Naturwissenschaften, Teil Biologie

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1 Die Prüfung Naturwissenschaften dauert insgesamt 4 Stunden. Sie umfasst die drei gleichwertigen Teile Biologie, Chemie und Physik à je 80 Minuten. Kand.-Nr.: Note: Name, Vorname: Für die Korrigierenden Korrigierender:... Punktemaximum: 73.5 Punkte Erreichte Punktzahl:... Note Teil Biologie:... Verfasser: Richtzeit: Hilfsmittel: Hinweise: G. Rutz, M. Lüscher 80 Minuten (von total 4 Stunden) Taschenrechner 1. Die Antworten sind direkt auf die Aufgabenblätter zu schreiben. 2. Fassen Sie sich kurz, aber präzise. Überflüssiges beansprucht nur wertvolle Zeit! 3. Unleserliches wird nicht korrigiert und demzufolge auch nicht bewertet. 4. Die erreichbaren Punktzahlen sind angegeben. 5. Zur Erreichung der Note 6 müssen nicht alle Aufgaben vollständig gelöst werden. Und nun wünschen wir Ihnen viel Erfolg! Seite 1 von 12

2 Teil 1 (Kontrolle der allgemeinen Kenntnisse) 14 Punkte Dauer: ca min 1. Biologie: Was heissen die beiden Wortteile ins Deutsche übersetzt? 2. Wieso ist die Kammerwandmuskulatur der rechten Herzhälfte wesentlich weniger stark als die der linken? Bio: -logie: 3. Im Bereich der Blutkapillaren verlässt ein Teil der Blutflüssigkeit das Gefässsystem. Wie heisst die abgeschiedene Flüssigkeit? Stichwort. 4. Welcher Teil eines Neurons liegt zwischen Dendrit und Axonhügel? 5. In welchem Organ liegt der Sensor beim Kniesehnenreflex? 6. Zeichnen Sie im Bild der chemischen Synapse rechts ein: - Struktur, die als Transmitter-Vorrat dient - Stelle, an der die Acetylcholinesterase angreift (mit Pfeil markieren) 7. Was wird durch den Sympathikus abgeschwächt (bitte unterstreichen)? Puls, Blutdruck, Verdauung, Skelettmuskelspannung 8. Welcher Prozess läuft nach der folgenden Reaktionsgleichung ab? Stichwort. Kohlenhydrat + 6 O 2 6 CO H 2 O In den Aufgaben 9. und 10. trifft jeweils eine einzige Auswahlmöglichkeit zu. Kreuzen Sie den Buchstaben am entsprechenden Zeilenanfang an. 9. In der Meiose... A werden zuerst homologe Chromosomenpaare, später Centromere geteilt. B werden zuerst Schwesterchromatiden, später die DNA-Doppelhelices in DNA- Einzelstränge geteilt. C werden vier erbgleiche Zellen geteilt. 3P D wird die DNA-Menge pro Kern auf die Hälfte der Anfangsmenge reduziert. E werden aus haploiden Zellen diploide. Seite 2 von 12

3 10. Der heutige Mensch und die heutigen Affen wie der Schimpanse, Gorilla oder Orang-Utan haben aller Wahrscheinlichkeit nach gemeinsame Vorfahren. Die zum Menschen führende Entwicklungslinie brachte seither folgende Veränderungen im Bereich des Körperbaus: A eine eher C-förmige Wirbelsäule (statt einer Doppel-S-förmigen) B eine Verschiebung des Hinterhauptlochs nach hinten C eine geringere Opponierbarkeit der Grosszehen 3P D eine stärkere O-Bein-Stellung E eine Reduktion der Fingerzahl Teil 2 (Verständnis, Transfer, Reflexion, Synthese) Dauer: ca min 11. Zellbiologie und Stoffwechsel 59.5 Punkte 13 Punkte 11.1 Manche Zellorganellen sind von einer Membran umgeben. Nennen Sie vier. Einigen Umschreibungen aus A - J entsprechen passende Strukturen in der Graphik rechts (1-8). Ordnen Sie richtig zu. A B C D E F G H I J Produktion von Biomembranen Hauptort der ATP-Produktion Erzeugung eines prallen Zustands der Zelle Station auf dem Weg der mrna zur Translation hoch zellulosehaltig Transportsystem für aus der Zelle auszuscheidende Stoffe Organell mit Oberflächenvergrösserung; nutzt CO 2 als Edukt Stoffaustausch zwischen Nachbarzellen Organell der Proteinsynthese Zellbestandteil, der an der Herstellung von Protein produzierenden Zellbestandteilen beteiligt ist, jedoch selber nicht im Plasma eingelagert ist 5P Seite 3 von 12

