2011 - IPN im WWW

22. Internationale
BiologieOlympiade
Taipeh
2011
an den Schulen (Nov. 2010)
Name:__________________________ Schule:_________________________ Punktzahl: Teil A: _______ Teil B: _______ Summe: _________ Die Klausur besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil (A‐Teil) besteht in diesem Jahr statt aus 40 nur noch aus 30 Fragen mit je fünf Antwort‐Alternativen, von denen jeweils nur eine korrekt ist. Die richtigen Antwortbuchsta‐
ben tragen Sie bitte in die folgende Matrix ein. 1 2 3 4 5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
16
17
18
19 20 21 22 23 24 25
26
27
28
29 30 (maximale Punktzahl: 30 Punkte = 1 Punkt je Aufgabe) Auch der B‐Teil wurde in diesem Jahr reduziert. Dieser folgt als Teil mit sechs komplexeren Aufgaben (B‐Teil). Die Form der Beantwortung letzterer ist unterschiedlich; sie ist jeweils bei der Aufgabe vermerkt. Im Gegensatz zum A‐Teil müssen hier die Eintragungen an Ort und Stelle vorgenommen werden. Es werden nur einfache Antworten erwartet, die in den entsprechenden Zeilen, Feldern oder Grafiken direkt eingetragen werden sollen. Pro B‐Aufgabe sind maximal 5 Punkte erreichbar. Die Bewertungszeile (unten) ist vom Korrektor auszufüllen! B1: B2: B3: B4: B5: B6: Die Bearbeitung der Klausur durch die Schülerinnen oder Schüler muss unter Schulaufsicht geschehen. Die Bearbeitungszeit beträgt 120 min. Die bearbeitete Klausur wird an den Fachlehrer zurückgegeben. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg! Dennis Kappei, Dr. Christiane Mühle, Dr. Eckhard Lucius 1.
Die folgende Abbildung zeigt das Cyanobakterium Nostoc sp. Diese Bakterien bilden
Heterozysten (dickwandige Zellen), wenn sich in der Umgebung wenig Stickstoffquellen
befinden.
Welche der folgenden Aussagen über Heterozysten sind korrekt?
I
II
III
A.
B.
C.
D.
E.
2.
nur I
nur II
nur I und II
nur I und III
nur II und III
Wie groß ist der respiratorische Quotient von Maltose?
A.
B.
C.
D.
E.
3.
Stickstoff wird in den Heterozysten fixiert.
Fotosystem I ist in den Heterozysten nicht
funktionell.
Fotosystem II ist in den Heterozysten nicht
funktionell.
0,784
0,969
1
1,1
1,375
Das Protein X reguliert als Transkriptionsfaktor das Zellwachstum. Protein X befindet sich im
Cytosol und enthält kein Nukleus-Lokalisierungs-Signal. Stimuliert man die Zellen mit einem
bestimmten Hormon, gelangt Protein X aus dem Cytoplasma in den Zellkern. Dort führt es seine
Arbeit als Transkriptionsfaktor aus.
Kürzlich wurde das Protein Y als Interaktionspartner von Protein X in nicht-stimulierten Zellen
entdeckt. Um die Funktion von Protein Y zu untersuchen, wurde eine Mutante geschaffen, der das
Gen fehlt, das für das Protein Y kodiert. Wildtypzellen und Y-Mangel-Zellen wurden in die
Fraktionen Membran (M), Cytoplasma (C) und Nukleus/Zellkern (N) aufgeteilt. Protein-Extrakte
von jeder Fraktion wurden mittels SDS-PAGE aufgetrennt und per Western Blot auf das
Vorhandensein von Protein X und Y analysiert.
Welche der Aussagen zur Funktion des Proteins Y ist basierend auf den Ergebnissen in der
Abbildung am wahrscheinlichsten?
A.
B.
C.
D.
E.
In Abwesenheit des Wachstumshormons assoziiert Protein Y mit Protein X und
der X/Y-Komplex wird abgebaut.
In Anwesenheit des Wachstumshormons assoziiert Protein Y mit Protein X und
der Komplex bleibt im Cytoplasma.
Protein X interagiert mit Protein Y in Abwesenheit des Wachstumshormons. Nach
der Gabe des Wachstumshormons wird Protein X von Protein Y freigegeben und
Protein X relokalisiert in den Zellkern.
Protein Y ist ein Membran-assoziiertes Protein und re-lokalisiert gemeinsam mit
Protein X nach Gabe des Wachstumshormons in den Zellkern.
Protein Y ist ein Nukleus-Import-Protein und das Wachstumshormon führt nicht
dazu, dass das Protein Y das Protein X in den Zellkern transportiert.
Seite 3 von 22 4.
