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: 69.5 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 13

2 Teil 1 (Kontrolle der allgemeinen Kenntnisse) 14 Punkte Dauer: ca min 1. Wer hat eine Evolutionstheorie formuliert, in der das Prinzip der Selektion im Zentrum steht? Stichwort 2. Zu welchen der folgenden Gruppen gehört der Mensch? Affen / Säuger / Primaten 3. Welche heute noch lebende Wirbeltiergruppe hat die Eroberung des Festlandes (ausgehend vom Lebensraum Wasser) nur teilweise geschafft? Stichwort 4. Reflexbögen setzen sich aus typischen Bausteinen zusammen. Was steht am Anfang eines Reflexbogens, was an seinem Ende? 2 Stichwörter 5. Wie viele Neurone sind an einer Synapse beteiligt? Zahl am Anfang: am Ende: Was liegt zwischen Rippenfell und Lungenfell? Stichwort Zu welcher Gruppe organischer Stoffe gehört Hämoglobin? Stichwort Welche beiden Teile des Atmungssystems werden durch den Kehlkopf (Bild rechts) verbunden? Seite 2 von 13

3 In den Aufgaben 9. und 10. trifft jeweils eine einzige Auswahlmöglichkeit zu. Kreuzen Sie den Buchstaben am entsprechenden Zeilenanfang an. 9. Die Replikation ist ein Prozess, bei dem... A sich die Nukleotide verdoppeln. B ein DNA-Molekül aus lauter neuen Nukleotiden entsteht. C DNA nach dem semikonservativen Mechanismus gebildet wird. 3P D sich die Zahl der Chromosomen verdoppelt: 1n 2n E A, C, G und U-Nukleotide verwendet werden. 10. Die natürliche Reihenfolge der Phasen der Mitose lautet: A Pro- Ana- Meta- Telophase B Telo- Pro- Meta- G 1 -Phase C Inter- Pro- Telo- Anaphase 3P D Pro- Meta- Ana- Telophase E Synthese- Telo- Meta- Anaphase Seite 3 von 13

4 Teil 2 (Verständnis, Transfer, Reflexion, Synthese) Dauer: ca min 11. Zellbiologie und Stoffwechsel 55.5 Punkte 12.5 Punkte 11.1 Die unten rechts abgebildete kleine Figur steht symbolisch für eine chemisch spaltbare Verbindung (ein Molekül). Zeichnen Sie in der Abbildung ein Enzym, im Moment, wo es diese Verbindung gerade spaltet. Berücksichtigen Sie dabei wesentliche Eigenschaften solcher Enzyme. Das Energiediagramm obiger Spaltungsreaktion sehen Sie unten. Beschriften Sie das Diagramm mit den passenden Fachbegriffen. 5P Energiegehalt Reaktionsweg Skizzieren Sie im gleichen Diagramm die Kurve für den Energieverlauf dieser Spaltungsreaktion, wenn kein Enzym vorhanden ist. Ohne Begründung Seite 4 von 13

5 11.2 Die Abbildung zeigt schematisch die Zellwand einer Pflanzenzelle. Zeichnen Sie die Zellstrukturen, die Membranen enthalten, in passender Lage, Form und Grösse ein und beschriften Sie sie. 4P Geben Sie zwei Zellstrukturen an, die ohne Membranen sind Frau Eugster bereitet für ihre Gäste einen gemischten Salat vor. Zur Dekoration verwendet sie Radieschen. Mit einem scharfen Messer führt sie mehrere Schnitte durch die Haut mehrere mm tief in die weisse Zone der Radieschen. Radieschen vor dem Eingeschnitten, nach 2 Einschneiden Stunden in Flüssigkeit Die Radieschen legt sie in ihrer Küche für zwei Stunden in eine farblose, klare Flüssigkeit. Ohne weitere Eingriffe entstehen auf wunderbare Weise dekorativste Radieschenvarianten. Handelt es sich bei der Flüssigkeit, in die die Radieschen eingelegt werden, um Leitungswasser, um Salzwasser oder um Sonnenblumen-Öl? 3.5P Ihr Entscheid: Begründung: Seite 5 von 13

