Abiturprüfung 2011

Abiturprüfung 2011
Hinweise zur Korrektur und Bewertung
der Abiturprüfungsarbeiten in
Biologie
als Leistungskursfach
Nicht für den Prüfling bestimmt
Die Korrekturhinweise enthalten keine vollständige Lösung der
Aufgaben, sondern nur kurze Angaben zur erwarteten Schülerleistung.
Nicht genannte, aber g l e i c h w e r t i g e Lösungswege und
Begründungen sind g l e i c h b e r e c h t i g t.
Die den einzelnen Aufgabenabschnitten zugeordneten Bewertungseinheiten bringen das relative Gewicht der einzelnen Aufgabenabschnitte
innerhalb einer Aufgabe zum Ausdruck.
Die Einschätzung der erbrachten Prüfungsleistungen hat sich an der
maximal erreichbaren Zahl von jeweils 40 Bewertungseinheiten (BE) zu
orientieren.
-2-
U
Umrechnung der erreichten Bewertungseinheiten in Notenpunkte:
Für die Erstellung der Gesamtnote bzw. der Notenpunkte ist folgende
Zuordnungstabelle zugrunde zu legen:
Bewertungseinheiten
Noten mit
Notenpunkte
Tendenzangabe
Intervalle in %
120 ... 115
114 ... 109
108 ... 103
+1
1
1-
15
14
13
15
102 ...
96 ...
90 ...
97
91
85
+2
2
2-
12
11
10
15
84 ...
78 ...
72 ...
79
73
67
+3
3
3-
9
8
7
15
66 ...
60 ...
54 ...
61
55
49
+4
4
4-
6
5
4
15
48 ...
40 ...
32 ...
41
33
25
+5
5
5-
3
2
1
20
24 ...
0
6
0
20
Diese Zuordnungstabelle ist immer nur auf die gesamte Prüfungsaufgabe, nicht aber auf eine Teilaufgabe bzw. einzelne Aufgabenabschnitte anzuwenden.
-3-
A 1 Morbus Gaucher
1.1
Aminosäuren; Carboxyl- und Aminogruppe bilden die Peptidbindung;
Beschreibung der Sekundärstruktur (Faltblatt und Helix) und deren
Stabilisierung.
[5 BE]
1.2
Herstellung einer Enzymlösung und von Lösungen mit unterschiedlicher
Substratkonzentration; Messung der Reaktionsgeschwindigkeit z. B.
über die Bildung von Glucose; konstante Bedingungen: z. B.
Enzymkonzentration, Temperatur, pH-Wert.
[5 BE]
2
Z. B. Bestimmung der Glucocerebrosid-Konzentration in Zellen,
Beschreibung dieses Heterozygotentests und Ableitung über
Stammbaumanalyse;
beide Eltern homozygot dominant: Wahrscheinlichkeit 0 %;
Elternteile heterozygot und homozygot: Wahrscheinlichkeit 0 %
beide Eltern heterozygot: Wahrscheinlichkeit 25 %.
3.1
Substanz 1
Substanz 2
Substanz 3
Substanz 4
[10 BE]
geeignet, da B langsamer gebildet wird
geeignet, da B schneller abgebaut wird
ungeeignet, da es zur zusätzlichen Anreicherung von
B kommt
ungeeignet, da es zur zusätzlichen Anreicherung von
B kommt
[6 BE]
3.2
Bei Miglustat handelt es sich um Substanz 1; kompetitiver Hemmstoff
aufgrund struktureller Ähnlichkeit zum Substrat; Diagramm gemäß
Lehrbuch.
[6 BE]
4
Abbau zu aktivierter Essigsäure: 9 NADH/H + und 9 FADH 2 ;
9 Moleküle aktivierte Essigsäure  im Citratzyklus 27 NADH/H + ,
9 FADH 2 und 9 ATP;
in der Atmungskette: 36 NADH/H +  108 ATP; 18 FADH 2  36 ATP
Summe: 153 ATP-Moleküle. 1
P
P
B
B
P
B
P
B
P
TP
P
B
B
PT
1
[8 BE]
In neueren Lehrwerken der Biochemie (z. B. Stryer: Biochemie. Spektrum-Verlag, Heidelberg 2007, 6. Aufl., S.
