Naturwissenschaften, Teil Biologie
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Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Winter 2014 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: Naturwissenschaften, Teil Biologie Für die Korrigierenden Korrigierender: ...................... Punktemaximum: 73 Punkte Erreichte Punktzahl: .............. Note Teil Biologie: ................. Verfasser: G. Rutz, M. Lüscher Richtzeit: 80 Minuten (von total 4 Stunden) Hilfsmittel: Taschenrechner Hinweise: 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 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Winter 2014 Teil 1 (Kontrolle der allgemeinen Kenntnisse) 12 Punkte Dauer: ca. 10 min Geben Sie die zwei Produkte an, die im rechts angedeuteten Stoffwechselprozess entstehen. Stichworte Ein Diffusionsexperiment (linkes Bild: Anfangsphase). Skizzieren Sie die Situation mehrere Tage später (ganz rechts). Hinweis: Das Gefäss sei oben verschlossen 1. 2. 3. 1P 1P Ein Diffusionsexperiment nach vielen Stunden (Bild ganz rechts). Skizzieren Sie die Situation am Anfang des Versuchs (rechts). Hinweis: Verdunstungsverluste vernachlässigen 1P Gewisse Anteile der Blutflüssigkeit verlassen das Gefäss-System im Bereich der Kapillaren. Wie heisst diese wegen des Blutdrucks ausgepresste Flüssigkeit? Welche Eigenschaft der DNA ist die Basis dafür, dass innerhalb einer Lebewesen-Art im Lauf der Zeit eine genetische Vielfalt entstehen kann? Stichwort Wonach suchen Sie in einer elektronenmikroskopischen Abbildung einer Zelle, wenn Sie abklären wollen, ob sie eukaryotisch ist? Stichwort Welche der folgenden Ausdrücke geben Anteile der Biocönose wieder? Passendes bitte unterstreichen Wasser / Maikäfer / Klima / pH-Wert / Parasit 4. 5. 6. 7. Geben Sie 1 Organ an, dessen Aktivität durch den Parasympathicus erhöht und durch den Sympathicus gehemmt wird. Für die Ausdrücke Lipase, Pepsin, Ribonuclease und Acetylcholinesterase ist der passende Oberbegriff gesucht. Stichwort 8. 9. 1P 1P 1P 1P 1P 1P In Aufgabe10. trifft eine einzige Auswahlmöglichkeit zu. Kreuzen Sie den betreffenden Buchstaben am entsprechenden Zeilenanfang an. 10. A B C D E Die Segelklappen garantieren... ...die Blutsortentrennung im Herzen ...die vollständige Entleerung der Herzvorhöfe ...dass das Blut in Venen in Richtung Herz strömt ...dass das arterielle Blut bei Kammer-Systole zu 100 % in die Aorta ausgestossen wird ...dass venöses Blut im Lauf der Vorhof-Diastole ausschliesslich in die Vorhöfe einströmt 3P Seite 2 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Teil 2 (Verständnis, Transfer, Reflexion, Synthese) Winter 2014 61 Punkte Dauer: ca. 60-65 min 11.5 Punkte 11. Zellbiologie und Stoffwechsel 11.1 Beschriften Sie die mit Hinweislinien angezeigten Zellbestandteile. 4P 11.2 Bei der Bildung von Geschlechtszellen (Eizellen, Spermien) spielt die Meiose bei diploiden Organismenarten eine entscheidende Rolle. Vor allem Männchen produzieren eine hohe Zahl von Geschlechtszellen. Ginge es allein um die Erzeugung einer hohen Anzahl Zellen, käme grundsätzlich auch Mitose als „Methode der Zellproduktion“ in Frage. Was wären die absehbaren Folgen für die kommenden Generationen, wenn Geschlechtszellen durch Mitose entstehen würden? 2 Aspekte 2P Seite 3 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 11.3 Winter 2014 Das rechts abgebildete Enzym sei eine Protease, ein proteinspaltendes Enzym. Welches der unten gezeigten Moleküle A, B, C oder D ist ein passendes Substrat S für dieses Enzym? A C B D Begründung anhand erkennbarer Strukturen im abgebildeten Molekül 5.5P Passendes Substrat (A, B, C, D): Nicht passend als Begründung anhand erkennbarer Strukturen in den abSubstrat gebildeten Molekülen (Stichworte) Molekül Molekül Molekül Seite 4 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Winter 2014 14 Punkte 12. Humanbiologie 12.1 Tragen Sie im Leerfeld rechts für die Textziffern 1 - 12 passende Begriffe ein. Synapsen sind die Stellen, an denen eine Nervenzelle mit 1 2 einer anderen Zelle in Kontakt steht – sei dies eine 1-, 2-, 3-, oder eine 4-Zelle. Synapsen dienen der Übertra- 3 4 5 gung von 5. Erreicht eine starke Änderung des Membranpotentials (ein sog. 6) eine etwas erweiterte Endigung eines A- 6 3P 7 8 xons (ein sog. 7), 8 dort der Einstrom von 9-Ionen. In der Folge wandern 10-gefüllte Bläschen zur 11. Etwas später 9 10 11 öffnen sich in der Membran der Folgezelle zahlreiche 12. 