Prüfung zur Vorlesung Biologie I + II
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Prüfung zur Vorlesung Biologie I + II Freitag, 22.8.2008, 09.00 – 11.00 Uhr Ort: ETH Hönggerberg, HPH G 1 + HPH G 2 – Jede Frage ist in deutscher und englischer Sprache formuliert. – Bitte antworten Sie bevorzugt in deutscher oder englischer Sprache. Französisch und Italienisch werden aber akzeptiert. – Die Prüfung besteht aus 20 Fragen (5 pro Prüfer). Pro Frage sind 5 Punkte erreichbar, insgesamt also 100 Punkte. – Bedenken Sie, dass Sie zur Beantwortung einer Frage durchschnittlich 6 Minuten Zeit haben. Kurze, klare Antworten sind ausreichend (auch in Stichworten). – Bitte verwenden für die Antworten nur die ausgeteilten Fragenblätter (inklusive Rückseite, falls erforderlich) – Bitte unbedingt Ihren Namen oben rechts auf jedes Blatt schreiben. Wir wünschen guten Erfolg! N. Amrhein L.Thöny-Meyer R. Glockshuber M. Stoffel Name Frage 1 (5 P) Was ist eine Rückkreuzung (Testkreuzung) und wozu wird sie verwendet? What is a testcross? For what purpose is it applied? Name Frage 2 (5 P) Definieren Sie folgende Begriffe: Define the following terms: - Autosom / autosome - Chromatid / chromatide - homozygot / homozygous - Phage / phage - Transkription / transcription Name Frage 3 (5 P) Nennen Sie die 5 Phasen der Mitose in der richtigen Reihenfolge. Name the 5 phases of mitosis in the correct order. Name Frage 4 (5 P) Bezeichnen Sie die folgenden Aussagen mit richtig oder falsch und korrigieren Sie allfällige Falschaussagen. Das Ribosom besteht aus einer grossen und einer kleinen Untereinheit besteht aus Proteinen und mRNA ist zuständig für die Translokation ist im Zellkern lokalisiert bindet an RNA Indicate for each of the following sentences whether it is correct or not and give the corrections for the incorrect ones. The ribosome… …consists of a large and a small subunit …consists of protein and mRNA …is involved in translocation …is localized in the nucleus …binds RNA Name Frage 5 (5 P) Ein braunhaariges Elternpaar hat zwei Kinder mit braunen Haaren und ein Kind mit roten Haaren. Was bedeutet das bezüglich der Vererbung der Haarfarbe rot? Mit welcher Wahrscheinlichkeit wird ein viertes Kind dieser Eltern auch rothaarig sein? A parent couple with brown hair has two children with brown hair and one child with red hair. How is the red hair colour inherited? What is the probability for a fourth child of this couple to have red hair? Name Frage 6 (5P.) Bindungsgleichgewichte / binding equilibria Ein Protein P bindet seinen Liganden L mit einer Dissoziationskonstante (KDiss) von 8.10-6 M-1. Bei welcher Liganden-Konzentration ist das Protein zu 80% mit dem Liganden besetzt? Jetzt verdünnen Sie diese Lösung auf das dreifache Volumen. Zu wieviel % ist das Protein nun mit dem Liganden besetzt? Annahme: [Ptotal] << [Ltotal] A protein P binds its ligand L with a dissociation constant (KBind) of 8.10-6 M-1. Which ligand concentration is required to achieve 80% saturation of the protein with ligand? You now dilute this solution to the 3-fold volume. How many % of the protein are now occupied with ligand? Assumption: [Ptotal] << [Ltotal] Name Frage 7 (5 P.) Physikalische Grundlagen / physical basics a) Berechnen Sie die Ionenstärke einer 0.1 M CaCl2-Lösung (2 P) b) Welche der folgenden Aussagen sind richtig bzw. falsch (bitte ankreuzen) (Je 0.5 P.) richtig falsch □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Bei Reaktionen 2. Ordnung ist die Halbwertszeit über den gesamten Reaktionsverlauf konstant. Bei der Hydrolyse von ATP zu ADP und Phosphat wird eine Energie von ca. 30 kJmol-1 frei. Wenn bei 25 °C im Gleichgewicht zwei Zustände A und B im Verhältnis A:B = 1:10 populiert sind, ist Zustand A ca. 5.7 kJmol-1 stabiler als B. Energetisch ungünstige Prozesse (G>0) können in der Zelle ablaufen, wenn im Gleichgewicht nur gering populierte Moleküle selektiv weiterreagieren. Die Aktivierungsenergie chemischer Reaktionen kann durch die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Anfangskonzentrationen bestimmt werden. Ein Enzym katalysiert eine bestimmte Reaktion, die spontan nicht abläuft. Wenn die Enzymkonzentration nun halbiert wird, halbiert sich auch die Reaktionsgeschwindigkeit. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------a) Calculate the ionic strength of a 0.1 M CaCl2-solution (2 P) b) Which of the following statements are correct/wrong (please mark with a cross)? (0.5 P. each) correct wrong □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ The half-life of second-order reactions is constant during the entire course of the reaction The hydrolysis of ATP to ADP and phosphate liberates an energy of approximaately 30 kJmol-1. When two states A and B are populated at equilibrium and 25°C to a ratio of A:B = 1:10, state A is about 5.7 kJmol-1 more stable than B. Energetically unfavorable reactions (G>0) can occur in the cell when only the molecules that are populated to a small extent at equilibrium react further. The activation energy of a chemical reaction can be determined via the dependence of the reaction velocity on the initial concentrations. An enzyme catalyses a reaction that does not occur spontaneously. If you now decrease the enyzme concentration 2-fold, the reaction velocity also drops 2-fold. Name Frage 8 (5 P.) Enzyme / enzymes a) Zeichen Sie ein Diagramm das zeigt, wie die Anfangsgeschwindigkeit einer Enzymkatalysierten Reaktion von der Substratkonzentration abhängt, und zeichnen Sie ein, wo KM liegt (2 P). a) Draw a diagram showing the dependence of the initial velocity of an enzymecatalyzed reaction on substrate concentration, and indicate KM (2 P). b) Erklären Sie den Unterschied zwischen einem kompetitiven und einem nichtkompetitiven Inhibitor (1 P). b) Explain the difference between a competitive and a non-competitive inhibitor (1 P). c) Tragen Sie die fehlenden Zahlenwerte ein: (Je 1 P) Ein Enzym aus 100 Aminosäuren hat einen Durchmesser von ca. .Å Die höchsten bekannten Beschleunigungsfaktoren von Enzymen sind im Bereich von -fach c) Fill in the lacking numbers (1 P each) An enzyme consisting of 100 amino acids has a diameter of about . …….Å. The highest known acceleration factors of enzymes are in the range of ……-fold. Name Frage 9 (5 P.) Amino- und Nucleinsäuren Zeichen Sie die Strukturformeln der folgenden Moleküle: Draw the covalent structures of the following molecules: a) Das Dipeptid aus Lysin und Glutamat (Lys-Glu) (3 P) The dipeptide composed of lysine and glutamate (Lys-Glu) (3 P) b) ATP (2 P) Name Frage 10 (5 P.) Zucker und Lipide (carbohydrates and lipids) a) Zeichnen Sie die Strukturformel von -D-Glucopyranose in einer Sesselform (1.5 P) a) Draw the covalent structure of -D-glucopyranose in a chair conformation (1.5 P) b) Zeichen sie die Strukturfomel von Cholesterin (1.5 P) b) Draw the covalent structure of cholesterol (1.5 P). c) Nennen Sie je 2 Beispiele für Speicher- und Struktur-Polysaccharide (2 P). c) Name 2 examples each for storage polysaccharides and structural polysaccharides.