FACHABITURPRÜFUNG 2015 ZUM ERWERB DER FACHHOCHSCHULREIFE AN FACHOBERSCHULEN UND BERUFSOBERSCHULEN

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Fabian Hase
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1 FACHABITURPRÜFUNG 2015 ZUM ERWERB DER FACHHOCHSCHULREIFE AN FACHOBERSCHULEN UND BERUFSOBERSCHULEN BIOLOGIE Ausbildungsrichtung: Agrarwirtschaft, Bio- und Umwelttechnologie Prüfungstag: Prüfungszeit: 180 Minuten Hilfsmittel: keine

2 2 Genetik 1.0 Im südlichen Zentralasien entdeckte man 1996 die neue Krötenart Bufo pseudoraddei baturae, deren Erbgut in Abbildung 1 dargestellt ist. BE Abb. 1: Karyogramm von Bufo pseudoraddei baturae 1.1 Beschreiben Sie das Karyogramm eines gesunden Menschen und zeigen Sie Unterschiede zum dargestellten Karyogramm der entdeckten Krötenart auf. 1.2 Erklären Sie, warum bei dieser Genom-Besonderheit die geschlechtliche Fortpflanzung problematisch sein kann. 2.0 Leukodystrophien sind neurologische Erkrankungen, von denen Gehirn, Rückenmark und das periphere Nervensystem betroffen sein können. Bei der Adreno-Leukodystrophie (ALD) sind fast nur Jungen betroffen, da die Krankheit X-chromosomal-rezessiv vererbt wird. 2.1 Erstellen Sie unter den gegebenen Voraussetzungen ein beschriftetes Erbschema (Kombinationsquadrat), bei dem ausschließlich männliche Nachkommen an ALD erkrankt sein können. Die Eltern sollen dabei phänotypisch gesund sein. 2.2 In seltenen Fällen können auch Mädchen diese Erbkrankheit haben. Zeigen Sie mithilfe eines beschrifteten Erbschemas (Kombinationsquadrat), wie es dazu kommen kann, dass erkrankte weibliche Nachkommen auftreten. Ein Elternteil soll dabei phänotypisch gesund sein.

3 .0 Die Schilddrüse ist eine Hormondrüse, die über die Produktion des Hormons Thyroxin den Energiestoffwechsel beim Menschen beeinflusst. Gesteuert wird die Hormonproduktion über ein Rezeptorprotein in der Membran der Schilddrüsenzellen, welches TSH (Thyroxin stimulierendes Hormon) aus der Hypophyse bindet und dadurch die Teilungsaktivität der Zellen und deren Hormonproduktion anregt. Dieser TSH-Rezeptor wurde in vielen Fällen als Ursache einer Schilddrüsenüberfunktion identifiziert. Erkrankte Personen zeigen eine Vergrößerung der Schilddrüse durch vermehrte Teilungsaktivität der Zellen. Dazu wurden die entsprechenden DNA-Abschnitte von gesunden und kranken Personen sequenziert. Die Ergebnisse der DNA-Nukleotidsequenzanalyse desselben DNA-Abschnittes einer gesunden und einer erkrankten Person sind im Folgenden dargestellt. Gesunde Person TTA AAA CCA TAG AAA 5 5 AAT TTT GGT ATC TTT Leserichtung Erkrankte Person TTA AAA CCA TGG AAA 5 5 AAT TTT GGT ACC TTT Leserichtung.1 Beschreiben Sie stichpunktartig den grundsätzlichen Vorgang der Transkription bei der Proteinbiosynthese..2 Leiten Sie mit Hilfe der folgenden Abbildung die Aminosäuresequenz für beide Personen ab. 5 Abb. 2: Code-Sonne. Erklären Sie, ausgehend vom Ergebnis der vergleichenden DNA-Sequenzanalyse, wie es zu der vorliegenden Form der Schilddrüsenüberfunktion kommt.

Physiologie.0 Molekularer Wasserstoff (H 2 ) gilt als möglicher umweltfreundlicher Energielieferant der Zukunft, da bei seinem Einsatz als Treibstoff nur Wasser als Abfallprodukt entsteht.

