Koala, eukalyptusblader og CYP-gener
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Koalaen (Phascolarctos cinereu), som er utrydningstruet, lever nå bare i Øst-Australia. Koalaen spiser bare blader fra eukalyptustrær.
Beskriv hvordan oppstykking og tap av eukalyptusskog kan redusere antallet koalaer.
Forskere undersøkte sammenhengen mellom netto opptak av karbondioksidgass i eukalyptusblader og nitrogeninnholdet i bladene. Figur 2 viser resultatene fra forsøk under identiske betingelser i drivhus.
Beskriv sammenhengen mellom netto opptak av karbondioksidgass i eukalyptusblader og nitrogeninnholdet i bladene, og gi en forklaring på hvorfor det er slik.
Bladene fra eukalyptustrær inneholder ulike giftstoffer, og stoffene brytes ned av CYP-enzymer. Alle dyr har gener for å produsere CYP-enzymer, men få arter tåler giftstoffene i eukalyptus. Koalaen har flere kopier av enkelte CYP-gener, og flere av CYP-genene har en basesekvens ulik den vi finner hos andre arter.
Forklar hvorfor de genetiske forskjellene gjør at koalaen tåler giftstoffene i eukalyptus bedre enn andre arter.
Tabellen under viser antall basepar i allelene/genvariantene i fire gener hos sju koalaer.
| Individ | Gen 1 | Gen 2 | Gen 3 | Gen 4 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hunn A | 133 | 191 | 231 | 256 | 151 | 174 | 288 | 220 |
| Hunn B | 133 | 133 | 231 | 213 | 174 | 174 | 160 | 160 |
| Hann C | 133 | 191 | 231 | 213 | 174 | 174 | 288 | 220 |
| Hann D | 191 | 191 | 231 | 256 | 151 | 174 | 288 | 288 |
| Avkom E | 133 | 133 | 256 | 256 | 174 | 174 | 288 | 288 |
| Avkom F | 133 | 133 | 256 | 256 | 151 | 151 | 220 | 220 |
| Avkom G | 133 | 133 | 231 | 231 | 174 | 174 | 288 | 160 |
Hvilke individer (to eller flere) er heterozygote for gen 4?
Kan E, F eller G være avkom etter B og C? Begrunn svaret ditt ved å forklare hvorfor.
Det ble gjennomført en gelelektroforese av allelene i gen 1, 2 og 3 for de tre avkommene.
Skisser resultatet av gelelektroforesen, og forklar skissen din.
Tenk deg at et gen koder for pelsfarge hos koalaer. Et dominant allel / en dominant genvariant A gir grå pelsfarge, mens allel a gir brun pelsfarge. Et annet gen, som er kjønnsbundet (på X-kromosomet), koder for klolengde. Hos hunner har homozygote individer enten lange eller korte klør, og heterozygote individer har mellomlange klør.
To grå koalaer, en med lange klør og en med korte klør, får avkom sammen. Avkommene er en brun hunn med mellomlange klør og en grå hann med lange klør.
Hvilke genotyper må foreldrene ha?
Hunnen i avkommet blir krysset med en hann som er heterozygot for pelsfarge og har korte klør. Sett opp et krysningsskjema, og vis fordelingen av fenotypene.
Fasit
Mindre skog gir mindre mat og plass, og oppstykkingen gir små, isolerte bestander med mer innavl og større risiko for å dø ut.
Netto opptak av øker når nitrogeninnholdet i bladene øker. Nitrogen inngår i klorofyll og i enzymene i fotosyntesen, blant annet rubisco.
Flere kopier av CYP-gener gir mer CYP-enzym, og ulike basesekvenser gir enzymer som bryter ned flere ulike giftstoffer.
1) Hunn A, hann C og avkom G.
Bare G kan være avkom etter B og C. E og F har alleler som verken B eller C har.
Hvert avkom er homozygot for gen 1, 2 og 3 og gir derfor bare ett bånd per gen. Korte allelet vandrer lengst.
1) Mora er Aa (grå, lange klør) og faren er Aa (grå, korte klør).
Krysningen aa Aa gir åtte like sannsynlige kombinasjoner, hver på 12,5 %: grå og brune hunner og hanner med lange, mellomlange eller korte klør (se skjemaet).
LøsningsforslagKI-generert
Eukalyptusskogen er habitatet til koalaen, og bladene er den eneste maten den spiser. Når skogen blir hogd ned, forsvinner både maten og leveområdet. Bæreevnen i området går ned, og færre koalaer kan leve der.
Når skogen i tillegg blir stykket opp, blir det liggende små skogteiger med åpent landskap, veier og bebyggelse imellom. Det gir flere virkninger:
- Koalaene må krysse åpent land for å finne mat eller make. Da blir mange påkjørt av bil eller tatt av hund.
- Hver teig kan bare fø på en liten bestand. Små bestander dør lettere ut ved tilfeldige hendelser som brann, tørke eller sykdom.
- Utveksling av gener mellom teigene blir liten. Det gir innavl og mindre genetisk variasjon i hver bestand, slik at bestanden tåler sykdom og endringer dårligere.
Til sammen gjør dette at antallet koalaer går ned.
Punktene i figuren viser at netto opptak av øker når nitrogeninnholdet i bladene øker. Ved omtrent nitrogen ligger de fleste målingene mellom 5 og 15 , mens de ved omtrent ligger mellom 13 og 21 . Sammenhengen er positiv, men spredningen er stor, så nitrogen er ikke den eneste faktoren som virker inn.
Forklaringen er at nitrogen inngår i de stoffene planten trenger for å drive fotosyntese. Nitrogen er byggestein i aminosyrer og dermed i alle proteiner, blant annet enzymet rubisco, som binder i kalvinsyklusen. Nitrogen inngår også i klorofyllmolekylet, som fanger lysenergien. Blader med mye nitrogen har derfor mer klorofyll og mer rubisco. Da går fotosyntesen raskere, planten binder mer , og netto opptak av blir større.
