Beskrivningar av goda svar: SV – Biologi

15.9.2021

Slutgiltiga beskrivningar av goda svar 11.11.2021

Grunderna enligt vilka bedömningen gjorts framkommer i de slutgiltiga beskrivningarna av goda svar. Uppgiften om hur bedömningsgrunderna tillämpats på examinandens provprestation utgörs av de poäng som examinanden fått för sin provprestation, de slutgiltiga beskrivningarna av goda svar och de föreskrifter gällande bedömningen som nämnden gett i sina föreskrifter och anvisningar. De slutgiltiga beskrivningarna av goda svar innehåller och beskriver inte nödvändigtvis alla godkända svarsalternativ eller alla godkända detaljer i ett godkänt svar. Eventuella bedömningsmarkeringar i provprestationerna anses vara jämställbara med anteckningar och sålunda ger de, eller avsaknaden av markeringar, inte direkta uppgifter om hur bedömningsgrunderna tillämpats på provprestationen.

Biologin är en naturvetenskap som undersöker strukturen, funktionerna och interaktionsförhållandena inom den levande naturen i biosfären, och den sträcker sig ända till cell‐ och molekylnivån. Insikt i frågor och fenomen som rör människans biologi spelar också en central roll. Typiskt för biologin som vetenskap är insamling av information genom observationer och experiment. Biovetenskaperna är snabbt växande vetenskapsgrenar vars tillämpningar utnyttjas på många sätt i samhället. Biologin för fram ny information om mångfalden i den levande naturen och uppmärksammar inverkan av mänsklig aktivitet på miljön, i säkerställandet av naturens mångfald samt i främjandet av en hållbar utveckling.

I studentexamensprovet i biologi bedöms hur utvecklade examinandens biologiska tänkesätt och kunskap är, samt examinandens förmåga att presentera de saker som krävs i rätt sammanhang och på ett strukturerat sätt. I provet bedöms examinandens förmåga att beakta växelverkan mellan företeelser och förhållandet mellan orsak och verkan. Förutom behärskandet av grundläggande begrepp och företeelser bedöms också examinandens förmåga att tolka bilder, figurer, statistik och aktuell information samt att motivera sitt svar. Ett gott svar behandlar företeelser mångsidigt och belyser dem med exempel. Ett gott svar är baserat på fakta och inte på ogrundade åsikter. I ett gott svar presenteras tabeller, övrig data och illustrationer på ett överskådligt sätt.

Del 1: 20-poängsuppgift

1. Flervalsuppgift som berör olika ämnesområden inom biologin 20 p.

I varje deluppgift ger rätt val 2 poäng.

1.1 Vilket av följande påståenden gällande en populations genpool är rätt? 2 p.

  • Könlig förökning berikar populationens genpool genom att producera nya allelkombinationer.  (2 p.)

1.2 Eutrofieringen av en sjö sker i flera steg. Vilket av följande påståenden som beskriver eutrofieringen är rätt? 2 p.

  • Det första tecknet på eutrofiering av en sjö är en kraftig ökning av mängden planktonalger.  (2 p.)

1.3 I proteinsyntesens translationsskede byggs polypeptidkedjor upp. Efter det modifieras deras struktur, och en del av proteinerna som bildas utsöndras i membranblåsor ur cellen. Proteinerna packas i membranblåsor i: 2 p.

  • golgiapparaten.  (2 p.)

1.4 En molekyl fäster sig vid DNA-strängen, vilket gör att transkriberingen av genen inleds. Ett sådant område på genen kallas 2 p.

  • promotor.  (2 p.)

1.5 Forskare klonar en tiger. Vilket av följande påståenden gällande den nya tigerindividen är rätt? 2 p.

  • Individen har nya gener och nya egenskaper.  (2 p.)
  • Individens gener är likadana som den ursprungliga individens.  (2 p.)

1.6 Sjukdomar kopplade till könet framträder oftare hos 2 p.

  • män, eftersom de har bara ett exemplar av vardera könskromosomen (X och Y), och därför träder recessiva alleler mer sannolikt fram.  (2 p.)

1.7 Människan är jämnvarm. Vilken av funktionerna i människans kropp producerar största delen av kroppens inre värme? 2 p.

  • Cellandningen i de stora organ som använder mycket energi, till exempel hjärnan, levern och musklerna, producerar värme.  (2 p.)

1.8 Vilket av följande alternativ är inte ett exempel på ekosystemtjänster? 2 p.

  • En komposterande toalett byggs invid en lägerplats i en nationalpark.  (2 p.)

1.9 Vilket av följande påståenden gällande immunförsvaret är felaktigt? 2 p.

  • Ämnen som kan tränga in i celler och förstöra dem kallas antigener.  (2 p.)

1.10 Vilket av följande påståenden gällande populationsekologi är felaktigt? 2 p.

  • Flaskhalsfenomenet ökar dugligheten hos individerna i populationen då de svagaste individerna gallras bort.  (2 p.)
  • Förökningshinder är faktorer som hindrar individer av samma art att producera förökningsduglig avkomma.  (2 p.)

Del 2: 15-poängsuppgifter

2. Nyckelanpassningar 15 p.

För varje del sammanlagt högst 3 poäng.