4 Physiologie.0 Molekularer Wasserstoff (H 2 ) gilt als möglicher umweltfreundlicher Energielieferant der Zukunft, da bei seinem Einsatz als Treibstoff nur Wasser als Abfallprodukt entsteht. Der biotechnischen Produktion von Wasserstoffgas durch Bakterien kommt daher ein großes Interesse zu. Derzeit laufen Versuche mit fotosynthesefähigen Cyanobakterien, die gentechnisch verändert wurden. Diese Cyanobakterien produzieren Wasserstoffgas durch Fotolyse von Wasser an einem Teil ihrer Thylakoidmembranen (siehe nachfolgende Abbildung). Enzymkomplexe Fotolyse von Wasser Abb. : Lichtgetriebene Wasserstoffproduktion an Membranabschnitten gentechnisch veränderter Cyanobakterien durch Kopplung des Enzyms Hydrogenase an das Fotosystem I.1 Erstellen Sie eine beschriftete Skizze, die den vollständigen Ablauf der Lichtreaktionen in den Chloroplasten einer grünen Pflanze im Überblick darstellt..2 Erklären sie am Beispiel der Hydrogenase (siehe Abb. ) die zwei Spezifitäten von Enzymen.. Enzyme sind spezielle Proteine, die verschiedene Strukturebenen aufweisen. Benennen Sie die vier Strukturebenen von Proteinen und setzen Sie die Spezifität von Enzymen mit diesen Strukturebenen in Beziehung.. Geben Sie die Reaktionsgleichung für die in Abb. dargestellte Fotolyse des Wassers an..5 Vergleichen Sie die Abläufe an der gentechnisch veränderten Thylakoidmembran der Cyanobakterien (Abb. ) mit denen an der Thylakoidmembran grüner Pflanzen..6 Erläutern Sie, welche Konsequenzen sich bei den gentechnisch veränderten fotosynthesefähigen Cyanobakterien im Bereich der modifizierten Thylakoidmembranen für die Dunkelreaktion ergeben

5 Cytologie und Mikrobiologie 5.0 An den Wurzeln vieler Pflanzen lassen sich Verdickungen beobachten, wie sie in der folgenden Abbildung dargestellt sind. BE Abb.

5 5 Cytologie und Mikrobiologie 5.0 An den Wurzeln vieler Pflanzen lassen sich Verdickungen beobachten, wie sie in der folgenden Abbildung dargestellt sind. BE Abb. : Schematische Darstellung der Mykorrhiza an den Wurzeln eines jungen Baumes 5.1 Erstellen Sie eine vollständig beschriftete Skizze des elektronenmikroskopischen Bildes einer Pflanzenzelle. 5.2 An der Bildung der in Abbildung dargestellten Verdickungen sind zwei verschiedene Organismen beteiligt. Stellen Sie in einer Tabelle Unterschiede zwischen den beiden Organismus-Typen hinsichtlich ihrer Ernährungsweise und hinsichtlich des Aufbaus ihrer Zellen dar (vier Merkmalspaare). 5. Benennen und charakterisieren Sie die Lebensbeziehung der beiden Organismen aus Abbildung zueinander und geben Sie eventuelle Stoffaustauschprozesse zwischen den beteiligten Organismen an Met, auch Honigwein genannt, ist ein alkoholisches Getränk, das durch Gärung mit Hilfe von Hefe aus Honig und Wasser hergestellt wird. 6.1 Formulieren Sie die Netto-Reaktionsgleichung der alkoholischen Gärung mit Hilfe von Summenformeln. 6.2 Bei sehr hohen Konzentrationen an Honig gärt Met nur schlecht. Unter dem Mikroskop kann man teilweise geschrumpfte Hefezellen erkennen. Erläutern Sie diese Aussagen mit Hilfe der auf zellulärer Ebene ablaufenden Vorgänge. 6. Met mit hohem Alkoholgehalt ist schwierig zu erzeugen, aber lange haltbar. Nennen und beschreiben Sie drei Verfahren Ihrer Wahl, mit deren Hilfe man auch Met mit niedrigerem Alkoholgehalt wirkungsvoll vor dem Verderb schützen kann

