ATP-produksjon i mitokondrier og tvillingstudie av MS

Del 2, alle hjelpemidler

ATP-produksjon i mitokondrier og tvillingstudie av MS

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

I et forsøk ble produksjonen av ATP i mitokondrier undersøkt. Mitokondriene ble tilført ADP, fosfat, oksygengass og substrat.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvorfor fosfat ble tilsatt.

Mengden ATP og mengden oksygengass ble målt i løpet av forsøket. Figur 1 viser mulige resultater.

Mulige resultater for mengden oksygengass og mengden ATP.
Figur 1: Mulige resultater for mengden oksygengass og mengden ATP.
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Hvilken av de tre grafene viser best hvordan mengden oksygengass endres, og hvilken graf viser best hvordan mengden ATP endres i forsøket? Begrunn svaret ditt.

Personer med sykdommen multippel sklerose (MS) har nerveceller med nedsatt funksjon. Forskere sammenliknet mitokondriene i normale nerveceller med mitokondrier i nerveceller hos MS-pasienter. Forskerne observerte at nerveceller med nedsatt funksjon inneholdt mange mitokondrier med uvanlig struktur. Figur 2 viser mitokondriene.

Mitokondrium fra en normal nervecelle og fra en nervecelle med nedsatt funksjon.
Figur 2: Mitokondrium fra en normal nervecelle og fra en nervecelle med nedsatt funksjon.
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvorfor nerveceller kan få nedsatt funksjon når de har mitokondrier med denne uvanlige strukturen.

I en studie undersøkte forskere betydningen av arv for utviklingen av sykdommen MS. De brukte eneggede og toeggede tvillingpar i undersøkelsen. Tvillingene i hvert par hadde vokst opp sammen, og minst én av dem hadde utviklet MS. Eneggede tvillinger er genetisk identiske, mens toeggede tvillinger har samme genetiske likhet som helsøsken.

Tabell 1 viser resultater fra undersøkelsen.

Tabell 1: Forekomst av sykdommen MS hos tvillingpar.
Begge tvillingene i paret har MSBare én av tvillingene i paret har MS
Eneggede tvillinger7 par (25,9 %)20 par (74,1 %)
Toeggede tvillinger1 par (2,3 %)42 par (97,7 %)
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Hvorfor sammenliknet forskerne eneggede tvillinger med toeggede tvillinger, og ikke eneggede tvillinger med andre helsøsken?

Hva viser resultatene om betydningen av arv for utviklingen av sykdommen MS? Begrunn svaret ditt.

Fasit

ATP blir dannet ved at en fosfatgruppe settes på ADP. Uten fritt fosfat kan ATP-syntase ikke lage ATP, selv om mitokondriene har både ADP, oksygengass og substrat.

Mengden oksygengass: graf 1. Mengden ATP: graf 3. Oksygengass er den siste elektronmottakeren i elektrontransportkjeden og blir brukt opp, mens ATP blir dannet og hoper seg opp.

Mitokondriet har nesten ingen kristae, altså mye mindre indre membranflate. Da er det plass til færre elektrontransportkjeder og ATP-syntaser, og cellen får for lite ATP til de energikrevende oppgavene i nervecellen.

1) Tvillinger i et par har delt svangerskap, er like gamle og har vokst opp sammen, så miljøet er like likt i begge gruppene. Den eneste systematiske forskjellen er hvor genetisk like tvillingene er.

Arv har betydning: begge tvillingene hadde MS i 25,9 % av de eneggede parene, mot bare 2,3 % av de toeggede. Men arv alene bestemmer ikke, for i 74,1 % av de eneggede parene hadde bare den ene MS, selv om tvillingene er genetisk identiske.

LøsningsforslagKI-generert

ATP står for adenosintrifosfat og har tre fosfatgrupper. ADP har bare to.

I mitokondriene blir ATP dannet ved at enzymet ATP-syntase setter en fri, uorganisk fosfatgruppe på ADP:

ADP+fosfat→ATP

Fosfat er altså en av byggesteinene i ATP-molekylet. Uten fritt fosfat i løsningen har mitokondriene ingenting å feste på ADP, og de kan ikke danne ATP selv om de har både ADP, oksygengass og substrat. Derfor måtte forskerne tilsette fosfat.

