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 Biologieklausur
Klausur 2-stündig
Name: Koresta layunthen
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Biologieklausur Klausur 2-stündig Name: Koresta layunthen 8.51 57 Datum 30.10.2019 Erreichte Binnenpunkte: Anmerkung Benutzen Sie zur Bearbeitung der Arbeitsaufträge unbeschriebene DIN A4-Blätter (liniert oder kariert). Jedes Blatt muss Ihren Namen, eine Seitennumerisierung und 6 cm Rand aufweisen! 1. Enzyme 1.1 Beschreibe Sie die vier Ebenen des räumlichen Aufbaus von Proteinen. Punkte: 13 a) Nennen Sie bitte die Fachbezeichnungen für: a-b, c, d und e! b) Welche Funktionen haben die Stellen ,,c" und „d“? c) Beschreiben Sie die Vorgänge, die unter F, G und H ablaufen? Enzyme. 1.2 Durch Beeinflussung der Enzymaktivität hat die Zelle die Möglichkeit Stoffwechselprozesse zu steuern. Betrachten Sie Abb. 1 und lösen Sie folgende Aufgaben: Rch 2. Genetik (Genregulation Abituraufgabe 2018 verändert) 1.3 Enzyme lassen sich durch bestimmte Substanzen in ihrer Aktivität hemmen. Von den verschiedenen Möglichkeiten sind im Stoffwechselgeschehen die kompetitive und die nicht- kompetitive Hemmung besonders wichtig. a) Erläutern Sie (mit Skizze) die zwei genannten Hemmungen. b) Erklären und begründen Sie die Auswirkungen einer Erhöhung der Substratkonzentration auf die Aktivität kompetitiv und nicht-kompetitiv gehemmter Ç Ameisen - wahre Erfolgsmodelle im Tierreich Ameisen sind eine sehr artenreiche Familie der Insekten, die fast alle Lebensräume der Erde bevölkern. Allen Ameisenarten ist gemein, dass sie sehr prägend und gestaltend auf ihren jeweiligen Lebensraum wirken, indem sie u. a. die dortigen Lebensgemeinschaften nachhaltig beeinflussen. So zeigen beispielsweise Ameisen der Gattung Crematogaster spezielle Wechselwirkungen mit Bäumen der Gattung Macaranga. Einige Ameisenarten kommen...

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sogar in sehr lebensfeindlichen Gebieten, wie der Sahara, vor. Dort geraten Ameisen unter extremen Hitzestress. Darunter versteht man eine durch hohe Temperaturen bedingte belastende Situation für einen Organismus. Im Folgenden sollen Sie sich mit genetischen, stoffwechselbiologischen und ökologischen Aspekten im Zusammenhang mit ausgewählten Ameisenarten auseinandersetzen. Genetische Aspekte bei Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis 2.1 Beschreiben Sie das in M 1 dargestellte Schema sowie die biologische Bedeutung des alternativen Spleißens. 55 3,5 2.3 Begründen Sie anhand von M 3c, auf welche Weise Hitzestress zur Bildung von induzierten HSP führt und die Bildung von neuem HSP (M 3a) durch die Konzentration an freien HSP reguliert wird. 小 8 2.2 Erklären Sie die Befunde der Untersuchung zur Hitzestressantwort bei C. mauritanica 8 (M 3b). (Bitte nur die beiden Graphiken M 3bA und M 3bB, das Material M 2 und M 3a dient hier nur zur Hintergrundinformation). M 3b: Befunde zu Untersuchungen der Hitzestress-Antwort bei C. mauritanica Grafik A zeigt den 100- Anteil der überlebenden Ameisen, die unterschiedlichem Hitzestress ausgesetzt waren. Grafik B zeigt die relative Aktivität eines HSP-Gens bei verschiedenen Versuchsbedingungen am Versuchsende. renaturiertes, neu gefaltetes Protein durch Hitze denaturiertes Protein A freie HSP ATP überlebende Individuen [%] (8) Translation 80- 60- (7a) (7b) Blockade 40- 20- 0- freie HSP 3 Std.; 37 °C Verändert aus: Williot, Q. et al.:Proteome stability, heat hardening, and heat-shock protein expression profiles in Cataglyphis desert ants. In: J Exp Biol Advance 2 (2017), S. 22-25. 