CYP-enzymene bryter ned giftstoffene i eukalyptusbladene. To genetiske forskjeller gjør koalaen bedre rustet enn andre arter:
Koalaen har flere kopier av enkelte CYP-gener. Flere kopier betyr at det kan transkriberes mer mRNA og lages mer enzym på kort tid. Da blir giftstoffene brutt ned raskere enn de tas opp, og de rekker ikke å hope seg opp i kroppen.
Flere av CYP-genene har også en annen basesekvens enn hos andre arter. Ulik basesekvens gir ulik rekkefølge av aminosyrer, og dermed enzymer med litt ulik form på det aktive setet. Koalaen får derfor et sett av CYP-enzymer som passer til flere forskjellige giftstoffer. Siden eukalyptusblader inneholder mange ulike giftstoffer, er det nødvendig.
Koalaer med disse genvariantene overlevde bedre og fikk flere unger, og variantene ble vanligere gjennom naturlig utvalg.
Et individ er heterozygot når de to allelene i genet har ulik lengde. For gen 4 er allellengdene:
- Hunn A: 288 og 220 – ulike, altså heterozygot
- Hunn B: 160 og 160 – homozygot
- Hann C: 288 og 220 – ulike, altså heterozygot
- Hann D: 288 og 288 – homozygot
- Avkom E: 288 og 288 – homozygot
- Avkom F: 220 og 220 – homozygot
- Avkom G: 288 og 160 – ulike, altså heterozygot
Hunn A, hann C og avkom G er heterozygote for gen 4.
Et avkom får ett allel fra mora og ett fra faren i hvert gen. B har allelene 133/133, 231/213, 174/174 og 160/160. C har allelene 133/191, 231/213, 174/174 og 288/220.
Avkom E har 256/256 i gen 2. Verken B eller C har allelet 256, så E kan ikke være avkom etter B og C.
Avkom F har 256/256 i gen 2, 151/151 i gen 3 og 220/220 i gen 4. B har ingen av allelene 256, 151 eller 220, så F kan ikke være avkom etter B og C.
Avkom G har 133/133 i gen 1 (133 fra B og 133 fra C), 231/231 i gen 2 (231 fra begge), 174/174 i gen 3 (174 fra begge) og 288/160 i gen 4 (160 fra B og 288 fra C). Alle allelene kan komme fra B og C, så G kan være avkom etter dem.
Bare G kan være avkom etter B og C.
I en gelelektroforese vandrer DNA-fragmentene fra brønnen mot den positive polen, fordi DNA er negativt ladd. Korte fragmenter vandrer lettest gjennom gelen og kommer lengst, mens lange fragmenter blir liggende nærmere brønnen.
Avkommene har disse allelene i gen 1, 2 og 3:
- E: 133/133, 256/256 og 174/174
- F: 133/133, 256/256 og 151/151
- G: 133/133, 231/231 og 174/174
Alle tre avkommene er homozygote i alle tre genene. Hvert gen gir derfor bare ett bånd, ikke to, og hvert avkom får tre bånd til sammen.

Båndet på 133 basepar har vandret lengst og ligger nederst i alle tre brønnene, fordi allelet på 133 basepar er felles for alle avkommene i gen 1. Båndet på 256 basepar ligger øverst hos E og F. G har i stedet et bånd på 231 basepar, som ligger litt lenger ned fordi fragmentet er kortere. I gen 3 har E og G bånd på 174 basepar, mens F har et kortere fragment på 151 basepar som har vandret lenger.
Pelsfarge. Begge foreldrene er grå, men de får et brunt avkom. Brun er den recessive fenotypen, så det brune avkommet må være aa. Hver av foreldrene må da ha gitt fra seg et a-allel. Begge foreldrene er derfor heterozygote: Aa × Aa.
Klolengde. Genet ligger på X-kromosomet. Vi kaller allelet for lange klør og allelet for korte klør . Hunner som er heterozygote, , har mellomlange klør. Hanner har bare ett X-kromosom og får derfor enten lange eller korte klør.
Den ene forelderen har lange klør og den andre korte. Hannen i avkommet har lange klør, og hannen har fått X-kromosomet sitt fra mora. Mora må derfor ha et -allel. Hunnen i avkommet har mellomlange klør, altså , og har fått fra faren.
Faren har da korte klør, , og mora har lange klør, . Hvis vi snur det, med mor og far , ville sønnen fått og korte klør. Det stemmer ikke med opplysningene.
Foreldrene er mor Aa (grå, lange klør) og far Aa (grå, korte klør).
Hunnen i avkommet er brun med mellomlange klør: aa . Hannen hun krysses med, er heterozygot for pelsfarge og har korte klør: Aa .
Hunnen lager to typer kjønnsceller: a og a . Hannen lager fire typer: A , A Y, a og a Y.
| a | a | |
|---|---|---|
| A | Aa | Aa |
| A Y | Aa | Aa |
| a | aa | aa |
| a Y | aa | aa |
De åtte rutene er like sannsynlige, så hver fenotype har sannsynlighet , altså 12,5 %:
- grå hunn med mellomlange klør: 12,5 %
- grå hunn med korte klør: 12,5 %
- grå hann med lange klør: 12,5 %
- grå hann med korte klør: 12,5 %
- brun hunn med mellomlange klør: 12,5 %
- brun hunn med korte klør: 12,5 %
- brun hann med lange klør: 12,5 %
- brun hann med korte klør: 12,5 %
Halvparten av avkommene blir grå og halvparten brune, og halvparten blir hunner og halvparten hanner.