Biologie Vorabi

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sind Miesmuscheln weniger geschützt und damit eine leichtee Beute für Fressfeinde. auf Ein Anstieg der Biomasse kann man also gute Bedingungen, wie wenig Strömung und Schlechte Bedingungen für Fressfinde ableiten Sinkt die Biomasse bedeutet das, V dass die Realnische durch negative Faktoren, wie viel Strömung und Fressfeinden bedroht wird. d) Die Pazifische Auster wurde von uns Menschen in die Nordsee eingeführt und breitete sich schneller und größer aus, ✓ als vermutet wurde. Die Pazifische Auster breitete sich auch ins Gebiet der Miesmuschel aus und ging somit als invasive Art Konkurrenz mit du Miesmuschel ein. ✓ Beide Arten konkurrieren jedoch nicht nur um den teilweise überlappenden Lebensraum ✓ Sondern auch um die Nahrung. * der Schale Die Miesmuschel ist durch ihre glatte Schale nur gering gegen Fressfeinde geschützt. Auf der anderen Seite gibt es jedoch die Pazifisou Auster, deen Schale dick, hart und Scharf. kantig ist. Fress feinde bekommen diese gar nicht auf und müssen auf Miesmuscheln wechseln. Schwer bis Auch die Temperatur hat auf beide Arten einen Einfluss doch, wie sich das klima im Moment entwickelt, hat auch hier die Auster einen Vorteil Warend es bei milderen Wintern zu einem Anstieg an Fressfeinden kommt und die Miesmuschel darunter leidet, kann die pazitische Auster im wärmeren Wasser besser Eier abgeben als in kälterem. Auch wenn der Zeitpunkt unterschiedlich ist, profitiert die Auster auf lange Zeit von den wärmeren Temperaturen. Zusammenfassend kann man also sagen, dass die Auster dabei ist, die Miesmuschel in Schacht zu halten. Wärend Sich die Auster Vor Fressfeinden Schützen kann und Sie Sogar durch die Vertreibung von Wattwürmern ihr Gebiet unattraktiver machen, bleibt der Miesmuschel nichts anderes übrig als sich anzupassen Das Haupt problem der Miesmuschein sina ihre Fressfeinde bzw. ihre fehlenden Abwer- mechanismen. Die Pazifische Auster ist sehr Konkurrenzstark to und hat diese ökologische Nische eingenommen. II Ökologie und Nachhaltigkeit e) Die Schnecke Austern drill Scheint auf den ersten Blick die perfekte Lösung, um die Pazifische Auster einzudämmen. Jedoch besteht auch hier das Risiko, dass Sie sich viel schneller und besser verbreiten kann als die Auster und die Miesmuscul. Sie könnte selbst zu einer invasiven Art werden und sich nicht nur auf die Pazifische Auster begrenzen. Es besteht die Gefahr, dass die Schnecke so Konkurrenzfähig ist, dass Sie die anderen Arten komplett verdrängt und es somit keine Muscheln mehr geben würde.. Lita Pfennig ✓ L Wenn sich jedoch die Schnecke nur auf die größeren Austern Spezialisiert könnte es möglich sein, alle drei Arten" in einem Gebiet zu haben. Es gibt auch Tiere die Schnecken fressen, nur muss man schauen, wie viele die Austendrill fressen. Hat sie zu wenig Fress finde könnte sie sich zu sehr ausbreiten, hat Sie zu viele, Stirbt sie aus und die ✓ Pazifische Auster breitet sich weiter aus. III Neurologie und Selbstverständnis c) ankommendes Signal (6) prasynaptischer Teil Endknopfcuen Enzyin in MAG Synaptischer Spatt postsynaptische Membran Mitochondrium Cat lonen Cat kanale Vesikel • Transmitter / seratonin -Nat lonen dauerhaft geöffnete Ka+ Kanale Ecstasy Hier verhindert Ecstasy, dass das Seratonin wieder in die prasynaptische telle gelangt. Durch die Strukturelle. es kann vom MAD abgebaut werden. Muss ausgeschiert werden. Chemische synapse unter einfluss von Ecstasy mübersichtlich ✓ a) Bei der normalen Signalübertragung kommt ein Nerven Impuls an das Endknopchen an und öffnet damit die Cat Kanale. Sobald diese einstromen, bewegen sich die mit Seratonin befüllten Vesikel in Richtung präsynaptische Membran Das Vesikel verschmilzt mit dem Membran und lasst das Seratonin in den Synaptisdan Spalt frei. Dieses lagert sich dann an den ligandingesteuerten Nat Receptoren an und öffnet mit vollen Rezeptoren die kanāle. Sobald das Nat durch die kanāle strimt U J / ist der Nerven Impuls weitergeleitet. Um eine Dauererregung zu vermeiden Spaltet das MAO das Serotonin und bringt es zur Wiederaufnahme zur präsynaptischen Membran. Hier werden die Teile mithilfe von Mitochondrien wieder zusammengesetzt und in ein Vesikel transportiert. Jetzt wird auf ein neues Signal gewartet und der Prozess beginnt von vorne. Bei der gestörten Signallibertragung befinden Sich weniger mit Fransmitter gefüllte vesiket im Endkrüpuen. Bei der gestörten Signal übertragung befinden Sich weniger Transmitter in den vesikeln, da es einfach