3 Std.; 45 °C M 3c: Regulation der Genexpression eines induzierten Hitzestressproteins Hinweis: Die Zahlen geben die zeitliche Reihenfolge der Teilprozesse der Hitzestress-Antwort wieder. Zum Zeitpunkt 1 erfolgt der Hitzestress. Legende: HSF = Hitzestressfaktor; HSP = Hitzestressprotein; HSE = Hitzestresselement (regulatorischer DNA-Abschnitt) inaktiver HSP-HSF-Komplex HSE späterer Abbau freier HSP Zellplasma Aktivierung erst: 2 Std.; 37°C dann: 3 Std.; 45°C 1 Freisetzung HSE A mRNA für HSP freier HSF (3) Trimer B Ansatz Versuchs- ADP 1 2 3 ATP Genaktivität bedingungen [rel. Einheiten] 3 h bei 25°C 0 100 5 Transkription xxxxxxxxxxxx RNA- Polymerase 3 h bei 40°C erst: 3 h bei 40°C dann: 1 h bei 25°C Zellkern Gene für HSP phosphorylierte HSF 0 Verändert aus: Tomanek, L. et al.: Interspecific- and acclimation-induced variation in levels of heat-shock proteins 70 (hsp70) and 90 (hsp90) and heat-shock transcription factor-1 (HSF1) (...): implications for regulation of hsp gene expression. In: The Journal of Experimental Biology Vol. 205 (2002), S. 678. Enzym Abb. 1 1 2 3 4 5 6 7 Material M 1 Allgemeines Schema des alternativen Spleißens Struktur des Gens Struktur der prä-mRNA Legende: Transkription Intron Exon 4* = verkürztes Exon 4 H 1 a-b 2 3 4 5 6 7 -Prozess a Spleißen a b Struktur der mRNA C d Erstellt durch: Zentralabiturkommission 2018: Allgemeines Schema des alternativen Spleißens. 2 4 6 2 6 2 3 2 4 6 M Translation 46 Protein A Protein B Protein C Protein D M2 Allgemeine Informationen zu Ameisen Ameisen leben in arbeitsteilig organisierten Insektenstaaten. Ein Ameisenvolk kann in drei Gruppen unterteilt werden: fruchtbare Weibchen (Königinnen), Männchen und Arbeiterinnen. Die letzte Gruppe stellt die größte Fraktion im Staat dar und ist u. a. für die Verteidigung des Nestes, die Versorgung der Nachkommen und der Königinnen und die Nahrungsbeschaffung zuständig. Die Nester sind in heißen und trockenen Gebieten häufig unterirdisch angelegt und weisen daher gemäßigtere Lebensbedingungen auf. Ameisen nutzen viele verschiedene Nahrungsressourcen, wobei einzelne Arten aber häufig auf bestimmte Nahrungsquellen spezialisiert sind. Verändert aus: http://de.m.wikipedia.org/wiki/Ameisen (zuletzt abgerufen am 05.04.2017). M 3 Genetische Aspekte bei Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis M 3a: Untersuchungen der Hitzestress-Antwort bei Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis Besondere Hitzestressproteine (HSP) ermöglichen es Ameisen (M 2), auch bei hohen Temperaturen zu überleben. Es gibt zwei verschiedene Typen von Hitzestressproteinen: konstitutionelle HSP und induzierte HSP. Konstitutionelle HSP liegen ständig in allen Zellen vor und sorgen u. a. für die korrekte Faltung neu gebildeter Proteine und den Schutz vor Denaturierung, indem sie an diese Proteine binden und somit deren Struktur stabilisieren. Ein vollständiger Schutz vor der Denaturierung aller Proteine ist hierdurch jedoch nur über einen sehr kurzen Zeitraum gegeben. Induzierte HSP werden erst bei hohen Temperaturen durch Proteinbiosynthese gebildet. Sie renaturieren bereits denaturierte Proteine, jedoch erst, nachdem einige Zeit für die Synthese verstrichen ist. Ameisen der Art Cataglyphis mauritanica sind in der Lage, eine hohe Umgebungstemperatur von 40 °C über einen sehr langen Zeitraum auszuhalten. Um die Bedeutung von induzierten HSP für diese Ameisenart zu ergründen, wurden Versuche durchgeführt. Tests ergaben, dass C. mauritanica nur eine geringe Konzentration konstitutioneller HSP aufweist. Bei Versuchen wurden jeweils Gruppen dieser Art bei verschiedenen Temperaturen für bestimmte Zeiten gehalten. Dabei entspricht die Temperatur von 37 °C einem leichten, die von 40 °C einem mittleren und die von 45 °C einem extremen Hitzestress. Die Überlebensraten (A) und die relative Aktivität eines HSP-Gens (B) wurden bestimmt (M 3b). Zusammengestellt und verändert aus: Cerdá, X. et al.: Critical thermal limits in mediterranean ant species: trade-off between mortality risk and foraging performance. In: Functional Ecoology Vol. 12 (1998), S. 45-47. Jungbauer, W. (Hrsg.): Aufgabenhandbuch Biologie, Band 4. Genetik. Aulis Verlag, Köln 2011, S.179-181. Williot, Q. et