+
586) findet man als Umrechnungsfaktor für NADH/H in ATP den Wert 2,5 und für FADH 2 den Wert 1,5. Zur
+
Berechung dieser Aufgabe wurden noch die alten Werte 3 (NADH/H ) bzw. 2 (FADH 2 ) verwendet. In den
Schülerlösungen sind beide Möglichkeiten gleichwertig zu behandeln.
TP
PT
P
P
B
P
P
B
B
B
-4-
A 2 Telomerase
1
Mechanismus der semikonservativen Replikation.
2.1
Beschriftete schematische Skizze der Kombination aus DNA- und RNAStrang.
[6 BE]
2.2
Telomerase ist eine DNA-Polymerase, da sie DNA-Nukleotide verknüpft;
Telomerase bewirkt, dass die Telomere nicht kürzer werden  Verlust
von Genen wird verhindert (alternativ: Lebensdauer der Zellen wird
verlängert).
[4 BE]
2.3
Telomerase = Enzym, DNA mit kurzen Telomeren = Substrat,
Telomerase mit DNA = Enzym-Substrat-Komplex, DNA mit langen
Telomeren = Produkt;
Erläuterung:
Telomerase bildet mit den Substratmolekülen am Beginn der Reaktion
Enzym-Substrat-Komplexe, die dann in Enzym und Produkt zerfallen 
rasche Abnahme der Substratkonzentration und im gleichen Maße
Ansteigen der Produktkonzentration; aufgrund der Bildung des EnzymSubstrat-Komplexes nimmt freie Enzymkonzentration in dem Maße ab,
wie Enzym-Substrat-Komplexe entstehen; danach langsamer Anstieg,
da aufgrund der abgenommenen Substratkonzentration die Enzyme
nicht mehr so häufig auf Substratmoleküle treffen; das ist auch der
Grund dafür, dass die Konzentration des Enzym-Substrat-Komplexes
mit der Zeit abnimmt.
[8 BE]
2.4
Beschriftetes Diagramm: graphische Darstellung der Längenzunahme;
Substratzufuhr führt nicht zur Aufhebung der Hemmung; Hemmung
kann nicht kompetitiv sein; z. B. allosterischer Hemmstoff, bindet an das
allosterische Zentrum, Konformationsänderung am aktiven Zentrum. [6 BE]
2.5
Z. B. Hemmung der Telomerase führt zu einer stark verminderten
Aktivität des Enzyms  verkürzte Lebenszeit der Krebszellen;
Nebenwirkung: z. B. Alterungsprozess gesunder Körperzellen könnte
beschleunigt werden.
3
[8 BE]
[4 BE]
Telomere in „älteren“ (ausdifferenzierten) Körperzellen bereits verkürzt
 Zahl der noch möglichen Zellteilungen vermindert  frühzeitiges
Absterben von Zellen  Krankheitssymptome treten frühzeitig auf
(Begründete in sich schlüssige Alternativlösungen sind ebenfalls zu
werten.).
[4 BE]
-5-
B 1 Lactose-Toleranz und Lactose-Intoleranz
1.1
1.2
Phospholipiddoppelschicht; integrierte Lactase mit Lactose;
Kanalprotein für Galactose und Glucose.
[7 BE]
Z. B.: geringe Substratspezifität, da auch Cellulose gespalten wird;
Wirkungsspezifität: Spaltung einer bestimmten glycosidischen Bindung.
[4 BE]
2.1
Transkription anhand einer beschrifteten Skizze.
2.2
Glycolyse: Abbau der Glucose zu 2 Molekülen Brenztraubensäure;
Bildung von 2 ATP und 2 NADH/H + ;
Milchsäuregärung: Reduktion der Brenztraubensäure zu Milchsäure mit
NADH/H + mit Strukturformeln; Rückgewinnung von NAD + .
[6 BE]
P
P
P
[7 BE]
P
P
P
3
Beschreibung von Genfrequenzänderungen durch Gendrift.
