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SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2009 BIOLOGIE (Grundkursniveau) Einlesezeit: Bearbeitungszeit:
30 Minuten 210 Minuten
Der Prüfling wählt je ein Thema aus den Gebieten G (Grundlagen) und V (Vertiefung) zur Bearbeitung aus. Die zwei zur Bewertung vorgesehenen Themen sind vom Prüfling anzukreuzen. Die Entscheidung ist mit der Unterschrift zu bestätigen. Themenblock Grundlagen (G)
Thema G 1:
Die Leber – Organ mit vielfältigen Funktionen
Thema G 2:
Bakterien
Themenblock Vertiefung (V)
Thema V 1:
Beeinflussung der Enzymaktivität
Thema V 2:
Umweltfaktoren in Gewässern
Thema V 3:
Tageszeitliche Aktivitätsunterschiede bei Raupen
Unterschrift des Prüflings:......................................... Seite 1 von 6
SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2009
BIOLOGIE (GRUNDKURSNIVEAU)
Thema G 1: Die Leber – Organ mit vielfältigen Funktionen 1
Die Leber liegt beim Menschen im oberen Bauchraum. Sie wird von mehreren großen Blutgefäßen versorgt und übernimmt vielfältige Funktionen.
1.1
Die Stellung der Leber im menschlichen Blutkreislauf ist im Material 1 dargestellt. Beschreiben Sie unter Einbeziehung des Materials den Blutkreislauf des Menschen.
1.2
Die Leber ist stark durchblutet und äußerst stoffwechselaktiv. Im Verhältnis zu ihrer Masse hat sie einen überproportional hohen Anteil am Sauerstoffverbrauch. Erläutern Sie die stoffwechselphysiologischen Zusammenhänge zwischen den genannten Erscheinungen.
1.3
Das Blut der zu- und abführenden Gefäße der Leber einer Person wurde nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit analysiert. Das Material 2 zeigt die Ergebnisse. Interpretieren Sie die grafische Darstellung und leiten Sie eine Funktion der Leber ab.
2
Leberzellen produzieren u. a. eine Vielzahl von Proteinen, von denen einige an das Blut abgegeben werden. Eines davon ist das Enzym Alpha-1-Antitrypsin, das vor allem in der Lunge als Gegenspieler Eiweiß spaltender Enzyme Bedeutung hat. Ein Mangel an Alpha-1-Antitrypsin kann zu Leber- und Lungenerkrankungen führen.
2.1
Beschreiben Sie ausgehend von der genetischen Information die Bildung eines Enzymeiweißes.
2.2
Antitrypsinmangel ist eine der häufigsten monogenen Erbkrankheiten, in Deutschland sind mehr als 12 000 Personen davon betroffen. Das entsprechende Gen ist auf dem Chromosom 14 lokalisiert. Neben dem normalen Allel existiert in der Bevölkerung unter anderem ein mutiertes Allel, dessen homozygote Träger ein hohes Risiko für Lungenund Lebererkrankungen tragen. Bei Heterozygoten ist dieses Risiko nicht erhöht. Begründen Sie mithilfe der Vererbungsregeln die Art des Erbganges sowie die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Kind heterozygoter Eltern an Antitrypsinmangel leidet.
Aus urheberrechtlichen Gründen wird von der Veröffentlichung der Abbildungen und Texte abgesehen.
Materialien zum Thema G 1: Material 1 zur Aufgabe 1.1:
Ausschnitt aus dem menschlichen Blutkreislauf (schematisch)
Material 2 zur Aufgabe 1.3:
Blutzuckerwerte einer Person
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BIOLOGIE (GRUNDKURSNIVEAU)
Thema G 2: Bakterien 1
Das im Menschen vorkommende Darmbakterium Escherichia coli gehört zu den am besten untersuchten Organismen. Im Vergleich zu den Zellen von Eukaryoten ist die Bakterienzelle kleiner und einfacher aufgebaut.
1.1
Stellen Sie den Bau einer Bakterienzelle in einer beschrifteten Skizze dar.
1.2
Die Vermehrung der Bakterien erfolgt ungeschlechtlich meist durch Querteilung. Jeder Zellteilung geht eine DNA-Replikation voraus. Beschreiben Sie unter Verwendung des Materials 1 den Verlauf der DNA-Replikation.
1.3
Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine DNA-Replikation in vitro. Vergleichen Sie tabellarisch die DNA-Replikation in einer lebenden Zelle nach vier selbst gewählten Kriterien mit der PCR.
2
Etwa die Hälfte der menschlichen Krankheiten wird durch Bakterien verursacht.
2.1
Erläutern Sie drei biotische Beziehungen zwischen den im Material 2 aufgeführten Organismen und nehmen Sie begründet Stellung zu dem beschriebenen Eingriff des Menschen.
2.2
Cyanobakterien in Gewässern bilden häufig Neurotoxine. So ist das von ihnen gebildete Anatoxin A ein Alkaloid, das mit Strychnin verglichen werden kann. Es imitiert an den Synapsen den Effekt von Acetylcholin, kann aber von der Acetylcholinesterase nicht gespalten werden. Das ebenfalls von den Cyanobakterien gebildete Saxitoxin blockiert die Natriumkanäle auf dem Axon. Begründen Sie die Auswirkungen der genannten Neurotoxine auf die Erregungsübertragung bei Tieren, die diese Stoffe mit dem Wasser aufnehmen.
