Fragen mit Antworten zur Modulabschlussprüfung Grundlagen-Modul Biologie vom

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1 Fragen mit Antworten zur Modulabschlussprüfung Grundlagen-Modul Biologie vom Grundlagen der Biologie I und II Frage 1: Bähler A) Die Na/K-ATPase ist ein [peripheres Membranprotein / Transmembranprotein], das den [selektiven / unselektiven] Transport von Na + [in die / aus der] Zelle und den Transport von K + [in die / aus der] Zelle [unter Energieverbrauch / energieunabhängig] vermittelt. Unterstreichen Sie in dem durch Klammern begrenzten Text die richtigen Aussagen! Falsch Unterstrichenes gibt einen Minuspunkt!! B) Ein durch die Membranspannung regulierter Na + -Kanal ist ein Transmembranprotein, das in der Plasmamembran aktiv ist. Wie kommt dieses Kanalprotein in die Plasmamembran respektive wo wird es translatiert und wo gelangt es in die Membran und falls das nicht die Plasmamembran sein sollte, wie gelangt es von dieser Membran in die Plasmamembran? Bitte beantworten Sie die Frage stichwortartig! Antwort: A) Die Na/K-ATPase ist ein [peripheres Membranprotein / Transmembranprotein], das den [selektiven / unselektiven] Transport von Na + [in die / aus der] Zelle und den Transport von K + [in die / aus der] Zelle [unter Energieverbrauch / energieunabhängig] vermittelt. B) Kotranslationelle Insertion in die ER-Membran; über Vesikeltransport von ER zu Golgi-Apparat und seine verschiedenen Kompartimente und von Trans-Golgi-Netzwerk zur Plasmamembran Frage 2: Bähler A) Von wie vielen Membranen ist ein Mitochondrium umgeben? B) Um was für chemische Reaktionen handelt es sich in der membrangebundenen Elektronentransportkette (Atmungskette), die Teil der ATP-Erzeugung in Zellen ist? C) Die Elektronentransportketten in der Thylakoidmembran der Chloroplasten transferieren Elektronen von welchem Molekül auf welchen Elektronenträger? Und was entsteht dabei als Nebenprodukt? D) Was wird dabei durch die Thylakoidmembran gepumpt? E) Wie überträgt das Chlorophyll die absorbierte Energie des Sonnenlichts? F) Welche Organellen haben Pflanzenzellen mit Tierzellen gemeinsam? Antwort: A) Zwei B) Redoxreaktionen C) Von Wasser auf NADP +, es entsteht NADPH. Als Nebenprodukt entsteht molekularer Sauerstoff. D) Protonen E) Energiereiche Elektronen F) Zellkern, Mitochondrien, ER, Golgi-Apparat, Peroxisomen, Endosomen, Lysosomen Frage 3: Püschel (Anwort fehlt) Zur Kultivierung von humanen Stammzellen sind bestimmte Wachstumsfaktoren notwendig. Um den Wachstumsfaktor FGF in ausreichenden Mengen zu produzieren, soll er in Bakterien exprimiert werden. Dafür wird in einem Projektvorschlag folgendes Vorgehen beschrieben: Das für FGF kodierende humane Gen soll aus einer genomischen Bank isoliert und nach Verdau mit den geeigneten Restriktionsenzymen in einen bakteriellen Expressionsvektor kloniert werden. a) Bewerten Sie diesen Versuchsansatz zur Produktion von FGF und begründen Sie ihr Urteil kurz. b) Würden Sie diese Aufgabe genauso lösen oder gibt es einen besseren Weg? Welche Möglichkeiten haben Sie, die Expression von FGF zu verbessern? Begründen Sie Ihre Antwort kurz.

