Fragen mit Antworten zur Modulabschlussprüfung Grundlagen-Modul Biologie Nachschreibtermin vom

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1 Fragen mit Antworten zur Modulabschlussprüfung Grundlagen-Modul Biologie Nachschreibtermin vom Grundlagen der Biologie I und II Frage 1: Bähler A) Nennen Sie die drei hauptsächlichen Fasertypen des Zytoskeletts. B) Nennen Sie für einen Fasertyp eine Funktion, für einen zweiten Fasertyp zwei Funktionen und für einen dritten Fasertyp drei Funktionen. C) Welche Fasertypen sind polar gebaut? A) Intermediärfilamente, Mikrotubuli, Aktinfilamente. B) Intermdeiärfilamente: mechanische Stabilität der Zellen, mechanische Stabilität des Zellkerns Mikrotubuli: Trennung der Chromosomen (Mitose), Cilienschlag, Organellentransport, Organisation des Zytoplasmas. Aktinfilamente: Zytokinese, Muskelkontraktion, Zellwanderung, Organellentransport C) Aktinfilamente, Mikrotubuli Frage 2: Moerschbacher Ein Protein habe die folgende Aminosäure-Zusammensetzung AS Gly Ala Leu/Ile Val Phe Tyr Trp Ser Thr Anzahl Cys Met Pro OH-Pro Lys OH-Lys Arg His Asp Glu In der Aminosäuresequenz dieses Proteins wiederholen sich die Tripeptide Gly - X - Pro und Gly - X - OH-Pro (wobei X eine beliebige Aminosäure sein kann). Handelt es sich bei dem Protein eher um ein Enzym oder um ein strukturelles Protein z.b. der extrazellulären Matrix? Begründen Sie Ihre Vermutung. Das mittlere Molekulargewicht einer freien Aminosäure beträgt etwa 120 Da. Welches Molekulargewicht hat demnach das obige Protein etwa (in kda)? Rechnung angeben! Ein Protein habe die folgende Aminosäure-Zusammensetzung AS Gly Ala Leu/Ile Val Phe Tyr Trp Ser Thr Anzahl Cys Met Pro OH-Pro Lys OH-Lys Arg His Asp Glu In der Aminosäuresequenz dieses Proteins wiederholen sich die Tripeptide Gly - X - Pro und Gly - X - OH-Pro (wobei X eine beliebige Aminosäure sein kann). Handelt es sich bei dem Protein eher um ein Enzym oder um ein strukturelles Protein z.b. der extrazellulären Matrix? Begründen Sie Ihre Vermutung. Strukturproteine zeichen sich i.d.r. durch eine relativ einfache Struktur aus, ihre Konformation ist häufig eher durch eine ausgepägte Sekundärstruktur als durch eine deutliche Tertiärstruktur gekennzeichnet. Das obige Protein ist demnach eher ein Strukturprotein als ein Enzym.

2 Dafür sprechen drei Gründe: 1) die Dominanz einiger weniger Aminosäuren; 2) das Vorkommen von OH-Pro und OH-Lys; 3) das Auftreten von repetitiven Sequenzen. Das mittlere Molekulargewicht einer freien Aminosäure beträgt etwa 120 Da. Welches Molekulargewicht hat demnach das obige Protein etwa (in kda)? Rechnung angeben! Das mittlere Molekulargewicht eines Aminosäurerests in einem Protein beträgt demnach etwa 120 Da - 18 Da = ca. 100 Da, weil bei der Knüpfung der Peptidbindung formal ein Molekül Wasser abgespalten wird. Insgesamt besteht das Protein aus 419 Aminosäureresten, demnach beträgt sein Molekulargewicht etwa 419 x 100 Da = Da = ca. 42 kda. (ca. 40 kda wegen der vielen kleinen Aminosäuren Gly und Ala). Frage 3: Moerschbacher Weibliche Borkenkäfer der Art Dendroctonus brevicomis produzieren Frontalin, sobald sie an der Rinde eines geeigneten Wirtsbaums fressen. Frontalin lockt männliche Käfer der gleichen Art an, es wirkt also als ein Frontalin lockt aber auch Räuber z.b. der Art Thanasimus dubius an, es wirkt also auch als Bitte leiten Sie aus der nebenstehenden Strukturformel des Frontalin seine Summenformel ab. Die Wirkung des Frontalins wird durch Verbenol und Verbenon verstärkt, die während des Fraßvorgangs aus dem Harzinhaltsstoff Pinen entstehen. Bitte vervollständigen Sie das Reaktionsschema: Bitte geben Sie für die drei Moleküle Pinen, Verbenol und Verbenon an, zu welcher Verbindungsklasse sie gehören (z.b. gesättigte Kohlenwasserstoffe, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, mehrfach ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Säuren, Amine, Ester, Kohlenhydrate). Pinen:... Verbenol:... Verbenon:... Weibliche Borkenkäfer der Art Dendroctonus brevicomis produzieren Frontalin, sobald sie an der Rinde eines geeigneten Wirtsbaums fressen. Frontalin lockt männliche Käfer der gleichen Art an, es wirkt also als ein Pheromon. Frontalin lockt aber auch Räuber z.b. der Art Thanasimus dubius an, es wirkt also auch als

