Prüfungsprotokoll: Staatsexamen Biologie Frühjahr 2011

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1 Prüfungsprotokoll: Staatsexamen Biologie Frühjahr 2011 Prüfer: * Zoologie: Prof. Dr. Harald Wolf * Botanik: Jun. Prof. Steven Jansen Beisitzer: Vors. OstD Hoh Datum: Note: 1,0 Atmosphäre: Super!! Die beiden Prüfer sind super nett! Sie waren ruhig und nicht hektisch (Herr Jansen und Herr Wolf standen auch vor der Prüfung als Ansprechpartner gern zur Verfügung.) Auch Herr Hoh war sehr freundlich - Ich war überrascht, dass auch er Fragen stellte, aber die waren in Ordnung. Tipps: Während der Vorbereitung haben wir uns gegenseitig viel abgefragt; und einfach mal über die Themen, die wir gelernt haben, erzählt, was einfiel - das hat mir in der Prüfung viel Sicherheit gegeben, weil ich einfach wusste, wie ich es am besten formulieren kann.. Es wird Wert darauf gelegt souverän aufzutreten & viel Information pro Zeit zu geben.. Auch wenn man einige Fragen nicht sicher beantworten kann - nicht aus der Ruhe bringen lassen! Literatur allgemein: * Campbell als Grundlage - Zoologie: * für Humanbiologie Überblick: Humanbiologie kompakt von Clauss; einzelne Themen vertiefen mit anderen Büchern (zb für Muskulatur und dazugehörige Mechanik, Kontraktionstypen etc gut in Physiologie von Golenhofen) * für Evolutionsbiologie: Evolution des Menschen von Thomas Junker; auch AbiturTraining von Stark für Vergleich Mensch-Menschenaffe, Überblick Evolutionsfaktoren etc. ganz gut - Botanik: * Lüttge/Kluge/Thiel: Botanik * Zellbio: Ude/Koch, Kleinig/Sitte Ich versuche alle Fragen, die mir noch einfallen aufzulisten; die Antworten sind allerdings nur stichpunktartig (und ich garantiere nicht für Exaktheit & Vollständigkeit) Viel Glück! :) ZOOLOGIE Schwerpunkt: Muskulatur Was ist Muskulatur? Aufgabe: Bewegung, Transport Name: nach Funktion (Flexor digitorum), Lage (M. pectoralis), Form (M. trapezius), Ansatzstelle (M. geniohyoideus) - 1 -

2 Wie ist die Muskelfaser aufgebaut? Actinfilamente, Myosinfilamente, Tropomyosin, Troponin, Sarkomere Welche Untereinheiten hat Troponin? Welche Funktionen haben sie? T-UE für Bindung ans Tropomyosin, I-UE um Bindestelle von Myosin am Aktin zu blockieren, C-UE für Calciumbindung Wie läuft Kontraktionszyklus ab? Myosinkopf in energiearmer/reicher Konformation, CA-Einstrom ATP-Hydrolyse, Myosin- Aktin-Bindung, usw. Wie erfolgt Erregung? System von T-Tubuli von Sarkolemma mit spannungssensitiven Dihydropyridin-Rezeptoren und mechanisch (! extra Frage) gekoppelten Ryanodin-Rezeptoren in SR-Membran Calcium-Konzentration im Sarkoplasma erhöht sich, so dass Troponin-C aktiviert wird und Kontraktionszyklus beginnt Was ist die Totenstarre? Stoffwechsel liefert kein ATP mehr, so dass Querbrücken sich nicht lösen können glatte Muskulatur? Calmodulin, Caldesmosom; Single-Unit-& Multi-Unit-Muskelzellen (SU: gap junctions, Schrittmacher zb für Darmperistaltik) wie kommt es zur Totenstarre bei der Skelettmuskulatur? wichtig: zuerst bricht das Membranpotential zusammen; dadurch werden DHPR aktiviert, Ca-Einstrom wie ist es mit der Totenstarre bei der glatten Muskulatur? ähnlich.. Ca strömt auch aus der ECM ein zur Herzmuskulatur gap junctions für Synchronität; Schrittmacherzellen