12.2 12 Zu welchem Organsystem im menschlichen Körper gehört der rechts gezeigte Körperteil? Stichwort -System Wenn dieser Körperteil nicht mehr normal funktioniert - dabei sind verschiedene Varianten denkbar - treten typische Konsequenzen im Alltag auf. Nennen Sie zwei. • von vorne von links I- 2 cm -I 2.5P • Seite 5 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 12.3 Winter 2014 Der Torhüter der italienischen Fussballnationalmannschaft, Pierluigi Buffon hielt 2013 in einem Spiel gegen Uruguay drei Elfmeter. Zum Halten eines Elfmeters gehören unter anderem die Beobachtung des Schützen beim Anlaufen und der Entscheid des Torhüters, in die linke oder rechte Ecke zu hechten. Ein Journalist sprach Buffon ausserordentlich gute Reflexe zu. Aus fachbiologischer Sicht ist diese Aussage des Journalisten nicht gerechtfertigt. Geben Sie an, weshalb. 6 Aspekte als Liste 3P Seite 6 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 12.4 Winter 2014 Frau Meister hält ein Auge geschlossen. Mit dem offenen Auge blickt sie in die Mitte zwischen zwei kleine Objekte (Kreuz und Dreiviertelskreis) auf einem Werbeplakat. Die das offene Auge treffenden Lichtstrahlen des Ausschnitts ergeben auf der Netzhaut das links gezeigte Abbild. Zeichnen Sie den Ausschnitt mit den beiden Objekten so wie er auf dem Plakat gedruckt vorliegt, im freien Feld rechts vom Abbild. Für Ihre Zeichnung oben rechts haben Sie physikalische Aspekte des Sehens berücksichtigt. Dazu gehört der Verlauf der Lichtstrahlen eines betrachteten Objekts, der sog. Strahlengang. Skizzieren Sie diesen in der angefangenen Abbildung fertig und erläutern Sie ihn unterhalb in Worten. Betrachtetes Objekt 5.5P Erläuterung in Worten: Seite 7 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Winter 2014 18 Punkte 13. Genetik 13.1 Der Stammbaum einer autosomal vererbten Krankheit des Menschen (Bild rechts). Wird die Krankheit dominant oder rezessiv vererbt? Hinweis: Tragen Sie die Genotypen ein. (Symbole: A, a) Entscheid: Begründung für den Entscheid (in Worten): 5P Falls noch nicht vollständig ausgeführt: Tragen Sie im Erbgang oben die Genotypen aller Personen ein. Seite 8 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 13.2 Winter 2014 Bei einer Pflanzenart wird die Vererbung der Merkmale Blütenfarbe und Blütengrösse untersucht. Beide Merkmale gehen auf je zwei Allele (F und f, bzw. G und g) zurück. Aus zwei Pflanzen der Elterngeneration entstand eine F1Generation. Diese wurde „unter sich“ weiter gekreuzt. Die F2-Generation zeigte vier Phänotypen P1 - P4 in folgenden Häufigkeiten: P1: 239 Individuen mit roten, kleinen Blüten P2: 75 Individuen mit weissen, kleinen Blüten P3: 696 Individuen mit roten, grossen Blüten P4: 230 Individuen mit weissen, grossen Blüten Geben Sie den Genotyp der F1-Individuen an: Hinweis: Der Erbgang gehorcht streng den Mendel’schen Regeln. Begründung des F1-Genotyps: 6P Geben Sie sämtliche möglichen Genotyp-Kombinationen der Individuen der Eltern-Generation an, die zu den oben genannten F1- und F2-Resultaten führen (ohne Begründung): Seite 9 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 13.3 Winter 2014 Manche der unten stehenden Aussagen zur DNA sind korrekt, andere fehlerhaft. Unterstreichen Sie die fehlerhaften Stellen und notieren Sie die korrigierte Version in den freien Raum rechts auf der richtigen Höhe. Nicht erkannte Fehler oder als falsch markierte korrekte Stellen führen zu Abzügen. Die Punktezahl für diese Teilaufgabe kann durch Abzüge natürlich nicht unter 0P sinken. Korrektur 1. DNA ist die Abkürzung für den englischen Namen der Erbsubstanz 2. Chromosomen enthalten ausser DNA noch weitere Stoffe 3. DNA enthält pro Nukleotid mehr Sauerstoff als RNA 4. Der Zusammenhalt zwischen den beiden DNASträngen beruht auf kovalenten Bindungen 5. 