Die Domänenstruktur des Proteins Z, das aus 180 Aminosäuren besteht, ist in der folgenden Abbildung gezeigt. An das Protein Z wird ein Palmitinsäurerest an ein Cystein (die dritte
Aminosäure) über den in der folgenden Box gezeigten Mechanismus angehängt.
Welche der folgenden Darstellungen stellt die korrekte Topologie des Proteins Z in der
Plasmamembran dar?
Seite 4 von 22 5.
Welche der folgenden Abbildungen zeigt die relative Menge an mitochondrialer DNA in einer
Zelle über den Verlauf eines Zellzyklus?
Seite 5 von 22 6.
Welchen Einfluss besitzen Enzyme NICHT auf die von ihnen katalysierte Reaktion?
A.
B.
C.
D.
E.
7.
Sie setzen die benötigte Aktivierungsenergie herab.
Sie verschieben das Reaktionsgleichgewicht zum Produkt.
Sie erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit.
Sie können nur Reaktionen katalysieren, die auch ohne sie ablaufen würden.
Alle genannten Aussagen sind korrekt.
In der folgenden Abbildung ist die DNA-Sequenz des Maus β-globin-Gens gezeigt. Die DNASequenz gibt den kodierenden Strang an und die 3-Buchstaben-Abkürzungen darunter (Met usw.)
stellen die Aminosäuresequenz dar, die von den entsprechenden Tripletts kodiert werden. An der
Stelle 79 ist mit cAp die Stelle gezeigt, an der die 5’-Kappe (5’-cap) angebaut wird. An der Stelle
1467 ist mit pA die Stelle markiert, an der der polyA-Schwanz angebaut wird.
Welche der folgenden Aussagen ist korrekt?
A.
B.
C.
D.
E.
8.
Dieses Gen hat 3 Introns und 4 Exons.
Die reife mRNA - ohne polyA-Schwanz - besitzt 1389 Nukleotide.
Die Transkription beginnt am Nukleotid 132.
Die Region zwischen den Nukleotiden 1336 und 1467 (siehe Pfeile) ist die 3’
untranslated region (3’ nicht translatierte Region, 3’-UTR)
Der Promotor dieses Gens geht bis zum Nukleotid 131.
Wie bezeichnet man die Umwandlung einer normalen Zelle in eine Krebszelle?
A.
B.
C.
D.
E.
Mutation
Transformation
Allgemeine Transduktion
Spezielle Transduktion
Konjugation
Seite 6 von 22 9.
Welche der folgenden Mutationen können Kinder nur von ihrer Mutter vererbt bekommen?
Eine Mutation...
A.
B.
C.
D.
E.
auf dem X-Chromosom.
auf dem Y-Chromosom.
im mitochondrialen Genom.
in einem maternal-geprägten Gen.
in der hypervariablen Region eines Antikörper-Gens.
10. Der “Verwandtschaftsgrad” bezieht sich auf die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Individuen ein
bestimmtes Gen aufgrund ihrer Verwandtschaft gemeinsam haben.
Welcher Verwandtschaftsgrad ist in diesem Stammbaum diploider Individuen FALSCH?
A.
B.
C.
D.
E.
1/2
1/2
1/4
1
1/4
11. Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6PDH) wird von einem einzelnen X-chromosomalen Gen
im Menschen kodiert. Es gibt zwei Allele für dieses Gen, die Allele A1 und A2. Die funktionellen
Allele sind kodominant und kodieren in diesem Beispiel für die G6PDH-Varianten P1 und P2.
G6PDH wird in Zellen gebildet und ins Blut sekretiert.
Welche Dimere kann man im Blut einer Frau finden, wenn sie die beiden Allele A1 und A2 für
G6PDH hat?
A.
B.
C.
D.
E.
nur P1P1
nur P2P2
nur P1P2
nur P1P1 und P2P2
P1P1, P2P2 und P1P2
Seite 7 von 22 12. Vier Bakterien-Mutantenstämme (1-4) benötigen alle die Substanz S um zu wachsen (jeder
Stamm ist an einem Schritt im Substanz S-Biosyntheseweg gehemmt). Es wurden vier Platten mit
Minimalmedium und einer Spur der Substanz S hergestellt, um einer kleinen Menge von
Mutantenzellen das Wachstum zu ermöglichen. Auf Platte a wurden Mutantenzellen von Stamm 1
über die gesamte Agaroberfläche dünn verteilt. Auf Platte b bestand der Rasen aus
Mutantenzellen des Stamms 2 und so weiter. Zusätzlich wurden auf jeder Platte Zellen von jedem
der vier Mutantenstämme über den Rasen inokkuliert (runde Felder 1-4, siehe Abbildung).
Schwarze Kreise zeigen ein sehr gutes Wachstum an. Ein Stamm, der in einem späteren Schritt im
Syntheseweg von Substanz S gehemmt ist, sammelt Zwischenprodukte an, die einen Stamm, der
in einem vorherigen Schritt gehemmt ist, ernähren können.