4 11.2 Im Mikroskop wurden rote Blutzellen (Erythrocyten) in verdünntem Menschenblut betrachtet. Zu den Zellen wurden nacheinander vier Flüssigkeiten A - D gegeben. Das Zellvolumen der roten Blutzellen wurde in jeder Flüssigkeit im Lauf der Zeit gemessen und als Kurve dargestellt (vgl. Graphik unten). Um die Flüssigkeiten zu wechseln, wurde die jeweils neue Lösung von der einen Seite des Deckglases her zugegeben und gleichzeitig wurde die bisherige Flüssigkeit auf der gegenüberliegenden Seite mit einem saugfähigen Papier abgesaugt. Zellvolumen Zugabe von A B C D Zeit Als Flüssigkeiten dienten: Welches ist die Flüssigkeit A? Grund (1 Satz): Destilliertes Wasser 0.5 % NaCl-Lösung 0.9 % NaCl -Lösung (vor Zugabe von A) 1.5 % NaCl -Lösung 1.7 % NaCl -Lösung 5P Welches die Flüssigkeit C (ohne Begründung)? Erklären Sie die Ereignisse nach Zugabe von Flüssigkeit D. (1-2 Sätze) Seite 4 von 12

5 11.3 Die Abbildung rechts erlaubt Rückschlüsse über die Art der Zelle bzw. über den Organismus, von dem das Material stammt. Notieren Sie 3 Rückschlüsse, jeweils mit Begründung. Rückschluss Kurze Begründung 3P Seite 5 von 12

6 12. Humanbiologie 13 Punkte 12.1 Beschriften Sie die mit Hinweislinien versehenen Strukturen. 5P Setzen Sie die Ziffern 1-4 an die passende Stelle in der Abbildung: 1 Ort mit vielen Zotten, 2 Pepsin, 3 Pförtner, 4 Wasser-Resorption Machen Sie aufgrund der Szene rechts begründete Aussagen über die Augen bzw. das Sehen für die abgebildete Person. 5P Seite 6 von 12

7 12.3 Der Luftdruck beträgt normalerweise etwa 1000 Hektopascal (hpa). Sauerstoff ist daran mit 21 %, also einem Teildruck (Partialdruck) von rund 210 hpa beteiligt. Der durch die Ein- und Ausatmung erzeugte Luftstrom kommt bereits vor den blind endenden Schlussverzweigungen der Atemwege zum Erliegen. Machen Sie eine Schätzung für den in der Tabelle noch fehlenden Wert des Sauerstoffpartialdrucks po 2. Begründen Sie den vorgegebenen und den von Ihnen ergänzten po 2 -Zahlenwert. po 2 in hpa Begründung für die po 2 -Werte (Anmerkung: Die Begründung bezieht sich auf den Vergleich des Werts mit dem po 2 -Wert der Aussenluft) po 2 in der Ausatmungsluft 152 3P (Anmerkung: Die Begründung bezieht sich auf den Vergleich des Werts mit dem po 2 -Wert der Ausatmungsluft) po 2 in den Endregionen der Atemwegverzweigungen < 152 Seite 7 von 12