1 Treppenstufe der DNA-Doppelhelix besteht aus je einem Phosphatrest, einem Molekül Desoxyribose und einer Nukleotidbase 6. DNA enthält 4 verschiedene Nukleotidbasen 7. In der DNA ist die Anzahl Adenin-Nukleotide gleich gross wie die Anzahl Guanin-Nukleotide 8. Ein Abschnitt der DNA-Doppelhelix von 100 Basenpaaren Länge enthalte 34 AdeninNukleotide. Für die Replikation dieses Abschnitts sind 66 Adenin-Nukleotide nötig. 13.4 4P In einem Reagenzglas liegen alle Komponenten für die Herstellung eines bestimmten Proteins in ausreichender Menge vor: Wasser, Ribosomen, Enzyme, Nukleotide, Aminosäuren etc. Einzig von den transfer-RNA-Molekülen (t-RNA) fehlen die Typen, die im Ribosom mit den folgenden Tripletten (Anticodons) an die mRNA koppeln: AAG, GCU, UUU und CAC Das herzustellende Protein besteht aus lauter sich wiederholenden Abfolgen der Aminosäuren: ...Asp – Thr – Gly – Pro... Kann es hergestellt werden? Antwort (ja / nein): Begründung: 3P Seite 10 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Winter 2014 17.5 Punkte 14. Umwelt und Evolution 14.1 Im 18. Jahrhundert schrieb ein Wissenschaftler folgende Textstelle über die Eroberung des Festlandes durch die Wirbeltiere: „Wenn durch starke Sonneneinstrahlung und Mangel an Niederschlägen die Gewässer austrockneten, in denen Frühformen der Quastenflosser (Bild rechts) lebten, mussten die Tiere ersticken. Um dem Erstickungstod zu entgehen, bildete ein Teil von ihnen Ausstülpungen des Vorderdarms aus, mit denen es gelang, atmosphärische Luft zu atmen. Mittels ihrer kräftigen, paarigen Flossen war es ihnen ferner möglich, auf dem Festland an neue Wasseransammlungen zu gelangen. Die weiten Wanderungen über das Land stärkten Ihre Flossen, so dass sie zu brauchbaren Gehwerkzeugen wurden.“ Welche Vorstellung von der Evolution lässt der Autor des Textes deutlich werden? Belegen Sie anhand kurzer Passagen (wenige Worte) aus dem Text. kurze Passagen aus dem Text Vorstellung von der Evolution 4P Wer war der Autor? Sein Name: Seite 11 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 14.2 Winter 2014 Die Diagramme links und rechts zeigen die Veränderungen des Gehirns im Lauf der Entwicklung zum heutigen Menschen. Formulieren Sie den jeweils sichtbaren Entwicklungstrend in je 1 Satz. Trend im linken Diagramm (1 Satz): 5P Trend im rechten Diagramm (1 Satz): Hat die Evolution des Gehirns zum heutigen Menschen dazu geführt, dass die einzelne Nervenzelle einen höheren Ruheumsatz hat, also stärker „energiefressend“ geworden ist? Klären Sie dies anhand des Ruheumsatzes bei Australopithecus africanus (A. africanus) und Homo sapiens ab und belegen Sie Ihre Antwort mit Daten aus den Diagrammen. Seite 12 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 14.3 Winter 2014 Zum Kohlenstoff-Kreislauf: Eine 80-jährige Buche mit einer Höhe von 25 Metern, enthält sämtliches Wasser einmal abgezogen - eine Trockenmasse von etwa 6'000 kg Kohlenstoff. Welcher CO2-Menge entsprechen 6'000 kg Kohlenstoff? Berechnungsschritte angeben. (mC: 12 u, mO: 16 u). 4.5P Sehen wir von den Einflüssen des Menschen auf den Kohlenstoff-Kreislauf ab: Welche beiden natürlichen Prozesse halten den CO2-Gehalt der Atmosphäre über kurze Zeiträume (wenige Jahrzehnte) in etwa konstant? 2 Stichworte • • Langfristig (über Jahrmillionen) betrachtet, können unter geeigneten Bedingungen andere natürliche Prozesse dazu führen, dass CO2 aus der Atmosphäre entzogen wird. Welche? 2 Angaben • • Seite 13 von 14 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 14.4 Winter 2014 Manche Pflanzen scheinen Blüten nur dann auszubilden, wenn die Tagesund Nachtlänge passend sind - die Blütenbildung unterliegt bei ihnen offenbar einem Photoperiodismus. Dabei kann zwischen Kurztagpflanzen und Langtagpflanzen unterschieden werden. Die Forschung hat es nun genauer wissen wollen: Entscheidet die Tageslänge oder eher die Nachtlänge darüber, ob Kurz- bzw. Langtagpflanzen Blüten bilden oder ist die Sache ev. komplizierter? Das Diagramm rechts zeigt zusammengefasst die Ergebnisse dreier Versuche mit Kurz- und Langtagpflanzen, die jeweils bestimmte Zeit hell bzw. dunkel gehalten wurden. Beurteilen Sie aufgrund des Diagramms die Aussage: „Die Blütenbildung wird bei Pflanzen mit Photoperiodismus durch die Gesamtlänge der Dunkelphase(n) gesteuert.“ 4P Seite 14 von 14