weniger zur Verfügung gibt. Wenn die Vesikel durch den Cat einstrom zur Prāsynaptischen Membran gelangen, Schütten Sie weniger Serotonin in den Synaptischen Spalt. Da es aber genau so viel MOA, wie bei einer normalen Signal übertragung gibt, wird das wenige Seratonin sehr schnell wieder abgebaut und die Nat Kanale sind seltener und Kürler geöffnet, was zu einert geringeren Weiterleitung führt. Der Rest verläuft jetzt wieder, wie bei einer normalen signal übertragung. V b) Monoaminoxidase - Hemmer verhindern oder Verlangsamen den Prozess der Spaltung des Serotonins. Wenn das Serotonin nicht gespalten wird bleiben mehr kanale länger geöffnet und auch wenige Transmitter feichen aus, um das Signal weiterzuleiten. Ein Mensch mit Depressionen erhalt also genug Glacksstoff" und verhindert депиз damit, dass sich der Mensch minderwertig und weitere schlechte Dinge fühlt. J h Ein Halluzinogen ist ein Stoff, der durch eine Strukturelle Ähnlichkeit nach Einnahme ✓ ✓an Secotonin rezeptoren binden und die Nat Kanäle dadurch länger öffnet. In M3 Sient man, dass es auch beim Sehzentrum Nerven mit Serotonin rezeptoren gibt. Wenn es jetzt unter Einfluss des Halluzingens zu nicht vorhandenen Farb und Lichteindrücken kommt, liegt das daran, dass Signale übertragen werden, die normalerweise kaum bis gar nicht übertragen worden wären. ✓ Das Gehirn verarbeitet diese falschen übertragungen und der Mensch Sient Dinge, die eigentlich nicht da Sind. e) Wie man aus Material 2 erkennen Kann verändern sich Zellen, wenn man Halluzinogene oder andere Drogen 24 U sich nimmt. Nimmt man zu oft und/ Oder zu viel Drogen zu sich baut der Körper eine Toleranz auf. Er reagiert z. B. mit dem bilden von mehr Rezeptoren. Hierraus resultiert eine Gewohnung und der Mensch braucht immer mehr von der Droge, um den Selben flash" zu spüren. Führt er Sich allerdings keine Droge mehr 24 Kommt es zu verschiedenen Entzugserscheinungen. ✓ III. Neurologie und Selbstverständnis Liza Pfennig e) I'm Fall von Halluzinogenen abhängigen Drogen suchtigen zu intensiven Unglücks- gefühun. Dies steht wieder in Verbindung mit dem Transmitter Serotonin. Durch die angesprochene Anpassung des Körpers, V mehr Rezeptoren zu produzieren, kann der körper menr und Stärkee Signale weitereiten, Kommt es jetzt zum Entzug entsteht im Prinzip das selbe, wie bei Menschen mit Depression. Die Drogenabhängigen haben zwar mehr Serotonin aber noch mehr Rezeptoren. Er hat also für meur Rezeptoren zu wenig Transmitter. Dadurch u fühlen Sie sich unglücklich und können im Extremfall auch depressiv werden. ✓ Biologie II ökologie und Nachhaltigkeit a) Wattwurm Liza Pfennig Vorabi 08.02.2022 Seeanemonen Plankton. (*). Pazifische Auster Miesmuschel Europäisune Auster andere Vögel Eiderente) Mowe (Austern fischer Schnecke Seestern Seepocken wird gefressen von > wird Selber lebensraum m ohne Konkurrenz nur im unausgewachsenen Zustand gefressen von Neuro Kladde Mensch (*) wegen überfischung, sowie biotischer & abiotischer Faktoren kein Vorkommen mens am Küstengebiet b) d) Hallo zinogen = Ein Stoff der Im Gehirn wirkt und Warum Wahrnehmung licht & Farbe aber Fake? Halluzinationen an Sinneszellen Augen ? | hervorführt. senzentrum M3 e) Hallozinogen + Seratonin reagiert mit mehr Rezeptoren im Bei Entry Vergleich wenige Seratonin also unglücklich око oko Kladde Miesmuschel Plankton (Eutropaisine Auster Pazifische Auster? Plankton b 2003 W Würmer /Wattwurm (versch. Muscheln) 1998 - 1999 2004 Z 2005 Seesternen Miesmuscheln > Schnecker Austern fischer Mowen +-> Eiderente Miesmuschel Pazifische Auster Jandre Vögel. nicht explicit gesagt! Beginn - Nur Miesmuschel - ca. 27.000 € t Ca. 37.000 t Population Steigt 2000-2002 - Schwankungen von ca. 25.000€ über ca. 30.000 € auf ca. 16.000€ erste Bestande der Pazifischen Auster (ca. 100't?) Miesmusduel bei ca. 13.000t Miesmuschel ungefähr gleich Pazifische Auster ungefähr verdreifacht Miesmuschel bei ca. 9.000 ca. 6.000 Europausche Auster Wattwurm/andre würmer ✓ ↓ ↓ 21 40 2006 - 2009 Miesmuscheln bleiben bei Ø 13.000€ & Auster Steigt jedes Jahr 2.000 t 26.000 t + гипайте c) abiotische Faktoren abnahme Strömungen. Eller we Miesmuschel Auster Miesmuschel + Temperatur +/- Strömung ist gegen verdriftung geschützt (← Kalkatruuse fest Temperatur & biotische Faktoren + weniger Fressfeinde + Wattwurw/ verdrängt abiotische & biotische Faktoren Fressfeinde Stromingen Temperatur - Fressfeinde Fischerei Betouching d) Entwicklung im Zusammenspiel oklaren. Fressfiert!! Material 1 Miesmuschel mehrmals viele Eier 5-10(207cm