6 12. Humanbiologie 12 Punkte 12.1 Zum Verdauungssystem: Welche Wirkung auf den Nahrungsbrei hat......die Galle?...die Dünndarm-Lipase? In der linken Spalte der folgenden Tabelle werden Funktionen des Magens als Stichworte genannt. Erklären Sie, wieso die jeweilige Funktion wichtig ist. Funktion Ist wichtig, da... / Ist nötig, weil sonst... des Magens Speicher Verflüssigen Schutz Die Speiseröhre ist ein etwa 25 cm langer muskulöser Schlauch vom Rachen zum Magen. Nahrung wird in ihr durch wellenförmige Kontraktionen der Muskeln in der Speiseröhre aktiv nach unten geschoben. In einem sehr einfachen Experiment sollen Sie beweisen, dass die Nahrung nach dem Schlucken nicht durch Schwerkrafteinfluss in den Magen fällt, sondern wie beschrieben, dorthin gedrückt wird. Folgendes Material steht Ihnen für die Durchführung des Versuchs zur Verfügung: ein Glas Milch ( Nahrung ) mit einem Trinkhalm ( Röhrli ) darin eine frei stehendes Stück der Zimmerwand eine Versuchsperson, die im Turnunterricht immer gute Noten hatte 6.5P Notieren Sie den Ablauf des Versuchs und die Interpretation des Resultats. 2 3 Sätze Seite 6 von 13

7 12.2 Louisa ist 19-jährig und gesund. Sie schliesst ihr linkes Auge und blickt mit dem rechten auf den roten Pfeil, der etwa 10 cm vor Ihren Augen an einer Wand klebt. Sie sieht ihn sehr gut mit allen Details. Zeichnen Sie den Strahlengang der vom Pfeil ausgehenden Lichtstrahlen mit Hilfslinien unter Berücksichtigung von Gesetzmässigkeiten der Optik nachvollziehbar in der Skizze ein. Lage und Grösse des Pfeil-Abbildes auf der Netzhaut müssen klar nachvollziehbar sein. Louisas Grossmutter Erna ist altersweitsichtig. Sie kann ohne Brille keine einzige Zeile lesen. Aus Spass setzt sich Louisa die Lesebrille von Erna auf. Zeichnen Sie im eingerahmten Feld rechts, wie der Pfeil in Louisas Wahrnehmung nun erscheint. 5.5P Begründen Sie diesen Seheindruck bei Louisa. Seite 7 von 13

8 13. Genetik 15.5 Punkte 13.1 An ein und derselben Pflanze Wunderblume Mirabilis jalapa können bis zu 100 Blüten blühen. In einem Versuch wurden die rosa Blüten von zwei Wunderblumen mit dem Pollen der jeweils anderen Pflanze bestäubt. In der ersten Nachkommen-Generation (F1) gab es rosa-, rot- und weiss-blühende F1-Pflanzen. Innerhalb jeder Pflanze wiesen alle Blüten die gleiche Blütenfarbe auf. Stellen Sie den dazu passenden Erbgang mit einem Kreuzungsschema auf. Wählen Sie dafür aus den vier unten vorgeschlagenen Symbolen die zum Erbgang passenden Allele des Gens für das Merkmal Blütenfarbe aus: Kreuzungsschema: R r W w Häufigkeit der F1-Phänotypen (in %): Um was für eine Art Erbgang handelt es sich bei der Blütenfarbe der Wunderblume? Stichwort 7P Notieren Sie den Wortlaut der ersten Mendel schen Regel (1 Satz): Mendel begann seine Kreuzungsversuche an Erbsen immer mit Elternpflanzen, deren Nachkommen im Bezug auf das betrachtete Merkmal alle den gleichen Phänotyp aufwiesen wie die Elternpflanze. Dies gelang, wenn die Erbsenpflanzen sich ausschliesslich selbst bestäubten. Was konnte Mendel wegen dieser Konstanz des Phänotyps bei Eltern- und F1- Pflanzen über die Genotypen der Elternpflanzen mit Sicherheit schlussfolgern? Seite 8 von 13

