Seite 1 von 13 Naturwissenschaften, Teil Biologie
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Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 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: 74 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 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 Teil 1: Kontrolle der allgemeinen Kenntnisse 11 Punkte [Dauer: ca. 10 min] 1. 2. 3. 4. 5. 12 Punkte Welche der Veränderungen A-D traten im Lauf der Humanevolution im Bereich des Schädels im Unterschied zu unseren Menschenaffenverwandten ein? A: Verkürzung der Schnauze B: Ausprägung der Überaugenwülste C: Verschiebung des Hinterhauptlochs D: paralleler Verlauf der Zahnreihen in linker und rechter Kieferhälfte In welchem Organ liegt bei vielen einfachen Reflexen wie dem Kniesehnenreflex die einzige Synapse? Geben Sie die Namen von zwei Teilen des menschlichen Nervensystems, die als Antagonisten wirken. Vergleichen Sie den Zustand des Ziliarmuskels im unteren Teilbild mit dem im oberen. Wieso ist das Lesen bei schwachem Licht anstrengend? 8 Punkte 1 P 1 P 1 P Im oberen Teilbild ist der Ziliarmuskel gegenüber dem unteren Teilbild 1 P ____________________ 1 Stichwort 1 P 6. 7. 8. Von welcher Substanz tritt im Dickdarm des • Menschen am meisten ins Blut über? Aus welchem Organ stammen die Stoffe, • die die Leber über die Pfortader erreichen? Welches Gewicht hat die Abstammung der Arten ausgehend von ge• meinsamen Vorfahren in der Evolutionsvorstellung von Lamarck? 1 P 1 P 1 P In der Aufgabe 9 trifft eine einzige Auswahlmöglichkeit zu. Kreuzen Sie den Buchstaben am entsprechenden Zeilenanfang an. 9. Der entscheidende Schritt bei der Konstanthaltung der Zahl der Chromosomen von sich sexuell fortpflanzenden Organismen über die Generationen hinweg ist A die Replikation B die G1-Phase des Zellzyklus 3 P C die zweite Reifeteilung der Meiose D die Anaphase der ersten Reifeteilung der Meiose E die Trennung von Schwesterchromatiden in der Mitose Seite 2 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Teil 2: Verständnis, Transfer, Reflexion, Synthese Sommer 2011 63 Punkte [Dauer: ca. 70 min] 10. Zellbiologie und Stoffwechsel 10.1 Proteine sind für die Zellen unu verzichtbare organische MoleküMolek le. Sie sind aus Aminosäuren aufgebaut. Rechtfertigen Sie die Bezeichnung „Aminosäure“ ana hand der Abbildung rechts. 21.5 Punkte 3.5 P Aminosäuren liegen in Proteinen zu unverzweigten Ketten verbunden verbunden vor, oft bilden über 100 Aminosäuren eine solche Kette. Die chemische Reaktion, bei der zwei Aminosäuren aneinander gekoppelt werden, liefert ausser der AminoAmin säuren-Zweiergruppe Zweiergruppe ein weiteres Produkt. Ergänzen Sie es in der folgenden Darstellung (Lewis-Darstellung). Darstellung). n ten Aminosäure, 10.2 Die Reaktion in 10.1 erfolgt analog mit einer dritten, vierten, n-ten bis schliesslich das ganze Protein entstanden ist. Die Eigenschaften eines ProPr teins hängen entscheidend davon ab, welche Aminosäuren aneinander gebungebu den werden. Soll also ein funktionstüchtiges Protein mit bestimmten Eigenschaften entstehen, muss die Zelle planmässig vorgehen. 6 P Schildern Sie den Ablauf dieses geordneten Prozesses schrittweise: In welwe chem Teil der Zelle (Spalte (Spalte links) passiert was für ein Schritt (Spalte rechts)? Wir erwarten warten mindestens 12 Einzelschritte. Trennen Sie die Schritte bitte durch horizontale zontale Querstriche. Seite 3 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Teil der Zelle Sommer 2011 Schritt Seite 4 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 10.3 Sommer 2011 Manche Proteine sind Enzyme. Rechts sehen Sie den Verlauf einer chemischen Reaktion in einer Zelle unter dem Aspekt des Energiegehalts. Fassen Sie die energetischen Aspekte dieser Reaktion in eigenen Worten zusammen. 3.5 P Seite 5 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 10.4 Sommer 2011 Beschriften Sie die sichtbaren Strukturen in der Abbildung rechts (Hinweislinie/Name). In welcher Phase des Zellzyklus befindet sich die oben abgebildete Zelle? BeB gründen Sie Ihre Antwort so, dass eine klare Abgrenzung gegenüber der vorvo hergehenden gehenden und der sich anschliessenden Phase gegeben ist. Abgebildete Phase (Name): (Name Abgrenzung gegenüber der vorhergehenden Phase ( phase): Abgrenzung gegenüber der anschliessenden Phase ( phase): 8.5 P Seite 6 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 11. Humanbiologie und Evolution 11.1 Koffein hat den Ruf, die Leistungsfähigkeit zu erhöhen („wacher zu machen“). Erklären Sie dies mithilfe der Informationen aus der Abbildung rechts zur Wirkungsweise von Koffein. Sommer 2011 16 Punkte 4 P 11.2 Geben Sie die Aufgabe(n) der genannten Strukturen an: Aufgabe(n) Glatte Muskulatur der Dünndarmwand Blutkapillaren der Darmzotten 4 P Lymphkapillaren der Darmzotten Mikrovilli des Dünndarms Seite 7 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 11.3 Die Besiedlung des Festlandes ist einer der zentralen Schritte der Evolution. Das Land bot den ersten Landpflanzen gewaltige Vorteile. Geben Sie die Vorteile für die Pflanzen zu Beginn ihres damaligen Landgangs gegenüber dem Leben im Wasser im Bezug auf die folgenden Faktoren an: Faktor Vorteile Fotosyntheseintensität CO2-Angebot Pflanzenfresser Welche Probleme stellten sich den Pflanzen beim Landgang gegenüber im Wasser lebenden Pflanzen ganz neu? 2 Aspekte erwartet. Je 1 Satz pro Aspekt. 5 P Seite 8 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 11.4 Charles Darwin beobachtete, dass zahlreiche Organismenarten weit mehr Nachkommen produzieren, als für die Erhaltung der Art nötig wären. Der Aufwand für die Produktion dieser Nachkommen zehrt massiv an den Bau- und Betriebsstoffen der Elternorganismen und stellt damit auch ein gewisses Risiko dar. Wie erklärt Darwin diese „verschwenderische“ Nachkommenproduktion? 3 P Seite 9 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie 12. Genetik 12.1 Beantworten Sie die folgenden Aufgaben zum Begriffswissen: Sommer 2011 10.5 Punkte Erklären Sie den Ausdruck „homozygot“. • zweimal dasselbe Allel eines Gens in diploiden Zellen / auf den beiden homologen Chromosomen 1P Nennen Sie ein deutsches Synonym für „heterozygot“. • mischerbig 0.5P Was ist ein „Phänotyp“? • Erscheinungsbild eines Merkmals 1P 4.5 P Wozu werden „Rück• zur Abklärung, ob ein Individuum homo- oder kreuzungen“ durchgeheterozygot ist 1P führt? (1 Satz) Welchen Genotyp haben die Eltern für ein Merkmal, das auf ein dominant-rezessiv vererbtes Gen mit • beide heterozyogt 1P zwei Allelen zurückgeht, wenn drei ihrer vier Kinder den Phänotyp des dominanten Allels aufweisen? 12.2 Für eine Erbkrankheit des Menschen (Familienstammbaum weiter unten abgebildet) gilt: • das Gen liegt auf dem X-Chromosom • das krankmachende Allel ist dominant • homozygot wirkt das krankmachende Allel embryonal tödlich (letal) Sammeln Sie Argumente aus dem abgebildeten Familienstammbaum unten, die die drei oben fett gedruckten Aspekte stützen. Beziehen Sie sich dabei konkret auf bestimmte Personen bzw. Personengruppen der Generationen I – IV. 6 P Seite 10 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 Argumente für X-chromosomal: Argumente für dominante Vererbung des krankmachenden Allels: Argumente für den letalen Effekt bei Homozygotie: Seite 11 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 13. Umwelt 15 Punkte 13.1 Erklären Sie, was biotische Umweltfaktoren sind (in allgemeiner Form ohne Beispiele; 1 Satz). Nennen Sie drei Beispiele biotischer Umweltfaktoren. 2.5 P 1 2 3 13.2 Ökologie in der Praxis: In einem Waldstück fällt den Förstern auf, dass eine Baumart Mühe hat, gesunde grosse Individuen hochzubringen. Die Förster nehmen an, dass Rehwild als Ursache dafür in Frage kommt, da dieses eine Vorliebe für die Stammund Astspitzen junger Bäume hat. Wie würden Sie diese Hypothese im Ökosystem Wald experimentell prüfen? 3.5 P Seite 12 von 13 Schweizerische Maturitätskommission SMK Ergänzungsprüfung Passerelle 'Berufsmaturität - universitäre Hochschulen' Naturwissenschaften, Teil Biologie Sommer 2011 13.3 „Wären nur die Fotosynthese und die Zellatmung am globalen Kohlenstoffkreislauf beteiligt, dann wäre der Gehalt der Atmosphäre an Kohlenstoffdioxid stabil.“ Notieren Sie zuerst die Reaktionsgleichungen der beiden genannten Stoffwechselprozesse. Gleichung Fotosynthese: Gleichung Zellatmung: Ihre Beurteilung des 1. Satzes dieser Teilaufgabe: In Wirklichkeit beeinflussen zahlreiche weitere Faktoren den KohlenstoffdioxidGehalt der Atmosphäre. Einige davon sind unten in der Spalte links genannt. Geben Sie an, ob bzw. in welcher Richtung sich der Kohlenstoffdioxid-Gehalt ändern würde, wenn die Faktoren einzeln intensiver würden. Faktor Einfluss auf den KohlenstoffdioxidGehalt der Atmosphäre (+ / - / 0) Brandrodung von Regenwaldgebieten + Nutzung der Solarenergie für Heizzwecke Nutzung von Holz für die Möbelherstellung (andernfalls würde das Holz im Wald letztlich durch die Destruenten abgebaut) + - 9 P Begründung des Einflusses • weniger assimilierende Organismen weniger CO2-Einbau 1P • massive CO2-Freisetzung beim Verbrennen des Holzes 0.5P Zunahme des CO2-Gehalts 0.5P • geringere Nutzung von fossilen Brennstoffen geringere CO2 Freisetzung 0.5P • langanhaltender Entzug des Kohlenstoffs aus dem CO2-Kreislauf 0.5P • CO2-Freisetzung aus dem Holz durch die Destruenten verhindert 1P „-„-Einfluss auf das atmosphärische CO2 0.5P Seite 13 von 13