bevorzugen Bänke Plankton ✓ Fäden = Schutz verdriftung Xo viele Fressfinde (Jung muscheln) ! ✓ glatt A Auster Viele Eier Temperatur Kalkdrüsen X felsiger Grund können auf Schlick und Sand nicht haften haften auf andren lebewesen andre auch Miesmuscheln 20-30cm Plankton V dicke, harte, scharfkantige Schale AV - im Jungstadium nur anfällig für Fressfeinde weniger Fressfeinde o 7 Wattwurm nicht in der Nähe = e) Wilft bei der Eindämmung man muss nur Schauen inwiefern sie nicht selber zu einer Invasiven Art werden könnten. Wenn zu viele, dann kein Nachwuchs mehr, wenn Alte Austern Sterben und junge gefressen werden a b) c) Neuro kladde normal:-Nerven Impuls kommt an die präsynaptische Cat Kanale offnen sich Vesikal mit Serotonin als Transmitter bewest sich in richtung präsynoptisclu Membran Transmitter in Spalt Rezeptor Serotonin lagert an ligandengesteuerten kantäten Offnet die Kanale Nat Strömt ein und leitet den impuls an die postysnaptischen Teil weiter um eine dauer erregung zu vermeiden Spaltet baut das Enzym MAO das Seratonin Seratonin zurück in präsynoptischer ted Mitochondrien boven Unsammen & in vesikel gestört weniger Transmitter gleich viel MOA Kanäle nicht lang loft genug geöffnet LD Wenige Nerven impuuse MAO gehemmt damit auch das werige Seratonin ausreicht, weil die känäle geny impuls durchlassen Können ankommenges Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2021 Operatoren analysieren, unter- suchen angeben, nennen anwenden, übertra- gen aufstellen auswerten begründen benennen berechnen beschreiben bestimmen beurteilen bewerten darstellen diskutieren, erörtern einordnen, zuord- entwickeln erklären, erläutern herausarbeiten interpretieren protokollieren prüfen, überprüfen skizzieren vergleichen, gegen- überstellen zeichnen Bio1-eA-A-2021 AB II-III I 11 II-III 11 Einen Vorgang als eine Folge von Symbolen oder Wörtern formulieren II Daten oder Einzelergebnisse zu einer abschließenden Gesamtaussage zusam- menführen 11 ||-||| 1-11 1 Elemente, Sachverhalte, Begriffe oder Daten (er)kennen und angeben Ergebnisse von einem Ansatz ausgehend durch Rechenoperationen gewinnen Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge unter Verwendung der Fach- sprache in eigenen Worten veranschaulichen HI Einen Lösungsweg darstellen und das Ergebnis formulieren Hypothesen bzw. Aussagen sowie Sachverhalte bzw. Methoden auf Richtig- keit, Wahrscheinlichkeit, Angemessenheit, Verträglichkeit, Eig-nung oder An- wendbarkeit überprüfen II-HI Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau Deckblatt III Eine eigene Position nach ausgewiesenen Normen oder Werten ver-treten 1-11 Sachverhalte, Zusammenhänge, Methoden, Ergebnisse etc. struktu-riert wie- dergeben allgemeinbildende gymnasiale Oberstufen Definitionen Unter gezielten Fragestellungen Elemente und Strukturmerkmale he-rausar- beiten und als Ergebnis darstellen II-III Ohne nähere Erläuterungen wiedergeben oder aufzählen Einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode auf etwas Neues beziehen 1-11 Einen angegebenen Sachverhalt auf Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusam- menhänge zurückführen HI Im Zusammenhang mit Sachverhalten, Aussagen oder Thesen unter-schiedli- che Positionen bzw. Pro- und Kontra-Argumente einander ge-genüberstellen und abwägen Mit erläuternden Hinweisen in einen Zusammenhang einfügen II-III Die wesentlichen Merkmale darstellen und auf den Punkt bringen ||-||| Phänomene, Strukturen, Sachverhalte oder Versuchsergebnisse auf Erklä- rungsmöglichkeiten untersuchen und diese gegeneinander abwä-gend dar- Eine Skizze, eine Hypothese, ein Experiment, ein Modell oder eine Theorie schrittweise weiterführen und ausbauen Ergebnisse, Sachverhalte oder Modelle nachvollziehbar und verständ-lich ver- anschaulichen 1-11 Beobachtungen oder die Durchführung von Experimenten detailgenau zeich- nerisch einwandfrei bzw. fachsprachlich richtig wiedergeben Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messen und-even- tuelle Widersprüche aufdecken stellen Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse kurz und übersichtlich dar-stellen mithilfe von z. B. Übersichten, Schemata, Diagrammen, Abbil-dungen, Tabel- len ||-||| Nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten Gemein-samkei- ten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und darstellen Eine hinreichend exakte bildhafte Darstellung anfertigen Seite 3 von 21 Freie und Hansestadt Hambura Behörde für Schule Abitur 2015 Progerie - - zu jung, um alt zu sein a) b) c) Progerie ist eine