Bayern Abitur Biologie LK 2004

Aus WikiSchool

Abituraufgabe Fach: Biologie Jahr: 2004 Bundesland: Bayern Dieser Artikel ist eine Prüfungsaufgabe und darf ohne schriftliche Genehmigung nicht weiter verbreitet werden.

l In Bayern wird an mehr als 200 Messstellen regelmäßig die Gewässergüte kontrolliert. Die folgenden Abbildungen l und 2 geben die Entwicklung der Gewässergüte
der bayerischen Seen und Flüsse wieder:

1.1 Beschreiben Sie die feststellbaren Tendenzen in Bezug auf die Gewässergüte in der
Zeitspanne von 1973 bis 2001 bei Seen und Flüssen und erklären Sie den jeweiligen
Sachverhalt!

1.2 In der Erprobungsphase von Klärwerken stellte man fest, dass UV-Anlagen die
Wasserqualität erheblich verbessern.

Erläutern Sie diese Beobachtung und legen Sie begründet dar, an welcher Stelle einer dreistufigen Kläranlage eine UV-Bestrahlung nicht eingesetzt werden sollte!

2 Während der Bundesgartenschau 2005 in München soll ein klassisches Experiment
der Genetik nachvollzogen werden. Dabei werden Züchtungsversuche mit der Spanischen Wicke durchgeführt. Untersucht wird die Vererbung von Blütenfarbe und
Pollenstruktur. Beim historischen Experiment von R. C. Punnet im Jahre 1917 zeigten die 6952 Pflanzen der F2-Generation folgende Merkmalsverteilung:

Anzahl der Pflanzen	Blütenfarbe	Pollenform
4831	purpur	lang
390	purpur	rund
393	rot	lang
1338	rot	rund

2.1 Leiten Sie aus den Angaben die Art der Vererbung ab! Geben Sie an, wie man die
relativ hohe Anzahl der Pflanzen mit den Merkmalskombinationen purpur/rund und
rot/lang erklären kann!

2.2 Stellen Sie die Allelenkombinationen der F2-Generation in einem Kombinationsquadrat schematisch dar und ordnen Sie den Genotypen die entsprechenden Phänotypen zu! Bezeichnen Sie die Allele mit den Anfangsbuchstaben des Alphabets!

3 Unter den ca. 2700 Schlangenarten auf der Erde sind etwa 500 Arten giftig. Dabei
bilden Giftschlangen keine einheitliche systematische Gruppe, sondern kommen in
verschiedenen Familien vor.

3.1 Beschreiben Sie die wesentlichen molekulargenetischen Vorgänge, die bis zur Bildung der Primärstruktur ablaufen, wenn ein aus Aminosäuren aufgebautes Schlangengift in den Drüsenzellen hergestellt wird!

3.2 Das Bungarotoxin wird in den Drüsenzellen der Kraitschlange gebildet. In einem
Wissenschaftsmagazin findet man dazu folgende Aussage: „Die Giftwirkung von
Bungarotoxin beruht darauf, dass es spezifisch an die Acetylcholinrezeptoren der
neuromuskulären Synapsen bindet."

Beurteilen und begründen Sie, ob diese Aussage eine eindeutige Information über
die Auswirkung dieses Gifts auf die Skelettmuskulatur darstellt!

3.3 Alle Proteinkomponenten der Schlangengifte sind antigenwirksam und können daher zur Gewinnung von Antiseren eingesetzt werden. Dazu wird z. B. einem Pferd
eine geringe Dosis des Toxins injiziert. Nach einiger Zeit kann man im Serum des
Pferds spezifische Antikörper gegen dieses Gift nachweisen.

Beschreiben Sie die zugrunde liegenden immunbiologischen Vorgänge!