6 6 Ökologie 7.0 Die Population des heimischen Schwarzwildes (Wildschweine) ist in den vergangenen Jahrzehnten stark angewachsen. Bei günstigen Nahrungsverhältnissen kann eine Bache (weibliches Wildschwein) bis zu dreimal im Jahr Nachwuchs bekommen. Ein Wurf besteht dabei aus durchschnittlich fünf bis sechs Frischlingen. Die Frischlinge sind bereits nach wenigen Wochen in der Lage, selbstständig Nahrung zu suchen und aufzunehmen. Bei günstiger Ernährungs- und Wettersituation können Frischlingsbachen noch im ersten Lebensjahr selbst Nachwuchs bekommen. Als Allesfresser haben Wildschweine ein breites Nahrungsspektrum (Wurzeln, Kräuter und Gräser, wirbellose Tiere, Aas, ). Im Herbst und Winter sind die Früchte von Laubbäumen (Eicheln, Bucheckern) die wichtigste Nahrungsquelle für Wildschweine. Strenge Winter mit hohen Schneelagen und lange anhaltenden Frösten führen bei schwachen Wildschweinen zum Tod durch Verhungern. Schwarzwild verursacht an landwirtschaftlichen Kulturen teils erheblichen Schaden, so zum Beispiel beim Mais, dessen Körner das Schwarzwild nach der Einsaat im Frühsommer aus dem Acker holt. Später im Jahr, ab Mitte August bis zur Ernte im Oktober, werden die Maiskolben von den Stängeln gerissen. Die genaue Größe der Schwarzwildpopulation in Bayern ist nicht bekannt, Änderungen in der Populationsgröße können aber anhand der pro Jahr getöteten Tiere abgeschätzt werden (siehe Tab. 1). BE Jagdjahr 80/81 90/91 00/01 02/0 0/0 0/05 Getötete Tiere /06 06/07 07/08 08/09 09/10 10/ Tab. 1: Bayernweit durch Jagd und Verkehrsunfälle zu Tode gekommene Wildschweine in ausgewählten Jagdjahren (jeweils bis 1.0. des Folgejahres) Quelle: Bayerischer Bauernverband Monat Eistage (T max < 0 C) Durchschnittstemperatur Januar 2008,0 2, C Februar ,6,0 C Januar ,9 -,9 C Februar ,1-0,7 C Tab. 2: Winterwetter in Bayern anhand ausgewählter Daten Quelle: Erstellen Sie mit Hilfe der Daten aus Tabelle 1 ein Diagramm, das die Entwicklung der Schwarzwildpopulation im Verlauf der letzten ca. 0 Jahre erkennen lässt. Interpretieren Sie den Kurvenverlauf Ihres Diagramms nach ökologischen Gesichtspunkten. Beziehen Sie in Ihre Interpretation auch Angaben aus 7.0 und Tabelle 2 mit ein. 9

7 7 7.2 Der vermehrte Anbau von Mais als Energielieferant hat die durch Wildschweine verursachten Schäden in der Landwirtschaft mancherorts stark ansteigen lassen. Begründen Sie mit Hilfe der Angaben aus 7.0, weshalb der vermehrte Maisanbau aber nicht als alleinige Ursache für das Anwachsen der Schwarzwildbestände verantwortlich sein kann. 7. Schwarzwild kommt mittlerweile in fast ganz Europa vor. In Spanien und Italien erreichen selten Tiere mehr als 50 kg, während in Finnland und Russland gelegentlich Exemplare von über 00 kg Körpermasse vorkommen. Erläutern Sie diese Tatsache mit Hilfe der zugrunde liegenden Regel. 8.0 Die folgenden Diagramme zeigen Ergebnisse ökologischer Langzeituntersuchungen in der Freiwasserzone eines Sees. Abb. 5: Ergebnisse von Gewässeruntersuchungen 8.1 Erklären Sie die zeitliche Veränderung der Sichttiefe mit Hilfe aller anderen in Abb. 5 gegebenen Kurven. Bezeichnen Sie die Veränderung im See, die im Laufe der Zeit stattgefunden hat, mit einem Fachbegriff. 8.2 Im Jahr 1970 war in einigen Bereichen der Uferregion der Sauerstoffgehalt am Grund auf null abgesunken. Erläutern Sie kurz die Ursachen und geben Sie die Auswirkungen auf die Organismen in diesem Bereich an. 6

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