Bio Abi 2006

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    26-Jul-2015

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<p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin Aufgabe I</p> <p>1.</p> <p>Entwickeln Sie anhand des Textes ein Schema, welches die Zusammenhnge fr die Bildung der typischen Geschmacksstoffe sowie des Trnenfaktors bersichtlich verdeutlicht. 3 VP</p> <p>Durch Anschneiden der Zwiebel werden deren Zellen teilweise zerstrt. 2.1 Zeichnen Sie ein Schema des elektronenmikroskopischen Bildes einer Pflanzenzelle und beschriften Sie dieses (Gre der Zeichnung etwa Seite). 3 VP 2.2 Beschreiben Sie den Aufbau einer Elementarmembran und erlutern Sie daran Struktur- und Funktionszusammenhnge. 3 VP</p> <p>1</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin2.3 Erlutern Sie unter Zuhilfenahme Ihrer Zeichnung, weshalb erst nach dem Anschneiden der Trnenfaktor auftritt. 3. Geben Sie jeweils eine mgliche Erklrung fr das Funktionieren der beiden Haushaltstricks gegen das Brennen in den Augen. 2 VP</p> <p>2 VP</p> <p>Zchter streben an, Zwiebeln zu erhalten, die beim Schneiden keinen Trnenfluss verursachen. 4.1 Begrnden Sie, an welcher Stelle man in die Reaktionswege eingreifen muss, um einerseits den typischen Zwiebelgeschmack zu erhalten und andererseits den Trnenfaktor zu unterbinden. Nennen Sie eine mgliche Methode. 4.2 Welchen weiteren wahrnehmbaren Effekt msste der Koch aus Leipzig an der vernderten Zwiebel feststellen? Erlutern Sie. 4 VP Viele Frhblher vermehren sich ungeschlechtlich (zum Beispiel ber Brutzwiebeln). Kchenzwiebeln knnen auf geschlechtlichem oder ungeschlechtlichem (vegetativem) Weg vermehrt werden. 5. Stellen Sie Vor- und Nachteile beider Wege der Fortpflanzung vergleichend gegenber.</p> <p>3 VP _____ 20 VP</p> <p>Aufgabe IIDie marine Schnecke Aplysia californica (kalifornischer Seehase) gehrt mit ungefhr 40 cm Krperlnge zu den grten Seehasen. Sie besitzt Riesenneurone und eignet sich gut fr neurophysiologische und molekulargenetische Untersuchungen. Ein Schwerpunkt bei diesen Untersuchungen ist die Reaktion von Aplysia auf einen Berhrungsreiz an ihrer Atemrhre (Siphon) siehe Abbildung 1.</p> <p>2</p> <p>Abitur 2006 BiologieHauptterminWird der Siphon durch leichtes Berhren mit einem Stab gereizt, so werden die empfindlichen Kiemen weit in die Mantelhhle zurckgezogen. Kommt es jedoch innerhalb weniger Minuten zu zehn bis fnfzehn Berhrungsreizen, so zeigt das Tier die Rckziehreaktion nicht mehr; erst nach einer Stunde tritt diese Rckziehreaktion wieder in abgeschwchter Form auf. Genauere neurophysiologische Untersuchungen ergaben fr die Abnahme der Rckziehreaktion whrend dieser ersten Versuchsserie u.a. eine Inaktivierung eines Groteils der Ca2+-Kanle in den synaptischen Endigungen der am Rckziehreflex beteiligten sensorischen Siphon-Neurone. In einer zweiten Versuchsserie wurde beobachtet, dass eine Berhrung des Siphons und eine gleichzeitige elektrische Reizung am Schwanz des Tieres eine verstrkte Rckziehreaktion zur Folge hat. Wird diese gekoppelte Reizung mehrfach durchgefhrt, kommt es anschlieend auch bei alleiniger Reizung des Siphons zu einer verstrkten Rckziehreaktion. Je nach Intensitt der durchgefhrten Koppelungsreize hlt diese verstrkte Reaktion Minuten, Tage oder gar Wochen an. Ursache fr diese Reaktion ist eine Inaktivierung der K+-Kanle der sensorischen Siphon-Neurone (siehe Abbildungen 2 und 3). 1.1 Beschreiben Sie die wesentlichen Prozesse, die bei der Erregungsbertragung an einer Synapse ablaufen. 3 VP 1.2 Erlutern Sie unter Zuhilfenahme der Abbildungen 2 und 3 die verstrkte Rckziehreaktion der Kiemen bei gleichzeitiger Reizung von Schwanz und Siphon. 