Krankheit, die einen frühzeitigen Alterungsprozess einleitet. Die Krankheit wird auch nach ihren Erstbeschreibern als Hutchinson-Gilford-Syndrom bezeichnet und ist sehr selten. Weltweit sind ca. 100 Kinder betroffen. d) e) Brecht-Schule Hamburg Schülermaterialien Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe I) Liza inbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Klausur unter Abiturbedingungen Aufgabe I: Molekulargenetik und Gentechnik Beschreiben Sie die Vorgänge bei der Proteinbiosynthese bei Eukaryoten detailliert und benennen Sie dabei die zentralen Unterschiede zur Proteinbiosynthese bei Prokaryoten. Stellen Sie die in Material 2 beschriebene Synthese der Kernlamina in einem Ablaufschema dar. 8--8-2015 Bestimmen Sie die Aminosäuresequenzen zu den Genausschnitten für gesunde Menschen und von Betroffenen (Material 3 und 4) sowie die Art der Mutation. Arbeiten Sie heraus, wie es zur beobachteten Deformation der Zellkerne bei Progerie kommen könnte. Beziehen Sie sich dabei auf die Art der Mutation, die Sie in Teilaufgabe c benannt haben. Entwickeln Sie auf Grundlage der Materialien zwei begründete Hypothesen zur Wirkung von Progerin beim normalen Alterungsprozess. (14 P) (8 P) (7P) (8 P) (13 P) 50 Aufgabe I, SAT 2/1/^^ 10 15 5 10 Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule Abitur 2015 Kinder mit Progerie altern um ein Vielfaches schneller als andere Menschen. Einem Neugeborenen sieht man die Krankheit zunächst nicht an, erste Symptome (u. a. Wachstumsstörungen) zeigen sich im Alter von 9 bis 12 5 Monaten. Symptome der Progerie sind: geringe Körpergröße, piepsige Stimme, Haarverlust, wenig elastische, fleckige Haut, Knochenschwund sowie die Verzögerung oder der Geschlechtsentwicklung. 15 Brecht-Schule Hamburg Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe I) Anlage zur Aufgabe Progerie - zu jung, um alt zu sein Material 1: Symptome der Progerie Durch Klausur unter Abiturbedingungen Scnulermaterialien das Ausbleiben die Arteriosklerose ,,verkalken" v. a. Herzkranzgefäße, sodass Herzinfarkt und Schlaganfall schon im Kindesalter die häufigsten Todesursachen sind. Die Lebenserwartung von Personen, die an Progerie leiden, liegt zwischen 13 und 20 Jahren. Ursache der Progerie ist eine ungewöhnliche Mutation im menschlichen Genom. Diese Mutation hat zur Folge, dass die Zellkerne von Personen, die von Progerie betroffen sind, verändert sind; die Zellkerne erscheinen deformiert und sind instabil (siehe Abb. 1.1). AB liza inbildende und ..che gymnasiale Oberstufen Abb. 1.1: Beim Hutchinson-Gilford-Syndrom (links) führt eine Mutation zu einer Deformation des Zellkerns (rechts unten). Zum Vergleich ein normaler Zellkern (rechts oben). Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Progerie1 [1.10.2014] Material 2: Das Protein Progerin Die Kernlamina ist eine Proteinschicht unter der Kernhülle, welche dem Zellkern Stabilität verleiht und bei Kernteilungsprozessen, der Chromatinorganisation sowie der DNA-Replikation eine Rolle spielt. Sie wird aus einem Netz zweier Proteine zusammengesetzt. Diese Proteine heißen Lamin A und Lamin C und sind im Gen Lmna codiert. Dieses Gen besteht aus 12 Exons. Durch alternatives Spleißen der Prä-mRNA entstehen sowohl die Vorstufen für das längere Lamin A als auch die für das etwas kürzere Lamin C. Beide Proteine werden über mehrere Zwischenschritte synthetisiert und lagern sich letztlich zur Kernlamina zusammen. Zur Synthese von Lamin A wird zunächst ein längeres Vorläufermolekül hergestellt, das Prälamin A, welches mit einem Zwischenprodukt aus dem Cholesterin-Stoffwechsel, einer Farnesyl-Gruppe, reagiert. Dabei wird an das hydrophile Protein eine lipophile Seitengruppe angekoppelt, über welche es an der inneren Kernmembran andockt. Anschließend wird die Farnesyl-Gruppe zusammen mit einem kurzen Stück des Proteins wieder enzymatisch abgetrennt und das fertige Lamin A freigesetzt. Dieses kann nun mit Lamin C das Gitternetz der Kernlamina bilden. Kinder mit Progerie bilden ein anomales Lamin A-Protein namens Progerin. Das Ergebnis ist ein um 50 Aminosäuren verkürztes Lamin A. Dieses veränderte Lamin A kann sich in der Kernlamina nicht mit dem Lamin C zusammenlagern. So entstehen die veränderten Zellkerne bei Progerie (siehe Abb. 1.1). Progerin ist ebenfalls bei der normalen Alterung aktiv, wenn auch in wesentlich abgeschwächter Form. Aufgabe 1, lite O 2/11 Freie und Hansestadt na...... Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2015 3 Material 3: Ausschnitt aus dem codogenen Strang des Lmna-Gens Genausschnitt aus Exon 11 beginnend mit Triplett Nr. 605 Bei einem gesunden Menschen: 3'... GCC CAG GTG GGC)... 5' Bei einer von Progerie betroffenen Person: 3'... GCC CAG GTG GGT... 5' Material 4: Code-Sonne Val (V) Arg (R) Ala (A) Ser (S) Lys (K) Glu Asp (E) Asn (N) Brecht-Schule Hamburg (D) G Klausur unter Abiturbedingungen Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe 1) COMMENGUCAGUCAGUCHOSCY GU Thr (T) Phe Gly (G) (F) HAZL (L) GU A C (1) Ser CUG CONCNGACUGACUCACOO700 Arg (R) Schülermaterialien. (S) His Gin (H) (Q) Tyr (Y) Cys (C) GTrp (W) U Pro (P) Leu (L) Start Stopp allgemeinbildende und fliche gymnasiale Oberstufen Ala Alanin Asn Asparagin Cys Cystein Glu Glutaminsäure His Histidin Leu Leucin Met Methionin Pro Prolin Thr Threonin Tyr Tyrosin Hinweis: Die Buchstaben in Klammern unter/neben den Aminosäuren in der Code- Sonne können vernachlässigt werden. Arg Arginin Asp Asparaginsäure Gin Glutamin Gly Glycin lle Lys Lysin Phe Phenylalanin Ser Serin Trp Tryptophan O Val Valin ства. Isoleucin Quelle: verändert nach Mouagip (2009): Genetische Code-Sonne, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ 7/70/Aminoacids_table.svg, [19.9.2012]. Aufgabe I, se 3/11 5 10 Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildun Abitur 2015 inqwer S-14 ACN ...untem Anforderungsniveau (Aufgabe I) ugunsupagangy Jatun unsney Untersuchungs- zeitpunkt Tag 5 Tag 10 Material 5: Transkriptionsaktivität mesenchymaler Stammzellen Man weiß, dass intaktes Lamin A mit Transkriptionsfaktoren interagiert. Diese wiederum binden DNA und wirken positiv oder negativ regulierend auf die Transkription von Genen ein. uza inbildende und Von dieser Erkenntnis ausgehend, haben Forscher in Maryland, USA, Möglichkeiten gesucht, die Wirkung von Progerin auf die Transkription zu untersuchen. Dazu nutzten sie ein aktivierbares grün floureszierendes Progerin-Protein (GFP-Progerin) und machten die Aktivität von Genen in dessen Gegenwart optisch sichtbar. verumiche gymnasiale Oberstufen Die Untersuchungen wurden an mesenchymalen Stammzellen durchgeführt. Diese Zellen wurden gewählt, weil sich aus ihnen während der Embryonalentwicklung Haut-, Muskel-, Fett- und Knochengewebe entwickeln. Diese Gewebetypen sind von Progerie am stärksten betroffen. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe von Zellen ergaben sich in Anwesenheit von GFP-Progerin folgende Ergebnisse: 194 Anzahl von Genen mit veränderter Transkriptionsaktivität in Gegenwart von GFP-Progerin 1013 Quelle: eigene Darstellung basierend auf Daten von: Scaffidi/Misteli in Nat Cell Biol 2008; 10 (4): 452-9. Aus den Ergebnissen ihres Versuches haben die Forscher in ihrer Publikation auch Vermutungen hinsichtlich der Erklärung normaler Alterungsprozesse abgeleitet. Aufgabe I, R 4/^^ Brecht-Schule Hamburg Freie und Hansestadt Man Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2014 Klausur unter Abiturbedingungen Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe II) Schülermaterialien Die Bioinvasion der Pazifischen Auster иға allgemeinbildende und ufliche gymnasiale Oberstufen Aufgabe II: Ökologie und Nachhaltigkeit Gute Nachrichten für Gourmets: ,,Austern satt" an der Nordseeküste! Seit einigen Jahren breitet sich die Pazifische Auster (Crassostrea gigas) massiv im Wattenmeer aus. Dies hat für die Lebewesen des Ökosystems Nordsee unterschiedliche Auswirkungen. a) Stellen Sie alle in Materialien 1, 2 und 3 aufgeführten Organismen bzw. Gruppen von Organismen in einem Nahrungsnetz dar. (10 P) BAB b) Beschreiben Sie die Entwicklung der Biomasse von Miesmuschel und Pazifischer Auster im Wattenmeer (Material 4). (8 P) c) Entwickeln Sie mögliche Erklärungen, die die Schwankungen der Biomasse der Miesmuschel vor 2002 (Material 2 und 4) begründen. (5 P) d) Erklären Sie mithilfe der Materialien 2 und 3 die Entwicklung der Biomasse von Miesmuschel und Pazifischer Auster (Material 4) ab 2002. (15 P) e) Erörtern Sie, ob die Schnecke Austerndrill (Material 5) zur Eindämmung der Pazifischen Auster ins Wattenmeer eingebracht werden sollte. (12 P) 50 4.9 न 50. 10 काक si 15 12 л.