2.1 Moderkakan 3 p.

Fostret som utvecklas får genom moderkakan näring, syre och antikroppar (1 p.) från modern. Genom placentan förs också avfallsämnen som fostret producerar bort (1 p.). Djur med moderkaka föder för det mesta ett mindre antal mer utvecklade ungar på en gång än djur som lägger ägg. (1 p.) Ungar som utvecklas inne i modern är oftast bättre skyddade än ägg som ligger utsatta för omgivningen. (1 p.)

2.2 Hårbeklädnaden 3 p.

Hårbeklädnaden utgör en god värmeisolering (hårbeklädnaden möjliggör överlevnad i varierande temperatur) (1 p.). Hårbeklädnaden skyddar också djurets hud från solens UV-strålning och från fysiska skador. (1 p.) Hårbeklädnaden kan ha en iögonenfallande färgsättning och därigenom kan djuret kommunicera med sina artfränder. (1 p.) Färgen eller mönstret på hårbeklädnaden kan också hjälpa djuret att smälta in i sin omgivning. (1 p.) Hår som omvandlats till hårda taggar kan fungera som försvarsvapen, som t.ex. hos igelkotten. (1 p.) Hårbeklädnaden är en del av det yttre försvaret. (1 p.)

2.3 Lungorna 3 p.

Lungorna gör det möjligt att andas på land. (1 p.) Vissa fiskar har också lungor, vilket gör att de kan andas luft ovanför vattenytan då det inte finns tillräckligt med syre i vattnet (1 p.) Genom de landlevande djurens lungor förs syre till blodomloppet och koldioxid bort ur blodomloppet. (1 p.) Lungor gör det också möjligt att mångsidigt ge upphov till olika ljud, människans talförmåga är ett exempel på det. (1 p.) Lungor gjorde en ökning av kroppsstorleken möjlig. (1 p.)

2.4 Den inre befruktningen 3 p.

Med inre befruktning menas föreningen av ägg- och spermieceller (könsceller) som sker inne i honans kropp. (1 p.) Inre befruktning skyddar bättre äggcellen och spermierna från predatorer och andra faror. (1 p.) Sannolikheten att befruktningen lyckas är större hos djur med inre befruktning. (1 p.) Ett djur med inre befruktning behöver inte producera lika många könsceller som ett djur med yttre befruktning. (1 p.) Den inre befruktningen gjorde förökningen på land möjlig (oberoende av vatten). (1 p.)

Vanligt fel: I svaret sägs att avkomman till följd av den inre befruktningen kan utvecklas tryggt inne i modern (i livmodern) ända till födseln.

2.5 Jämnvarmheten 3 p.

Ett jämnvarmt djur producerar och kontrollerar sin kroppsvärme genom sin egen ämnesomsättning. (1 p.) Det är lättare för ett jämnvarmt djur att behålla sin aktivitetsnivå även då omgivningens temperatur är låg, t.ex. nattetid eller på vintern. (1 p.) De jämnvarma djurens utbredning kan sträcka sig till kallare områden på jorden. (1 p.) Jämnvarma djur kan lättare hålla förutom sig själva även t.ex. sina ägg och ungar varma. (1 p.)

3. Mitokondrien och kloroplasten 15 p.

3.1 Jämför mitokondrier och kloroplaster med varandra. Vilka skillnader och likheter finns i deras struktur och funktion? 10 p.

Skillnader mellan mitokondrier och kloroplaster (sammanlagt högst 6 poäng av följande):

  • Mitokondrier finns i alla eukaryota celler, kloroplaster finns bara i eukaryota, fotosyntetiserande celler. (2 p.)
  • Cellandningen sker i mitokondrierna och fotosyntesen sker i kloroplasterna. (2 p.)
  • Elektrontransportkedjans reaktioner i mitokondrierna sker på det inre membranet, medan de i kloroplasterna sker på de fotosyntetiserande membranen i tylakoiderna. (2 p.)
  • I reaktionerna i mitokondrierna konsumeras glukos, med hjälp av reaktionerna i kloroplasterna produceras glukos. (2 p.)
  • Reaktionerna i mitokondrierna producerar och reaktionerna i kloroplasterna konsumerar koldioxid. (2 p.)
  • Reaktionerna i mitokondrierna konsumerar och reaktionerna i kloroplasterna producerar syre. (2 p.)
  • Produktionen av ATP i mitokondrierna bygger på energi som fås ur glukos medan den i kloroplasterna bygger på strålningsenergi från solen. (2 p.)
  • Reaktionerna i mitokondrierna är katabola och reaktionerna i kloroplasten anabola. (2 p.)

Likheter mellan mitokondrier och kloroplaster (sammanlagt högst 4 poäng av följande):

  • Båda är cellorganeller som finns i cytoplasman hos eukaryota celler. (1 p.)
  • Båda har två membran i sin struktur (ett yttre och ett inre membran). (1 p.)
  • Båda innehåller DNA (1 p.) och ribosomer (1 p.).
  • I båda sker proteinsyntes. (1 p.)
  • Båda förökar sig genom delning. (1 p.)
  • Båda deltar i cellens energiämnesomsättning. (1 p.)
  • En elektrontransportkedja fungerar i båda. (1 p.)
  • I båda sker enzymatiska reaktioner främst i den del som avgränsas av det inre membranet. (1 p.)
  • Båda producerar ATP. (1 p.)
  • I båda grundar sig produktionen av ATP på en protongradient. (1 p.)
  • Bådas antal i cellen varierar kraftigt. (1 p.)