4 VP</p> <p>3</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>2.1 Die Abbildung 4 zeigt die Messergebnisse von drei neurophysiologischen Experimenten. Hierbei wurde die Membranspannung (das Membranpotenzial) an der postsynaptischen Membran am Motoneuron gemessen, das die Rckziehreaktion der Kiemen bewirkt. Ordnen Sie den Kurven 1 bis 3 folgende Experimente zu: a) ohne Reizung (Ausgangssituation) b) bei erstmaliger Reizung des Siphons c) bei der 16. Reizung des Siphons innerhalb kurzer Zeit. Begrnden Sie Ihre Zuordnung.</p> <p>4</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>2.2 bertragen Sie die Abbildung 4 in Ihre Reinschrift und zeichnen Sie in dieses Diagramm die Kurve, die Sie bei gleichzeitiger Reizung von Siphon (durch Berhren) und Schwanz (durch elektrische Reizung) bei einem zuvor ungereizten Tier erwarten. Erlutern Sie. 4 VP Weitergehende molekularbiologische Untersuchungen zur zweiten Versuchsserie ergaben, dass verstrkte Freisetzung von Serotonin zu hohen cAMP-Konzentrationen fhrt (vergleiche Abbildungen 2 und 3). In der Folge gelangt schlielich mehr aktivierte Proteinkinase A in den Zellkern des sensorischen Neurons. Im Zellkern verursacht diese Proteinkinase A die Bildung des Proteins U-Hydrolase. Die U-Hydrolase wiederum baut in den synaptischen Endigungen die hemmende Untereinheit der Proteinkinase A ab. Infolgedessen bleibt die Proteinkinase A lnger aktiv. 3.1 Stellen Sie in einem Schema ausgehend von Serotonin den Ablauf dar, der dazu fhrt, dass die Proteinkinase A lnger aktiv bleibt (Gre ca. Seite). 4 VP</p> <p>5</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin3.2 Entwickeln Sie aufgrund Ihrer Kenntnisse zur Kontrolle bzw. Regulation der Genexpression eine Modellvorstellung darber, in welcher Weise die Proteinkinase A im sensorischen Siphon-Neuron die Bildung des Enzyms U-Hydrolase steuern knnte. 3 VP 3.2 Welche biologische Bedeutung knnte die verstrkte und lnger anhaltende Rckziehreaktion fr Aplysia haben? Erlutern Sie.</p> <p>2 VP _____ 20 VP</p> <p>Aufgabe IIIDer bergang vom Landleben zum Leben im Wasser vollzog sich bei den Vorfahren der heutigen Wale im frhen Tertir vor etwa 50 Millionen Jahren und dauerte nur rund 8 Millionen Jahre. In dieser kurzen Zeit erfolgten Anpassungen an das Leben im Wasser. Heute kennt man mehr als 80 Walarten. 1.1 Nennen Sie unter Zuhilfenahme der Abbildungen 1 und 2 ausgehend vom Urhuftier sechs Vernderungen, die als Anpassungen an die Lebensweise im Wasser zu verstehen sind. 3 VP</p> <p>6</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>1.2 Entwickeln Sie eine Hypothese, wie sich eines der von Ihnen unter 1.1 genannten Merkmale im Verlauf der Evolution verndert haben knnte. Benutzen Sie dabei die Begriffe Mutation, Selektion, Gendrift und Isolation. 4 VP Die mehr als 80 verschiedenen Walarten lassen sich auf eine Stammform zurckfhren. Heute sind Wale ber alle Ozeane verbreitet und unterscheiden sich nicht nur in der Gre, sondern auch in der Art der Ernhrung. 1.3 Geben Sie eine Erklrung fr die Entstehung so vieler unterschiedlicher Walarten in relativ kurzer Zeit. 3 VP</p> <p>7</p> <p>Abitur 2006 BiologieHauptterminDer Fund eines nahezu vollstndigen Ambulocetusskeletts veranlasste einen Forscher zu der Aussage, dieser Fund sei fr die Erforschung der Walevolution ebenso bedeutend, wie der Archeopteryx fr die Evolution der Vgel. Abbildung 3 zeigt Archeopteryx. Er ist deshalb so bedeutend, weil er als Brckentier Merkmale zweier Wirbeltierklassen aufweist. 2.1 Nennen Sie diese Wirbeltierklassen und entnehmen Sie aus der Abbildung 3 je zwei Merkmale, welche fr diese Wirbeltierklassen typisch sind.</p> <p>2.2 Diskutieren Sie unter Verwendung der Abbildung 1 und 2, ob auch Ambulocetus als Brckentier angesehen werden kann. 3 VP</p> <p>In einem Museum ist der hypothetische Stammbaum der Walartigen dargestellt (Abbildung 5, siehe Blatt 4). Abbildung 4 zeigt verschiedene heute lebende und ausgestorbene Vertreter der Wale, die in diesem Stammbaum vorkommen. Neben Zahnwalen sind auch Bartenwale abgebildet.</p> <p>8</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>3.