al.: Proteome stability, heat hardening, and heat-shock protein expression profiles in Cataglyphis desert ants. In: J Exp Biol Advance 2 (2017), S. 22-25. Bokbusur Kareuhan Magurathan ANS MA Proteine haben vier Grenen de baw. Strukturen des roumlichen Aufbaus. Die Primar, Sekundar, Testiar und Quartärstruktur. Die Primarstruktur ist die einfache Basen sequenz. Die verschiedenen Basen (Adenin, Thymin, Guanin, (gton) werden durch Peptidbindungen zu einer Polypeptidy f sauren kette gebunden. Es wirken keine weiteren en Wechselwirkungskräfte. Die angehängten Presteive f eine lange Kette. bilden so PF Aminosaure 30.10.19 P .. Die Sekundärstruktor baut auf der Primer strcktur auf. Die Kette liegt in einer Helt-oder Faltblattstruktur vor. ✓ Bei der Helik struktur werden innerhalb der Kette, Wasserstoffbrücken ausgebildet, die diese Struktur beibehalten. Die Faltblattstrichter bildet hingegen WUBB mit weiteren, benachbarten Solypeptidketten, ebenfalls in der Faltblatt stichtur aus. WBB D DWDB Helix Shimlitur -Fallblattstriktor 7 Die Tertiärstruktur bildet nun, in einer 1/ gehnäulten Form viele weitere Wechselwirlingskräfte aus. Darunter gehören v.d. Waals-Kräfte, Disulfid-Brücken, und lonen bindungen Uzwischen den Aminosäure- + WBB resten. Durch diese Kräfte erhält 3-Dimensionale -Struktur die Kette und dient ere so bei Enzymen aktives Zentrum Die Qwartärstruktur besteht aur Zwischen vielen verschiedenen lestiänstruktur, caster welchen wieder alle Arten der Wechsel- wichungscräfte Caußer Peptid birdingen) wither. Off meds wird ein Protein auch in der Quartärstruktur dargestellt. Abgesehen werden außerdem felmeise en von den Pertiärstrukturen Cofaktoren Beispiel Metall ioncon be am Hamoglobing sogenannte gebunden. Das können Quin Sen wie Eisen (A1.2) a) a-b = с d Enzymen z. B. als 2. e = = allosterische Hommstoffe (Inhiblgen) bzw. allosterische Autivatoren) aber nicht in diesen Beispiel weiter entfernte AA-05 2 -05 Substrat bzw. Produkt & -05 cautive dentrum allasterisches Zentrum v F05 2

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So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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Biologieklausur Klausur 2-stündig Name: Koresta layunthen 8.51 57 Datum 30.10.2019 Erreichte Binnenpunkte: Anmerkung Benutzen Sie zur Bearbeitung der Arbeitsaufträge unbeschriebene DIN A4-Blätter (liniert oder kariert). Jedes Blatt muss Ihren Namen, eine Seitennumerisierung und 6 cm Rand aufweisen! 1. Enzyme 1.1 Beschreibe Sie die vier Ebenen des räumlichen Aufbaus von Proteinen. Punkte: 13 a) Nennen Sie bitte die Fachbezeichnungen für: a-b, c, d und e! b) Welche Funktionen haben die Stellen ,,c" und „d“? c) Beschreiben Sie die Vorgänge, die unter F, G und H ablaufen? Enzyme. 1.2 Durch Beeinflussung der Enzymaktivität hat die Zelle die Möglichkeit Stoffwechselprozesse zu steuern. Betrachten Sie Abb. 1 und lösen Sie folgende Aufgaben: Rch 2. Genetik (Genregulation Abituraufgabe 2018 verändert) 1.3 Enzyme lassen sich durch bestimmte Substanzen in ihrer Aktivität hemmen. Von den verschiedenen Möglichkeiten sind im Stoffwechselgeschehen die kompetitive und die nicht- kompetitive Hemmung besonders wichtig. a) Erläutern Sie (mit Skizze) die zwei genannten Hemmungen. b) Erklären und begründen Sie die Auswirkungen einer Erhöhung der Substratkonzentration auf die Aktivität kompetitiv und nicht-kompetitiv gehemmter Ç Ameisen - wahre Erfolgsmodelle im Tierreich Ameisen sind eine sehr artenreiche Familie der Insekten, die fast alle Lebensräume der Erde bevölkern. Allen Ameisenarten ist gemein, dass sie sehr prägend und gestaltend auf ihren jeweiligen Lebensraum wirken, indem sie u. a. die dortigen Lebensgemeinschaften nachhaltig beeinflussen. So zeigen beispielsweise Ameisen der Gattung Crematogaster spezielle Wechselwirkungen mit Bäumen der Gattung Macaranga. Einige Ameisenarten kommen...