För fulla poäng krävs det i enlighet med uppgiften att skillnader både i struktur och funktion samt likheter i både struktur och funktion har behandlats.

Vanligt fel: I svaret beskrivs kloroplastens struktur och funktion och mitokondriens struktur och funktion men jämförelsen som krävs i uppgiften saknas.

3.2 Mitokondriernas och kloroplasternas evolutionära ursprung förklaras med endosymbiosteorin. Förklara vad som avses med denna teori. Diskutera vilka faktorer som stöder teorin. 5 p.

Sammanlagt högst 5 poäng av följande:

Endosymbiosteorin:

  • Enligt endosymbiosteorin har mitokondrierna och kloroplasterna (plastiderna), som är typiska organeller för kärnförsedda (eukaryota) celler, uppkommit genom att celler genom fagocytos (1 p.) upptog kärnlösa celler. (1 p.)
  • Detta skedde innan flercelliga organismer utvecklades. (1 p.)
  • Enligt teorin har mitokondrierna utvecklats ur (proteo)bakterier och kloroplasterna ur cyanobakterier. (1 p.)

Aspekter som stöder endosymbiosteorin:

  • Mitokondrier och kloroplaster är någotsånär lika stora som bakterier. (1 p.)
  • Mitokondrier och kloroplaster reproducerar sig genom delning likt bakterier. (1 p.)
  • Likt bakterier innehåller också mitokondrier och kloroplaster DNA. (1 p.)
  • Mitokondrier och kloroplaster har egna ribosomer. (1 p.)
  • DNA:t i mitokondrier och kloroplaster finns främst i form av en ring. (1 p.)
  • Ribosomerna i mitokondrierna och kloroplasterna påminner till sin struktur mer om ribosomerna i bakterier än om dem i kärnförsedda celler. (1 p.)
  • I det yttre membranet hos mitokondrier och kloroplaster finns porinproteiner, som också finns hos kärnlösa organismers (bakteriers) cellmembran. (1 p.)

4. Albinism 15 p.

4.1 Förklara och motivera med hjälp av ett korsningsschema med vilken sannolikhet normalt färgade kråkor kan få albinoavkomma. Anta att färgen nedärvs autosomalt. 7 p.

Albinism orsakas av en recessiv allel. (1 p.) För att normalt färgade kråkor ska få albinistiska avkommor måste båda föräldrarna vara heterozygota. (1 p.)

Alleler: normal färg A och albino a (allelmarkeringar, 1 p.)
Föräldrarna: Aa, Aa
Könsceller A, a och A, a (1 p.) (antingen utskrivet eller i korsningsschemat)

Aa
AAAAa
aAaaa albino

(1 p.)

Kråkor som är heterozygota för albinism kan med 25 % sannolikhet få albinistiska avkommor. (2 p.).

  • Alternativt kan i svaret även förhållandena 1:3 mellan fenotyperna och 1:2:1 mellan genotyperna anges. (2 p.)

Om svaret förutom autosomal nedärvning även behandlar nedärvningen av ögonfärgen i X-kromosomen anses detta inte som ett fel. Nedärvningen av ögonfärgen kan behandlas även som en dihybridkorsning.

4.2 Bedöm varför albinokråkor inte är vanliga i naturen. Varför försvinner de ändå inte helt? 8 p.

Varför är albinokråkor inte vanliga (sammanlagt högst 6 poäng t.ex. av följande):

  • (Riktat) naturligt urval inverkar på förekomsten av albinokråkor. (1 p.)
  • De vita kråkorna blir inte allmännare i populationen eftersom de lättare än normalfärgade kråkor blir byte för rovdjur. (1 p.)
  • På vintern är vit en bra skyddsfärg. (1 p.)
  • Avsaknaden av färg i ögonen försämrar utvecklingen av synnerven, vilket gör att albinokråkorna har sämre synförmåga än normala kråkor. Detta gör det svårare för dem att skaffa föda. (1 p.)
  • I samband med fåglarnas parningsritualer är hanfåglarnas färg viktig. Den vita färgen kan försämra parningsmöjligheterna då övriga färger saknas, om honan undviker hanar med avvikande färg. (1 p.) Det är då frågan om sexuell selektion. (1 p.)
  • Albinokråkorna kan t.ex. vara sämre på att skaffa föda, viket försämrar deras duglighet. (1 p.)
  • Albinokråkorna är dåliga flygare då de saknar ämnen som förstärker deras dun och fjädrar. (1 p.)
  • Det kan förekomma fler missbildningar som minskar livsdugligheten hos vita individer än hos vanliga kråkor. (1 p.)

Varför försvinner albinokråkorna inte helt (sammanlagt högst 4 poäng t.ex. av följande):

  • Det föds albinokråkor i en population åtminstone så länge de moderkråkor som är heterozygota för albinism är vid liv. (1 p.)
  • Albinoallelen bevaras hos de heterozygota syskonen till albinokråkorna, och därför kan albinokråkor förekomma också senare. (1 p.)
  • Två albinokråkor förökar sig sällan tillsamman, eftersom albinokråkor dör vid yngre ålder än normalfärgade kråkor. (1 p.)
  • Mutationer som leder till albinism sker spontant. (1 p.)

5. Förna 15 p.

5.1 Förklara och motivera varifrån förnan i bottenskiktet i skogen kommer och vad som sker med den under tidens lopp. 7 p.

Sammanlagt 7 poäng till exempel av följande:

  • Förna är dött organiskt material. (1 p.)
  • Förna bildas bl.a. av fallna löv, barr, kvistar och vissnade växtdelar samt av djurspillning och döda djur. (1 p.)
  • Förnan som bryts ned är ofta näringsfattig: träden har lagrat klorofyll och näringsämnen ur de vissnande bladen i sin stam, och de örtartade växterna har lagrat ämnena i t.ex. lökar, knölar och rötter. (1 p.)
  • Nedbrytarna bryter gradvis ned det döda organiska materialet. (1 p.)
  • Bakterier och svampar är de viktigaste nedbrytarna. (1 p.)
  • I de olika skedena i förnans nedbrytningsprocess deltar bl.a. skalbaggar, daggmaskar, rundmaskar (nematoder), småringmaskar, jordlevande kvalster, hoppstjärtar och amöbor (2 exempel, sammanlagt 1 p.)
  • Då det organiska materialet bryts ned frigörs oorganiska ämnen i jorden. (1 p.)
  • Vid nedbrytningen frigörs koldioxid i atmosfären. (1 p.)
  • Ju längre nedbrytningen fortskrider, desto mindre är nedbrytarna till storleken. (1 p.)
  • Under lagret av förna bildas ett näringsrikt humuslager. (1 p.)
  • Humuslagret består antingen av mull eller mår beroende på hur fuktig jordmånen i skogen är och på hurdan växtligheten och artsammansättningen är. (1 p.)
  • Den näringsrika humusen sammanblandas delvis med mineraljorden (beroende på platsen). (1 p.)

5.2 Diskutera varför förnan är viktig för hela ekosystemets funktion. 5 p.

Sammanlagt högst 5 poäng till exempel av följande:

  • Nedbrytarna får sin energi ur förnan. (1 p.)
  • Nedbrytarna bildar olika näringsvävar (1 p.), och nedbrytarna är således en del av naturens mångfald. (1 p.)
  • Förnan är ett gott växtunderlag för svampmycel. (1p.)
  • Avföringen från djur som bryter ned förnan är ett gott växtunderlag för mikrober. (1 p.)
  • Förnan bildar livsmiljö för olika ryggradslösa arter. (1 p.)
  • Växter får de oorganiska ämnen (kväve, fosfor och kalium) de behöver för sin tillväxt från jorden, dit ämnena frigörs till följd av nedbrytningen. (1 p.)
  • Till följd av detta cirkulerar ämnena i ekosystemets näringsväv. (1 p.)
  • Djur, t.ex. igelkotten, kan använda förna för att bygga bo. (1 p.)

5.3 Motivera varför det bildas torv av förnan på en myr. 3 p.

Förhållandena på myren inverkar på torvbildningen (sammanlagt högst 3 poäng):

  • Det är fuktigt på myren (1 p.), torven är sur (1 p.) och förhållandena mycket syrefattiga (1 p.).
  • På grund av detta är nedbrytningsprocesserna på myren långsamma och därför ansamlas torv (1 p.).
  • I norr gör den låga temperaturen att nedbrytningen går långsammare (1 p.).

6. Glukos och insulin 15 p.

6.1 I medicinska undersökningar kan man mäta glukos- och insulinhalten i blodplasman. Förklara på vilket sätt variationerna i halterna av dessa ämnen hänger ihop med varandra. 6 p.

Sammanlagt högst 6 poäng av följande:

Glukoshalten i blodplasman regleras av insulin (1 p.) som utsöndras av endokrina celler (1 p.) i Langerhans öar (1 p.) i bukspottkörteln (1 p.). Insulin främjar upptagningen av glukos i vävnaderna (t.ex. levern och musklerna) (1 p.), eftersom insulin förbättrar cellmembranets förmåga att transportera in glukos in i cellen (1 p.). De endokrina cellerna i bukspottkörteln mäter glukoshalten i blodplasman (1 p.). Då glukoshalten ökar försnabbas utsöndringen av insulin (1 p.) vilket gör att glukoshalten i blodplasman sjunker (1 p.) Insulin främjar också lagring av glukos i form av glykogen (1 p.).

Tilläggsinformation: Behandling av glukagon i svaret (1 p.).

Om diabetes behandlas i svaret ges inte tilläggspoäng för detta.

6.2

Två försökspersoner, Sara och Rasmus, äter mellanmål samtidigt. Saras mellanmål består av en fullkornssmörgås medan Rasmus mellanmål består av en chokladstång och sockrad saft. Efter att de ätit mäter forskarna glukos- och insulinhalterna i deras blodplasma (material 6.A).

Resonera dig fram till vilket av diagrammen i material 6.A som är Saras och vilket som är Rasmus. Motivera ditt svar. Diskutera också på vilka sätt de olika mellanmålen inverkar på hur försökspersonerna orkar under resten av dagen.
9 p.

