Bt-bomull, poteter og blader som følger sola
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.
Genmodifisering blir brukt for å endre egenskaper hos nytteplanter. Et eksempel på at gener kan overføres fra en organisme til en annen, er overføring av et gen fra en bakterie (Bacillus thuringiensis) til bomullsplanter. Dette genet koder for en insektgift som gjør at bøndene kan redusere bruken av sprøytemidler.
Bomullsplanter får overført et gen som fører til at planten danner giftproteiner mot denne larven (Helicoverpa armigera), slik at larven får skader på innvollene og dør. Kilde: Wikimedia Commons. Gyorgy Csoka, Hungary Forest Research Institute.
Forklar hvordan det er mulig at et gen fra en bakterie kan fungere i en bomullsplante.
Mais og poteter er andre eksempler på planter som har blitt genmodifisert. Begge er viktige energikilder for mange befolkningsgrupper.
Forklar hvorfor det er mindre energikrevende å bruke en viss mengde poteter i kostholdet enn å bruke en like stor mengde kjøtt.
Tenk deg at flere mutasjoner fører til at noen potetplanter får blader som kan bevege seg, slik at de vender seg mot sola store deler av dagen. Drøft hvordan dette kan påvirke fotosyntesen i disse plantene.
Fasit
Den genetiske koden er universell: de samme kodonene gir de samme aminosyrene i bakterier og planter, og planten har ribosomer og tRNA som kan lese bakteriegenet. Genet må settes inn sammen med en promotor planten kan bruke.
Poteter er produsenter, kjøtt kommer fra dyr på et høyere trofisk nivå. Bare om lag 10 % av energien går videre fra ett nivå til det neste, så det går med mye mer plantemateriale og energi for å produsere 1 kg kjøtt enn 1 kg poteter.
Fotosyntesen kan øke fordi bladene fanger opp mer lys per bladareal, særlig morgen og kveld og i svakt lys. Gevinsten er liten når lyset allerede er sterkt nok til lysmetning, og bevegelsen koster energi, øker fordampingen og kan gi skade ved sterkt lys.
LøsningsforslagKI-generert
Den genetiske koden er universell. Det betyr at de samme basetriplettene (kodonene) koder for de samme aminosyrene hos bakterier, planter og dyr. AUG betyr metionin både i Bacillus thuringiensis og i en bomullsplante.
Alle celler bruker også de samme grunnleggende prosessene. DNA-et blir transkribert til mRNA av RNA-polymerase, og mRNA-et blir oversatt til protein av ribosomer og tRNA. Plantecellen har dette apparatet fra før, og det kan lese bakteriegenet like godt som plantens egne gener. Resultatet er at bomullsplanten lager det samme giftproteinet som bakterien lager.
For at genet skal bli uttrykt, må det settes inn i plantens DNA sammen med en promotor som plantens RNA-polymerase kjenner igjen. Slike promotorer hentes gjerne fra plantevirus eller fra planter. Selve genoverføringen gjøres for eksempel med jordbakterien Agrobacterium tumefaciens og Ti-plasmidet, eller med genkanon.
Poteter er produsenter. De står på det første trofiske nivået og binder solenergi direkte gjennom fotosyntesen.
Kjøtt kommer fra husdyr som er konsumenter. Dyra må først spise plantemateriale, og de bruker det meste av energien i fôret til celleånding, bevegelse og varme. Bare en liten del blir bygd inn i ny biomasse. Som en tommelfingerregel går om lag 10 % av energien videre fra ett trofisk nivå til det neste.
Det betyr at det må dyrkes rundt ti ganger så mye plantemateriale for å produsere 1 kg kjøtt som for å produsere 1 kg poteter. Både arealet, vannet og energien som trengs, blir dermed mye større for kjøtt. Spiser vi potetene direkte, høster vi på et lavere trofisk nivå og taper mindre energi på veien.
Argumenter for at fotosyntesen øker. Når bladet står vinkelrett på sola, treffer flere fotoner per kvadratcentimeter bladflate. Mer lysenergi blir fanget opp av klorofyllet i fotosystemene, og fotodelen kan lage mer ATP og NADPH til syntesedelen. Effekten er størst tidlig om morgenen og sent på kvelden, når sola står lavt og et vannrett blad bare får skrått lys. Da forlenges i praksis den tiden planten har nok lys til å drive fotosyntese for fullt. I områder med mye skydekke og svakt lys, eller for blad som står i skygge fra andre blad, kan dette gi en tydelig økning i produksjonen. Mer karbohydrater kan gi raskere vekst og større avling av knoller.
Argumenter mot, og forbehold. Midt på dagen er lyset ofte allerede så sterkt at fotosyntesen har nådd lysmetningspunktet. Da er det , temperatur eller enzymmengde som begrenser, ikke lyset, og ekstra lys gir ingen gevinst. Sterkt lys kan i tillegg skade fotosystem 2 (fotoinhibering) og varme opp bladet. Et varmere blad fordamper mer vann. Planten må da lukke spalteåpningene for å unngå uttørking, og når spalteåpningene lukkes, slipper det inn mindre . Da synker fotosyntesen. Selve bevegelsen koster også energi i form av ATP og ionetransport, og den energien må trekkes fra gevinsten.
Konklusjon. Blad som følger sola, vil trolig øke fotosyntesen mest om morgenen og kvelden, i skygge og i svakt lys. Midt på dagen i sterkt sollys er gevinsten liten, og ulempene med varme, vanntap og lysskade kan gjøre at fotosyntesen i sum blir lavere. Om mutasjonen er en fordel, avhenger derfor av klimaet planten vokser i.