2 Antwort: Frage 4: Moerschbacher Folgende Reaktionen laufen in der Glykolyse ab: G G6P F6P F16P 2 2 GA3P 2 1,3BPG 2 3PG 2 2PG 2 PEP 2 PYR Bitte füllen Sie die folgende Tabelle aus: Reaktion ATP-Gewinn ATP-Verbrauch NADH-Gewinn NADH-Verbrauch Reduktion Oxidation Isomerisierung Phosphorylierung Dephosphorylierung Die Aktivität vieler regulatorischer Enzyme wird durch Phosphorylierung oder Dephosphorylierung reguliert. Welche Rolle spielen für diesen Prozess die Glykolyse und die nachfolgenden Schritte der Atmung? Antwort: Folgende Reaktionen laufen in der Glykolyse ab: G G6P F6P F16P 2 2 GA3P 2 1,3BPG 2 3PG 2 2PG 2 PEP 2 PYR Bitte füllen Sie die folgende Tabelle aus: Reaktion ATP-Gewinn x x ATP-Verbrauch x x NADH-Gewinn x NADH-Verbrauch Reduktion (x) (x) Oxidation (x) x (x)

3 Isomerisierung x x Phosphorylierung x x x Dephosphorylierung x x Die Aktivität vieler regulatorischer Enzyme wird durch Phosphorylierung oder Dephosphorylierung reguliert. Welche Rolle spielen für diesen Prozess die Glykolyse und die nachfolgenden Schritte der Atmung? Für die Phosphorylierung von Proteinen wird ATP als Phosphatgruppendonator benötigt. ATP wird u.a. in der Glykolyse und in der Atmungskette der Mitochondrien gebildet. Frage 5: Tudzynski Skizzieren und erläutern Sie den Lebenszyklus eines Farnes und nennen Sie die wesentlichen Unterschiede zu dem Zyklus eines Laubmooses. Zyklus: Spore - Prothallium - Archegonium Befruchtung der Eizellen durch Gameten (Antheridium) Zygote Embryo Farnpflanze (diploid/sporophyt!) Meiose Sporen. Unterschied: bei Moosen dominiert der Gametophyt Frage 6: Tudzynski Erläutern Sie die verschiedenen Beziehungsformen von Lebewesen (Konkurrenz, Parasitismus, Karpose, Symbiose) anhand von Beispielen. Konkurrenz: (-/-) Parasitismus: (+/-) Karpose: Symbiose: Wettbewerb um Resourcen, für beide nachteilig (Seepocken) vorteilhaft für eine Art, schädigt die andere (phytopathogene Pilze) (+/0) vorteilhaft für eine Art, kein Einfluss auf die Andere (Vögel/Weidetiere) (+/+) für beide vorteilhaft (Flechten) Frage 7: Weber Beschreiben Sie möglichst genau die Vorgänge bei der Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium an einem Beispiel. Kapazitation Akrosomreaktion (schneller, langsamer Block, Befruchtungspotenzial) Corticalreaktion Aktivierung der Eizelle Frage 8: Kurtz Nennen Sie die wichtigsten Evolutionsfaktoren (d.h. Kräfte, welche die genetische Struktur einer Population verändern) und geben Sie eine kurze Definition. Erläutern Sie, wie sich diese Evolutionsfaktoren auf die genetische Diversität der Population auswirken (d.h. sie verringern oder erhöhen bzw. erhalten).

