et grunnstoff. Antall protoner i kjernen endres vanligvis i slike reaksjoner. Utsending av partikler fra kjernen foregår til det dannes en stabil isotop. I sola foregår det prosesser der det dannes heliumkjerner fra hydrogenkjerner. Drøft sannhetsinnholdet i punkt 1-4 i Daltons atomteori ut fra opplysningene over og ditt kjennskap til grunnstoffer, atomets bygning, isotoper og atommasser. b) Daltons punkt 5 og 6 omhandler kjemiske forbindelser. i) Hva ligger i påstandene til Dalton? ii) Kjemiske forbindelser kan være molekylforbindelser eller salter. Forklar hva en molekylforbindelse og et salt er. Ut fra plassering i periodesystemet og elektronegativitetsverdier (tabeller i vedlegg) hvilke av forbindelsene under mener du vil være salter og hvilke vil være molekylforbindelser? 1) CO 2 2) KCl 3) HCl 4) SO 3 5) PbI 2 6) CH 4 Begrunn svarene! c) Ioniseringsenergi er også et sentralt begrep i kjemien. Tabellen over ioniseringsenergier i vedlegget viser første (I 1 ), andre (I 2 ) og tredje (I 3 ) ioniseringsenergi for stoffene i gruppene 1, 2, 13 18 (hovedgruppene) i periodesystemet. 1) Forklar den store forskjellen det er mellom I 2 og I 3 i gruppe 2 (Be Sr), og hvorfor ioniseringsenergiene avtar nedover i gruppen. 2) Forklar hvorfor ioniseringsenergien, med enkelte unntak, øker fra venstre til høyre i en periode for I 1 og I 2, mens den for I 3 er stor i gruppe 1 og 2, liten i gruppe 13 for så å øke igjen videre mot høyre i periodesystemet. d) Elektronegativitet og ioniseringsenergi sier noe om grunnstoffenes evne til å reagere, blant annet om hvilke type kjemiske bindinger som dannes når ulike grunnstoffer reagerer.
Gi en skjematisk oversikt over hovedtypene av kjemiske bindinger vi finner mellom atomer, ioner og molekyler (intra - og intermolekylære) og forklar kort hva som kjennetegner dem. Oppgave 5 (Reaksjonstyper - 15 %) Kjemiske reaksjoner er vidt utbredt i naturen. Ingen kjemisk fabrikk så komplisert og ordner så mange reaksjoner som en levende organisme. Mange av stoffene i naturen går i kretsløp gjennom blant annet reaksjoner i levende organismer. Figuren under viser nitrogenets kretsløp ut fra oksidasjonstall: a) Forklar hva som ligger i begrepet oksidasjonstall, hva oksidasjonstall brukes til, og hvilken reaksjonstype begrepet er knyttet til. b) Nitrogen danner mange ikke - ioniske forbindelser med blant annet oksygen. Sett navn på de ikke ioniske forbindelsene i nitrogenkretsløpet over. c) Ved anaerobe forhold (ikke oksygen tilstede) kan NO 3 - brukes som oksygenkilde i celleåndingen hos enkelte bakterier. Samlereaksjonen for denne prosessen er: NO 3 - + 2 CH 2 O + 2 H + NH 4 + + 2 CO 2 + H 2 O Bruk figuren over, og vis ved hjelp av oksidasjonstall eller delreaksjoner at denne reaksjonen er balansert. d) En av reaksjonene i nitrogenkretsløpet er en syre - basereaksjon. Definer begrepene syre og base, og forklar hva som skjer i en syre basereaksjon. Bruk gjerne et eksempel. e) Hvilke av reaksjonene under er syre - basereaksjoner: 1) 2 KClO 3(s) 2 KCl (s) + 3 O 2(g) 2) NH 3(g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 3) CaCO 3(s) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Ca(HCO 3 ) 2(aq) Begrunn svarene, og forklar hva symbolene s, l, g, aq står for.
Oppgave 6 (Kjemi - Halogener og karbonforbindelser - 10 %) En gruppe stoffer i periodesystemet med karakteristiske egenskaper er halogenene. a) Når halogenene finnes i fri tilstand er det som to - atomige molekyler. Kan dette forklares ut fra plassering i periodesystemet? Hva slags binding finner vi mellom halogenatomene i et halogenmolekyl? Vis gjerne med et eksempel. b) Metallenes evne til å reagere øker nedover i en gruppe. Det motsatte er tilfelle for halogenene. Kan disse fenomenene ha samme forklaring? Karbon står i en særstilling i periodesystemet fordi det vanligvis ikke danner ioner, men kan danne bindinger både med andre karbonatomer og andre grunnstoffer. Det er grunnlaget for den organiske kjemien. c) Den enkleste gruppen organiske forbindelser er hydrokarbonene. Forklar kort hvordan disse er bygd opp, og vis, ved eksempler, de tre hovedgruppene vi deler hydrokarbonene inn i. Vis også hvilken karakteristisk binding vi finner i de tre gruppene. d) Både for halogener (i fri tilstand) og hydrokarboner finner vi de minste molekylene som gasser, de litt større molekylene som væsker, og de største som faste stoffer ved romtemperatur. Gi en kort forklaring på hva dette skyldes.
Vedlegg i kjemi Periodesystemet Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998. Elektronegativitet Hentet fra: Jan Sire (1995): Chemica, Fagbokforlaget
Ioniseringsenergi Hentet fra "Tabeller og formler i kjemi, 2KJ og 3 KJ", Gyldendal undervisning, 1998.