3.4 Beurteilen Sie das Auftreten von Giftschlangen in nahezu allen Schlangenfamilien
aus evolutionsbiologischer Sicht!

3.5 Der Einsatz von Gift beim Beutefang ist im Tierreich weit verbreitet, so z. B. auch
bei den Seeanemonen. In der nachfolgenden Abbildung ist der Spannungsverlauf an
der menschlichen Axonmembran nach einem überschwelligen Reiz bei einer Vergiftung mit Anemonentoxin dargestellt:

l In Familienverbänden kennen sich die Lebewesen untereinander. Voraussetzung für
das gemeinsame und wohlgeordnete Handeln in einem solchen Verband ist die
Kommunikation und soziale Bindung.

l. l Stellen Sie an einer Tierart zwei charakteristische Merkmale ihres Drohverhaltens
dar und geben Sie zwei biologische Bedeutungen eines derartigen Verhaltens an!

l .2 Beschreiben Sie den Teil des Nervensystems, der unter anderem beim Aggressionsverhalten aktiviert ist, und geben Sie einen Überblick über die im Körper ablaufenden physiologischen Vorgänge unter Bezug auf ein oben genanntes Merkmal des
Drohverhaltens!

1 .3 Zur Entstehung menschlicher Aggression sind verschiedene Hypothesen in der

Diskussion.

Stellen Sie im Überblick zwei Erklärungsmodelle vor!

2 Chorea Huntington ist eine unheilbare Krankheit, deren Symptome meist erst zwischen dem 30. und 60. Lebensjahr auftreten. Sie ist gekennzeichnet durch psychische und motorische Störungen, Verlust von Merkfähigkeit und Gedächtnis sowie
durch Veränderungen der Persönlichkeit und körperlichen Verfall. Verursacht wird
diese Erkrankung durch eine Mutation auf dem Chromosom Nr. 4. Bei Erkrankten
konnte eine Vervielfachung des CAG-Tripletts (sog. Repeats) auf der DNS des genannten Chromosoms von 36 auf bis zu 100 Einheiten gefunden werden.

2.1 Stellen Sie im Überblick ein gentechnisches Verfahren dar, durch das derartige Repeats nachgewiesen werden können!

2.2 Eine Frau erfährt an ihrem 28. Geburtstag, dass ihre Großmutter väterlicherseits an
dieser Krankheit litt und ein Onkel (der Bruder des Vaters) bereits Symptome von
Chorea Huntington zeigt. Die beiden Tanten (ältere Schwestern des Vaters) sind
beide symptomfrei. Die junge Frau ist besorgt, ob auch für sie ein Erkrankungsrisiko
besteht, nachdem ihr 65-jähriger Vater einen klärenden Test ablehnt. Deshalb stellt
sie einen Familienstammbaum auf.

Begründen Sie, ob die junge Frau aus den obigen Angaben und dem aufgestellten
Familienstammbaum eine sichere Prognose ableiten kann!

3 Der durch die Photosynthese gebildete Sauerstoff ist als abiotischer Faktor für aquatische Ökosysteme von zentraler Bedeutung.

3.1 Bei Pflanzenzellen wird der Kohlenstoffdioxidaustausch mit der Umgebung bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Die Ergebnisse sind in den beiden folgenden
Graphen dargestellt:

3.2 Leiten Sie mit Hilfe der Werte aus den Kurven a und b die tatsächlich stattfindende
Photosyntheserate in diesen Pflanzenzellen bei +10 °C ab!

3.3 Experimentelle Untersuchungen ergaben, dass unter diesen Bedingungen ab

ca. +20 °C die tatsächlich stattfindende Photosyntheserate ihr Maximum erreicht und
innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs konstant bleibt.
Interpretieren Sie dieses Versuchsergebnis!