г 5/11 5 10 15 10 15 Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Rom Abitur 2014 20 Klausur unter Abiturbedingungen Brecht-Schule Hamburg nermaterialien Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe II) Anlage zur Aufgabe Die Bioinvasion der Pazifischen Auster Material 1: Delikatessen 5 bevor sie sich bevorzugt neben anderen Miesmuscheln niederlassen. Die Miesmuschel wird ausgewachsen zwischen 5 und 10 cm lang und in der Regel 2 bis 3 Jahre alt. Bei einem sehr geringen Feinddruck kann sie sogar bis zu 20 Jahre alt werden. Als Filtrierer ernährt sie sich von kleinen, frei im Wasser schwebenden Lebewesen, dem Plankton. bildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Miesmuscheln (Mytilus edulis) gehören zu den beliebtesten Spezialitäten aus dem Meer. Jedes Jahr werden in der Nordsee rund 100.000 Tonnen Miesmuscheln gewonnen. Ursprünglich gab es an der deutschen Nordseeküste auch die heimische Europäische Auster (Ostrea edulis), die jedoch durch Überfischung im Zusammenspiel mit kalten Wintern und Parasitenbefall in der Deutschen Bucht so stark dezimiert wurde, dass sie im deutschen Küstengebiet nicht mehr vorkommt. Auf der Suche nach Ersatz für die Europäische Auster schien man mit der Pazifischen Auster (Crassostrea gigas), die ursprünglich aus wärmeren Breiten stammt, eine geeignete Art gefunden zu haben. Da für das Ablaichen ein Schwellenwert von 19,5 °C erforderlich ist, ging man davon aus, dass sich die Pazifische Auster nicht unkontrolliert verbreiten würde. Erste Erfolge in der Austernkultivierung stellten sich mit Einführung der Pazifischen Auster 1965 in die Oosterschelde (Zeeland, NL) ein. In Deutschland gibt es seit 1986 eine Austernzucht mit dieser Muschelart im Sylter Watt. Bereits kurze Zeit nach Einführung zeigte sich aber, dass man diese Austernart unterschätzt hatte. In vielen Teilen des westfriesischen und nordfriesischen Wattenmeers entwickelten sich stabile Wildpopulationen. Mit der Zunahme der Wassertemperaturen als möglicher Folge einer Klimaerwärmung wurden die Lebensbedingungen für Pazifische Austern in der Nordsee günstiger. Material 2: Ökologie der Miesmuschel im Wattenmeer Die Miesmuschelweibchen geben mehrmals im Frühjahr und Sommer Millionen von Eiern ins Wasser ab, die sich über zwei Larvenstadien zu einer ausgewachsenen Muschel entwickeln. Die Jungmuscheln wechseln noch bis ca. 5 cm Größe ihren Untergrund, BALBAB Abb. 1: Miesmuschel (Mytilus edulis) Quelle: eigene Abbildung Die Miesmuschel bildet mit ihren Artgenossen Muschelbänke aus, auf denen sich u. a. Seeanemonen und Seepocken ansiedeln können. Mit ihren Fäden kann sie sich gegen Verdriftung schützen und sich aus dem Schlamm herausziehen, den sie durch ihre eigene Filtertätigkeit ansammelt. Milde Winter erschweren für die Miesmuscheln das Überleben, da dann die Fressfeinde der Jungmuscheln fast immer präsent sind. Die Austernfischer (Vögel) ernähren sich vorwiegend von Würmern und verschiedenen Muscheln, darunter auch Miesmuscheln. Auch Möwen verspeisen gerne Miesmuscheln. Unter Wasser werden die Miesmuscheln zudem von Seesternen und Schnecken verzehrt. As 6/11 5 10 15 20 25 Brecht-Schule Hamburg Freie und Hansestadt Hampury Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2014 Material 3: Ökologie der Pazifischen Auster im Wattenmeer Der Lebenszyklus der Pazifischen Auster beginnt mit der Befruchtung von Millionen von Eiern im Wasser, aus denen sich winzige Wimperlarven entwickeln. Finden diese eine feste Unterlage, kitten sie sich mit ihrer Kalkdrüse fest, und die zweiklappige Auster wächst heran. Bevorzugt siedeln sie auf felsigem Grund. Besteht der Meeresgrund aus Schlick oder Sand, heften sich die Larven auf die Schalen der eigenen Art und auch auf andere Muscheln, z. B. Miesmuscheln, oder auf Schneckengehäuse. Die Pazifische Auster wächst sehr schnell heran. Frei lebend kann sie eine Länge von 20 bis 30 cm erreichen. Als Filtrierer ernährt sie sich von Plankton. Die Auster schützt sich gegen potenzielle Feinde durch eine außergewöhnlich dicke, harte und scharfkantige Schale. Strandkrabben und Seesterne zeigten in Fraßexperimenten, in denen sie zwischen Austern und Miesmuscheln als Nahrung wählen konnten dass sie stets esmuscheln als Nahrung bevorzugten. Untersuchungen bezüglich der Fragestellung, ob die Pazifische Auster von Vögeln als Nahrung verwendet wird, haben gezeigt, dass die von Austern dominierten Bereiche auf einer Muschelbank von den Vögeln gemieden werden. Eiderenten und Austernfischer, die sich generell von Miesmuscheln ernähren, können ausgewachsene Austern wegen ihrer Größe und ihrer dicken und sperrigen Schale nicht verzehren. Biomasse [t] 70000 Anders als Vögel suchen kleine Uferschnecken vermehrt Pazifische Austern auf, auf deren rauer Schale mehr Algen wachsen als auf den glatten Miesmuscheln. Sie weiden in großer Zahl auf den Gehäusen der Austern den nahrhaften Algenfilm ab. Für viele Meerestiere bilden die Austernbänke einen geeigneten Untergrund, um sich darauf anzusiedeln. Dies gilt u. a. für Seeanemonen und Seepocken, die in einer Welt aus Sand und Schlick nicht leben könnten. Doch für einen charakteristischen Wattbewohner, den Wattwurm, ist die Nähe von Pazifischen Austern tödlich, da sich an den Stellen, an denen die Austern leben, im Boden giftige Schwefelverbindungen bilden, welche der Wattwurm nicht verträgt. Der Wattwurm wiederum ist eine bevorzugte Speise vieler Vögel. 