Was ist die Reihenfolge der Gene 1-4 im Syntheseweg der Substanz S?
A.
B.
C.
D.
E.
2→4→3→1
1→3→4→2
2→1→3→4
1→2→4→3
3→4→2→1
13. In Drosophila melanogaster werden die Phänotypen “gelber Körper” und “weiße Augen” Xchromosomal rezessiv vererbt. Wildtyp-Männchen wurden mit gelben, weißäugigen Weibchen
gekreuzt. Die Tabelle zeigt das Ergebnis dieser Kreuzung.
Nachkommengruppe
Phänotyp und Sex der Nachkommen
Anzahl an Nachkommen
(a)
Wildtyp-Weibchen
3996
(b)
gelbe, weißäugige Männchen
3997
(c)
gelbe, weißäugige Weibchen
4
(d)
Wildtyp-Männchen
3
Was ist die beste Erklärung für das Auftreten der Nachkommen in den Gruppen (c) und (d)?
A.
B.
C.
D.
E.
Nondisjunktion von Sexchromosomen
genetische Rekombination während der Meiose I
genetische Rekombination während der Meiose II
somatische Mutationen in Auge und Körper von Wildtypfliegen
Dosis-Kompensation für X-chromosomale Gene
Seite 8 von 22 14. Die folgende Abbildung zeigt einen hypothetischen Stammbaum der Arten a-e sowie die
paarweise Variabilität zwischen diesen Arten.
Wähle die korrekte Aussage aus.
A.
B.
C.
D.
E.
Die Speziationsgeschwindigkeit steht in linearer Beziehung zur Evolutionsdauer.
Die Artenvielfalt steht in linearer Beziehung zur Evolutionsdauer.
Die Artenpaare a-b sowie c-d bilden Schwestergruppen.
Der Baum enthält drei monophyletische Gruppen.
Art a kann als Außengruppe (outgroup) für die anderen vier Arten verwendet werden.
15. Welche Paarungen zeigen KEINE monophyletische Gruppe – paraphyletische Gruppe
Beziehung?
A.
B.
C.
D.
E.
Monokotelydonen–Dikotelydonen
Echinodermaten–Chordaten
Tetrapoden–Knochenfische (Osteichthyes)
Vögel–Reptilien
vaskuläre Pflanzen–nichtvaskuläre Pflanzen
16. Warum sind die Stoppeln einer frisch gemähten Wiese hellgelb?
A.
B.
C.
D.
E.
Sie sind durch den plötzlichen Lichteinfall ausgeblichen.
Sie sind durch die frühere Beschattung und daher niedrigen Chlorophyllgehalt
noch bleich.
Sie enthalten durch die frühere Beschattung andere Chlorophyllarten von
hellgelber Farbe.
Wiesengräser sind im unteren Bereich immer, auch freistehend, hellgelb gefärbt.
Keine der Erklärungsmöglichkeiten ist korrekt.
17. Ein Haferkeimling wurde im Dunkeln zum Keimen gebracht.
Danach wurde die Koleoptile mit blauem Licht einseitig von rechts
belichtet. Ein Agarblock mit Ca2+ wurde auf der rechten Seite der
Wurzelspitze unterhalb der Verlängerungszone angebracht (siehe
Abbildung).
Welche Neigung des Keimlings erwarten Sie in ein paar Tagen?
A.
B.
C.
D.
E.
Koleoptile
Wurzel
Neigung in Richtung des Lichts
Gerades Wachstum
Neigung vom Licht weg
Neigung in Richtung des Lichts
Gerades Wachstum
Neigung zum Ca2+-Block
Neigung zum Ca2+-Block
Neigung zum Ca2+-Block
Gerades Wachstum nach unten
Neigung vom Ca2+-Block weg
Seite 9 von 22 18. Phytochrom ist ein Fotorezeptor von Pflanzen, der für den Fotoperiodismus wichtig ist. Es
existiert in zwei verschiedenen Formen: die Form Pr absorbiert Rotlicht, die andere, Pfr, absorbiert
Infrarotlicht (längerwelliges Licht). In einem Experiment wurde untersucht, wie das Blühen von
Pflanzen durch Beleuchtungen verschiedener Wellenlänge während der Dunkelperiode oder durch
Dunkelphasen während der Lichtperiode beeinflusst wird [weiß (W), rot (R), und infrarot (FR)].
Wählen Sie auf Grundlage der dargestellten Versuchsergebnissen die beste Erklärung oder
Erwartung für die lichtabhängige Regulation des Blühens dieser Pflanze aus.
A.
B.
C.
D.
E.