Sinus-Knoten (für Kontraktion der Vorkammern von Basis zur Spitze) und Atrioventrikular-Knoten (über His-Bündel zur Herzspitze und dann Kontraktion der Hauptkammern von Spitze in Richtung Basis) Ist His-Bündel ein Nerv oder ein Muskel? spezialisiertes Muskel-Bündel Ist es wichtig, dass es zwei Knoten sind? ja, wegen Richtung und wegen Zeitversatz gleich beim Herz bleiben: Aufbau Ventrikel, Atrium, Kreislauf Humanbiologie: auch evolutionsbiologischen Überblick zum Kreislaufsystem? ja, Fisch 2kammrig, Reptilien dreikammrig mit nur einer Hauptkammer und gemischten Blut; dann Säuger vierkammrig, so dass arterielles und venöses Blut getrennt wie bei Vögel? auch sehr komplex, auch mit getrennten Kreisläufen wie sind Kreisläufe aufgebaut? kleiner Lungen- und großer Körperkreislauf mit Reihenfolge von Atrien etc. A. pulmonalis Arterien zu Arteriolen zu Kapillaren für Gasaustausch in Lunge wieso Kapillaren zum Gasaustausch? Kapillaren umgeben Bläschen, in denen durch Atmung Luft ist große Oberfläche wegen Alveolarbläschen, wenig Diffusionsstrecke (Fick-Gesetz) Was passiert beim Gasaustausch? - in der Lunge: nach Konzentrationsgefälle diffundiert CO 2 raus und O 2 rein in Erythrocyten im Blut - Sauerstoff bindet an Hämoglobin; Bindungskurve ist sigmoid wg Konformationsänderung wenn das erste O 2 -Molekül gebunden wurde - Bindungskurve nach rechts verschoben, d.h. Affinität niedriger, wenn ph-änderung, oder CO 2 -Anstieg; auch Protonen und CO 2 können an Hämoglobin binden wie funktioniert das? Wie ist Hämoglobin aufgebaut? aus 4 Untereinheiten, 2a und 2b Ketten (! kommunizieren miteinander.. allosterische Wechselwirkung..) - 2 -

3 Wie kommts denn zu H +? CO 2 reagiert mit H 2 O zu H 2 CO 3, das in H + und HCO 3 - zerfällt.. was passiert? Bohr-Effekt: wenn mehr Protonen, dann wird Affinität von O 2 an Hämoglobin geringer Wie ist es im Muskel mit Sauerstoffspeicher? am Myoglobin (! aber anders wie im Hämoglobin: nur ein O 2, nicht vier) zurück zum Kreislauf von Lunge aus Kapillaren, Venolen, Venen; im Körperkreislauf auch so.. Herzkrankheiten? Myokarditis; Loch im Herz bei Neugeborenen (operativ lösbar) wie ist es beim Embryo? Lungenkreislauf noch nicht aktiv, Versorgung über Plazenta, gemischtes Blut 3 kammrig, da ein Loch offen (Ductus botalli) Loch schließt sich, wenn Lunge sich mit erstem Atemzug entfaltet durch den Druck In Embryonalentwicklung spiegelt sich Phylogenie wieder! Evolutionsbiologie: Abstammungslinie des Menschen? vor 6Mio Ur-Schimpanse; dann Gattung Australopithecus und Homo; frühe Australopithecinen, dann robuste A. und über A. habilis zu H. erectus zu H. heidelbergensis zu H. sapiens Abgrenzung von H. und A.? schwierig, zb in manchen Büchern A. habilis, in anderen H. habilis unschlüssig wegen Anatomie und wegen Fortbewegung.. zb A. haben deutlichere Überaugenwülste, noch nicht typische Wirbelsäule (aber das war nicht das worauf er hinauswollte..) Gibt es einen Satz von Kriterien, um diese Abgrenzungen zu machen? scheinbar: ja! ich sage, es ist schwierig: vers. Anatomie-Kriterien (zb Homologien, Analogien ) oder molekularbiologische Vergleiche (Blutserumproteine, DNA-Hybridisierung) wenn ein neues Fossil gefunden wird, wird Stammbaum übern Haufen geworfen.. was ist