3 Kairomon. Bitte leiten Sie aus der nebenstehenden Strukturformel des Frontalin seine Summenformel ab. C 8 H 14 O 2 Die Wirkung des Frontalins wird durch Verbenol und Verbenon verstärkt, die während des Fraßvorgangs aus dem Harzinhaltsstoff Pinen entstehen. Bitte vervollständigen Sie das Reaktionsschema: Bitte geben Sie für die drei Moleküle Pinen, Verbenol und Verbenon an, zu welcher Verbindungsklasse sie gehören (z.b. gesättigte Kohlenwasserstoffe, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, mehrfach ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Säuren, Amine, Ester, Kohlenhydrate). Pinen: ungesättigte Kohlenwasserstoffe Verbenol: Alkohole Verbenon: Ketone Frage 4: Püschel (Antwort fehlt!) Ihre Aufgabe in einem Forschungsprojekt ist es, eine Pflanze zu konstruieren, die mit Schwermetallen verseuchten Boden entgiften kann. Dafür soll das Mer Operon eines Bakteriums, das für drei Enzyme kodiert, in einer transgenen Pflanze exprimiert werden. Können Sie das Mer Operon inklusive seiner Promotor- und Operator-Elemente direkt als Transgen für die Expression in der Pflanze verwenden oder müssen Sie hier anders vorgehen? Begründen Sie ihre Antwort kurz und beschreiben Sie gegebenenfalls eine alternative Strategie. Frage 5: Tudzynski Beschreiben Sie die besonderen Bestandteile/Organe pflanzlicher Zellen, in Abgrenzung zu tierischen Zellen (Struktur, Funktion). Antwortbeispiele: Zellwand: fest (Zellulose etc. + ggf. Appositionen/Inkrustationen) Widerlager bei Turgorbildung, schutz gegen Pathogene Vakuole: Speicher-/Abfallstoffe; Osmose/Turgor Plastiden: Photosynthese und weitere Biosynthesen, Struktur: Doppelmembran, Thylakoide, Matrix; Lokalisation der Enzymsysteme!

4 Frage 6: Tudzynski Erläutern Sie den Ferntransport von Photosyntheseprodukten und Wasser in Leitbündeln höherer Pflanzen: a) Welche Zelltypen enthalten jeweils die spezialisierten Gewebe? b) Welche Mechanismen/Kräfte treiben den Transport? In welche Richtung erfolgt in der Regel der Transport? Antwortbeispiele: a) Wasser/Xylem: Tracheiden/Tracheen (tot, verholzt) Assimilate/Phloem: Siebröhren/Siebzellen (lebend, red. Stoffwechsel) b) Wasser: Wurzeldruck/Transpirationssog; Wurzel -> Blatt Assimilate: Druckstrom; source-> sink Frage 7: Weber Beschreiben Sie den Weg eines roten Blutkörperchens durch das Kreislaufsystem des Menschen. Beginnen Sie im rechten Ventrikel. Antwortbeispiel: Rechter Ventrikel Lungenarterien Lungenkapillaren Linkes Atrium Linker Ventrikel Aorta Arterien Kapillarsystem Hohlvenen Rechtes Atrium Frage 8: Kurtz Nennen Sie die wichtigsten Faktoren, welche die Populationsgröße beeinflussen und erläutern Sie anhand dessen die Begriffe exponentielles und logistisches Populationswachstum (verbal oder/und mit mathematischen Formeln oder/und kleiner Skizze). Antwortbeispiel: (jeweils 1 Punkt für die Nennung der Faktoren sowie jeweils 2.5 Punkte für die richtige Darstellung des exponentiellen und logistischen Wachstums) Geburten (B) und Zuwanderung (Immunigration, I) erhöhen die Populationsgröße, während Todesfälle (D) und Abwanderung (Emigration, E) sie erniedrigen. Die Populationsgröße lässt sich dann beschreiben durch: N 1 = N 0 + B D + I E. Ohne Migration lässt sich dieser Zusammenhang vereinfacht darstellen durch N 1 = N 0 + B D oder: N/ t = (b-d)n = rn (mit der Wachstumrate r = b-d) Unter optimalen Bedingungen gilt dann: N/ t = r max N (mit der intrinsischen Wachstumsrate r max ). Dies ist die Gleichung für das exponentielle Populationswachstum, welches bei kontinuierlicher, konstanter Geburten- und Todesrate vorliegt. Wenn es mehr Geburten als Todesfälle gibt, resultiert daraus eine kontinuierlich ansteigende, J-förmige Wachstumskurve.