60000 Material 4: Entwicklung der Gesamtbiomasse der Pazifischen Auster und der Miesmuschel im nordfriesischen Wattenmeer 80000 50000 40000 Klausur unter Abiturbedingungen Schülermaterialien 30000 Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe II) 20000 10000 0 allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Abb. 2: Pazifische Auster (Crassostrea gigas) mit Seepocken Quelle: eigene Abbildung Pazifische Auster (Crassostrea gigas) Miesmuschel (Mytilus edulis) 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 7/11 5 Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule Abitur 2014 Klausur unter Abiturbedingungen Brecht-Schule Hamburg Biologie auf erhöhtem Anforderungsniveau (Aufgabe II) allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Schülermaterialien Quelle Material 4: G. Nehls, H. Büttger(2007): Miesmuschelmonitoring und Miesmuschelmanagement im Nationalpark ,,Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer". In: http://www.nationalpark-wattenmeer.de/sites/default/files/media/pdf/ miesmuschelmonitoring_und_-management_teil_1a.pdf, [9.2.2013]. BAKAR Material 5: Die Schnecke Austerndrill Die Schnecke Austerndrill stammt ursprünglich aus Asien, ist heute aber auch schon in den Küstengewässern der USA weit verbreitet. Ihr Aussehen begeistert viele Spaziergänger am Strand, aber für die Pazifische Auster ist sie einer ihrer größten Fressfeinde. Die Zunge der ausgewachsen nur 4 cm großen Schnecke wirkt wie eine Raspel, mit der sie ein Loch in die Austernschale schaben kann. Danach frisst sie die Auster von innen her auf. Erst zwei- und ige Austern besitzen in der Regel eine so dicke Schale, dass sie nicht mehr von den Schnecken angegriffen werden. Wo die Schnecke häufig vorkommt, bringen Austernzüchter ihre Zuchttiere deshalb erst im zweiten Jahr oder später ins Meerwasser. 1* lustiger Name *_ * gemeint ist vermutlich Urosalpinx tampoensis aus der Familie Muricidae = Stachelschnecken "Tampa Oyster Drill" trotz der asiatischen Herkunft nach der Stadt Tampa in Florida benannt Avmwana 8/11 Promgevender Kurs Diologic Sachgebiet: Neurologie und Selbstverständnis ...... Aufgabe: Transmitter, Drogen und Gefühle Schwerpunkt. Brecht-Schule Hamburg Klausur unter Abiturbedingungen Vorgänge an Synapsen Unterrichtsinhalte: Unterrichtliche Voraussetzungen gemäß Rahmenplan. Im profilgebenden Kurs Biologie liegt im zweiten Semester der Schwerpunkt auf dem Gebiet der Neu- robiologie. Bau und Funktion von Neuronen. Reizaufnahme und Erregungsleitung am Axon Bau und Funktion von Synapsen Wirkung von Synapsengiften neuronale Informationsverarbeitung Bau des menschlichen Gehirns Quellenangaben gehirn-5880 Beyer, I., Bickel, H, Eckebrecht, D., Krull, H.-P., Redinger H. J., Reinhard, C., Schneeweiß, H. (2007): Natura-Biologie für Gymnasien Neurologie und Verhalten Lehrerband, Klett Verlag, Stutt- gart http://dasgehirn.info/entdecken/kommunikation-der-zellen/neurotransmitter-2013-botenmolekuele-im- http://de.wikipedia.org/wiki/Toleranzentwicklung Ayur http://www.mdr.de/m io-sachsen/angst132_v-standard_zc-b4 g%3Fversion%3D10182. DIDIE 9/11 Brecht-Schule Hamburg Klausur unter Abiturbedingungen P.. su diologie Sachgebiet: Neurologie und Selbstverständnis Aufgabe: Transmitter, Drogen und Gefühle Informationsverarbeitung im Gehirn hängt davon ab, dass Netzwerke von Nervenzellen über Synapsen miteinander im Austausch stehen. Unser Gehirn besteht aus Milliarden von Nervenzellen, die unterei- nander Informationen austauschen. Dies geschieht mithilfe von Überträgerstoffen, den Transmittern. Die Botenstoffe, die an chemischen Synapsen Information übertragen, nennt man Neurotransmitter. Jeder Transmitter braucht eine speziell auf ihn abgestimmte Maschinerie, damit Synthese, Freisetzung, Wirkung und Wie- deraufnahme reibungslos funktionieren. In diesen komplexen biochemischen Kreislauf greifen viele Drogen, Medikamente und auch Gifte ein, indem sie etwa ihrerseits Transmitter- Rezeptoren aktivieren oder blockieren oder die Wiederaufnah- me der Transmitter hemmen. So setzen neben Medikamenten wie Antidepressiva auch