Diese Pflanze blüht immer dann, wenn die gesamte Nachtlänge innerhalb einer
24stündigen Tag/Nacht-Periode mehr als 12 Stunden beträgt, ganz gleich, ob es zu
einer Unterbrechung der Beleuchtung kommt oder nicht.
Diese Pflanze ist wahrscheinlich eine Kurztagpflanze, die eine bestimmte Periode
ununterbrochener Bestrahlung für das Blühen benötigt.
Die Pflanze in Experiment 3 würde blühen, wenn sie mit infrarotem statt mit
weißem Licht beleuchtet worden wäre.
Die Pflanze in Experiment 4 wird blühen.
Die Pflanze in Experiment 5 wird nicht blühen.
19. Welche Aussage gibt korrekt die Zelldifferenzierung und –entwicklung von Organen der
Blütenpflanzen an?
A.
B.
C.
D.
E.
Organmorphogenese beinhaltet Zellbewegung als einen der wichtigsten Mechanismen.
Post-Embryogenese ist ein Wachstumsprozess, da alle Pflanzenorgane während der
Embryogenese vorgeformt werden.
Durch die Totipotenz von Pflanzengewebe kann eine komplette Pflanze durch Re-Differenzierung gebildet werden, ohne De-Differenzierung durchlaufen zu müssen.
Die Richtung der Zellteilung bestimmt den Zelltyp und die Funktion der Zelle.
Genetisch über die Stammlinie vererbte Informationen überschreiben Umweltfaktoren bei der Festlegung des Zeitpunktes der Organ-Entwicklung.
Seite 10 von 22 20. Die Abbildung zeigt Muskelfasern, eine Muskelspindel und die Innervation des Bizeps eines
menschlichen Oberarms.
a
b
c
d
e
f
afferente Nerven, die die Muskelfasern in der
Spindel innervieren
efferenter Nerv, der die Muskelfasern außerhalb
der Spindel innerviert
efferenter Nerv, der die Muskelfasern in der
Spindel innerviert
Muskelspindel
Nervenendungen von (a)
Muskelfasern außerhalb der Spindel
Nerv (a) reagiert auf Dehnung der Muskelfasern außerhalb der Spindel, wenn die Muskelfasern
innerhalb der Spindel entspannt sind. Wählen Sie den Fall aus, in dem das afferente Signal im
Nerv (a) zunimmt?
A.
B.
C.
D.
E.
Signale in (b) sind erhöht.
Signale in (c) sind erniedrigt.
Der Trizeps ist kontrahiert.
(f) sind kontrahiert.
Die Länge von (d) bleibt konstant.
21. Welche Zuordnung der Blutkreislaufsysteme zu Organismengruppen ist korrekt?
A.
B.
C.
D.
E.
doppelt geschlossener,
gemischter Blutkreislauf
offener
Blutkreislauf
Reptilien
Amphibien
Krebse
Lurche
Vögel
Lurche
Schnecken
Insekten
Fische
dekapode Krebse
Seite 11 von 22 doppelt geschlossener,
vollständig getrennter
Blutkreislauf
Säugetiere
Vögel
Wirbeltiere
Vögel
Säugetiere
einfach
geschlossener
Blutkreislauf
Insekten
Fische
Amphibien
Reptilien
Amphibien
22. Die Abbildung auf der rechten Seite zeigt die verschiedenen Bereiche des Rückenmarks von der
Hirnregion bis zum Steißbein. Die Aussagen auf der linken Seite beschreiben einige Funktionen
des Rückenmarks.
1
2
3
4
Sensorische Informationen von der
Haut steigen in der entsprechenden
Seite des Rückenmarks auf.
Schmerzinformationen von der Haut
steigen ausschließlich in der
gegenüberliegenden Seite des
Rückenmarks auf.
Motoneuronen des Rückenmarks
bewirken Muskelkontraktionen auf
der entsprechenden Seite des
Körpers.
Nerven der Halsregion innervieren
die oberen Gliedmaßen.
Ein Sportler hat sich die linke Hälfte des Rückenmarks im Abschnitt T4 bei einem Fußballspiel
verletzt. Welche Aussage ist korrekt? Er hat eine …
A.
B.
C.
D.
E.
… abnormale Berührungswahrnehmung im rechten Fuß.
… Behinderung der Bewegung im rechten Bein.
… normale Schmerzempfindung im linken Bein.
… keine Empfindung in der Haut der linken Hand.
… normale Schmerzempfindung im rechten Bein.
23. Welche Aussage bezüglich der Gasaustausch-Organe in Tieren ist korrekt?
A.
B.
C.
D.
E.
Bei Seesternen sind die Kiemen wichtig für den Gasaustausch, aber die Ambulacralfüßchen spielen keine Rolle in diesem Prozess.
Bei Grashüpfern kontrollieren gut ausgeprägte Muskeln um die Tracheen die
Bewegung von Luft hinein und heraus über eine externe Öffnung.