4 (jeweils ein Punkt für die Nennung und korrekte Definition des Evolutionsfaktors sowie jeweils ein Punkt für die richtige Aussage zur Diversität) Mutation ist eine zufällige Veränderung der genetischen Information. Sie ist die Quelle neuer genetischer Information und erhöht daher die genetische Diversität in der Population. Genetische Drift ist der zufällige Verlust von Individuen und deren Allelen. Sie erniedrigt die genetische Diversität v.a. in kleinen Populationen (z.b. Flaschenhals-Effekt). Selektion ist differentielle, nicht zufällige Reproduktion. Sie führt zur Veränderung von Allelfrequenzen in Populationen. Selektion (insbesondere starke, gerichtete Selektion) erniedrigt die genetische Diversität. Frequenz-abhängige Selektion (häufigkeitsabhängige Selektion; eine Form des balancierten Polymorphismus) hingegen kann zum Erhalt der genetischen Diversität in Populationen beitragen, da die Fitness eines Genotyps von der Frequenz anderer Genotypen in der Population abhängt. Heterozygoten-Vorteil (eine weitere Form des balancierten Polymorphismus) liegt vor, wenn Heterozygote eine höhere Fitness haben als homozygote Individuen (Beispiel: Sichelzell-Anämie). Auch sie erhält genetische Diversität in Populationen. Weitere Optionen: Diploidie (d.h. das Vorliegen von 2 Allelen je Locus) und somit der Schutz nachteiliger, rezessiver Allele vor dem Zugriff der Selektion erhält genetische Diversität. Genfluss (d.h. der Austausch genetischer Information zwischen Populationen durch Migration von Individuen) erhöht u.a. die genetische Diversität innerhalb einer Population, führt jedoch zum Verlust der genetischen Differenzierung zwischen den Populationen. Freilandbiologie Frage 9: Freiburg Es soll eine klassische Mendelkreuzung durchgeführt werden. Samenpflanze x Pollenpflanze Samen rund Samen eckig Die Pflanzen der Parentalgeneration seien in Bezug auf das betrachtete Merkmalspaar reinerbig. Runde Samen (+) seien dominant gegenüber eckig (e). F 1 : F 2 : Zwei Schnecken der Gattung Radix sollen gekreuzt werden. Weibchen x Männchen Gehäuse Gehäuse

5 linkswunden rechtsgewunden Die Tiere der Parentalgeneration seien in Bezug auf das betrachtete Merkmalspaar reinerbig. Rechtsgedrehtes Gehäuse (+) sei dominant gegenüber linksgedrehtem Gehäuse (s). F 1 : F 2 : Was ist der wesentliche Unterschied zwischen beiden Kreuzungen? (kurze Antwort) Es soll eine klassische Mendelkreuzung durchgeführt werden. Samenpflanze x Pollenpflanze Samen rund Samen eckig Die Pflanzen der Parentalgeneration seien in Bezug auf das betrachtete Merkmalspaar reinerbig. Runde Samen (+) seien dominant gegenüber eckig (e). F 1 : alle + e (rund) F 2 : ¼ + + (rund), 2/4 + e (rund), ¼ e e (eckig) Zwei Schnecken der Gattung Radix sollen gekreuzt werden. Weibchen x Männchen Gehäuse Gehäuse linkswunden rechtsgewunden Die Tiere der Parentalgeneration seien in Bezug auf das betrachtete Merkmalspaar reinerbig. Rechtsgedrehtes Gehäuse (+) sei dominant gegenüber linksgedrehtem Gehäuse (s) F 1 : alle + s (linksgewunden) F 2 : ¼ + + (rechtsgewunden), 2/4 + s (rechtsgewunden), ¼ s s (rechtsgewunden) Was ist der wesentliche Unterschied zwischen beiden Kreuzungen? (kurze Antwort) In Kreuzung 1 bestimmt der Genotyp des Embryos den Phänotyp in Bezug auf das betrachtete Merkmal, in Kreuzung 2 bestimmt der Genotyp der Mutter den Phänotyp des Embryos in Bezug auf das betrachtete Merkmal. Frage 10: Tenberge (BScBio, BKiJu, 2FB) Bitte beschreiben Sie wesentliche Merkmale der Asteraceae, indem Sie folgende Teilfragen (möglichst kurz) beantworten: a) Benennen, skizzieren und beschriften Sie die beiden Blütentypen der Asteraceae. (2/10) Wie lauten die beiden zugehörigen Blütenformeln? (1/10)