3.4 Bei Versuchen zur Ermittlung des Energiebedarfs bei der Photosynthese wurde die
Zahl der von der Pflanzenzelle absorbierten Lichtquanten (Photonen) bestimmt. Ein
Lichtquant ist eine Energieeinheit, die z. B. ein Farbstoffmolekül wie das Chlorophyll anregen und einen Elektronenübergang auf ein anderes Molekül bewirken
kann. Die Messungen haben ergeben, dass ca. 8 Lichtquanten bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung in einer Pflanzenzelle absorbiert werden, um ein Kohlenstoffdioxidmolekül zu assimilieren.

Leiten Sie ab, wie sich dieser Wert von ca. 8 Lichtquanten erklären lässt!

3.5 Zur Behebung des Sauerstoffmangels im Tiefenwasser stark eutropher Seen wurde
bereits mehrfach das so genannte Limnoaggregat eingesetzt. Das Gerät wird im
Sommer etwas oberhalb des Seebodens verankert und über ein Rohr mit Frischluft
versorgt. Seewasser gelangt in die Belüftungskammer, nimmt dort Sauerstoff auf
und kommt sauerstoffreich, aber luftblasenfrei über seitliche Verteilerrohre in den
See zurück. Um eine Wasserdurchmischung durch aufsteigende Luftblasen zu vermeiden, wird die Restluft durch ein Entlüftungsrohr abgeleitet.

3.5.1 Erklären Sie, warum besonders im Spätsommer im Tiefenwasser eutropher Seen
Sauerstoffmangel auftreten kann!

3.5.2 Stellen Sie die kurzfristigen Folgen dar, welche durch die Einleitung von Luft mit
Hilfe des Limnoaggregats bewirkt werden!

Entwickeln Sie eine Hypothese, warum eine Wasserdurchmischung durch aufsteigende Luftblasen vermieden werden soll!

1 In einem Versuch zum Beutefangverhalten der Erdkröte konnten folgende Phasen
dokumentiert werden:

1.1 Charakterisieren Sie den Versuchstyp und interpretieren Sie die einzelnen Verhaltensphasen unter Verwendung ethologischer Fachbegriffe!

1.2 Eine Erdkröte fängt zum ersten Mal in ihrem Leben eine Wespe und wird gestochen.

Beschreiben Sie kurz, welches zukünftige Beutefangverhalten bei dieser Kröte zu
erwarten ist, und geben Sie dazu die ethologische Begründung!

2 Durch den Rhythmus der Gezeiten ist das Wattenmeer für Pflanzen ein Ökosystem
mit extremen Bedingungen. Trotzdem herrscht große Lebensvielfalt vor, wobei die
ständigen Wattbewohner an diese Lebensbedingungen besonders angepasst sind.
Nur wenige Lebewesen, z. B. die mikroskopisch kleinen Algen, die den braunen Belag des Wattbodens bilden, leben auf der Bodenoberfläche. Das eigentliche Leben
findet zumeist verborgen im Boden statt. Einzelne Tiergruppen, wie zum Beispiel
Würmer, Muscheln, Schnecken und Krebse, kommen in einer großen Individuenzahl in diesem Lebensraum vor. Bei Flut befinden sich im Wattwasser sowohl Phyto- als auch Zooplanktonorganismen. Außerdem findet man die mit den Wasserschwankungen gut zurechtkommenden, räuberischen Plattfische sowie zahlreiche
Vögel. Als Vertreter der Meeressäuger nutzen die Seehunde und die Kegelrobben
diesen Lebensraum.

2.1 Skizzieren Sie die sich aus dem Text ergebende idealisierte Nahrungskette und ordnen Sie dieser die Trophieebenen mit den ökologischen Fachbegriffen zu!

2.2 Für Bodenlebewesen stellen Ebbe und Flut rasch wechselnde Bedingungen dar.
Leiten Sie aus dieser Aussage drei abiotische Faktoren mit hohem Selektionswert
für diese Lebewesen ab!

2.3 Die folgende Abbildung zeigt Schnabelformen einiger Wattvogelarten und ihre jeweiligen im Boden lebenden bevorzugten Beutetiere:

Erklären Sie das Auftreten der verschiedenen Schnabelformen aus ökologischer
Sicht!