9 13.2 Eine Erbkrankheit des Menschen wird in einer Familie so wie im Bild unten gezeigt vererbt. Kreis: weibliche Person weiss: phänotypisch gesund Quadrat: männliche Person gefärbt: krank Ist der Erbgang X-chromosomal-dominant oder autosomal-rezessiv? Ihre Antwort: 4.5P Begründung anhand konkreter Personen im Stammbaum: Wie konnten Sie den anderen Typ Erbgang eindeutig ausschliessen? Seite 9 von 13

10 13.3 Rechts sehen Sie Symbole, die die Bausteine der DNA darstellen. Skizzieren Sie damit unterhalb einen Ausschnitt aus einem DNA-Abschnitt, dessen codogener Strang so lange ist, dass er 1 Aminosäure codieren würde. Die 3-dimensionale Form der DNA können Sie vernachlässigen und das Molekül flach ausgelegt skizzieren. Entscheiden Sie selber, wie viele Exemplare der Bausteine Sie benötigen. 4P Seite 10 von 13

11 14. Umwelt und Evolution 15.5 Punkte 14.1 Arnold Schwarzenegger (Bild rechts) hatte als Kind einen ganz normal bemuskelten Körper. Durch Training brachte er es zum Mister Universum im Bodybuilding, seinem grossen Ziel. In der Evolutionstheorie von Jean Baptiste de Lamarck finden sich Argumente, die recht gut zur Evolution von Arnold Schwarzeneggers Körper passen. Geben Sie diese Argumente in Kurzform an. Wie gut passt Schwarzeneggers Sohn Patrick (Bild rechts) zur Lamarck schen Evolutionstheorie? Argumentieren Sie. 5P Seite 11 von 13

12 14.2 Zum Kohlenstoffkreislauf. Wir betrachten das C-Atom in einem CO 2 -Molekül in der Luft und sein Schicksal im Kohlenstoff-Kreislauf (Text unten). Geben Sie für die mit einer Ziffer versehenen unterstrichenen Stellen im Text die zugehörige chemische Reaktionsgleichung an. Das CO 2 -Molekül wird von der Pflanze für die Photosynthese (1) verwendet und sein C-Atom in einer Zelle eines Laubblattes in ein typisches Polysaccharid-Molekül der Zellwand eingebaut (2). Dieses Blatt wird nun von einem Konsumenten 1. Ordnung gefressen, das Polysaccharid wird verdaut (3) und ins Blut aufgenommen. Unser C-Atom treibt als Baustein eines Moleküls Glucose im Kreislauf dieses Konsumenten. Bei einem blutigen Kampf mit einem Rivalen fällt dieses Glucose-Molekül in einem Bluttropfen auf den Waldboden. Es wird von Bakterien im Lauf von Tagen vollständig abgebaut (4). (1) (2) (3) 5P (4) Wäre der Auf- und Abbau organischer Stoffe weltweit ausgeglichen, dann bliebe die CO 2 -Menge in der Atmosphäre konstant. Dies ist momentan jedoch überhaupt nicht so. Geben Sie zwei Gründe in Kurzform an. Seite 12 von 13

13 14.3 Welcher Pinguin lebt in welcher Region (Regionen A D in der Abbildung rechts)? Region A B C D Pinguin -Art Welche ökogeographische Regel liegt dieser Zuordnung zu Grunde? Stichwort -Regel Erklären Sie die Regel (biologische, mathematische bzw. physikalische Zusammenhänge). 5.5P Seite 13 von 13