(2 P) Name Frage 11 (5P.) In welcher Form (einzelsträngig/doppelsträngig; linear/zirkulär) liegt die DNA in einem eukaryotischen Chromosom vor? Welche elektrostatischen Probleme sind bei der engen Packung der DNA zu lösen, und mit Hilfe welcher Komponenten wird dieses Problem gelöst? In which form (single stranded/double stranded; linear/circular) is DNA found in a eukaryotic chromosome? Which electrostatic problems must be solved in the dense packing of the DNA, and with the help of which components is this problem solved? Name Frage 12 (5P.) Wie führt man die Polymerase Chain Reaction (PCR) durch, und wofür wird sie verwendet? How does one carry out the Polymerase Chain Reaction (PCR), and what is it used for? Name Frage 13 (5P.) Wofür steht der Begriff “cDNA”? Wie gehen Sie bei der Herstellung einer „cDNA Bibliothek“ vor? In welchen grundlegenden Aspekten unterscheidet sich eine Bibliothek der genomischen DNA von einer cDNA Bibliothek? What does the term „cDNA“ stand for? How do you prepare a “cDNA library”? In which essential aspects does a library of genomic DNA differ from a cDNA library? Name Frage 14 (5P.) Die Produkte der Lichtreaktion der Photosynthese sind ATP und NADPH + H+. Geben Sie die Reaktionsgleichungen an, über die die beiden Kofaktoren gebildet werden (Strukturformeln nicht erforderlich). Beide Reaktionen sind endergon. Geben Sie an, woher die jeweils benötigte Energie an der Thylakoidmembran kommt. The products of the light reaction of photosynthesis are ATP and NADPH + H+. Indicate the reactions through which the two cofactors are formed (chemical structures not required). Both reactions are endergonic. Indicate the respective origin of the energy at the thylakoid membrane. Name Frage 15 (5P.) Wie geht man bei der reproduktiven Klonierung eines Tieres vor (Stichwort: Dolly)? How does one proceed in the reproductive cloning of an animal (keyword: Dolly)? Name Frage 16 (5P.) a. Nennen Sie 4 Strukturen, die für die elektrische Ausbreitung und Koordination des Herzrhytmus verantwortlich sind (2P) a. Name 4 structures that are required for the coordinated propagation of electrical impulses and the heart rhythm (2P) b. Beschreiben Sie den Fluss des Blutes durch das Herz-Lungensystem. Benennen Sie die verschiedenen Herzklappen und ihre Lage im Herzen (2P) b. Describe the flow of blood through the cardiopulmonary system. List the heart valves and their locations (2P) c. Was sind die Folgen eines defekten Septums zwischen dem rechten und linken Herzventrikel (1P)? c. What are the consequences of a large ventriculospeptal defect (a septal defect) between the right and left ventricle of the heart (1P) Name Frage 17 (5P.) Ordnen Sie einen Syntheseort (Organ) und eine Funktion zu den folgenden Hormonen. Assign an organ of synthesis and a function to each hormone. a. Organ b. Funktion Melatonin engl. melatonin Insulin engl. insulin Trijodthyroxin engl. triiodothyroxine Adiuretin engl. vasopressin Adrenocorticotropin (ACTH) engl. adrenocorticotrophin (ACTH) Wählen Sie je eine der unten angegebenen Begriffen aus: Choose from the following terms: Organe: 1. Pankreatische a-Zellen; 2. Schilddrüse, 3. Nebenschilddrüse; 4. Nebennierenmark; 5. Nebennierenrinde; 6. Adenohypophyse; 7. Neurohypophyse; 8. Hypothalamus; 9. Zirbeldrüse; 10. Hoden; 11. Ovarien; 12. Pankreatische -Zellen Organs: 1. Pancreatic a-cells; 2. thyroid gland, 3. parathyroid gland; 4. adrenal medulla; 5. adrenal cortex; 6. anterior pituitary; 7. posterior pituitary; 8. hypothalamus; 9. pineal gland;; 10. testes;; 11. ovaries;; 12. pancreatic -cells Funktionen: 1. Erhöhung der Kalziumspiegel im Blut; 2. Erniedrigung der Kalziumspiegel im Blut; 3. Stimulation der Glukokortikoidsynthese; 4. Aufnahme von Glukose in Muskel und Fett; 5. Resorption von Wasser im proximalen Tubulus; 6. Stimulierung der Thyroxinsynthese; 7. Erhöhung der katabolischen Rate; 8. Regulation des zirkadianen Rhytmus Functions: 1. Increase of calcium levels in the blood; 2. Decrease of calcium levels in the blood; 3. Stimulation of Glucocortikoidsynthesis; 4. Uptake of glucose in muscle and adipose tissue; 5. Resorption of water in the proximal tubulus; 6. Stimulation of thyroxin synthesis; 7. Increase of the catabolic rate; 8. Regulation of the circadian rhythm Name Frage 18 (5P.) 1. Welche Vorgänge finden statt, wenn ein Reiz die Membran eines Neurons depolarisiert? 