3 Die Schilddrüse ist eine Hormondrüse, die insbesondere über die Produktion des
Hormons Thyroxin die Sauerstoffaufnahme der Zellen verbessert und so in den
Energiestoffwechsel eingreift. Die folgende Tabelle gibt die Thyroxinmenge im
Blut eines Kaninchens in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur wieder:

Umgebungstemperatur in °C	Thyroxinmenge in g
1	9.5 x 106
25	5.2 x 106
35	1.7 x 10-6

Eine Erniedrigung der Hauttemperatur wird über Sinneszellen in der Haut und afferente Nervenbahnen dem Großhirn gemeldet. Dessen Nervenimpulse veranlassen
unter anderem im Hypothalamus die Freisetzung von TRH (Thyrotropin-ReleasingHormon). TRH stimuliert den Hypophysenvorderlappen zur Sekretion von TSH
(Thyroxin stimulierendes Hormon), welches von einem spezifischen Rezeptorprotein in der Membran der Schilddrüsenzellen gebunden wird Dadurch werden die Teilungsaktivität der Zellen und deren Hormonproduktion angeregt.

3. l Die Informationsübertragung von den Hautsinneszellen zum Gehirn läuft über Nervenimpulse ab.

Erläutern Sie unter Mitverwendung beschrifteter Skizzen die Erregungsleitung am
Axon sowie das Grundprinzip der Erregungsübertragung in einer Synapse!

3.2 Stellen Sie die in Aufgabe 3 beschriebenen Vorgänge in Form eines Regelkreisschemas dar und ordnen Sie den regeltheoretischen Fachbegriffen, soweit möglich,
die entsprechenden Textstellen zu!

3.3 In vielen Fällen leitet sich eine Schilddrüsenüberfunktion von der Vergrößerung
dieser Hormondrüse durch vermehrte Teilungsaktivität der Zellen ab (ASA = Autonomes Schilddrüsenadenom). Im Jahre 1995 konnte das TSH-Rezeptorprotein als
Ursache dieser Krankheit identifiziert werden. Dazu wurden die entsprechenden
DNS-Abschnitte von gesunden und kranken Personen vervielfältigt und anschließend sequenziert.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Ergebnisse der DNS-Nukleotidsequenzanalysen desselben DNS Abschnitts; es kann jeweils die Nukleotidsequenz des
Codestrangs abgelesen werden.

Leiten Sie mit Hilfe der Code-Sonne die Aminosäuresequenz eines an ASA erkrankten Menschen ab, interpretieren Sie die experimentellen Ergebnisse unter Berücksichtigung der molekulargenetischen Grundlagen und erklären Sie damit die
vorliegende Form der Schilddrüsenüberfunktion!

Code-Sonne: Leserichtung von innen nach außen!

IV

l Elektrische Vorgänge an Nervenzellmembranen stellen eine Grundlage für die
Funktionsfähigkeit des Nervensystems dar.

l. l Erklären Sie die prinzipiellen Voraussetzungen und das Zustandekommen des Ruhepotentials!

1.2 In einem Experiment wird am isolierten Axon einer Tintenschnecke der

Na+-Ionenausstrom gemessen. Nach einer Stunde wird die Sauerstoffzufuhr unterbrochen (A). Nach einer weiteren Stunde wird eine ATP-Menge in das Axon injiziert, die der Hälfte der normal im Axon vorkommenden Menge entspricht (B)
Nach weiteren zwei Stunden wird die doppelte Menge - im Vergleich zum vorherigen Versuch B - injiziert (C). Die anschließende Abbildung zeigt einen Teil der
Versuchsergebnisse:

2 Hefepilze können je nach Umweltbedingungen durch aerobe oder anaerobe Stoffwechselvorgänge Energie gewinnen. Natriumsulfit beeinflusst den Energiestoffwechsel der Hefezellen Zur Klärung der Frage, wo Natriumsulfit in den Stoffwechsel eingreift, wurden folgende Versuche durchgeführt:

Vier Standzylinder wurden jeweils mit der gleichen Menge Hefe und Glucoselösung
beschickt.