denn besser Stammbaum der auf Fossilien oder auf Molekularbiologie beruht? Kombination ist am besten ;-) wenn ich mich entscheiden müsste, dann vllt eher mol.biol., weil es heute schon recht fortgeschritten ist was spricht gegen Molekularbiologie? er wollte darauf hinaus, dass sich wegen Mutationen auch die Serumproteine verändert haben können und deshalb der Verwandtschaftsgrad von heutigen Mensch und Schimpanse nicht mit dem von vor 6MioJ decken muss.. irgendwie sind wir auf Evolutionsfaktoren gekommen (wie fällt mir grad nicht mehr ein) - wichtige Voraussetzung sind Mutation und Rekombination, s.d. genetische Variabilität erzeugt wird; an dieser kann dann die Selektion als richtender Evolutionsfaktor ansetzen - früher: Artkonstanz, einmaliger Schöpfungsakt - Lamarck: Gebrauch/ Nichtgebrauch, aktive Anpassung, Vererbung der Modifikationen - Darwin: Selektion! Organismen werden passiv angepasst!, survival of the fittest fertile Nachkommen.. - weiter: Isolation und Gendrift Gendrift führt zur Anhäufung von sonst seltenen Genen in einem Genpool; Ursache ist Gründerprinzip oder Flaschenhalseffekt; zb Bevölkerung auf Pingelap-Archipel ist rotgrün blind (Bevölkerung mal verkleinert durch Taifun und Hungersnot auf 20 Leute); - wie hoch ist den rot-grün-blindheit in Bevölkerung hier? bei Männern relativ häufig (Hr. Wolf: 8%) wenn einer von 20 rot-grün-blind war, wie viel % ist das?.. 5 % dann waren vermutlich mind. 2 rot-grün-blind, sonst hätte sich das nicht so durchgesetzt

4 BOTANIK Schwerpunkt: Entwicklung und Anatomie des Blattes Eigentlich sind die 30 Minuten ja aufgeteilt in 15, 7.5, 7.5. Aber Herr Jansen wollte eher 15 min Zellbio und 15 min Entwicklungsbio, und dabei noch jeweils Fragen zum Blatt unterbringen. Dies führte zu leichtem Chaos, da wir mit 15 min Entwicklungsbio anfingen, dann zu Zellbio wechselten. Herr Hoh wollte nach weiteren 7,5 min wieder wechseln, obwohl Herr Jansen dachte, mit Entwicklungsbio fertig zu sein Er wusste dann nicht mehr, was er noch fragen soll weshalb Herr Hoh sich freute, auch was fragen zu dürfen Deshalb ists jetzt auch bissle schwierig, die Fragen noch nach Entwicklungsbio und Zellbio zu untergliedern, ich lists einfach so auf. (leider kam Photosynthese gar nicht dran..) Was sind Blattprimordien? erste sichtbare Differenzierung: Einschnürung der Erhebung von Tunica des Sprosscheitels in Unterblatt und Oberblatt, differenziert sich zu Stiel, Spreite etc. was ist Tunica? äußere Zellschicht weiter zu Primordien und Meristemen: akroplast, basiplast, Rand (Eichenblatt als Bsp für Aktivität [Quercus]) Auxin wird um neue Blattanlage herum abgebaut Blatt kann nur bei ausreichend hoher Konzentration entstehen Lateralinhibition wo ist viel Auxin? in Sprossapex, wird zu neuen Blattanlagen transportiert wie entwickeln sich Blätter? Blätter exogen, Wurzel endogen Telomtheorie erläutern? 