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M 3b: Befunde zu Untersuchungen der Hitzestress-Antwort bei C. mauritanica Grafik A zeigt den 100- Anteil der überlebenden Ameisen, die unterschiedlichem Hitzestress ausgesetzt waren. Grafik B zeigt die relative Aktivität eines HSP-Gens bei verschiedenen Versuchsbedingungen am Versuchsende. renaturiertes, neu gefaltetes Protein durch Hitze denaturiertes Protein A freie HSP ATP überlebende Individuen [%] (8) Translation 80- 60- (7a) (7b) Blockade 40- 20- 0- freie HSP 3 Std.; 37 °C Verändert aus: Williot, Q. et al.:Proteome stability, heat hardening, and heat-shock protein expression profiles in Cataglyphis desert ants. In: J Exp Biol Advance 2 (2017), S. 22-25. 3 Std.; 45 °C M 3c: Regulation der Genexpression eines induzierten Hitzestressproteins Hinweis: Die Zahlen geben die zeitliche Reihenfolge der Teilprozesse der Hitzestress-Antwort wieder. Zum Zeitpunkt 1 erfolgt der Hitzestress. Legende: HSF = Hitzestressfaktor; HSP = Hitzestressprotein; HSE = Hitzestresselement (regulatorischer DNA-Abschnitt) inaktiver HSP-HSF-Komplex HSE späterer Abbau freier HSP Zellplasma Aktivierung erst: 2 Std.; 37°C dann: 3 Std.; 45°C 1 Freisetzung HSE A mRNA für HSP freier HSF (3) Trimer B Ansatz Versuchs- ADP 1 2 3 ATP Genaktivität bedingungen [rel. Einheiten] 3 h bei 25°C 0 100 5 Transkription xxxxxxxxxxxx RNA- Polymerase 3 h bei 40°C erst: 3 h bei 40°C dann: 1 h bei 25°C Zellkern Gene für HSP phosphorylierte HSF 0 Verändert aus: Tomanek, L. et al.: Interspecific- and acclimation-induced variation in levels of heat-shock proteins 70 (hsp70) and 90 (hsp90) and heat-shock transcription factor-1 (HSF1) (...): implications for regulation of hsp gene expression. In: The Journal of Experimental Biology Vol. 205 (2002), S. 678. Enzym Abb. 1 1 2 3 4 5 6 7 Material M 1 Allgemeines Schema des alternativen Spleißens Struktur des Gens Struktur der prä-mRNA Legende: Transkription Intron Exon 4* = verkürztes Exon 4 H 1 a-b 2 3 4 5 6 7 -Prozess a Spleißen a b Struktur der mRNA C d Erstellt durch: Zentralabiturkommission 2018: Allgemeines Schema des alternativen Spleißens. 2 4 6 2 6 2 3 2 4 6 M Translation 46 Protein A Protein B Protein C Protein D M2 Allgemeine Informationen zu Ameisen Ameisen leben in arbeitsteilig organisierten Insektenstaaten. Ein Ameisenvolk kann in drei Gruppen unterteilt werden: fruchtbare Weibchen (Königinnen), Männchen und Arbeiterinnen. Die letzte Gruppe stellt die größte Fraktion im Staat dar und ist u. a. für die Verteidigung des Nestes, die Versorgung der Nachkommen und der Königinnen und die Nahrungsbeschaffung zuständig. Die Nester sind in heißen und trockenen Gebieten häufig unterirdisch angelegt und weisen daher gemäßigtere Lebensbedingungen auf. Ameisen nutzen viele verschiedene Nahrungsressourcen, wobei einzelne Arten aber häufig auf bestimmte Nahrungsquellen spezialisiert sind. Verändert aus: http://de.m.wikipedia.org/wiki/Ameisen (zuletzt abgerufen am 05.04.2017). M 3 Genetische Aspekte bei Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis M 3a: Untersuchungen der Hitzestress-Antwort bei Wüstenameisen der Gattung Cataglyphis Besondere Hitzestressproteine (HSP) ermöglichen es Ameisen (M 2), auch bei hohen Temperaturen zu überleben. Es gibt zwei verschiedene Typen von Hitzestressproteinen: konstitutionelle HSP und induzierte HSP. Konstitutionelle HSP liegen ständig in allen Zellen vor und sorgen u. a. für die korrekte Faltung neu gebildeter Proteine