8 13. Genetik 16 Punkte 13.1 Das erste Kind eines Elternpaars ist ein Mädchen. Es ist von der äusserst seltenen Alkaptonurie, einer autosomal-rezessiv vererbten Krankheit, betroffen. Die Eltern machen sich Gedanken über die Gefahr, dass die Kinder dieses Mädchens die Krankheit auch haben werden. Wie beurteilen Sie die Situation? Lösung mit der in der Genetik üblichen Darstellungsweise (verwenden Sie die Symbole A bzw. a). Tipp: Beginnen Sie mit der Kreuzung der P-Generation. 5P 13.2 Der Erbgang rechts gehöre zu einem gonosomalrezessiv vererbten Merkmal behauptet ein Student. Prüfen Sie für beide Sorten von Gonosomen, ob er recht haben kann: - Setzen Sie für alle Personen Genotypen ein. - Formulieren Sie Ihr Resultat in einem Satz. Weisse Felder: phänotypisch gesund Dunkle Felder: phänotypisch krank Rund: Frau, Quadrat: Mann 4P Seite 8 von 12

9 13.3 Für die Replikation eines DNA-Abschnitts von Basenpaaren werden 823 Adenin-Nukleotide benötigt. Die Anzahlen der übrigen Nukleotid-Sorten sollen Sie ermitteln. Geben Sie den Lösungsweg nachvollziehbar an und notieren Sie die Anzahl jeder Nukleotid-Sorte einzeln. 3P 13.4 Wegen einer Punktmutation von nur 1 Nukleotid der DNA wird ein Protein gebildet, das im Vergleich zum normalen Protein zu kurz ist (nur 43 Aminosäuren statt 124). Im normalen Protein steht an 44. Stelle die Aminosäure Lysin. Leiten Sie die DNA-Sequenz für die 44. Aminosäure des normalen und des mutierten Proteins her (Zwischenschritte notieren). 4P Seite 9 von 12

10 14. Umwelt und Evolution 17.5 Punkte 14.1 Rechts ist ein vereinfachtes Nahrungsnetz eines Süsswassersees abgebildet. Welches sind die Primärkonsumenten? Wer ist Endkonsument? Welche Population wird bei einem raschen Produzenten-Sterben (z.b. wenn ein See nach einer Überdüngung ökologisch umkippt ) als erste besonders stark zurückgehen? 2 Argumente. Erstbetroffene Art: Argument 1: Argument 2: 7.5 P Weshalb würde die Biocönose in einem See zusammen brechen, wenn nur die im Schema oben dargestellten Arten vorkommen würden? Seite 10 von 12

11 14.2 In einem Haus wird Erdöl als Brennstoff verwendet. Welche chemischen Verbindungen setzt die Heizung frei (bei optimal sauberer Feuerung)? Stichworte. Nehmen wir an, die Heizung oben benötigt so viel Erdöl, dass ihre Abgase gerade 1 Tonne Kohlenstoff pro Winter enthalten. In Sumatra (rechts) werde zeitgleich ein kleines Waldstück brandgerodet, wobei ebenfalls 1 Tonne Kohlenstoff freigesetzt wird. Vergleichen Sie die Auswirkungen beider Feuerungstypen auf die Bilanz des globalen Kohlenstoff-Kreislaufs. 3P Seite 11 von 12

12 14.3 Ordnen Sie die folgenden Schritte der Evolution auf der x-achse zeitlich ein: Erscheinen von Leben Eroberung des Festlandes durch die Pflanzen Erste Vielzeller Erste Eukaryoten Tragen Sie auf der x-achse den dazu passenden Zeitmassstab ein. 3P 14.4 Auf einem Feld leben dunkle und helle Hasen, alle gehören zur gleichen Art. Aus der Luft drohen ihre Fressfeinde. Wie würde sich Darwin zur weiteren Evolution der Hasen in diesem Gebiet äussern? Tipp: Berücksichtigen Sie nach den biotischen Faktoren auch abiotische. heute Zukunft 4P Seite 12 von 12

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