Sammanlagt högst 9 poäng till exempel av följande:

Person 1 i material 6.A är Sara och person 2 är Rasmus. (2 p. för korrekt identifiering av personerna.)

Rasmus mellanmål innehåller mycket snabba kolhydrater. (1 p.) På grund av detta stiger glukoshalten i blodplasman snabbt (1 p.) och till en hög nivå (1 p.). Insulinhalten i Rasmus blodplasma stiger också snabbt (1 p.), vilket gör att glukoshalten sjunker snabbt (1 p.).

Saras mellanmål innehåller mycket långsamma kolhydrater. (1 p.) Eftersom glukos frigörs långsamt ur kolhydraterna vid matsmältningen stiger kolhydrathalten i Saras blodplasma långsammare och till en lägre nivå än hos Rasmus (1 p.). Insulinhalten stiger också långsammare hos Sara, vilket gör att mellanmålets glukoshalthöjande effekt fortgår längre än för Rasmus (1 p.). Till följd av detta orkar Sara länge. (1 p.)

7. Bakterier och virus 15 p.

7.1 Diskutera hurdan livsmiljö bakterier och virus behöver för att leva och föröka sig. 5 p.

Sammanlagt 5 poäng till exempel av följande:

Bakterier (högst 4 poäng):

  • Bakterier behöver näring ur sin miljö (kolkälla). (1 p.)
  • Alla bakterier behöver en energikälla. (1 p.)
  • Självnärande bakterier, t.ex. cyanobakterier, behöver koldioxid, vatten och ljusenergi för fotosyntesen. (1 p.)
  • Kemosyntetiska bakterier behöver en elektrondonator/mottagare och energi från en inorganisk källa. (1 p.)
  • Nedbrytande bakterier får ämnen ur dött material. (1 p.)
  • Symbiotiska (mutualistiska) bakterier behöver en lämplig värdorganism, t.ex. behöver kvävefixerande bakterier en ärtväxt eller en al och tarmbakterier tarmen för att kunna leva och föröka sig. (1 p.)
  • Patogena bakterier lever och förökar sig i sin värdorganism. (1 p.)
  • Bakterier behöver en lämplig abiotisk miljö (vatten, temperatur, pH osv.) (1 p.)
  • En del bakterier lever i extrema förhållanden (halofiler, termofiler osv.) (1 p.) eller utvecklar vilostadier som kan motstå extrema förhållanden (1 p.).
  • En del bakterier kan leva i syrefria förhållanden (anaeroba bakterier) medan andra kräver syre (aeroba bakterier). (1 p.)

Virus (högst 2 poäng):

  • Virus behöver en levande värdcell för att kunna föröka sig/Virus klassificeras inte som organismer. (1 p.)
  • Många virus är värdspecifika. (1 p.)
  • Vissa virus tål mycket höga eller låga temperaturer då de befinner sig utanför levande celler. (1 p.)
  • Vissa bakterier och virus förstörs i stark UV-strålning. (1 p.)

Vanligt fel: I svaret behandlas bakterier och virus som en grupp och skillnaderna i deras olika krav behandlas inte.

7.2 Genetisk variation främjar anpassningen till olika livsmiljöer hos både bakterier och virus. Förklara hur denna variation uppkommer. 10 p.

Variation hos bakterier, sammanlagt högst 8 poäng av följande:

  • Rekombination hos bakterier (1 p.) innebär att bakterierna kan utbyta gener med en annan bakteriestam eller en annan art och därigenom bilda nya genkombinationer (1 p.).
  • Konjugation (1 p.) innebär att två bakterieceller upprättar en direkt kontakt med varandra med hjälp av en pilus och utbyter genetiskt material med varandra (1 p.).
  • Transformation (1 p.) innebär att en bakterie tar upp fri DNA, t.ex. en plasmid, från sin omgivning (1 p.).
  • Transduktion (1 p.) innebär att prokaryoternas virus, bakteriofagerna, kan överflytta DNA från en art till en annan (1 p.).
  • Det kan ske spontana mutationer i bakterier. (1 p.)
  • Eftersom bakteriernas genom är haploidt uttrycker sig mutationer omedelbart (1 p.)

Variation hos virus, sammanlagt högst 3 poäng av följande:

  • Inne i celler kopierar viruset sin arvsmassa, och då kan det ske mutationer i arvsmassan. (1 p.)
  • RNA-virus är speciellt mutationsbenägna (1 p.) eftersom enzymet omvänt transkriptas inte har förmågan att korrigera fel (1 p.).
  • Om det finns flera olika virus i värdcellen kan de utbyta arvsmassa med varandra. (1 p.)
  • Också värdcellens gener kan överföras till virusets genom. (1 p.)

8. Knockout-djur 15 p.

8.1 Förklara hur en knockout-musindivid kan produceras med CRISPR/Cas -tekniken. 8 p.

Sammanlagt högst 8 poäng till exempel av följande:

En knockout-gen innebär att genen ifråga har gjorts funktionsoduglig. (1 p.)

För att producera en musindivid behövs befruktade äggceller (1 p.), till vilka man med hjälp av en elektrisk impuls (eller mikroinjektion eller en liposom) (1 p.) överför ett guide-RNA-cas-komplex (1 p.) i enlighet med CRISPR/Cas-tekniken.

