Biologie-Modulabschlussklausur

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1 Biologie-Modulabschlussklausur Grundlagen der Biologie I Frage 1 (Bähler) A) Die Na/K-ATPase fragt sich, wie sie in die Plasmamembran gelangt ist und wo in der Zelle ihre Polypeptidkette nach der in der entsprechenden mrna kodierten Anleitung zusammengefügt wurde. Bitte klären sie die Na/K-ATPase auf! B) Wieso befindet sie sich nicht im Zytosol? C) Ist die Plasmamembran die Endstation für die Na/K-ATPase, an der sie bis zu ihrem Abbau verbleibt oder kann sie von der Plasmamembran noch woanders hin in der Zelle gelangen? D) Wozu benötigt sie die chemische Energie, die sie aus der Hydrolyse von ATP gewinnt? E) Wie könnte die Na/K-ATPase auf der Innenseite der Plasmamembran verankert werden, so dass sie sich in der Lipiddoppelschicht der Plasmamembran nicht mehr frei bewegt? A) Synthese: Zuerst frei im Zytosol, dann auf der zytosolischen Seite des ER; Transportweg: kotranslational in die ER-Membran, vom ER über Vesikeltransport durch den Golgi- Apparat bis zur Plasmamembran B) Sie besitzt ein Sortiersignal (und Start- und Stop-Transfer Signale für die Transmembranregionen) C) Nein, sie kann in die endozytotischen Kompartimente (und wieder zurück an die Plasmamembran) und das Lysosom gelangen D) Um Na + und K + entgegen ihrer jeweiligen elektrochemischen Gradienten (bergauf) durch die Membran zu transportieren E) Durch anheften an das Zytoskelett Frage 2 (Bähler) A) Für welche Moleküle und Ionen stellen Membranen eine Barriere dar und warum? B) Warum ist es für die Gewinnung von ATP in den Mitochondrien wichtig, dass die innere Membran eine kontinuierliche geschlossene Barriere darstellt? C) Wie kann ein extrazelluläres chemisches Signalmolekül, das die Membran nicht passieren kann, intrazelluläre Veränderungen bewirken und welche direkten Veränderungen sind das? D) Alle Zellen sind von einer Plasmamembran umgeben, trotzdem können sie eine Vielfalt unterschiedlicher Formen aufweisen. Wie können die unterschiedlichen Zellformen zustande kommen? Antwort A) Alle Ionen, größere ungeladene polare Moleküle; diese wasserlöslichen Moleküle/Ionen mischen sich nicht mit dem hydrophoben Bereich der Lipide B) Den Aufbau eines Membranpotentials und Konzentrationsgradienten von Protonen C) Bindung an Membranrezeptor, der gekoppelt ist mit der Aktivität eines Ionenkanals, eines trimeren G-Proteins, einer Enzymaktivität D) Unterschiedliche Organisation des Zytoskeletts, extrazelluläre Matrix/Zellwand

2 Frage 3 (Püschel) Es gibt eine Reihe von erblich bedingten neurodegenerativen Erkrankungen wie z.b. Parkinson oder ALS. Welche genetischen Ansätze gibt es, um die für die Neurodegeneration verantwortlichen Gene zu finden? 1) Nennen Sie zwei genetische Ansätze, die häufig verwendet werden. 2) Erläutern Sie das Prinzip, das beiden Methoden zugrunde liegt. 3) Erläutern Sie worin sich die beiden Ansätze unterscheiden. 1) Ansätze: Stammbaumanalyse und Whole Genome Association Study 2) Prinzip bei beiden: Suche nach Markern/SNPs/Polymorphismen, die mit dem Auftreten der Krankheit kosegregieren. Durch homologe Rekombination während der Meiose werden die Allele auf homologen Chromosomen neu kombiniert. Nur die Polymorphismen, die nahe an dem mutierten Gen liegen, das für die Krankheit verantwortlich ist, werden über mehrere Generationen zusammen mit diesem vererbt. Bei einer Stammbaumanalyse wird so die Vererbung eines Gens innerhalb einer betroffenen Familie verfolgt. Bei einer GWAS wird eine Population (also ein grosse Zahl von Patienten und gesunde Mitglieder einer Kontrollgruppe) nach Polymorphismen durchsucht, die häufig in Parkinson-Patienten auftreten und selten oder gar nicht in der Kontrollgruppe. 3) Unterschiede: Eine Stammbaumanalyse erlaubt es ein einzelnes Gen zu identifizieren, eine Whole Genome Association Study dagegen durchsucht das gesamte Genom, um möglichst viele relevante Gene zu finden. Frage 4 (Moerschbacher) In lebenden Systemen kennen wir insbesondere drei Typen von Makromolekülen, nämlich Nukleinsäuren (DNA), Proteine und Polysaccharide. Bitte ergänzen Sie die folgende Tabelle: Polymer Protein DNA Polysaccharid zugehöriges Monomer Aminosäure Nukleotid Monosaccharid Anzahl verschiedener Monomere Verknüpfung der Monomere linear oder verzweigt Kettenenden gleich oder unterschiedlich Bezeichnung der Kettenenden 20 4 >20 Peptidbindung linear Phosphorsäurediesterbindung linear glykosidische Bindung linear oder verzweigt unterschiedlich unterschiedlich unterschiedlich N- und C-Terminus 5 und 3 -Ende reduzierendes und nicht-red. Ende Warum kann die Biosynthese komplexer Polysaccharide nicht an einem template erfolgen (anders als z.b. die Biosynthese von Proteinen, bei denen mrna als template dient)? Weil an einem template nur lineare Polymere synthetisiert werden können.