5 Das Wachstum natürlicher Populationen wird jedoch in der Regel durch Ressourcen-Verknappung und somit intraspezifische Konkurrenz bei hohen Individuenzahlen N begrenzt. Dies lässt sich durch die Einführung einer Umweltkapazität (carrying capacity) K darstellen: N/ t = r max N (K-N)/K Dies führt zu einer S-förmigen Kurve, die das logistische Wachstum beschreibt. Freilandbiologie Frage 9: Freiburg 1. Sie führen folgende Kreuzung mit Honigbienen durch: Dargestellt sei jeweils nur das Chromosom (großes Rechteck), das den sog. Geschlechtsbestimmungslocus (kleines Rechteck), trägt. Die Buchstaben kennzeichnen jeweils ein bestimmtes Allel an diesem Locus. (Durch die Schreibweise der Bezeichnung soll keine Aussage über Dominanz oder Rezessivität gemacht werden.) Tragen Sie bitte in das Kreuzungsrechteck ein, welche Alleltypen die jeweiligen Gameten tragen und welche Allelkombinationen daraus für die Nachkommen resultieren. Tragen Sie bitte in die Tabelle ebenfalls das Geschlecht der Nachkommen ein. 2. In einer zweiten Kreuzung kommt es zu folgender Paarung: Tragen Sie auch hier bitte in das Kreuzungsrechteck ein, welche Alleltypen die jeweiligen Gameten tragen und welche Allelkombinationen daraus für die Nachkommen resultieren. Welches Geschlecht haben die Nachkommen? 3. Formulieren Sie bitte in kurzer Form den Mechanismus der Geschlechtsbestimmung bei der Honigbiene. 4. Welche Konsequenzen für den Allelbestand am Geschlechtsbestimmungslocus hat dieser Geschlechtsbestimmungsmechanismus? 1. Sie führen folgende Kreuzung mit Honigbienen durch:

6 Dargestellt sei jeweils nur das Chromosom (großes Rechteck), das den sog. Geschlechtsbestimmungslocus (kleines Rechteck), trägt. Die Buchstaben kennzeichnen jeweils ein bestimmtes Allel an diesem Locus. (Durch die Schreibweise der Bezeichnung soll keine Aussage über Dominanz oder Rezessivität gemacht werden.) Tragen Sie bitte in das Kreuzungsrechteck ein, welche Alleltypen die jeweiligen Gameten tragen und welche Allelkombinationen daraus für die Nachkommen resultieren. Tragen Sie bitte in die Tabelle ebenfalls das Geschlecht der Nachkommen ein. 2. In einer zweiten Kreuzung kommt es zu folgender Paarung: Tragen Sie auch hier bitte in das Kreuzungsrechteck ein, welche Alleltypen die jeweiligen Gameten tragen und welche Allelkombinationen daraus für die Nachkommen resultieren. Welches Geschlecht haben die Nachkommen? 3. Formulieren Sie bitte in kurzer Form den Mechanismus der Geschlechtsbestimmung bei der Honigbiene. Hetereozygotie am Geschlechtsbestimmungslocus -> Weibchen Homozygotie am Geschlechtsbestimmungslocus -> Männchen 4. Welche Konsequenzen für den Allelbestand am Geschlechtsbestimmungslocus hat dieser Geschlechtsbestimmungsmechanismus? Multiple Allelie Frage 10: Tenberge (BScBio, BKiJu, 2FB) Bitte beschreiben Sie wesentliche Merkmale der Fabaceae, indem Sie folgende Teilfragen beantworten: a) Benennen Sie den Blütentyp und die Kronblätter der Fabaceae. (1/10) b) Wie lautet die Blütenformel? (1/10) c) Beschreiben Sie den speziellen Bau des Androeceums der Fabaceae. (1/10) d) Beschreiben Sie eine Bestäubungsstrategie der Fabaceae, bei der Pollen sekundär präsentiert wird. (3/10) e) In welcher anderen Familie ist auch eine sekundäre Pollenpräsentation verwirklicht? (1/10) f) Welcher Fruchttyp charakterisiert die Fabaceae? (1/10)