Först syntetiseras ett komplementärt guide-RNA (1 p.), som enligt basparsprincipen (1 p.) paras ihop med DNA:t i genen som ska avlägsnas (1 p.).

Guide-RNA:t kan sammankopplas med cas-enzymet som kan klippa av DNA-stängen. (1 p.) Strängen klipps av på det önskade stället (1 p.) styrt av guide-RNA (1 p.).

Cellen strävar till att själv reparera det avklippta DNA:t (1 p.), vilket leder till att den ursprungliga genen skadas och inte längre fungerar (1 p.).

Äggcellerna överförs till en (skendräktig) mushona. (1 p.)

8.2 Forskarna vill skapa en ny knockout-djurstam, vars alla individer saknar en viss gen. Beskriv hur knockout-stammen produceras. 4 p.

Sammanlagt högst 4 poäng av följande:

Av avkomman i som framställts enligt punkt 8.1 väljs de som uttrycker knockouten. (1 p.) För urvalet kan målgenen isoleras (1 p.), kopieras med PCR (1 p.) och sekvenseras (1 p.). Alternativt kan urvalet ske med hjälp av en markörgen som fogats till komplexet (1 p.). Detta kan t.ex. vara en gen som ger upphov till vit päls, varvid man i detta fall väljer de avkommor som är vita (1 p.).

Dessa knockout-individer korsas med varandra (1 p.) så att alla avkommor till sist saknar den önskade genen (1 p.). Därmed är den homozygota stammen klar (1 p.).

Om urvalet behandlats i deluppgift 8.1 räknas de till godo vid denna punkt.

8.3 Diskutera vad man kan undersöka med hjälp av knockout-djurstammar. 3 p.

Sammanlagt högst 3 poäng av följande:

Med hjälp av knockout-djur kan man t.ex. undersöka hur den avlägsnade genen inverkar på individen. (1 p.) På detta sätt kan man följa med genens inverkan redan från fosterutvecklingen. (1 p.) Metoden används till exempel inom cancerforskning och då man undersöker svåra, ärftliga sjukdomar. (1 p./exempel, högst 2 poäng) Med CRISPR/Cas-tekniken kan man också producera celler i vilka man lägger till någon gen på avklippningsstället, exempelvis kan man ersätta en felaktig gen med en fungerande. (1 p.)

Del 3: 20-poängsuppgifter

9. Hybridisering mellan björnar 20 p.

9.1 Redogör för vad det faktum att det föds förökningsdugliga hybrider berättar om det evolutionshistoriska släktskapet mellan isbjörnen och brunbjörnen. 4 p.

Sammanlagt högst 4 poäng till exempel av följande:

  • Isbjörnen och brunbjörnen är mycket nära släkt med varandra (härstammar från samma stamform). (1 p.)
  • Deras (köns)kromosomer har inte ännu hunnit förändras mycket från varandra. (1 p.)
  • Deras könsceller är kompatibla (inget förökningshinder). (1 p.)
  • Isbjörnar och brunbjörnar kunde till och med klassificeras som hörande till samma art (skilda underarter). (1 p.)
  • Den gemensamma stamformen för isbjörnen och brunbjörnen levde i geologisk mening rätt nyligen, under pleistocen/istiden. (1 p.)
  • Denna stamform var till utseendet och levnadsvanorna sannolikt mer lik den nuvarande brunbjörnen än isbjörnen. (1 p.)
  • Isbjörnens utvecklingslinje har varit utsatt för ett synnerligen kraftig riktad selektion (stamformen har utsatts för diversifierande selektion). (1 p.)

9.2 Det är sannolikt att hybridbjörnarnas duglighet, d.v.s. fitness, skiljer sig från deras föräldrars duglighet. Diskutera hur detta kan framträda. Diskutera också hur biotiska och abiotiska faktorer kan inverka på hybridbjörnarnas duglighet. 10 p.

Sammanlagt högst 10 poäng till exempel av följande:

  • Med duglighet menas förmågan hos en individ med vissa egenskaper att få förökningsduglig avkomma. (1 p.)
  • Korsningarnas duglighet är sannolikt inte lika god som de ursprungliga arternas. (1 p.)
  • Förökningspartnern godkänner inte nödvändigtvis en björn som till färgen är en mellanform. (1 p.)
  • Den får eventuellt i medeltal färre avkommor. (1 p.)
  • Dödligheten bland ungarna kan vara högre än hos artrena isbjörnar och brunbjörnar. (1 p.)
  • Den förväntade livslängden för individer som nått vuxenåldern kan vara lägre än för artrena isbjörnar och brunbjörnar. (1 p.)
  • Korsningarnas förmåga att stå emot olika sjukdomar och parasiter kan vara lägre än ursprungsarternas. (1 p.)
  • Korsningsbjörnarnas färg är för mörk för att vara effektiv som skyddsfärg då de jagar på isen och för ljus i skogen eller bland annan vegetation. (1 p.)
  • Korsningsbjörnarna antas vara sämre simmare än isbjörnarna. (1 p.)
  • Isbjörnar sover inte vintersömn, men brunbjörnar gör det. Korsningsbjörnarna är antagligen mellanformer när det gäller vintersömn. (1 p.)
  • Matsmältningen kan vålla problem för korsningsbjörnarna. Tarmsystemet skiljer sig mellan deras föräldrar, eftersom isbjörnen i huvudsak är köttätare medan brunbjörnen är allätare. (1 p.)
  • Det kan vara svårare för korsningsbjörnarna att fånga byte på grund av sin färg, som avviker för mycket från omgivningen. (1 p.)
  • Korsningsbjörnarna tål eventuellt inte låga temperaturer lika bra som isbjörnar och inte heller höga temperaturer lika bra som brunbjörnar. (1 p.)
  • På grund av sin speciella karaktär kan de vara eftertraktade jaktbyten. (1 p.)
  • Eftersom de är artkorsningar åtnjuter de nödvändigtvis inte samma skydd av lagen som rena isbjörnar och brunbjörnar. (1 p.)
  • Det är möjligt att myndigheterna medvetet försöker utplåna korsningsbjörnarna från naturen för att skydda isbjörnen. (1 p.)