neumodische ,,life style drugs" wie Schlankheitsmittel und zudem viele Halluzinogene wie LSD, Mescalin und Ecstasy auf Grund ihrer strukturellen Ähnlichkeit zum Neurotransmitter Serotonin an Rezeptoren des Serotonin- systems an und können hier sowohl kurz- als auch langfristig Schaden anrichten: Ecstasy z.B. bewirkt eine verstärkte Freiset- zung von Serotonin und hemmt dessen Wiederaufnahme aus dem synaptischen Spalt in die präsynaptische Zelle. zXvitur 2015 Abb.1: Gefühlschaos. Material 1 Der Neurotransmitter Serotonin und dessen Bedeutung bei Depressionen nwichtig. Der Neurotransmitter Serotonin wird im Gehirn hauptsächlich in den Raphé-Kernen im Nachhirn ge- bildet. Serotonin wirkt in verschiedensten Gehirnbereichen, z.B. in solchen, die Sinneseindrücke aus- werten, aber auch in anderen, die für Emotionen und Gefühle, wie Glück und Zufriedenheit, zuständig sind. An den Zielzellen liegen Rezeptoren für das Serotonin, an die der Transmitter andockt und diese somit aktiviert. Es sind derzeit etwa 15 verschiedene Serotoninrezeptoren identifiziert. Material 2 Der Gewöhnungseffekt als typisches Kennzeichen einer Sucht der tonin oft plakativ als ,,Glücksstoff" bezeichnet. Nachweisbar ist ein Serotonin- mangel bei Depressionen. Dies sind Geistesstörungen, die von einem starken Abfall der geistigen An- triebskraft gekennzeichnet sind, der oft von einem länger anhaltenden Gefühl von Traurigkeit, Ein- samkeit und Verzweiflung begleitet wird. Verbunden sind diese Gefühle mit einem geringen Selbst- wertgefühl und Selbstvorwürfen, sodass ein Suizidrisiko besteht. Die bekanntesten Medikamente zur Behandlung von Depressionen sind die MAO-Hemmer. Die Begriffe Sucht oder Abhängigkeit beschreiben den stark ausgeprägten Drang einer Person, durch Konsum von Suchtmitteln oder durch ein bestimmtes Verhalten einen subjektiv erwünschten körperli- chen, sozialen oder psychischen Zustand herzustellen. Wird ein Verhalten wiederholt ausgeübt oder ein Suchtmittel vermehrt zu sich genommen, gewöhnt. sich der Körper sehr schnell hieran und reagiert mit Entzugserscheinungen, sobald der Abhängigkeit nicht mehr nachgekommen wird. Auf neuronaler Ebene und in der Pharmakologie (Arzneimittellehre) bezeichnet der Begriff Toleranz die Gewöhnung an einen Wirkstoff, wobei dessen Wirkung durch wiederholte oder chronische Ein- nahme über einen bestimmten Zeitraum abnimmt. Diese Toleranzentwicklung kann verschiedene neuronale Gründe haben: Zum Beispiel kann der Körper auf wiederholte Einnahme eines Wirkstoffes mit der Regulation der Rezeptordichte reagieren, sprich die Anzahl der Rezeptoren an den Synapsen herauf- oder herabsetzen. Andere Möglichkeiten sind die Abschwächung der Signalübermittlung und die Veränderung der Rezeptoren. 10/11 Material 3 Informationsübertragung an einer serotoningesteuerten Synapse (vereinfachte Darstellung) Transmitter ausschottung Norven molte normale Signalübertragung verminderte Transmitter Nerven gestörte Signalübertragung bel Depression URL Brecht-Schule Hamburg Klausur unter Abiturbedingungen MAO S S Anlagerung am Rezeptor Spaltung (MAO US Rücktransport der Spaltprodukte MAO SAnlagerung Pam Rezeptor Spaltung (MAO UC Rücktransport der Spaltprodukte Nerven wenige Norven Lámpulso MAO Monoaminoxidase, En- zym, das Serotonin spaltet Emotionale Zentren Raphe-Kom Nachhim Kleinhimn KA Abb. 2: Oben links: normale Signalübertragung an einer serotoningesteuerten Synapse. Unten: gestörte Signalübertragung bei Depressionen. Rechts: Wirkungsräume von Serotonin im Ge- hirn. Aufgaben a) Beschreiben Sie getrennt voneinander die beiden in Material 3 vereinfacht dargestellten Formen der Informationsübertragung von einer Nervenzelle zur nächsten mit dem Neurotransmitter Serotonin (normale und gestörte Signalübertragung). Seh zentrum b) Erklären Sie die Wirkung von Monoaminoxidase-Hemmern (MAO-Hemmern), die als Medikament zur Behandlung von Depressionen eingesetzt werden. Skizzieren Sie die Signalübertragung an einer serotoningesteuerten Synapse unter Wirkung von Ecstasy (beschriftete Skizze). Erklären Sie den Begriff Halluzinogen und erläutern Sie auf neuronaler Ebene, warum Konsumenten unter Einfluss von bestimmten Halluzinogenen Farb- und Lichteindücke (Halluzinationen) ,,wahrnehmen", die real nicht vorhanden sind. e) Erklären Sie, warum es u.a. bei von Halluzinogènen abhängigen Drogensüchtigen zu intensiven Unglücksgefühlen kommen kann, wenn sie unter Entzug stehen, 20% 15% 15% 25% .१४: 1.00 20. 15: 13. 10 12: SP 25 25% 12,5 P 25 25 ^^/^^ 9:25 10:25 11-75 रिः25 14:25 14:55