Bei Fischen fließt das Blut durch die Kiemen-Filamentkapillaren in dieselbe Richtung
wie das Wasser, das durch die Speiseröhre und den Mund nach außen strömt.
Bei Vögeln erschlaffen die vorderen Luftsäcke beim Ausatmen, wodurch Luft nach
außen gedrückt wird, wohingegen die Lunge mit Luft gefüllt wird.
Beim Menschen dient Surfactant zur Erhöhung der Oberflächenspannung im Inneren
der Alveolen. Ohne Surfactant würden die Alveolen beim Ausatmen kollabieren und
so den Einstrom von Luft beim Einatmen verhindern.
Seite 12 von 22 24. Nachfolgend ist die Phagocytose-Aktivität von Makrophagen gegen ein bestimmtes pathogenes
Bakterium dargestellt.
Experimentelle Bedingungen
1
2
3
4
Grad der Phagocytose
Makrophagen + pathogene Bakterien (P)
Makrophagen + pathogene Bakterien (P) + Komplement
Makrophagen + pathogene Bakterien (P) + Anti-P Ab
Makrophagen + pathogene Bakterien (P) + Komplement
+ Anti-P Ab
+
++
++
+++
Welche Schlussfolgerung erklärt die obenstehenden Ergebnisse am besten?
A.
B.
C.
D.
E.
Unspezifische Immunität erhöht die erworbene Immunität.
Humorale Immunität erhöht die erworbene Immunität.
Humorale Immunität erhöht die unspezifische Immunität.
Zell-vermittelte Immunität erhöht die humorale Immunität.
Zell-vermittelte Immunität erhöht die unspezifische Immunität.
25. Wie im linken Bild gezeigt erhält ein Neuron (N) direkt Signale von zwei verschiedenen Nervenendungen (a und c). Nervenendung (b) ist synaptisch mit der Nervenendung (a) verknüpft. Das
rechte Bild zeigt den Zeitpunkt der präsynaptischen Eingangssignale und die postsynaptischen
Potentiale, die daraufhin im Neuron (N) gemessen wurden.
Welche der folgenden Aussagen über die Signalübertragung dieser Synapsen sind korrekt?
I
II
III
IV
A.
B.
C.
D.
E.
Aktionspotentiale werden im Neuron (N) erzeugt, wenn (a) und (c) gleichzeitig stimuliert
werden.
Der Neurotransmitter, der von der Nervenendung (b) ausgeschüttet wird, ist inhibitorisch.
Wenn das Nervenende (b) alleine stimuliert wird, kann man im Neuron (N) ein
inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP) messen.
Wenn die Nervenendungen (b) und (c) gleichzeitig stimuliert werden, ist das resultierende
exzitatorische postsynaptische Potential (EPSP), das im Neuron (N) gemessen wird, kleiner
als bei einer alleinigen Stimulation von Nervenendung (c).
nur I und II
nur I und IV
nur II und III
nur III und IV
I, II und III
Seite 13 von 22 26. Die Abbildung zeigt den Stickstoffkreislauf in
einem Ökosystem. Die Zahlen I-V repräsentieren verschiedene Umwandlungsschritte im
Zyklus.
Welcher Prozess (I-V) ist korrekt der Organismengruppe zugeordnet, die diesen Schritt
durchführt?
A.
B.
I
II
C.
III
D.
E.
IV
V
Fotoautotrophe
Bakterien, die mit Pflanzen in
Symbiose leben
anaerobe Bakterien, die in
Feuchtgebieten leben
eukaryotische Organismen
Stickstoff-fixierende Bakterien
wie Rhizobium oder Cyanobacteria
27. Welche der Aussagen ist/sind korrekt?
Mit steigendem atmosphärischen CO2-Gehalt,...
I
II
III
A.
B.
C.
D.
E.
werden anorganische Nährstoffe im Boden zunehmend begrenzend für das
Pflanzenwachstum.
werden C4-Pflanzen in Umgebungen, in denen Wasser knapp ist, zunehmend besser
wachsen als C3-Pflanzen.
wird der Anstieg des C:N-Verhältnisses im Abfall zu einem Anstieg der Zersetzungsrate
durch Mikroorganismen im Boden führen.
nur I
nur II
nur III
nur I und II
nur II und III
28. In der Lichtzone von Frischwasser und marinen Umgebungen findet man Cyanobakterien im
oberen Bereich. Purpurbakterien und grüne Bakterien befinden sich im unteren Teil der Lichtzone.
Welche Aussage erklärt die Verteilung der fotosynthetischen Organismen am besten?
A.
B.
C.
D.
E.
Grüne Bakterien und Purpurbakterien sind anaerob, Cyanobakterien hingegen aerob.
Grüne Bakterien und Purpurbakterien können Wellenlängen, die die Cyanobakterien
nicht so gut nutzen können, effizient nutzen.
Habitatisolation bildet sich wegen Konkurrenz um Nährstoffe und Sauerstoff aus.
Cyanobakterien können Sauerstoff besser als Elektronendonator für die Fotosynthese
nutzen.
Die Verteilung ist ein Resultat einer Anpassung der Purpurbakterien und grünen
Bakterien an geringere Temperaturen.
Seite 14 von 22 29. Welche Prozesse des Schwefelkreislaufs können in Mikroorganismen stattfinden?
I
II
III
Sulfid-Oxidation zu elementarem Schwefel
Desulfurylation zu Schwefelwasserstoff
Auflösen von Metallsulfiden und Oxidation zu Sulfat
A.
B.
C.
D.
E.
nur I
nur II
nur III
nur zwei der genannten
I, II und III
30. Die folgende Hypothese soll experimentell getestet werden: Die Anzahl der Wespen an einer
Futterstelle beeinflusst visuell die Wahl der Futterstelle anderer Arbeiterinnen, die Nektar
sammeln. Dazu wird eine Schale mit Nektar in die Mitte von vier Futterstellen gestellt, auf denen
keine, eine, zwei oder acht Wespenattrappen angebracht wurden (siehe Abbildung). Daraufhin
wird die Wahl der Futterstelle von anderen Arbeiterinnen beobachtet.
Worauf sollte man bei der Durchführung des Experimentes verzichten?
A.
B.
C.
D.
E.
Verwendung lebender Tiere als Attrappen.
Zufällige und alternierende Verteilung von Futterstellen.
Gleiche Konzentration der Nektarlösungen zwischen den verschiedenen Futterstellen.
Andere Arten am Besuch der Futterstellen hindern.
Dieselben Arbeiterinnen am wiederholten Besuch hindern.
Seite 15 von 22 B1: Zellbiologie
a) Kreuzen Sie an, wo sich die verschiedenen Moleküle in den Zellen finden lassen. Mehrfachnennungen sind
möglich.
Cadherin Zellulose Kollagen Aktin Keratin Lignin Cytoskelett Zellwand Desmosom (desmosome j nction)
Extrazelluläre Matrix b) Bei Caulobacter-Bakterien findet eine besondere Art der Zellteilung statt. Die Teilung der Mutterzelle führt zu
zwei verschiedenen Tochterzellen: einer wandernden Zelle (r) und einer Zelle mit „Füßchen“ (p). Die
wandernden Zellen erlauben Caulobacter seine Verbreitung. Die „Füßchen“-Zellen verbleiben am Ort und
nutzen das „Füßchen“, um sich dort festzuhalten. Die Abbildung zeigt, wie sich beide Zelltypen teilen können.
Die Zellteilungszeit liegt bei einer wandernden Zelle (r = 90 min) deutlich höher als bei einer Füßchenzelle (p = 60 min). Kreuzen Sie für jede folgende Aussage an, ob diese richtig oder falsch ist. Die Verlängerung der Zeit (r) liegt daran, dass die wandernde Zelle… richtig falsch
... mehr DNA produziert als die „Füßchen“-Zelle.
... vor der Teilung ein „Füßchen“ bildet.
... während der Teilung ein Flagellum bildet.
Seite 16 von 22 c) Die folgende Abbildung zeigt die Transkription und
Translation eines Gens in einer prokaryotischen Zelle. Kreuzen
Sie für jede Aussage an, ob diese richtig oder falsch ist.
Beschreibung
richtig
falsch
Die Richtung der Transkription ist von
(B) nach (A).
Der Ort (C) ist das 5’-Ende der mRNA.
Das Polypeptid am Ribosomen (D) ist
länger als das Polypeptid am Ribosomen
(E).
B2: Genetik Die folgenden Tabellen zeigen die Resultate von Kreuzungen an Pflanzen für drei gekoppelte Gene: F ist ein Gen
für die Blütenfarbe, S ein Gen für die Samenfarbe und L ein Gen für die Höhe der Pflanze. Für jedes der Gene
existieren zwei Allele, wobei jeweils eines vollständig dominant über das andere ist. Die dominanten Phänotypen
sind rote Blüten, gelbe Samen und hohe Pflanzen. Die rezessiven Phänotypen sind weiße Blüten, grüne Samen und
kleine Pflanzen. Gehen Sie davon aus, dass zwischen den Genen Crossing-over stattfindet.