Standzylinder A wurde luftdicht verschlossen, B erhielt einen Zusatz von Natriumsulfit und wurde ebenfalls luftdicht verschlossen, C wurde mit einer Aquariumpumpe belüftet, D erhielt einen Zusatz von Natriumsulfit und es wurde ebenfalls Luft
mit einer Aquariumpumpe eingeleitet. In den Versuchen A, C und D erzeugten die
Hefezellen Kohlenstoffdioxid im Versuch B wurde kein Kohlenstoffdioxid gebildet.

2. l Nennen Sie die einzelnen Stoffwechselabschnitte, in die sich der aerobe und der anaerobe Glucoseabbau in Hefezellen untergliedern lässt!

2.2 Leiten Sie aus der oben dargestellten Versuchsreihe ab, welcher Stoffwechselabschnitt durch Natriumsulfit gehemmt wird!

3 Biokybernetik ist die Wissenschaft von biologischen Regelungsvorgängen. Solche
Vorgänge sind unter anderem in der Molekulargenetik, der Stoffwechslphysiologie
sowie der Ökologie von Bedeutung.

3.1.1 Das folgende Schema aus dem Bereich der Molekulargenetik zeigt die Angriffspunkte verschiedener Wirkstoffe bei der Proteinbiosynthese:

3.1.2 Mitomycin wird als Medikament bei der lokalen Behandlung von Tumoren eingesetzt, dagegen eignet sich z. B. das Antibiotikum Streptomycin nicht zur Tumorbev kämpfung.

Nehmen Sie zu dieser Aussage begründet Stellung!

3.2 Ein wichtiges Augenpigment bei Taufliegen ist das braune Ommochrom. Die Synthese läuft über mehrere Reaktionsschritte ab, die vereinfacht in folgenden Worten
wiedergegeben sind:

Tryptophan -> Kynurenin -> 3-Hydroxykynurenin -> Ommochrom

3.2.1 Der Taufliegen-Wildtyp bildet während der Embryonalentwicklung Ommochrom
aus. Die Regelung des Stoffwechsels bei Eukaryonten ist allerdings sehr komplex.
Eine vereinfachte Erklärung solcher Regelungsmechanismen liefert das Regelungsmodell für Prokaryonten.

Erklären Sie mit beschrifteten Skizzen die Bildung eines Farbstoffs aus der Aminosäure Tryptophan auf der Basis der genetischen Regulation bei Prokaryonten!

3.2.2 Helläugige Fliegen werden auf einem Medium gehalten, das Kynurenin enthält. Eine Gruppe der Fliegen bildet daraufhin das braune Ommochrom aus. Die andere
Gruppe hat weiterhin helle Augen.

Erklären Sie das Versuchsergebnis!

3.3 In einem Areal der arktischen Tundra wurde von 1960 bis 1983 die Populationsdynamik von Wölfen und Elchen statistisch erfasst:

Jahr	Elche	Wölfe
1960	600	23
1970	1000	22
1975	800	42
1980	600	31
1983	900	23

3.3. l Stellen Sie das Populationswachstum der beiden Arten in einem beschrifteten Koordinatensystem graphisch dar, erklären Sie die Veränderungen der Populationsdichten und skizzieren Sie das diesem Regelgeschehen zugrunde liegende Pfeildiagramm!

3.3.2 Vergleichen Sie grundlegend dieses ökologische Regelgeschehen mit einem Regelgeschehen aus dem Bereich der Stoffwechselbiologie, indem Sie jeweils zwei Gemeinsamkeiten und zwei Unterschiede herausarbeiten!

Eingeloggt werbefrei.

Links

Originelle Geschenke und Geschenkideen online finden.