Lusern, nitrogenfikserende bakterier og blomsterfarge hos erteplanter
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.
Lusern er en erteplante som kan leve i symbiose med nitrogenfikserende bakterier. En gruppe elever ville undersøke effekten av nitrogenfiksering på planteveksten hos lusern. Noen elever formulerte følgende hypotese: Erteplanten lusern vokser raskere når den lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier.
Elevene planla og gjennomførte en undersøkelse for å teste hypotesen. Elevene skylte frøene fra lusern i etanol og sterilt vann, og sådde frøene i reagensglass med sterilt vekstmedium. Mediet inneholdt alle de nødvendige næringsstoffene unntatt nitrogenforbindelser. Halvparten av glassene med frø ble deretter tilsatt nitrogenfikserende bakterier og merket med et plusstegn (+).
Alle frøene spirte, men plantene i glassene uten nitrogenfikserende bakterier døde etter 13 uker. Figur 1 viser plantene etter at de hadde vokst i 10 uker.
Forklar hvorfor elevene skylte frøene i etanol og sterilt vann.
Observer plantene i figur 1.
Styrker eller svekker resultatene hypotesen til elevene? Begrunn svaret ditt.
Hvorfor døde lusernplantene i glassene uten nitrogenfikserende bakterier? Begrunn svaret ditt.
Nedenfor ser du reaksjonslikningen for reaksjonen der blir fiksert til en form av nitrogen som planten kan bruke.
Bruk reaksjonslikningen og forklar om nitrogenfiksering er en energikrevende eller en energigivende prosess for bakteriene.
Forklar hvorfor nitrogenfikseringen hos bakteriene kan øke når de får tilført glukose fra planten.
Tenk deg at fargen på blomstene til en erteplante blir bestemt av to gener på to ulike kromosomer. Et dominant allel / en dominant genvariant, R, koder for rød blomsterfarge, og et dominant allel, G, koder for gul blomsterfarge. For begge genene finnes det recessive alleler som gir hvit blomsterfarge. Planter med alleler for både rød og gul farge, får oransje farge. Du krysser en plante med gul blomsterfarge med en plante med oransje blomsterfarge. Blant avkommet finner du planter med rød, gul, oransje og hvit farge.
Sett opp et dihybrid krysningsskjema, og vis hvor stor andel av avkommet som får gul blomsterfarge.
Fasit
For å drepe og skylle bort mikroorganismer på frøene, slik at de eneste bakteriene i forsøket er dem elevene selv tilsatte.
1) Resultatene styrker hypotesen: plantene i glassene med nitrogenfikserende bakterier (+) er tydelig større og grønnere etter 10 uker.
Vekstmediet manglet nitrogenforbindelser. Uten bakteriene fikk plantene ikke nitrogen til aminosyrer, proteiner, nukleinsyrer og klorofyll, og de døde da opplagsnæringen i frøet var brukt opp.
1) Energikrevende: reaksjonen bruker 16 ATP per som blir fiksert.
Glukose gir bakteriene mer ATP og flere elektroner gjennom celleåndingen.
Den gule planta er rrGg og den oransje RrGg. Andelen gule avkom blir .
LøsningsforslagKI-generert
Elevene ville teste effekten av nitrogenfikserende bakterier. Da må bakteriene være den eneste variabelen som skiller de to gruppene.
På overflaten av frø sitter det alltid bakterier og soppsporer. Etanolen dreper disse mikroorganismene, og det sterile vannet skyller bort både restene av dem og etanolen, som ellers kunne skade frøet.
Uten skyllingen kunne nitrogenfikserende bakterier ha fulgt med frøene inn i glassene uten tilsetting. Da hadde kontrollgruppen ikke vært en ekte kontroll, og elevene kunne ikke ha konkludert. Skyllingen gjør at en forskjell mellom gruppene kan forklares med bakteriene elevene tilsatte.
Resultatene styrker hypotesen. Etter 10 uker er plantene i glassene merket med pluss tydelig høyere, har flere blad og mørkere grønn farge enn plantene i glassene uten bakterier. Alle andre forhold var like i de to gruppene. Dette passer med at lusern vokser raskere når den lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier.
Samtidig er forsøket lite. Figuren viser bare to glass i hver gruppe, og elevene har ikke målt høyde eller tørrvekt. Resultatene styrker hypotesen, men beviser den ikke. Flere gjentak og målinger av vekst ville gjort konklusjonen sikrere.
Vekstmediet inneholdt alle nødvendige næringsstoffer unntatt nitrogenforbindelser. Nitrogengassen i lufta kan ikke brukes direkte av planter. Uten nitrogenfikserende bakterier hadde plantene derfor ingen kilde til nitrogen.
Nitrogen inngår i aminosyrer og dermed i alle proteiner, i nukleinsyrene DNA og RNA og i klorofyll. De første ukene levde plantene på opplagsnæringen i frøet. Da den var brukt opp, kunne de ikke lage nye proteiner, enzymer eller klorofyll. Fotosyntesen avtok, plantene ble gule, og de døde etter 13 uker.
Nitrogenfiksering er en energikrevende prosess for bakteriene. I reaksjonslikningen står 16 ATP på venstre side og 16 ADP og fritt fosfat på høyre side. ATP blir altså brutt ned mens reaksjonen går, og energien som frigjøres, driver reaksjonen. Det trengs mye energi fordi trippelbindingen i er svært sterk og må brytes.
Bakteriene får glukose fra planta som en del av symbiosen. Glukose er et energirikt stoff. Bakteriene bryter ned glukosen i celleåndingen og lager ATP. Jo mer glukose de får, jo mer ATP kan de lage, og jo mer kan enzymet nitrogenase fiksere. Nedbrytingen av glukose gir dessuten elektroner (via NADH) og , som begge inngår i reaksjonslikningen.
Rød farge krever allelet R, gul farge krever allelet G, og planter som har både R og G, blir oransje. Planter uten både R og G får hvit farge.
Den ene forelderen er gul, ikke oransje. Den har altså G, men ikke R, og må være rr for det første genet. Den andre forelderen er oransje og har derfor både R og G.
Blant avkommet er det hvite planter. En hvit plante er rrgg, så begge foreldrene må kunne gi både r og g. Den gule forelderen må derfor være rrGg, og den oransje RrGg. Det passer også med at noen avkom blir røde (Rrgg).
Krysningen er rrGg × RrGg. Den gule planta lager gametene rG og rg, den oransje RG, Rg, rG og rg:
| RG | Rg | rG | rg | |
|---|---|---|---|---|
| rG | RrGG | RrGg | rrGG | rrGg |
| rg | RrGg | Rrgg | rrGg | rrgg |
Av de åtte rutene blir
- 3 oransje: RrGG, RrGg og RrGg
- 3 gule: rrGG, rrGg og rrGg
- 1 rød: Rrgg
- 1 hvit: rrgg
Andelen av avkommet med gul blomsterfarge er