Eltern
F1Phänotypen
Rote Blumen / gelbe Samen (FfSs) X weiße Blumen / grüne Samen (ffss)
Rote Blüten / gelbe
Samen
Phänotypenfrequenzen der F1
0,49
Eltern
Weiße Blüten /
grüne Samen
Rote Blüten /
grüne Samen
0,49
Weiße Blüten /
gelbe Samen
0,01
0,01
Hohe Pflanze / gelbe Samen (LlSs): Selbstbestäubung
F1Phänotypen
hohe Pflanze /
gelbe Samen
hohe Pflanze /
grüne Samen
kleine Pflanze /
gelbe Samen
kleine Pflanze /
grüne Samen
Phänotypenfrequenzen der F1
0,51
0,24
0,24
0,01
richtig
falsch
a) Kreuzen Sie für jede Aussage an, ob sie richtig oder falsch ist.
Beschreibung
S liegt näher bei L als bei F.
Einige der hohen F1 Pflanzen mit grünen Samen entstanden
durch Crossing-over.
Crossing-over findet in der Prophase der Meiosis I statt.
b) Wieviele verschiedene Genotypen können unter den hohen
F1 Pflanzen mit gelben Samen beobachtet werden?
Lösung: c) Berechnen Sie die Distanz zwischen den Genen L und S in
Genkarteneinheiten (cM, wobei 1cM = Distanz mit 1%
Rekombinationswahrscheinlichkeit).
Lösung: Seite 17 von 22 B3: Molekularbiologie/Mikrobiologie
105 Zellen eines Triplemutantenstammes (leu­his­trp­) wurden entweder auf Minimalmedium oder auf Minimalmedien, welche mit verschiedenen Kombinationen von Leucin, Histidin und Tryptophan versetzt wurden, ausgetrichen. Die Kulturen wurden entweder bei 25°C oder bei 37°C für 3 Tage inkubiert. Die Anzahl beobachteter Kolonien auf jeder Platte sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Anzahl beobachteter Kolonien Zusätze zu den Minimalmedien 25℃ 37℃ keine keine keine His, Trp keine
keine Leu, His 8 7 Leu, Trp Leu, His, Trp vollständig bedeckt (konfluent)
vollständig bedeckt (konfluent)
11 vollständig bedeckt (konfluent)
a) Die Mutation, welche den his--Phänotyp verursacht, ist mit größter Wahrscheinlichkeit eine ...
A.
... bedingte Mutation (conditional mutation).
B.
... Deletion.
C.
... Punktmutation.
Lösung: D.
... Missense-Mutation.
E.
... Nonsense-Mutation.
b) Die Mutation, welche den leu--Phänotyp verursacht, ist mit größter Wahrscheinlichkeit eine ...
A.
... bedingte Mutation (conditional mutation).
B.
... Deletion.
C.
... Punktmutation.
Lösung: D.
... Missense-Mutation.
E.
... Nonsense-Mutation.
Beantworten Sie die folgenden zwei Fragen mit Hilfe des abgebildeten genetischen Codes. c) Welche der folgenden Mutationen würde zu jenem neuen Matrizenstrang (template DNA) führen, von welchem
das kürzeste Peptid translatiert würde?
Sequenz des Matrizenstrangs
(template DNA)
Nummer des Nukleotids
A.
B.
C.
D.
E.
5’3’-
ATG
TAC
1
GCT
CGA
4
GGC
CCG
7
AAT
TTA
10
Eine Deletion des Nukleotids Nr. 7.
Eine G→C Transversion des Nukleotids Nr. 9.
Eine G→A Transition des Nukleotids Nr. 13.
Eine Insertion von -GGT- nach Nukleotid Nr. 5.
Eine T→A Transversion des Nukleotids Nr. 18.
Seite 18 von 22 CAA
GTT
13
Lösung: CTA
GAT
16
TAT
ATA
19
TAG
ATC
22
-3’
-5’
d) In einem bakteriellen Gen trat eine Serie von Punktmutationen auf. Dies führte zu den folgenden Aminosäuresubstitutionen in der unten dargestellten Reihenfolge.
Für welche der gezeigten Aminosäuren können bei dieser Reihenfolge der Punktmutationen mehrere Codons
möglich sein?
A.
Gly
B.
Arg
Lösung: C.
Ile
D.
Leu
E.
Lys
Seite 19 von 22 B4: Plastiden Der Chloroplast, eine Pflanzenorganelle, stammt von Vorläufern der Cyanobakterien ab. Viele Proteine der
Chloroplasten werden jedoch vom Genom im Zellkern kodiert.
a) Kreuzen Sie für jede Eigenschaft der Chloroplasten-DNA an, ob dieses Merkmal der DNA der Prokaryoten oder
der der DNA der Eukaryoten ähnelt.
Merkmal
Prokaryot
Eukaryot
Die DNA ist ein zirkulärer Doppelstrang.
Es sind Introns enthalten.
Ein Bestandteil des 70S Ribosoms ist
darauf kodiert.
Normalerweise wird polyzistronische
mRNA transkribiert.
b) Protein X, ein Protein des Thylakoid-Lumens, wird im Zellkern transkribiert und im Cytoplasma translatiert.