Mengden oksygengass endres best av graf 1, og mengden ATP av graf 3.

Substratet blir brutt ned i sitronsyresyklusen. Da blir NAD+ og FAD redusert til NADH og FADH2, som leverer elektroner til elektrontransportkjeden i den indre mitokondriemembranen.

Oksygengass er den siste elektronmottakeren i kjeden. O2 tar imot elektronene og blir sammen med H+ omdannet til vann. Oksygengassen blir derfor brukt opp mens forsøket går, og mengden synker. Det passer med graf 1, som avtar.

Elektrontransporten pumper H+ ut i mellommembranrommet. Når H+ strømmer tilbake gjennom ATP-syntase, blir ADP og fosfat satt sammen til ATP. ATP-et blir ikke brukt til noe arbeid i reagensglasset, så det hoper seg opp. Mengden ATP øker, slik graf 3 viser.

Graf 2 er konstant og passer ikke for noen av stoffene, siden begge endrer seg i løpet av forsøket.

Det normale mitokondriet på figuren har mange kristae, altså tette innfoldninger av den indre membranen. Mitokondriet fra nervecellen med nedsatt funksjon har nesten ingen kristae, og den indre membranen er nesten glatt.

Både elektrontransportkjeden og ATP-syntase ligger i den indre membranen. Når kristaene forsvinner, blir membranflaten mye mindre. Da er det plass til færre elektrontransportkjeder og færre ATP-syntaser, og mitokondriet produserer mindre ATP per tid.

Nerveceller bruker svært mye ATP. Etter hver nerveimpuls må natrium-kalium-pumpen pumpe Na+ ut og K+ inn for å gjenopprette hvilepotensialet, og det krever ATP. I tillegg trengs ATP til å lage signalstoffer, til å frakte blærer med signalstoff i synapsene og til transport langs lange nervetråder.

Når mitokondriene leverer for lite ATP, rekker ikke cellen å gjøre dette raskt nok. Impulsene blir svakere eller går saktere, og cellen kan etter hvert bli skadet. Nervecellen får nedsatt funksjon.

Forskerne ville undersøke hvor mye genene betyr. Da må de sammenlikne grupper der den genetiske likheten er ulik, men miljøet er så likt som mulig.

Både eneggede og toeggede tvillinger i et par har delt det samme svangerskapet, er født på samme tid og har vokst opp sammen i den samme familien. Miljøfaktorene er derfor omtrent like like innad i et eneggede par som innad i et toeggede par. Den eneste systematiske forskjellen mellom de to gruppene er den genetiske likheten: eneggede tvillinger er genetisk identiske, toeggede er like like som vanlige helsøsken.

Vanlige helsøsken er født til ulik tid, er ulike i alder og har vokst opp under delvis ulike forhold. Da ville både gener og miljø variere samtidig, og forskerne kunne ikke vite om en forskjell skyldtes arv eller miljø.

Blant de eneggede tvillingparene hadde begge tvillingene MS i 25,9 % av parene. Blant de toeggede parene gjaldt det bare 2,3 %. Sjansen for at også tvilling nummer to får MS, er altså mer enn ti ganger så stor når tvillingene er genetisk identiske.

Miljøet er omtrent like likt i begge gruppene. Forskjellen må derfor i hovedsak skyldes genene. Resultatene viser altså at arv har klar betydning for om en person utvikler MS.

Samtidig hadde bare den ene tvillingen MS i 74,1 % av de eneggede parene. Disse tvillingene har nøyaktig de samme genene, og likevel ble bare den ene syk. Genene kan derfor ikke alene bestemme om sykdommen bryter ut.

Konklusjonen er at MS er en multifaktoriell sykdom. Genene gir en arvelig disposisjon som øker risikoen, men miljøfaktorer må også til for at sykdommen skal utvikle seg.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i biologi. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt