Biologie: Ernährung & Verdauung – Genetik VIEL GLÜCK!

KANTONSSCHULE OLTEN
MAR-Gymnasium / W-Profil
Maturitätsvorprüfung Naturwissenschaften/Biologie 2005
Klassen 4aW, 4bW
Name: ___________________________________________________
Punkte: ____________
Note: _______________
Biologie:
Ernährung & Verdauung – Genetik
Bitte genau lesen: Die Antworten der Fragen 1 - 10 sind direkt auf die Frageblätter zu schreiben. Bei
Multiple-Choice-Fragen können eine bis mehrere Antworten richtig sein – gewählte Antworten bitte
deutlich und eindeutig ankreuzen! Wenn in einer Frage ZWEI Beispiele verlangt werden, dann sind
GENAU ZWEI Beispiele anzuführen; zusätzliche Antworten werden nicht bewertet und gelten als
falsch! Auf saubere Schrift und Darstellung wird Wert gelegt! Unleserliches wird nicht gewertet.
Zeitvorstellung: Aufgaben 1-10: total 25-30 Minuten, Aufgabe 11: 20-25 Minuten
VIEL GLÜCK!
1. [4 Punkte] Die aufgenommene Nahrung dient im Körper zu unterschiedlichen Zwecken. Beschreibe, wozu die folgenden Stoffe dienen – und gib zu jedem dieser Stoffe ein konkretes Nahrungsmittel an, welches reich an solchen Nährstoffen ist:
Aufbaustoffe:
[Beispiel: __________________________ ]
_____________________________________________________________________________
Betriebsstoffe:
[Beispiel: __________________________ ]
_____________________________________________________________________________
2. [4] Nährstoff Fette:
a) Aus welchen Bestandteilen (kleineren Molekülen) sind Fette grundsätzlich aufgebaut?
___________________________________________________________________________
b) Und wozu dienen Fette im Körper? Beschreibe stichwortartig zwei Beispiele dafür:
___________________________________________________________________________
3. [4] Beschreibe 2 Dinge, die mit der Nahrung bereits im Mund geschehen. Gib auch an, welchen
Zweck diese Vorgänge haben.
a)
_____________________________________________________________________________
b)
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Kantonsschule Olten
Maturitätsprüfung Grundlagenfach Biologie
17.8.2005
4. [4] Normalerweise kann ein bestimmtes Enzym nur ein bestimmtes Substrat chemisch verändern.
Weshalb ist das so?
5.
6.
_____________________________________________________________________________
[5] Im Verdauungskanal werden als erste die Kohlenhydrate angegriffen ρRichtig
ρFalsch
Kohlenhydrate bilden mengenmässig den grössten Anteil an der Nahrung ρRichtig
ρFalsch
Essentielle Aminosäuren sind die, welche wir selbst produzieren können ρRichtig
ρFalsch
Glykogen entsteht in der Leber und dient als energiespeichernder Stoff
ρRichtig ρFalsch
Ohne Magensäure würde das Pepsin im Magen gar nicht funktionieren
ρRichtig ρFalsch
Im Dünndarm nehmen wir Mono-, Di- und Polysaccharide ins Blut auf
ρRichtig ρFalsch
Gallenflüssigkeit stammt aus ____________ und baut Fette chemisch ab ρRichtig
ρFalsch
Sämtliche Nährstoffe werden nur durch die Dünndarmwand aufgenommen ρRichtig
ρFalsch
[6½] In unserer täglichen Nahrung kommen zwei Stoffgruppen vor, die aus langen Kettenmolekülen bestehen.
a) Das eine sind die ρMono- ρDi- ρPolysaccharide, welche aus Ketten von einzelnen ρMonoρDi- ρPolysacchariden bestehen. Konkret handelt es sich bei diesen Nährstoffen um ρCellulose ρRohrzucker ρStärke ρTraubenzucker. Die einzelnen Kettenglieder innerhalb einer
solchen Kette sind unter sich ρgleich ρverschieden.
b) Die andere Stoffgruppe sind die _________________________. Sie bestehen aus 20 verschiedenen Kettengliedern, welche man als _________________________ bezeichnet.
c) Und schliesslich gibt es noch ein dritte Stoffgruppe aus Kettenmolekülen, die man nicht eigentlich zu den Nährstoffen zählt – die Nukleinsäuren. Trotzdem kommen sie in jeder tierischen und pflanzlichen Nahrung vor. Weshalb nämlich?
___________________________________________________________________________
7. [6½] Eine Orchideenart bildet rein weisse und gescheckte Blüten; das Gen ‘W’ für Weiss ist dominant, Gen ‘w’ für Scheckung dagegen rezessiv.
a) Von vierundvierzig Orchideen aus der Kreuzung zweier Pflanzen mit weissen Blüten sind nur
gerade ganze vier gescheckt. Die Genotypen der weissen Eltern: ρsind bestimmbar (nämlich
______ 6 ______) ρkönnen nicht angegeben werden
b) Wie viele gescheckte Blumen hättest Du eigentlich erwartet? ________ Warum gerade so viele?
___________________________________________________________________________
c) Unter diesen Voraussetzungen ist die oben behauptete Zahl von vier gescheckten Blüten
ρmöglich ρunmöglich. Kurze Begründung?
___________________________________________________________________________
8. [3] Bindung zwischen Nukleotiden: Sie können ‘Kopf an Kopf’ miteinander verbunden werden.
a) Durch welche Art von Bindung zwischen den Molekülen geschieht dies? ________________
b) Die Analyse einer DNA-Kette aus einem Bakterium ergibt, dass 22 % ihrer Nukleotide Adenin enthalten. Der %-Anteil der anderen drei Basen: Cytosin: ______%, Guanin _____%,
Thymin ______%
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Kantonsschule Olten
Maturitätsprüfung Grundlagenfach Biologie
17.8.2005
9. [4] Zwischen dem Ablauf der Replikation und der Transkription gibt es mehrere entscheidende
Unterschiede. Nenne einen davon:
_____________________________________________________________________________
Beide bilden sozusagen den ersten Schritt zu wichtigen biologischen oder biochemischen Vorgängen in den Zellen, nämlich...
Die Replikation steht am Anfang der/des_____________________________________________
Die Transkription steht am Anfang der/des ___________________________________________
10. [5] Der unten angegebene DNA-Ausschnitt enthält den Code zum Aufbau einer Sequenz von
einigen Aminosäuren.
a) Schreibe auf der entsprechenden Zeile die mRNA-Basensequenz hin, welche bei der
Transkription dieses DNA-Stranges erzeugt wird. Sauber darstellen!
TCTACCCGTAGGAATATTCTCGA...ACCTCCACTCTCAC
DNA
:
mRNA :
––
AS
:
–––––––––––––––––––––––...––––––––––––
–––––––––––––––––––––––...––––––––––––
––
b) Denke daran: Jede Proteinkette fängt mit der
Start-Aminosäure Methionin an! Suche also
zunächst die Stelle in der m-RNA, wo Met
codiert wird. Beachte die vorangehenden
Nukleotide gar nicht. (Dasselbe gilt für die
Nukleotide, welche nach einem Stoppcodon
in der m-RNA eingereiht sind.)
Schreibe jetzt auf die Linie unter dem
mRNA-Strang (‘AS’) die Abkürzungen der
Aminosäuren hin, welche durch diesen DNAAusschnitt codiert werden. Verwende dazu
die ‘Codesonne’.
___________________________________________________________________________
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Kantonsschule Olten
Maturitätsprüfung Grundlagenfach Biologie
17.8.2005
11. Diese Aufgabe ist auf einem separaten Blatt zu lösen!
In einer Untersuchung wird festgestellt, dass Frau Muster erblich nachtblind ist. (Nachtblindheit
beruht auf einer Unterfunktion der Sinneszellen für das Schwarz-Weiss-Sehen. Der Arzt erklärt
ihr, dass das Gen für diese sehr seltene Krankheit auf dem X-Chromosom liegt, die Krankheit also geschlechtsgekoppelt vererbt wird.)
Frau Muster berichtet, bei welchen Personen ihrer Familie diese Erkrankung ebenfalls aufgetreten
ist:
• Meine Schwester und ich sind nachtblind, meine beiden Brüder nicht.
• Mein Vater war auch nachtblind, meine Mutter jedoch nicht. Mein Vater hat noch drei Geschwister: eine Schwester, die nachtblind ist und zwei gesunde Brüder.
• Meine Grossmutter väterlicherseits und deren Vater, also mein Urgrossvater, waren ebenfalls
nachtblind!
Aus der Familie meiner Mutter sind keine Erkrankungen bekannt.
• Auch in der Familie meines Mannes gibt es niemanden, der nachtblind ist. (Du brauchst den
Mann von Frau Muster nicht in den Stammbaum einzuzeichnen!)
 Löse nun sämtliche Teilaufgaben auf einem separaten Blatt. Vergiss nicht, auch deinen Namen darauf zu schreiben!
a) [3] Erstelle anhand der Aussagen von Frau Muster den Familienstammbaum. Benutze dazu
mindestens einen Drittel einer Seite! Zeichne das Symbol für Frau Muster, welche natürlich
auf der untersten Zeile des Stammbaums zu finden ist, ungefähr in der Seitenmitte (bezüglich
links/rechts) und bezeichne sie mit einem Pfeil.
Zeichne sämtliche erwähnten Personen ein! Der unerwähnte Rest der Familie ist gesund und
muss nicht eingezeichnet werden.
b) [3] Welche Art der Vererbung liegt vor? (Dominant, rezessiv?) Begründe genau, weshalb das
ganz eindeutig so sein muss.
c) [3] Trage alle bestimmbaren Genotypen in das Schema ein. Defektes X-Chromosom: X (mit
einem Punkt auf dem X markieren)
d) [3] Frau Muster hat vor kurzem einen gesunden Mann geheiratet. Könnten nun die Nachfahren (Kinder und Enkel) von Frau Muster ebenfalls nachtblind werden? Wenn ja, mit welchen
Wahrscheinlichkeiten? ( Diese Nachkommen müssen nicht in den Stammbaum eingezeichnet werden!)
Unterscheide dabei zwischen ihren Töchtern und Söhnen, dann zwischen Enkelinnen und Enkeln der gesunden, respektive der kranken Töchter und Söhne von Frau Muster. (Alle angeheirateten Partner sind vollkommen gesund!)
e) [2] Könnte dieser Stammbaum auch mit einer autosomalen Vererbung zu erklären sein? Falls
ja, ist er dann dominant und/oder rezessiv? Falls nein, erkläre, warum nicht.
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KANTONSSCHULE OLTEN
Maturitätsprüfung 2005
Abteilung Chemie
Klassen 4cL, 4bW
Fach: CHEMIE
Zeit:
1 Stunde
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hilfsmittel: PSE, Säure/Base-Tabelle, Umrechnungsfaktoren für Normbedingungen
(=Beilage), dein persönlicher Taschenrechner
• Alle Antworten sind auf die karierten Antwortbögen mit Kugelschreiber oder
mit Tintenfüllfeder zu notieren. Deinen Namen nicht vergessen.
• Für allfällige Notizen kann das beigelegte nichtkarierte Blatt verwendet werden.
Die Notizen werden nicht bewertet !
• Achte auf einen vollständigen, nachvollziehbaren und gut leserlichen Lösungsweg.
• Liefere keine Auswahlsendungen und antworte nur auf das, was gefragt ist.
• Jede der 4 Aufgaben ergibt jeweils 10 Punkte. Punktzahl der Teilaufgaben s. ( ).
• Am Schluss der Prüfung sind alle Blätter, auch das Notizblatt, abzugeben.
• Beachte auch die allgemeinen Bestimmungen für die gesamte Prüfung.
VIEL
ERFOLG!
Atombau, Stöchiometrie, Nomenklatur
1. a) Erläutere unter Einbezug des Gesetzes von Coulomb die unterschiedlich hohen
Ionisierungsenergien der Elektronen in der K- und M- Schale von Atomen. (2)
b) Welche Stoffmenge Fluor reagiert mit wie viel g Aluminium zu 21,33 g
Aluminiumfluorid (inkl. Reaktionsgleichung)? (3,5)
c) Welches Volumen nimmt das benötigte Fluor aus 1.b) bei 50°C und 960 mbar
ein? (Hinweis: Falls in b) kein Resultat für Fluor vorliegt, kann diese Aufgabe
mit der Stoffmenge n (Fluor) = 0,16 mol gelöst werden. (2,5)
d) Wie heisst der gezeichnete Stoff? (2)
Reaktionstypen
2. a) Zeige mit Lewisformeln die einzelnen Schritte der Polymerisationsreaktion zum
Kunststoff Poly-2-propen (inkl. einer Stoppreaktion). (5).
b) Zeige möglichst genau anhand der Reaktionsgleichung mit Lewisformeln,
weshalb die Reaktion der Buttersäurenbildung aus Butanal mittels des Oxidationsmittels Kupfer(ll)-oxid eine Redox-Reaktion ist (inkl. Oxidationszahlen). (5)
Bindungslehre und Säure/Basen
3. a) Ordne den folgenden 7 Stoffen ihre Schmelztemperaturen zu und begründe jeweils
kurz deinen Entscheid. (6)
Cl2, NaBr, Na, CH4, Methansäure, MgO, NH3:
-183, -102, -78, +8, +98, +747, +2800 (in °C)
b) Welche Konzentration weist eine Kaliumhydroxid–Lösung auf, wenn 22,05 ml
davon 40 ml einer 0,2 M Kohlensäure vollständig zu neutralisieren vermögen?
(inkl. Reaktionsgleichung) (4)
Bitte wenden !
Kreuz und Quer durch die Chemie
4.
11 der unten stehen Aussagen sind korrekt. Nenne 10 davon? Als Lösung sind
auf dem Antwortblatt lediglich 10 Zahlen zu notieren.
1. An der Oberfläche eines Tropfsteins entsteht fortlaufend CO2.
2. Die Bindungslänge zwischen den C-Atomen ist bei Ethen grösser als bei Ethan.
3. CF3Cl (ein FCKW) ist deshalb hoch problematisch, weil das durch kurzwelliges
Licht in der Stratosphäre abgespaltene Chlorradikal die folgenden zwei Reaktionen viele tausend Male nacheinander durchlaufen kann und dabei in jedem
Zyklus ein O3 Molekül zerstört.
.
.
.
.
1. Cl + O3 → O2 + ClO
2. ClO + :O → O2 + Cl → 1. → 2. → 1. usw.
4. CoCl2 ist hygroskopisch und erscheint als Salzhydrat (CoCl2 . 6 H2O) rosa
(= Möglichkeit zum Wassernachweis).
5. Weil Mg ein grösseres Bestreben zur Elektronenaufnahme hat als Zn, ist Mg ein
stärkeres Reduktionsmittel als Zn.
6. Der Lösungsprozess eines Salzes in Wasser verläuft dann endotherm, wenn die
Hydratationsenergie grösser ist als die Gitterenergie.
7. Die wässrigen Lösungen von 2- und 3 protonigen Säuren enthalten einen bzw.
zwei Ampholyten.
8. Die Bildung von Octan und Sauerstoff aus Kohlenstoffdioxid und Wasser
verläuft exotherm, also ΔH < 0.
9. Im Oltner Trinkwasser hat es mehr gelöste Hydrogencarbonationen (HCO3-) als
Calcium- und Carbonationen (Ca2+ und CO32-).
10. Hydrieren ist Substituieren.
11. Sekundäre Alkanole haben die geringere Viskosität als die entsprechenden
zweiwertigen Alkanole.
12. Emulgatoren verhindern oder verzögern ein Entmischen von hydrophilen und
hydrophoben Stoffen.
13. In einer Galvanischen Zelle fliessen die Elektronen freiwillig vom negativen zum
positiven Pol.
14. Wenn viel I2 an ein Öl addiert werden kann, handelt es sich um ein Öl mit wenig
ungesättigten Fettsäuren.
15. Die polare Nonansäure ist eher hydrophil als hydrophob.
16. Metallgitter sind aus positiv geladenen Atomrümpfen aufgebaut, zwischen
denen sich ein frei bewegliches Elektronengas befindet.
17. Die Umkehrreaktion einer Esterbildung ist eine Kondensation.
18. Säure- und Baseschmelzen leiten den elektrischen Strom, da diese Ionen
enthalten (Säuren: Oxoniumionen, Basen: Hydroxidionen).
19. Durch Erhöhen des Druckes p kann bei der industriellen Ammoniaksynthese die
% - Ausbeute von NH3 erhöht werden.
20. Hexanhexaol ist süss.
Vormatura Naturwissenschaften 2005
Physik
Name:
Klasse:
Punkte:
4NM / 4bL / 4cL
1
2
3
4
gesamt
Note:
1. Wasserrutsche
(12 P)
In einem Schwimmbad befindet sich eine Kinderwasserrutsche, die unten im Querschnitt
dargestellt ist. Das Kind (m = 20,00 kg) setzt sich zum Hinabrutschen hin. Durch
kräftiges Abstoßen hat das Kind in A eine Anfangsgeschwindigkeit von v = 1,00 m/s.
Die Reibung ist in den Rechnungen nicht zu berücksichtigen.
0
a) Nenne die Bewegungsformen vom Startpunkt A bis zum
Eintauchen ins Wasser im Punkt D. Begründe deine Aussagen kurz.
b) Berechne die erreichten Geschwindigkeiten in den Punkten B, C.
(zur Kontrolle: vC = 6,34 m/s)
c) Berechne die Geschwindigkeit im Punkt D sowie die Strecke w.
2. Silver Star
(8 P)
Die Achterbahn „Silver Star“ im Europapark verspricht im Internet „puren Nervenkitzel“:
Der "Silver Star" ist ein technischer Quantensprung: Mit 73 Metern Höhe, einer
Höchstgeschwindigkeit von bis zu 130 km/h und enormen Fliehkräften bis zu 4g verspricht er
eine besondere Kombination des Gefühls, der Geschwindigkeit und der Schwerelosigkeit.
Zuerst werden die Wagen also auf eine Höhe von 73 m gezogen, anschliessend folgt eine rasante
Abfahrt mit einem Neigungswinkel von 69°, die in einem Bogen endet.
a) Welche maximale Geschwindigkeit ist am Ende der ersten Abfahrt möglich, wenn diese auf
einer Höhe von 9,0 m über dem Boden endet?
b) Wie viel Prozent der mechanischen Energie sind am Ende der ersten Abfahrt verloren
gegangen, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit dort 120 km/h ist?
c) Welchen Radius muss der unten anschliessende Kreisbogen haben, damit die
Zentripetalbeschleunigung am untersten Punkt die versprochenen 4g beträgt?
3. Lämpchenschaltung
Zwei Lämpchen L1(3,8 V; 50 mA) und
L2(6,0 V; 0,60 W) sollen in der skizzierten
Schaltung Verwendung finden.
(6 P)
a) Berechne die Widerstände R1 und R2 der
Lämpchen.
b) Berechne R0 und R3 so, dass beide Lämpchen
genau zu den vorgeschriebenen Betriebsdaten
leuchten.
4. BRAUN’sche Röhre
(11 P)
a) Beschreibe anhand der Abbildung den prinzipiellen Aufbau und erkläre die Wirkungsweise
einer BRAUN’schen Röhre (Elektronenstrahlröhre).
b) In der BRAUN’schen Röhre treffen die nicht abgelenkten Elektronen mit einer Geschwindigkeit
von v = 2,65 ·!107 m/s auf den Bildschirm.
Berechne die Beschleunigungsspannung unter der Annahme, dass die
Anfangsgeschwindigkeit der Elektronen 0 m/s beträgt.
c) Der Elektronenstrahl soll in der Röhre durch ein
elektrisches Feld nach oben abgelenkt werden.
Skizziere für diesen Fall die Flugbahn der
Elektronen innerhalb des Plattenpaares und
gib die die Polarität der Spannung an den
Ablenkplatten an (in nebenstehender Abbildung).
d) Die Beschleunigungsspannung soll nun verringert werden; Polarität und Spannung an den
Ablenkplatten bleiben unverändert.
Skizziere eine mögliche Bahnkurve. Begründe die Veränderung.
Viel Erfolg!