Das Protein wird danach in das Stroma des Chloroplasten durch das Signalpeptid I transloziert. Im Stroma wird
das Signalpeptid I abgeschnitten. Das zurückbleibende Protein wird durch das Signalpeptid II zielgerichtet zum
Thylakoid-Lumen geführt. Dort im Thylakoid-Lumen wird schließlich das Signalpeptid II entfernt, so dass hier
normalerweise das übrigbleibende gekürzte Polypeptid III zu beobachten ist.
Struktur des Thylakoid-Lumen-Proteins X
Mehrere rekombinante Vektoren des Proteins X werden in das nukleäre Genom eingeschleust und dort exprimiert.
Ergänzen Sie in der Tabelle für jeden rekombinanten Vektor in der zweiten Spalte den Ort in der Zelle (A-D), an
dem das exprimierte Protein hauptsächlich beobachtet wird. Geben Sie in der dritten Spalte an, welches Polypeptid
(E-H) an diesem Ort auftritt. Verwenden Sie den folgenden Code. Die erste Zeile dient als Beispiel.
Zellulärer Ort des exprimierten Proteins
A. Cytoplasma B. Stroma C. Thylakoid‐Membran D. Thylakoid‐Lumen Beobachtetes Polypeptid E. I‐II‐III F. I‐III G. II‐III H. III Rekombinantes Gen im Vektor I‐II‐III I‐III II‐III III Zellulärer Ort des exprimierten Proteins D
Seite 20 von 22 Beobachtetes Polypeptid H B5: Blut / Herz­Kreislaufsystem a) Die Grafik zeigt die Druckveränderungen während eines Herzzyklus in der Aorta, der linken Herzkammer und dem linken Vorhof. Die Schemata (A–E) stellen ver‐
schiedene Blutströme und Klappenzustän‐
de (offen/geschlossen) des Herzens dar. Ordnen Sie jedem nummerierten Ereignis der
Grafik den Buchstaben der entsprechenden
Herzzeichnung zu.
Phase 1 2 3 4
Herzschema b) Die folgende Abbildung zeigt die Blutgefäße der Leber. Kreuzen Sie an, in welchem Blutgefäß Blut mit folgender Eigenschaft zirkuliert: Leber­
Pfort­
Leber­
Eigenschaft arterie ader vene Blut mit dem größten Sauer‐
stoffgehalt Blut, welches den Anstieg im Lipidgehalt nach einer Mahl‐
zeit als erstes zeigt. Blut, welches den Anstieg im Glukosegehalt nach einer Mahlzeit als erstes zeigt. c) Menschliches Blut wird mit Hilfe einer Zentrifuge in drei Bestandteile ge‐
trennt (siehe Abbildung). Kreuzen Sie an, welcher Bestandteil für die aufge‐
listeten Funktionen am meisten verantwortlich ist. a
b
c
Funktion Produktion von Antikörpern Transport von Kohlendioxid Transport von Eisen Transport von Sauerstoff Bildung eines Blutgerinnsels Neutralisation von Schlangengift Seite 21 von 22 B6: Ökologie a) Die Abbildung zeigt eine schematische Darstellung der Produktion von drei bekannten Baumarten eines
laubwerfenden Waldes in kg Trockenmasse pro Hektar pro Jahr.
Berechnen Sie den prozentualen Anteil der oberirdischen Holzproduktion an der Gesamtproduktion. Lösung:
b) Welche Art zeigt pro Baum die höchste Produktivität? Hagebuche Eiche Rotbuche Es hängt von der Wuchshöhe Es hängt von der Wuchsdichte der Bäume ab. der Bäume ab. c) Die Abbildung zeigt die Biomasse-Pyramiden von zwei Ökosystemen mit je vier
trophischen Ebenen. Kreuzen Sie an, ob die Aussagen richtig oder falsch sind.
Erklärung: richtig falsch Pyramide a zeigt, dass aufgrund der Atmung innerhalb jeder Ebene Energie verloren geht und dass Energie beim Transfer von einer trophischen Ebene zur nächsten verloren geht. Pyramide b stellt ein Ökosystem mit einer raschen Umsatzrate (turnover) auf der Ebene der Primärproduzenten dar. Für jedes Ökosystem ist die jeweilige Energiepyramide umgekehrt zu ihrer Biomasse‐Pyramide. Für beide dargestellten Ökosysteme nimmt die Effizienz der Produktion mit zunehmender trophischer Ebene zu. d) Wie viel Netto-Primärproduktion wäre notwendig, um jährlich 2 g C/m2 von der dritten Konsumentenebene zu
ernten, wenn man als ökologische Effizienz zwischen den trophischen Stufen 10% annimmt?
Lösung: Seite 22 von 22