Aus urheberrechtlichen Gründen wird von der Veröffentlichung der Abbildungen und Texte abgesehen.
Materialien zum Thema G 2: Material 1 zur Aufgabe 1.2:
DNA-Replikation (schematisch)
Material 2 zur Aufgabe 2.1:
Vom Nutzen der Madeira-Mauereidechse
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BIOLOGIE (GRUNDKURSNIVEAU)
Thema V 1: Beeinflussung der Enzymaktivität Enzyme übernehmen wichtige Funktionen im Stoffwechsel der Organismen. Ihre Aktivität wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. 1
Wasserstoffperoxid zerfällt unter geeigneten Bedingungen zu Wasser und Sauerstoff. In zwei Reagenzgläser werden jeweils 1 ml 3%ige Wasserstoffperoxid-Lösung (H2O2) eingefüllt. In das erste Glas wird ein Milliliter roher Kartoffelpresssaft und in das nächste Reagenzglas ein Milliliter gekochter Kartoffelpresssaft hinzugegeben. Die Beobachtung erfolgt in einem Zeitraum von ca. einer Minute. Führen Sie das beschriebene Experiment durch, fertigen Sie ein Protokoll an und interpretieren Sie Ihre Beobachtungen.
2
Werten Sie die nachfolgenden Materialien aus und leiten Sie daraus die Wirkung von Citronensäure sowie ADP auf das Enzym Phosphofructokinase ab.
Aus urheberrechtlichen Gründen wird von der Veröffentlichung der Abbildungen und Texte abgesehen.
Materialien zum Thema V 1: Material 1 zur Aufgabe 2:
Wirkung von Enzymen
Material 2 zur Aufgabe 2:
Schematische Darstellung der Phosphofructokinase
Material 3 zur Aufgabe 2: A – Stoffkonzentrationen bei veränderter ADP-Konzentration B – Stoffkonzentration bei veränderter Citronensäure-Konzentration
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BIOLOGIE (GRUNDKURSNIVEAU)
Thema V 2: Umweltfaktoren in Gewässern Die Artenvielfalt in einem Biotop ist ein Indiz für die Qualität des Lebensraumes. Das Auftreten einzelner Arten ermöglicht Rückschlüsse auf die herrschenden Bedingungen. Organismen ertragen Schwankungen der Umweltfaktoren in unterschiedlichem Maße. So ist der Sauerstoffgehalt ein wichtiges Kriterium für das Überleben im Gewässer. 1
Werten Sie die Abbildungen des Materials 1 A und 1 B aus und erläutern Sie die Zusammenhänge zwischen den angegebenen abiotischen Faktoren und dem Auftreten der Organismen im Fluss.
2
Das Material 2 zeigt die Sauerstoffsättigung einer Wasserprobe bei unterschiedlichen Temperaturen unter Laborbedingungen. Dagegen ist am Boden nährstoffreicher, stehender, tiefer Gewässer trotz niedriger Temperatur meist kein Sauerstoff verfügbar, während in den wärmeren oberen Schichten vergleichsweise viel Sauerstoff gelöst ist. Nehmen Sie Stellung zu diesem scheinbaren Widerspruch.
Aus urheberrechtlichen Gründen wird von der Veröffentlichung der Abbildungen und Texte abgesehen.
Materialien zum Thema V 2: Material 1 zur Aufgabe 1: A – Abiotische Faktoren im Flussverlauf B – Überlebensrate verschiedener Tiere in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt Material 2 zur Aufgabe 2:
Sauerstoffsättigung in Abhängigkeit von der Temperatur
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BIOLOGIE (GRUNDKURSNIVEAU)
Thema V 3: Tageszeitliche Aktivitätsunterschiede bei Raupen Der aus Asien stammende Eulenfalter Mythimna separata legt seine Eier an den Blättern von Mais, Hirse, Reis und anderen Getreidearten ab. Die aus den Eiern geschlüpften Raupen fressen die Blätter soweit ab, dass lediglich deren Mittelrippe stehen bleibt. Dabei sind sie vor allem in der Nacht aktiv und verbringen den Tag unter den Blättern versteckt. Maispflanzen, die von den Raupen befallen sind, sondern vor allem tagsüber leichtflüchtige Substanzen ab, die unter anderem Brackwespen der Art Cotesia karyai anlocken. Diese tagaktiven Brackwespen legen ihre Eier in die Raupen des Eulenfalters ab. Nach dem Schlüpfen ernähren sich die Wespenlarven von den Raupen. 1
Leiten Sie die Formen der jeweiligen interspezifischen Wechselbeziehungen zwischen den im Text genannten Arten ab.
2
In einer Versuchsreihe wurde überprüft, welche Faktoren das Versteckverhalten der Raupen des Eulenfalters auslösen. Werten Sie Durchführung und Ergebnisse der im Material dargestellten Versuche aus.
Aus urheberrechtlichen Gründen wird von der Veröffentlichung der Abbildungen und Texte abgesehen.
Materialien zum Thema V 3: Material zur Aufgabe 2: A – Durchführung von Laborversuchen mit Eulenfalterraupen B – Versuchsergebnisse
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