I svaret kan ovannämnda faktorer också behandlas som faktorer som kunde förbättra hybridbjörnarnas duglighet.

9.3 Bedöm hurdana följder hybridiseringen mellan brunbjörn och isbjörn kan ha för vardera arten då klimatet blir varmare. 6 p.

Sammanlagt högst 6 poäng till exempel av följande:

  • Om miljön förändras kan egenskaperna hos den ena ursprungsarten bli ofördelaktiga för överlevnaden. (1 p.)
  • Då glaciärerna drar sig norrut blir brunbjörnens livsmiljö större medan isbjörnens minskar i storlek. (1 p.)
  • Till följd av detta stöter brunbjörnar och isbjörnar oftare på varandra och det föds mera korsningar. (1 p.)
  • Korsningsbjörnarna i sin tur parar sig sannolikt oftare med brunbjörnar, som är vanligare, än med isbjörnar, som är mer sällsynta. (1 p.)
  • På grund av detta blir den relativa andelen ”rena” isbjörnar av alla björnar mindre med tiden. (1 p.)
  • Förhållandet mellan arterna påverkas av kompetitiv exklusion. (1 p.)
  • Till sist kan isbjörnen helt försvinna då arten sammansmälter med brunbjörnspopulationen till följd av de allt vanligare korsningarna. (1 p.)
  • Isbjörnens gener kan finnas kvar i hybridbjörnarna fastän isbjörnen skulle dö ut. (1 p.)

Om det i svaret talas om ”grizzlybjörnar” i stället för brunbjörnar räknas detta inte som ett fel (Den nordamerikanska grizzlybjörnen är en lokal underart till brunbjörnen).

10. Koldioxidhalten i luften 20 p.

10.1 Koldioxidhalten i atmosfären har enligt material 10.A ökat från 320 ppm på 1960-talet till över 400 ppm i dagens läge. Redogör för de faktorer som lett till att koldioxidhalten ökat. 6 p.

Sammanlagt högst 6 poäng till exempel av följande:

  • Människans inverkan kan ses i ökningen av koldioxidhalten. (1 p.)
  • Användning av trä (1 p.) samt fossila bränslen (1 p.), t.ex. stenkol och mineralolja (1 p.) har höjt koldioxidhalten i atmosfären betydligt.
  • Fossila bränslen och trä används i trafiken, för uppvärmning och inom industrin. (1 p.)
  • Förändringar i markanvändningen (1 p.), t.ex. utplåning av skogar och andra kolsänkor (1 p.) har minskat avlägsnandet av koldioxid ur atmosfären genom växternas fotosyntes (1 p.).
  • Klimatuppvärmningen har gjort att skogsbränder blivit vanligare. (1 p.)
  • Användning av torvtillgångar (1 p.) har också ökat koldioxidbelastningen.

Inga tilläggspoäng ges för behandling av naturliga skeenden som t.ex. vulkanutbrott.

10.2 I kurvan i material 10.A kan en klar rytm observeras: koldioxidhalten ökar från oktober till april och sjunker från april till oktober. Mätningarna är gjorda på ön Mauna Loa i Hawaii. Diskutera orsakerna till denna regelbundna årliga variation, som i liknande form kan observeras över hela jordklotet. 5 p.

Sammanlagt högst 5 poäng av följande:

  • På norra halvklotet finns betydligt mera landareal och skog än på södra halvklotet (1 p.), som till största delen utgörs av hav (1 p.).
  • De nordliga skogarnas kraftiga bindande av koldioxid under sommarmånaderna (1 p.) kan ses som en sänkning av koldioxidhalten i atmosfären då det är sommar på norra halvklotet (1 p.).
  • Inverkan av de nordliga skogarna syns över hela jordklotet, även på Mauna Loa, som ligger på norra halvklotet. (1 p.)
  • Luftströmmar jämnar ut halterna över hela jordklotet. (1 p.)
  • Motsvarande årstidsvariation som skulle synas i atmosfärens koldioxidhalt förekommer inte i bindandet av koldioxid i oceanerna. (1 p.)
  • Längre norrut är den årliga variationen i koldioxidhalten ännu större än närmare ekvatorn. På södra halvklotet är skillnaderna mindre tydliga och syns med fördröjning. (1 p.)

Om skillnaderna mellan det norra och det södra halvklotet inte över huvudtaget har behandlats i svaret kan högst 2 poäng erhållas för deluppgiften.