3 Grundlagen der Biologie II Frage 5 (Tudzynski) a) Beschreiben sie kurz die wesentlichen Wirkungen /Funktionen von drei Phytohormonen b) Erläutern Sie die Sicherstellung der Apikaldominanz des Sprossscheitels c) Welches Phytohormon wird in größerem Umfang biotechnologisch produziert? Von welchem Organismus? Antwortbeispiele: a) Auxine: Spross-Streckung, Wurzelachstum, Fruchtentwicklung; Cytokininen: Teilung und Wachstum von Zellen Gibberelline: Samenkeimung, Spross-Streckung, Blühinduktion Abscisinsäure: Schließzellenregulation; Wachstumshemmung Ethylen: Fruchtreife, Gegenpart von Auxinen b) Wechselspiel von Auxinen und Cytokininen c) Gibberelline/Gibberella Frage 6 (Tudzynski) Skizzieren und erläutern Sie den Lebenszyklus eines Farnes und nennen Sie die wesentlichen Unterschiede zu dem Zyklus eines Laubmooses. Antwortbeispiele: Zyklus: Spore - Prothallium - Archegonium Befruchtung der Eizellen durch Gameten (Antheridium) Zygote Embryo Farnpflanze (diploid/sporophyt!) Meiose Sporen -> Wind. Unterschied: bei Moosen dominiert der Gametophyt

4 Frage 7 (Weber) Beschreiben Sie die molekularen Vorgänge bei der synaptischen Übertragung von einem Motoneuron auf eine Skelettmuskelzelle. Gehen Sie dabei auf die Vorgänge an der präsynaptischen Membran, synaptischen Spalt und der postsynaptischen Membran ein.

5 Frage 8 (Weber) Nennen Sie mindestens fünf verschiedene Arten von Binde- und Stützgewebe. Frage 9 (Kullmann) Freilandbiologie, zoologischer Teil Je Teilfrage 1 Punkt a) Welches ist das Schwestertaxon der Kloakentiere? Die Theria

6 b) Nennen Sie zwei postzygotische Isolationsmechanismen. Hybridsterblichkeit, Infertilität der Hybriden, geringere Paarungschance der Hybriden c) Welche Teilgruppe der Mollusca (wiss. Name) kommt sowohl im Süß-, als auch im Salzwasser, aber nicht an Land vor? Bivalvia d) Wie lautet die wissenschaftliche Bezeichnung für das vom Körper aus gesehen erste Glied eines Insektenbeins? Coxa e) Welche Untergruppe der Arthropoda kann man daran erkennen, dass sie 2 Paar Antennen besitzt (wiss. Bezeichnung)? Crustacea f) An welcher Besonderheit des Gebisses kann man Angehörige der Lagomorpha erkennen? Stiftzähne g) Wie bezeichnet man Neobiota, welche in ihrem neuen Lebensraum einen Schaden anrichten? Invasive Arten h) Welcher Schuppentyp (wiss. Name) ist für Haie und Rochen typisch? Placoidschuppen i) Welche gefährliche Krankheit bedroht weltweit die Amphibienbestände? Chitridpilz / Chitridiomykose j) Bei welcher Untergruppe der Arthropoda (wiss. Name) sieht es von außen so aus, als besäße jedes Segment 2 Beinpaare? Diplopoda Frage 10 (Tenberge) Freilandbiologie, botanischer Teil 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)

7 d) Beschreiben Sie eine Bestäubungsstrategie der Fabaceae, bei der Pollen sekundär präsentiert wird. (3/10) e) In welcher anderen wichtigen heimischen Familie der Samenpflanzen ist auch eine sekundäre Pollenpräsentation verwirklicht? (1/10) f) Wie werden die Samen bei fast allen Arten der Fabaceae verbreitet? (2/10) 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) Antwortbeispiele: a) Schmetterlingsblüte; eine Fahne, zwei Flügel und ein Schiffchen (2 verbundene Kronblätter); b) z K(5) C3{2} A(5+5),(5+4)1 G1 oder z K(5) C5 A(9)1 G1 oder z K(5) C5 A(10) G1; c) Während die Antheren frei sind, sind entweder die Filamente von 10 Staubblätter zu einer Röhre verwachsen, 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 innerhalb der kanülenartig ausgezogenen Spitze des 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; zuvor wird die Narbe gegen den Bestäuber gedrückt und nimmt mitgebrachten Pollen auf. e) Asteraceae f) Das monomere Gynoeceum (aus einem Fruchtblatt bestehend) entwickelt sich meist zu einer mehrsamigen Öffnungsfrucht, genannt Hülse. Die Samen werden bei Reife aus der Frucht freigesetzt, indem diese an der Bauch- und Rückennaht aufreißt (Explosionsstreuer). g) Symbiose mit Bakterien u.a. der Gattung Rhizobium, die in Wurzelknöllchen eingeschlossen werden und Luftstickstoff fixieren können.