6 b) Welchem Blütenorgankreis entspricht der sogenannte Pappus und welche Aufgabe kann der Pappus erfüllen? (1/10) c) Beschreiben Sie die sekundäre Pollenpräsentation der Asteraceae. (2/10) Nennen Sie eine andere Pflanzenfamilie, in der sekundäre Pollenpräsentation verwirklicht ist, und den Namen des Mechanismus. (1/10) d) Skizzieren und beschriften Sie ein Körbchen der Asteraceae, wobei Sie unter den verschiedenen Typen frei wählen und die Einzelblüten durch Symbole darstellen können (z.b. Dreieck und Rechteck). (2/10) e) Nennen Sie die botanischen Namen (ohne Autor) zweier Vertreter der Asteraceae. (1/10) a) Röhrenblüten, r K5 C(5) A5 G(2) unterständig, und Zungenblüten, z K5 C(5) A5 G(2) unterständig, Skizzen gemäß Schmeil-Fitschen oder nach der Vorlesung; b) Kelch der Asteraceae, in zahlreiche radiale Borsten aufgelöst, dient der Verbreitung der Frucht durch den Wind; c) Pollen wird nach innen in die Antheren-Röhre entlassen, der danach durch die Röhre wachsende Griffel mit Fegehaaren schiebt den Pollen nach außen auf die Körbchenoberfläche, wo er vom Bestäuber aufgenommen wird; Fabaceae; Nudelspritzenmechanismus, Bürstenmechanismus; d) Skizze gemäß Schmeil-Fitschen : Blüten in traubig aufgebauten Köpfchen, diese von Hülle aus kelchartigen Hochblättern (Involucrum) umgeben; Tragblätter der Einzelblüten als Spreuschuppen differenziert oder fehlend; Röhrenblüten auf der Scheibe und Zungen- als Randblüten oder Körbchen entweder nur mit Röhrenblüten (ggf. am Rand vergrößert und zygomorph) oder nur mit Zungenblüten; e) z.b. Matricaria recutita, Tripleurospermum perforatum, Achillea millefolium, Taraxacum officinale, Senecio sylvaticus, Tragopogon pratensis, Bellis perennis, Frage 10: Daniëls/Sieg (Landschaftsökologen) a) Sie brauchen für Ihr Herbarium noch einige Pflanzen und befinden sich auf einer Wiese in Münster. Nennen Sie 3 Pflanzen (lateinischer Name ohne Autor) aus verschiedenen Familien, die Sie dort finden können und ordnen Sie diese der richtigen Pflanzenfamilie zu (es können auch Pflanzen aus im Kurs nicht behandelten Familien genannt werden)! b) Erläutern Sie die Anordnung der Blütenkronblätter bei einer Lamiaceae! Wie heißen die einzelnen Teile und aus wie vielen Blütenblättern sind sie zusammengesetzt? c) Erläutere den Begriff Perigon und nenne 2 Familien (lateinischer Name), bei denen dieses Merkmal auftritt! d) Sie finden eine Pflanze mit wechselständigen Blättern, zygomorpher Blüte, 4 blauen Kronblättern, 2 Staubblättern und einer Kapsel als Frucht. Zu welcher Familie (lateinischer Name!) gehört diese Pflanze? Antwortbeispiele a) Holcus lanatus (Poaceae), Vicia cracca (Fabaceae), Cerastium holosteoides (Caryophyllaceae) (½ Punkt pro Pflanze, ½ Punkt pro Familie) (3 Punkte) b) Zygomorph (½), Oberlippe (½) aus 2 (½) verwachsenen (½) Blütenblättern, Unterlippe (½) aus 3 (½) verwachsenen (½) Blütenkronblättern. Alle 5 Blütenhüllblätter am Grund zu einer Röhre verwachsen (½). (4 Punkte) c) Perigon bedeutet, dass alle Blütenhüllblätter gleichartig gestaltet sind (1) (keine Unterscheidung von Kelch- und Kronblättern), Poaceae, Juncaceae, Ranunculaceae oder Cyperaceae (je Familie ½ Punkt), (2 Punkte) d) Plantaginaceae (1 Punkt)