[4 BE]
4
Autosomal-rezessiv; begründeter Ausschluss von autosomal-dominant
(Eltern 3 und 4) und X-chromosomal-rezessiv (Eltern 5 und 6).
[6 BE]
5
Trinken einer Glucose-Lösung: a) Anstieg Blutzuckerspiegel  LactaseInaktivität; b) kein Anstieg  verminderte Aufnahmefähigkeit  geeignet
zur Unterscheidung der beiden Krankheiten;
Trinken einer Lactose-Lösung: kein Anstieg Blutzuckerspiegel  nicht
geeignet zur Unterscheidung der beiden Krankheiten.
[6 BE]
-6-
B 2 Lebensraum See
1
Veranschaulichung der Zonierungen eines Sees anhand einer
beschrifteten Skizze.
[6 BE]
2
Erläuterung der unterschiedlichen Ausnutzung durch die dargestellten
Vogelarten: z. B. zeitliche und räumliche Nahrungsnischen;
Konkurrenzausschlussprinzip.
[6 BE]
3
Unter natürlichen Bedingungen Wanderung, im künstlichen Becken
halten sich die Daphnien am Tag und in der Nacht in den oberen
Bereichen des Beckens auf;
Begründung: z. B. dort befindet sich das Phytolankton  optimale
Nahrungsbedingungen; bei Feinddruck tagsüber vermehrt Rückzug in
tiefere Bereiche; schlechtere Nahrungsbedingungen aber geringerer
Raubdruck (z. B. durch Fische und Insekten);
Hypothese: z. B. Daphnien registrieren räuberische Fische anhand von
im Wasser gelösten Stoffen, die von den Fischen abgeben wurden
(chemische Wahrnehmung);
Experiment: z. B. Zugabe von Fischextrakt.
[6 BE]
4
Eiweißmolekül wird durch Bakterien in Bruchstücke (Peptide) und
anschließend in Aminosäuren gespalten; Abspaltung der Aminogruppe
und Umwandlung in Nitrat- (NO 3 - )-Ionen; Nitrat-Ionen als Mineralstoff
für Pflanzen zur Herstellung stickstoffreicher Produkte wie z. B.
Nukleotide und Aminosäuren.
[6 BE]
B
PB
P
5.1
Bedeutung der Phosphat-Ionen für den Eutrophierungsprozess.
5.2
Entschlammung: Entfernung von Biomasse und somit von PhosphatIonen  bessere Wasserqualität, aber z. B. Zerstörung von
Lebensräumen durch den Maschineneinsatz;
Belüftung: Zufuhr von Sauerstoff führt zum aeroben Abbau im
Tiefenwasser und somit zur Bindung vom Phosphat-Ionen im Sediment
(als FePO 3 )  bessere Wasserqualität, aber z. B. hoher technischer
Aufwand.
[5 BE]
B
5.3
[5 BE]
B
Maßnahme: Reduzierung des Fischbestandes; je größer der Bestand an
planktonfressenden Kleinfischen, umso weniger Zooplankton mit hoher
Filtrierleistung ist vorhanden  Masse des Phytoplanktons steigt.
[6 BE]
-7-
C 1 Magen und Darm
1.1
Streptococcus thermophilis eignet sich nicht: bereits nach 60 Minuten
beträgt die Überlebensrate 0 %  stirbt bereits im Magen ab, somit
kommen keine lebenden Bakterien im Dünndarm an; Lactobacillus
acidophilus ist geeignet: nach 120 Minuten sind noch 60 % der
Bakterien am Leben und erreichen folglich den Darm.
[4 BE]
1.2
Beschriftetes Diagramm; Erklärung der Phasen.
[6 BE]
2.1
Antagonistische Wirkung von Sympathikus (Noradrenalin) und
Parasympathikus (Acetylcholin).
[4 BE]
2.2
Acetylcholin führt zu einer Depolarisation, die Frequenz der Aktionspotenziale wird erhöht, es kommt zu einer Muskelkontraktion;
z. B. Acetylcholin lagert sich an die Rezeptoren auf der Muskelzellmembran an  Öffnung der Ionenkanäle und Einstrom von CalciumIonen  Depolarisation  (Muskel-)Aktionspotenzial;
Noradrenalin verhindert Aktionspotenziale, Erschlaffung der Muskulatur;
z. B. Noradrenalin besetzt die Rezeptoren ohne Öffnung der Ionenkanäle, keine Depolarisation  kein Aktionspotenzial.