</p> <p>bertragen Sie den Stammbaum (Abbildung 5) in Ihre Reinschrift. Ordnen Sie unter Angabe der Ziffern die einzelnen Vertreter in den Stammbaum ein. Benennen Sie die Kriterien fr diese Zuordnung. Begrnden Sie Ihre Zuordnung. 4 VP</p> <p>9</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>Im Spektrum der Wissenschaft (7/2002) kann man lesen: Bis kurz vor Ende des 20. Jahrhunderts schien der weitere Weg der Wal-Palontologie vorgezeichnet: Immer neue Fossilien wrden immer mehr Details zu einer in wesentlichen Zgen endlich bekannten Stammesgeschichte liefern, die ihren Ursprung einstmals bei Urhuftieren genommen hatte. Doch dann erschtterten genetische Tests in den USA, Frankreich und Japan das so sicher geglaubte Gedankengebude. Anders als die immunologischen Untersuchungen aus den 1960er Jahren legten DNA-Vergleiche nahe: Wale sind nicht nur mit den Paarhufern nher verwandt als mit allen anderen Sugern Wale sind Paarhufer. Kein Urhuftier stand am Anfang ihrer Entwicklung, sondern ein Urpaarhufer, vermutlich ein Urflusspferd. 4. Immunologische Methoden (z.B. der Przipitintest) sind heute weitgehend durch molekularbiologische Methoden abgelst worden. Erlutern Sie eine solche molekularbiologische Methode zur Verwandtschaftsanalyse. 3 VP _____ 20 VP</p> <p>10</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin Aufgabe IVMukoviszidose (Cystische Fibrose CF) ist eine weit verbreitete, erbliche Erkrankung des Menschen. Molekular beruht sie auf der Mutation des CFTR-Gens, welches ein Chloridionen transportierendes Kanalprotein kodiert. Bei dieser Krankheit kommt es u.a. zur Bildung von zhflssigem Schleim in den Lungen, wodurch das Atmen erschwert wird. 1.1 Beschreiben Sie den Aufbau eines Proteins unter Verwendung von Fachausdrcken!</p> <p>2 VP</p> <p>1.2 Stellen Sie dar, warum Genmutationen zu Funktionsstrungen von Proteinen fhren knnen. 2 VP Um mageschneiderte Medikamente gegen genetisch bedingte Krankheiten wie die Mukoviszidose entwickeln zu knnen, ist die Kenntnis der Basensequenz der betroffenen Gene von groer Bedeutung. Experimentell kann diese Sequenzanalyse nach der Abbruchmethode von Frederick Sanger durchgefhrt werden. Hierbei wird der zu sequenzierende DNA-Abschnitt zunchst in Einzelstrnge aufgetrennt. In vier verschiedenen experimentellen Anstzen (Abbildung 3) werden diese Einzelstrnge dann repliziert. Jeder Ansatz enthlt neben den notwendigen Enzymen auch kurze Primerstcke, welche den Start der Replikation ermglichen. Allen Anstzen werden weiterhin alle vier (radioaktiv markierten) Nukleotide sowie jeweils ein spezifisches Nukleotidanalogon zugefgt, welches in Konkurrenz zu den normalen Nukleotiden statistisch in die DNA eingebaut wird und dann zum Abbruch der Replikation fhrt. 2. Erlutern Sie anhand der Strukturformeln in den Abbildungen 1 und 2, worauf die Abbruchmethode molekularbiologisch beruht. 2 VP</p> <p>11</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>Folgender Genabschnitt soll anhand der Sanger-Methode sequenziert werden: ~~~~~~~ T-A-G-A-A-A-C-C-A ~~~~~~~ PRIMER 3. Welche DNA-Abbruchstrnge sind fr die Anstze 3 und 4 zu erwarten?</p> <p>3 VP</p> <p>12</p> <p>Abitur 2006 BiologieHauptterminUm die Unterschiede zwischen dem normalen und mutierten CFTR-Gen zu untersuchen, werden entsprechende Teilabschnitte der beiden Gene mit der Sanger-Methode sequenziert. Die vier verschiedenen Anstze, in denen jeweils verschieden lange Abbruchstrnge enthalten sind, werden im Anschluss gelelektrophoretisch nebeneinander aufgetrennt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine Trennung des entstandenen DNA-Gemischs nach der Gre der Strnge. Kleine Molekle wandern im elektrischen Feld sehr weit, groe Molekle legen nur eine geringe Strecke zurck und knnen aufgrund ihrer radioaktiven Markierung sichtbar gemacht werden. Aus dem erhaltenen Auftrennungsmuster (Abbildung 4) kann anhand der Laufstrecken indirekt die Basensequenz des untersuchten Abschnitts abgelesen werden.