7 g) Viele wichtige Nutzpflanzen aus dieser Familie liefern Samen mit sehr hohen Eiweißgehalten oder dienen der Gründüngung. Welche Fähigkeit begründet diese Eigenschaft der Fabaceae und zeichnet sie dadurch gegenüber anderen Pflanzen aus? (1/10) h) Nennen Sie die botanischen Namen (ohne Autor) zweier Vertreter der Fabaceae.(1/10) Antwortbeispiele: a) Schmetterlingsblüten; 1x Fahne, 2 Flügel und Schiffchen (2 verwachsene Kronblätter); b) z K(5) C5 A(9)+1 G1 oder z K(5) C5 A(10) G1 oder z K(5) C5:(2) A(10) oder (9)+1 G1; c) Entweder sind 10 Staubblätter verwachsen zu einer Röhre, die das Gynoeceum umgibt, oder es sind 9 zu einer Rinne verwachsen, das 10. bleibt frei. Das Androeceum ist zusammen mit dem Griffel ggf. unter Spannung im Schiffchen verborgen. d) Nudelspritzenmechanismus, z.b. bei Lotus corniculatus: Pollen wird aus den Antheren an der kanülenartig ausgezogenen Spitze des geschlossenen Schiffchens abgelegt. Das bestäubende Insekt landet auf Flügel und Schiffchen, drückt dieses herunter, wobei der Pollen aus der Kanüle herausgedrückt wird. Die Antheren und keulig verdickten Filamente wirken dabei als Kolben. Bei späteren Besuchen nach wiederholtem Auslösen des Mechanismus ist der gesamte Pollen abgegeben und die Narbe tritt heraus, wobei diese mitgebrachten Pollen aufnehmen kann. Oder: Bürstenmechanismus: Pollen wird aus den Antheren auf der Griffelbürste (behaarter Griffel) abgelegt und durch einen Klappmechanismus dem Bestäuber angeheftet, der diesen beim Landen auf Flügel und Schiffchen auslöst. e) Asteraceae f) Die Hülse. Das monomere Gynoeceum (ein Fruchtblatt) entwickelt sich zu einer mehrsamigen Öffnungsfrucht mit einem Bauch- und Rückenspalt. g) Symbiose mit Bakterien der Gattung Rhizobium, die in Wurzelknöllchen eingeschlossen werden und Luftstickstoff fixieren können. h) z.b., Lathyrus pratensis, Trifolium repens, Trifolium dubium, Vicia sepium, Vicia cracca, Vicia tetrasperma, Medicago lupulina, Frage 10: Sieg (Landschaftsökologen) a) Was bedeutet unterständig bei einem Fruchtknoten und bei welchen Familien (lateinischer Name!) tritt dieses Merkmal auf (nennen Sie 2 Beispiele)? b) Nennen Sie zwei Familien (lateinischer Name!), bei denen die Blüten in einem Blütenstand unterschiedliche Symmetrien haben können. Wie heißen die Blütenstände dieser zwei Familien? c) Was sind Schlundschuppen, wozu dienen sie und in welcher Familie (lateinischer Name!) kommen sie vor? d) Nennen Sie drei Familien (lateinischer Name!), bei denen die Frucht in Teilfrüchte zerfällt und nennen Sie den Namen der jeweiligen Frucht! Antwortbeispiele a) Die Kelchblätter sitzen oberhalb des Fruchknotens an, bzw. Fruchtknoten ist unterhalb der Blütenachse (1) Asteraceae, Apiaceae oder Rosaceae (1/2 pro Familie); (2 Punkte) b) Asteraceae (1/2): Körbchen (1/2), Apiaceae (1/2): Dolde (1/2); (2 Punkte) c) Auswüchse an Blütenkronblättern (1), verschließen die Kronröhre vor falschen Bestäubern (Bestäuberselektion) (1), Boraginaceae (1); 3 Punkte d) Lamiaceae (½) (Klausen (½)), Boraginaceae (½) (Klausen (½)), Apiaceae (½) (Spaltfrucht (½)); 3 Punkte