[9 BE]
2.3
Gift zerstört Membran der Vesikel, der Transmitter bleibt im
Endknöpfchen und gelangt nicht in synaptischen Spalt  die Ionenkanäle öffnen sich nicht  keine Aktionspotenziale  keine
Magenkontraktion; Folgen: Weitertransport des Nahrungsbreis gestört;
Verdauungsstörungen.
[5 BE]
3
Benennung: 1: sensibler, afferenter Nerv; 2: motorischer, efferenter
Nerv;
Darmentzündung: Erregung  sensibler Nerv (1)  Umschaltung auf
motorischen Nerv (2)  Kontraktion Bauchmuskel  Verspannung
(Härte);
ebenfalls vom gleichen Ursprungsnerv 1 über zwei Synapsen auf
motorischen Nerv, der die Blutgefäße in der Bauchdecke zu stärkerer
Durchblutung aktiviert (Rötung!).
[6 BE]
4
Beschreibung der Transduktion.
[6 BE]
-8-
C 2 Bakterielle Diversität und Evolution
1.1
1.2
Der biologische Artbegriff definiert Art als natürliche Fortpflanzungsgemeinschaft, die von anderen vergleichbaren Gruppen reproduktiv
isoliert ist. Bakterien vermehren sich durch Zellteilung, also ungeschlechtlich. Ein Sexualpartner ist nicht erforderlich und eine echte
sexuelle Fortpflanzung existiert nicht.
[5 BE]
Kriterien: z. B. Ähnlichkeit der DNA-Sequenz, ähnliche Stoffwechselvorgänge; je höher die Ähnlichkeiten, umso näher die Verwandtschaft;
Methode: z. B. Sequenzanalyse der DNA, Identifizierung von Stoffwechselprodukten.
[5 BE]
1.3.1 Antibiotika als Selektionsfaktor  Bakterien, die durch Mutation,
Rekombination oder Konjugation eine Resistenz erlangt haben, können
dieses Merkmal an die Folgegenerationen weitergeben
 Antibiotikaresistenz stellt einen Selektionsvorteil dar; vermehrtes
Auftreten von Erregern mit Resistenzen an Orten, an denen Antibiotika
verabreicht werden; durch Verabreichung unterschiedlicher Antibiotika
Auftreten von multiresistenen Erregern.
[7 BE]
1.3.2 Z. B. Plasmidaufnahme mit Resistenzgen, Veränderung der
Permeabilität der Membran, strukturelle Veränderung des Wirkortes,
enzymatischer Abbau des Antibiotikums.
2.1
Codogener Strang:
mRNA-Strang:
Aminosäuresequenz:
3' ... TTT CTT GTT GTT TTA CGA ... 5'
5' ... AAA GAA CAA CAA AAU GCU …3'
Lys Glu Gln Gln Asn Ala.
[3 BE]
[4 BE]
2.2
Z. B.
nonsense-Mutation: Punktmutation im Triplett TTT zu ATT 
Stoppcodon, eingeführte Stoppcodons führen meist zur
Funktionslosigkeit des Proteins und können nur dann ohne Folgen
bleiben, wenn sie am relativen Ende des Gens auftreten;
stille Mutation: Punktmutation im Triplett TTT zu TTC; Lys bleibt
erhalten, keine Veränderung der Funktion, da Struktur gleich bleibt;
sinnverändernde Mutation: Punktmutation im Triplett CTT zu CGT 
Einbau von Ala statt Glu, Konformationsänderungen des Proteins
können zur Funktionslosigkeit führen, ohne Folgen bleiben oder sogar
die Funktion des Proteins verbessern.
[8 BE]
3
Summengleichung der bakteriellen Photosynthese:
6 CO 2 + 12 H 2 S  C 6 H 12 O 6 + 12 S + 6 H 2 O;
beschriftetes Schema der bakteriellen Lichtreaktionen mit nur einem
Photosystem.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
[8 BE]