1. Which processes occur when a stimulus depolarizes the membrane of a neuron? a. Na+ diffundiert aus der Zelle. a. Na+ diffuses out of the cell. b. Das Aktionspotential nähert sich null. b. The action potential approaches zero. c. Das Membranpotenzial wird vom Ruhepotential auf eine Spannung nahe des Schwellenpotentials gebracht. c. The membrane potential of the resting state approaches the threshold potential. d. Die Depolarisation folgt der “Alles oder Nichts” Regel. d. Depolarization underlies the “all or none” rule. e. Das Zellinnere wird im Vergleich zu aussen negativer in seiner Ladung. e. The charge inside the cell turns negative compared to the outside. 2. Welche der folgenden elektrischen Veränderungen der Neurone sind graduierte Ereignisse? Markieren Sie alle richtigen Antworten. (2P) 2. Which of the following electrical changes of neurons are considered graduated responses? Mark all correct answers. (2P) a. b. c. d. e. EPSPs IPSPs Aktionspotentiale (action potentials) Depolarisation durch Reize (depolarization by a stimulus) Hyperpolarisation durch Reize (hyperpolarization by a stimulus) 3. Beschreiben Sie die elektrische Erregungsausbreitung des Kniesehnenreflexbogen. (1P) 3. Describe the electrical transmission of the patellar reflex arc. (1P) Name Frage 19 (5P.) 1. Ordnen Sie den verschiedenen Zelltypen eine passende Aussage zu. (3P) 1. Assign to each cell type the most appropriate statement. (3P) Mastzelle (mast cell) Lymphozyt (lymphocyt) T-Helferzelle (T-helper cell) B-Zelle (B-cell) B-Gedächniszelle (B-memory cell) Zytotoxische T-Zelle (cytotoxic T-cell) Neutrophile (neutrophil) a. a. b. b. c. c. d. d. e. e. f. f. g. übt humorale Immunität aus mediates humoral immunity tötet virusinfizierte Körperzellen kills virus-infected cells enthält Histamine contains histamines eine phagozytotische weisse Blutzelle is a phagocytotic white blood cell ist der am haufigsten mit HIV infizierte Zelltyp is the most frequently HIV-infected cell type eine langlebige Zelle, die rasche sekundäre Immunantworten ermöglicht is a long-lived cell, which enables rapid secondary immune responses eine allgemeine Bezeichnung für Leukozyten, die zu einer spezifischen Antigenerkennung fähig sind g. a general term for leucocytes, which are capable of specific antigen recognition 2. Welche Antwort ist richtig? (2P) 2. Which answer is correct? (2P) Eine Rh-negative Mutter bekommt ein Rh-positives Baby. Die Mutter wird mit Rh-faktorspezifischen Antikörpern behandelt, um A Rh-negative mother has a Rh-positive baby. The mother is treated with Rh-factorspecific antibodies a. sie vor einer unangemessenen Immunantwort zu schützen a. to protect her from a inappropriate immune response b. zu verhindern, dass sie B-Gedächniszellen produziert, die spezifisch für den RhFakor sind. b. to prevent the production of B-memory cells, which are specific for the RhFactor c. ihre zukünftigen Rh-positiven Babys zu schützen c. to protect any future Rh-positive babys d. eine Immunreaktion auf Rh-Antikörper zu induzieren d. to induce an immune reaction against Rh-Antibodies e. Sowohl a. als auch c. sind richtig e. Answers a. and c. are correct f. Sowohl b. als auch c. sind richtig f. Answers b and c are correct Name Frage 20 (5P.) 1. Benennen Sie die Strukturen A bis F des unten dargestellten Nephrons. (3P) 1. Name the structures labeled A to F of the nephron shown below. (3P) A: B: C: D: E: F: 2. Welcher Prozess im Nephron ist der am wenigsten Selektive? (2P) 2. Which process in the nephron is the least selective? (2P) a. b. c. d. e. Sekretion (Secretion) Reabsorption (Reabsorption) Transport über Epithelien (Transport across the epithelium) Ultrafiltration (Ultrafiltration) Pumpen von Salzionen in der Henle-Schleife (Salt channels in the loop of Henle)