10.3 Förklara hur koldioxid används i fotosyntesens mörkerreaktioner hos gröna växter. Diskutera hur den ökande koldioxidhalten påverkar effektiviteten hos växternas fotosyntes och vattenanvändning. 9 p.

Sammanlagt högst 9 poäng av följande:

  • Vid fotosyntesen binds koldioxid till organiska kolföreningar i mörkerreaktionerna (Calvincykeln). (1 p.)
  • ATP (1 p.) och NADPH (vätetransportör) som bildats vid ljusreaktionerna används i mörkerreaktionerna (1 p.), där koldioxid binds i en enzymkatalyserad reaktion (1 p.).
  • Den ökande koldioxidhalten gör fotosyntesen mer effektiv (1 p.), eftersom mera koldioxid kommer in i bladet genom klyvöppningarna (1 p.). Koncentrationsskillnaderna ökar diffusionen. (1 p.)
  • Den ökande koldioxidhalten gör fotosyntesen effektivare bara till en viss grad. (1 p.)
  • Enzymet (Rubisco) som binder koldioxid i mörkerreaktionerna, är inte speciellt effektivt då koldioxidhalten är låg (1 p.) men effekten ökar då koldioxidhalten stiger (1 p.).
  • En ökning av substratmängden försnabbar en enzymreaktion. (1 p.)
  • En effektivare fotosyntes ökar växternas tillväxt. (1 p.)
  • Om t.ex. något näringsämne eller någon annan abiotisk faktor kommer att utgöra en minimifaktor kan inverkan av den ökande koldioxidhalten på fotosyntesen bli liten. (1 p.)
  • En ökning av koldioxidhalten är fördelaktig för växternas effektiva vattenanvändning (1 p.), eftersom växten genom den högre koldioxidhalten kan ta in tillräckligt koldioxid i bladet fastän klyvöppningarna inte är öppna lika mycket (1 p.), vilket leder till att vattenavdunstningen minskar (1 p.).

11. Ögats funktion 20 p.

11.1 Namnge de numrerade delarna (1–5) på bilden i material 11.A. 5 p.

  1. linsen
  2. näthinnan d.v.s. retina
  3. regnbågshinnan d.v.s. iris
  4. glaskroppen
  5. synnerven (även blodkärl godkänns)

Poängsättning: 1 poäng/struktur.

11.2 Förklara funktionen för synen hos de i material 11.A numrerade delarna av ögat (1–5) och hjärnans betydelse för bildandet av den slutliga bilden vi ser. 8 p.

Beskrivning av ögats funktion (1 p./struktur):

Ljusstrålarna kommer från det objekt som ses till ögat och bryts av linsen så att en bild bildas på näthinnan. (1 p.) Linsen justeras då man ser på något på nära håll eller långt bort. (1 p.)

Iris kontrollerar mängden ljus som kommer in i ögat. (1 p.) Iris ändrar pupillens storlek genom att dras samman då ljusmängden ändras. (1 p.)

Ljuset färdas genom den genomskinliga glaskroppen till näthinnan (1 p.). Glaskroppen ger ögat dess form (stöder ögat). (1 p.)

På näthinnan retas stav- och tappcellerna (receptorcellerna) av ljus. (1 p.)

Synnerven leder nervimpulsen som uppkommit till hjärnan. (1 p.)

Hjärnans betydelse (högst 3 poäng):

Synnerven från höger och vänster öga korsas delvis vid synnervskorsningen, och därigenom förs informationen till båda hjärnhalvorna. (1 p.) Den slutliga bilden av objektet bildas (1 p.) på synbarken (1 p.) i hjärnans bakdel (nackloben) (1 p.). Bilden som bildats upp och ned på näthinnan tolkas åt rätt håll. (1 p.) Hjärnan kombinerar informationen från ögonen till en enhetlig (tredimensionell) bild. (1 p.) Färgförnimmelsen uppkommer i hjärnan. (1 p.)

11.3 I material 11.B beskrivs hur blått ljus inverkar på hormonfunktionerna och därigenom på sömnrytmen. Berätta vilket hormon det är frågan om, och förklara hur blått ljus inverkar på de biologiska funktioner hos människan som regleras av detta hormon. 7 p.

Sammanlagt högst 7 poäng av följande:

Människans normala dygnsrytm uppkommer med hjälp av hormonet melatonin (1 p., krävs för fulla poäng). Det utsöndras då det är mörkt (1 p.) av epifysen/tallkottkörteln (1 p.) som finns på undre sidan av mellanhjärnan och leder till att man känner sig trött (1 p.).

Utsöndringen av melatonin upphör normalt då det är ljust. (1 p.) Konstgjort blått ljus minskar också utsöndringen av melatonin (1 p.), vilket gör att vakenhetstillståndet fortgår och sömnrytmen försenas (1 p.). Blått ljus inverkar också på funktioner som är kopplade till sömnrytmen. Sådana funktioner är t.ex. utsöndring av hormoner som inverkar på tillväxten och utvecklingen, utsöndring av kortisol, kroppstemperaturen samt puls och blodtryck. (1 p./exempel, sammanlagt högst 2 poäng). En noggrannare behandling av exemplen ger inte tilläggspoäng.