</p> <p>4.</p> <p>Geben Sie anhand der Abbildung 4 die Basenabfolge der beiden radioaktiv markierten Sanger-Strnge an. Leiten Sie daraus die Basenfolge des hierzu komplementren Strangs ab und bertragen Sie diese mithilfe der Abbildung 5 in eine Aminosuresequenz. Vergleichen Sie die Sequenzen. 5 VP</p> <p>13</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin</p> <p>Heutzutage versucht man die Erkrankung mithilfe der Gentherapie zu behandeln. Zur Behandlung der Lungensymptome verwendet man Inhalationssprays, die das intakte CFTR-Gen in Form von DNA-Lipid-Vesikeln (Liposomen) enthalten. 5.1 Begrnden Sie, weshalb man in Liposomen verpackte Gene in Zellen einschleusen kann. 5.2 Geben Sie eine Erklrung, weshalb diese Therapie laufend wiederholt werden muss. 3 VP 5.3 Um die Mukoviszidose bei nachfolgenden Generationen auszuschlieen, ist auch eine Keimbahntherapie denkbar. Schildern Sie eine mgliche Vorgehensweise. 3 VP _____ 20 VP</p> <p>14</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin LsungshinweiseBearbeitet von Hans-Jrgen Staudenmaier</p> <p>Aufgabe I1.</p> <p>Enzym 1 Alliin Thiosulfinat Enzym 2</p> <p>Zucker scharf-slicher Geschmack</p> <p>Wasser (Trnenflssigkeit) Schwefelsure3 VP</p> <p>Propanthialsulfoxid (Gas)</p> <p>2.1 Schemazeichnung des elektronenmikroskopischen Bildes einer Pflanzenzelle mit Zellkern, Mitochondrien, rauem ER (ER als Auslufer der ueren Kernmembran), Lysosomen; uere Begrenzung durch Zellwand und Zellhaut, Vakuole und Chloroplasten fakultativ. 3 VP 2.2 Beschreibung des Aufbaus einer Elementarmembran: Die hydrophilen Kopfteile der Phospho- und Glykolipide (Phosphat, Glucose) orientieren sich zum wssrigen Medium hin, die lipophilen Schwanzteile der Phospho- und Glykolipide (Fettsurereste) werden von den Kopfteilen gegen das wssrige Medium abgeschirmt. So entsteht ein Bilayer. Tunnelproteine durchziehen den Bilayer, integrale Proteine sind in ihn eingelagert, periphere Proteine liegen ihm auf. Gelegentlich ragen Polysaccharidketten (Glykokalix) nach auen und tragen u.a. mit zur Spezifitt einer Membran bei (z.B. unterschiedliche Zuckerketten bei den vier Blutgruppen). Die Biomembran besteht also im wesentlichen aus einer flssigen LipidDoppelschicht, in welcher Proteine schwimmen, und ist nicht starr, sondern stndig in Bewegung (Flssig-Mosaik-Modell, fluid mosaic model). Erluterung der Struktur-Funktions-Zusammenhnge: - Hydrophobe Lipidbereiche sind fr groe, hydrophile Teilchen und Ionen (Ladung, Hydrathlle!) nicht zu durchdringen, jedoch leicht fr lipophile Teilchen. Kleinere Ionen und kleine, neutrale Molekle (H2O, CO2) knnen durch die Wasserporen diffundieren. Grere hydrophile Teilchen, voluminsere Ionen und groe Molekle (Glucose) werden durch die Tunnelproteine geschleust. Dies kann durch Diffusion oder durch aktiven Transport (ATP-Verbrauch) geschehen. Bei Transportvorgngen entgegen dem Konzentrationsgeflle ist nur ein aktiver Transport mglich, kein Transport durch Diffusion oder Osmose. Die Membran entscheidet durch ihre Eigenschaft der Semipermeabilitt, was hindurchtreten darf und was nicht: Sie selektiert (Osmose).</p> <p>15</p> <p>Abitur 2006 BiologieHaupttermin LsungshinweiseBearbeitet von Hans-Jrgen Staudenmaier Die integralen Proteine regeln nicht nur, welche Teilchen permeieren drfen, sondern oft auch, wann dies geschehen darf. Na+-Ionen knnen beispielsweise nur durch die Axonmembran treten, wenn sich an der Membranoberflche eine bestimmte Spannungsnderung ergeben hat, durch die postsynaptische Membran kommen sie nur nach Anlagerung eines spezifischen Transmittermolekls. Die Membran regelt nicht nur den Transport, sie grenzt auch die Zelle nach auen und die Kompartimente gegeneinander ab. Das Flssig-Mosaik-Modell gestattet die Abschnrung von Vesikeln, die Transport- un...</p>