5 Prozesse Makrophylle weiter: Enationstheorie Mikrophylle wie läuft Mitose ab? Prophase, Metaphase, Anaphase beschreiben, was passiert; Äquatorialebene, Mikrotubuli-Spindelfasern, etc. Mikroskopisches Bild der Zelle Zellorganellen? Aufbau und Funktion von ein paar Zellorganellen beschrieben: Vakuole, Golgi-Apparat, ser, ger, Zellkern Was ist Eu- und Heterochromatin? genetisch aktiv/inaktiv In welchen Organellen ist DNA? Mitochondrien, Chloroplasten, Zellkern Endosymbiontentheorie was besagt Endosymbiontentheorie klar was dient als Beweis für Endosymbiontentheorie? Cardiopilin in innerer Membran (typisch für Bakterien); Ribosomen sind wie bei Bakterien mit 50 und 30 S weiter mit Zellwand: Aufbau und Bildung Mittellamelle, Primärwand, Sekundärwand Wie ist Cellulose aufgebaut? 1,4 glykosisch-verknüpfte ß-Glucose Querschnitt vom Laubblatt zeichnen Obere Epidermis mit Cuticula, Palisaden- und Schwammparenchym (isodiametr. Zellen), unter Epidermis mit Stomata; Interzellularen - Gasaustausch was ist Cuticula? Aufbau (Cutine, Suberine, Wachse) und Funktion was heißt amphistomatisch? wie bei Schwimmblättern? wie meist? amphi auf beiden Seiten, Schwimm oben, meist nur unten Querschnitt Nadelblatt zeichnen - 4 -

5 Leitkanäle als Doppelstrang, umgeben von Tansfusionsgewebe, abgegrenzt zu (einheitlichen) Palisadenparenchym durch Endodermis; außerdem Harzkanäle mit Sklerenchym was ist Aufgabe vom Transfusionsgewebe? vermittelt Stofftransport wie entstehen Harnzkanäle? Sklerenchym, Sekretzellen.. Trichome, Haare? wusst nicht so viel dazu Trichome einfach oder verzweigt (können aus ein oder mehreren Zellen sein); Haare zb Brennhaar aus subepidermalen Sockel und epidermalen länglichen Auswuchs Kristalle? Calciumoxalat.. hab dann einfach gesagt, dass die in der Vakuole abgelagert werden, und dort auch noch Farbstoffe sind welche Farbstoffe? in Plastiden Carotinoide (Carotin, Xanthophylle), Chlorophyll; weiter: Anthocyane, Betaxanthin, Betacyane, Flavone wie sind Leitbündel in Spross/Wurzel/Blatt angeordnet? Wurzel im Zentralzylinder; Spross in Monocot. zerstreut, in Dicot. radiär; Blatt: Xylem oben, Phloem unten Leitbündel? Xylem: unidirektionell, Wasser-Ferntransport Phloem: bidirektionell, Assimilate-Transport Aufbau von Xylem spiegelt sich in Xylem-Elementen wider: Gymnospermen mit Tracheiden, Angiospermen weiter entwickelt - mit Gefäßen wie unterscheiden sich Mono-/Dicotyledonen und Coniferen erzählt zu Leitbündel, Aderung, Wurzel Wo gibt es Meristeme außer im Blatt? Spross, Wurzel Was sind Blattdornen? Bsp.? reduzierte Blattfläche, Photosynthese über Spross; Bsp. Opuntie, Kakteen wie ist es bei Rosen? aus dem Spross, also Stacheln weitere Metamorphosen? Ranken, Knolle Nephentes: Spreite verwachsen, bunte Cuticulaauflagerungen, Nektardrüsen unterm Rand; rutschen rein; außerdem Umbildung von Blattstiel zu Phyllodium für Fotosynthese was sind drip Tips (Träufelspitzen bei trop. Pflanzen)? für Wasserabgabe was ist kambium? sekundäres Phloem (Bast), Xylem (Holz) was ist Kork? Phellem etc.. Hr. Hoh: wie stelle ich einen vereinfachten Pflanzenstammbaum in der Schule vor? Algen Moose Gefäßpflanzen: Farne + Samenpflanzen (Gymnospermen+Angiospermen) zu jeder Gruppe Bild auflegen; Tafel/Overhead für Abstammungslinien Wasserabhängigkeit bei Befruchtung nimmt ab Generationswechsel: bei Moosen Gametophyt dominant, später Sporophyt dominant Was sehen wir da draußen? Sporophyten Finden wir jetzt im Wald Gametophyten? ja klar: Pollen in jeder Blüte sind männliche und Fruchtknoten sind weibliche Gametophyten - 5 -

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