und den Schutz vor Denaturierung, indem sie an diese Proteine binden und somit deren Struktur stabilisieren. Ein vollständiger Schutz vor der Denaturierung aller Proteine ist hierdurch jedoch nur über einen sehr kurzen Zeitraum gegeben. Induzierte HSP werden erst bei hohen Temperaturen durch Proteinbiosynthese gebildet. Sie renaturieren bereits denaturierte Proteine, jedoch erst, nachdem einige Zeit für die Synthese verstrichen ist. Ameisen der Art Cataglyphis mauritanica sind in der Lage, eine hohe Umgebungstemperatur von 40 °C über einen sehr langen Zeitraum auszuhalten. Um die Bedeutung von induzierten HSP für diese Ameisenart zu ergründen, wurden Versuche durchgeführt. Tests ergaben, dass C. mauritanica nur eine geringe Konzentration konstitutioneller HSP aufweist. Bei Versuchen wurden jeweils Gruppen dieser Art bei verschiedenen Temperaturen für bestimmte Zeiten gehalten. Dabei entspricht die Temperatur von 37 °C einem leichten, die von 40 °C einem mittleren und die von 45 °C einem extremen Hitzestress. Die Überlebensraten (A) und die relative Aktivität eines HSP-Gens (B) wurden bestimmt (M 3b). Zusammengestellt und verändert aus: Cerdá, X. et al.: Critical thermal limits in mediterranean ant species: trade-off between mortality risk and foraging performance. In: Functional Ecoology Vol. 12 (1998), S. 45-47. Jungbauer, W. (Hrsg.): Aufgabenhandbuch Biologie, Band 4. Genetik. Aulis Verlag, Köln 2011, S.179-181. Williot, Q. et al.: Proteome stability, heat hardening, and heat-shock protein expression profiles in Cataglyphis desert ants. In: J Exp Biol Advance 2 (2017), S. 22-25. Bokbusur Kareuhan Magurathan ANS MA Proteine haben vier Grenen de baw. Strukturen des roumlichen Aufbaus. Die Primar, Sekundar, Testiar und Quartärstruktur. Die Primarstruktur ist die einfache Basen sequenz. Die verschiedenen Basen (Adenin, Thymin, Guanin, (gton) werden durch Peptidbindungen zu einer Polypeptidy f sauren kette gebunden. Es wirken keine weiteren en Wechselwirkungskräfte. Die angehängten Presteive f eine lange Kette. bilden so PF Aminosaure 30.10.19 P .. Die Sekundärstruktor baut auf der Primer strcktur auf. Die Kette liegt in einer Helt-oder Faltblattstruktur vor. ✓ Bei der Helik struktur werden innerhalb der Kette, Wasserstoffbrücken ausgebildet, die diese Struktur beibehalten. Die Faltblattstrichter bildet hingegen WUBB mit weiteren, benachbarten Solypeptidketten, ebenfalls in der Faltblatt stichtur aus. WBB D DWDB Helix Shimlitur -Fallblattstriktor 7 Die Tertiärstruktur bildet nun, in einer 1/ gehnäulten Form viele weitere Wechselwirlingskräfte aus. Darunter gehören v.d. Waals-Kräfte, Disulfid-Brücken, und lonen bindungen Uzwischen den Aminosäure- + WBB resten. Durch diese Kräfte erhält 3-Dimensionale -Struktur die Kette und dient ere so bei Enzymen aktives Zentrum Die Qwartärstruktur besteht aur Zwischen vielen verschiedenen lestiänstruktur, caster welchen wieder alle Arten der Wechsel- wichungscräfte Caußer Peptid birdingen) wither. Off meds wird ein Protein auch in der Quartärstruktur dargestellt. Abgesehen werden außerdem felmeise en von den Pertiärstrukturen Cofaktoren Beispiel Metall ioncon be am Hamoglobing sogenannte gebunden. Das können Quin Sen wie Eisen (A1.2) a) a-b = с d Enzymen z. B. als 2. e = = allosterische Hommstoffe (Inhiblgen) bzw. allosterische Autivatoren) aber nicht in diesen Beispiel weiter entfernte AA-05 2 -05 Substrat bzw. Produkt & -05 cautive dentrum allasterisches Zentrum v F05 2