1. Runde 2002 (verjährt)

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Aufgabe 1 (Botanik/Stoffwechsel)

a) Zur Untersuchung des Gasaustauschs während der Keimung wurden zwei Atmungsgefäße mit vorgequollenen Sonnenblumensamen bzw. Weizenkörnern gefüllt (siehe Abb.). Erklären Sie, weshalb das gefärbte Wasser in den Glasrohren nach einem Tag nur bei den Sonnenblumensamen aufgestiegen, beim Weizen dagegen auf gleicher Höhe verblieben ist.

Aufgabe 1

b) Lassen Sie Sonnenblumensamen einige Tage keimen. Fertigen Sie vom erhaltenen Keimling eine Skizze mit Beschriftung an.

c) Bei gemeinsamer Haltung einer C4- und einer C3-Pflanze unter einer gasdicht schließenden Glasglocke überlebt nur die C4-Pflanze, während die C3-Pflanze stirbt. Erklären Sie diese Beobachtung.

d) Stellen Sie die wesentlichen Unterschiede der Photosynthese zwischen C4- und CAM-Pflanzen dar.

e) Nennen Sie die zwei Pflanzenarten, die hauptsächlich zur Zuckergewinnung genutzt werden. Erläutern Sie die biologischen Grundlagen, aufgrund derer man mit Hilfe eines Massenspektrometers (Bestimmung der Molmasse) die Herkunft des "Rohr-Zuckers" ermitteln kann.

Aufgabe 2 (Genetik/Biostatistik)

Eine homozygote Pflanze ohne Pigmentdrüsen wurde mit einer homozygot drüsigen Pflanze gekreuzt. Die aus dieser Kreuzung hervorgegangene F1-Generation besteht ausschließlich aus drüsigen Pflanzen.

Es wird daher ein monohybrider, dominant-rezessiver Erbgang vorgeschlagen, bei dem das Allel für das Merkmal drüsig dominant über das Allel für das Merkmal drüsenlos ist. Um diese Hypothese zu bestätigen, wurden die Pflanzen der F1-Generation untereinander gekreuzt. Die daraus erhaltene F2-Generation besteht aus 248 drüsigen Pflanzen und 160 drüsenlosen Pflanzen.

a) Prüfen Sie die oben beschriebene Hypothese mit dem Chi-Quadrat-Test unter Angabe des Rechenwegs und entscheiden Sie, ob diese auf dem 5%-Signifikanzniveau abgelehnt werden muss.

b) Entwickeln Sie unabhängig von dem Ergebnis bei a) eine Alternativhypothese und weisen Sie nach, dass diese aufgrund des Chi-Quadrat-Tests nicht abgelehnt werden darf.

c) Beschreiben Sie ein Kreuzungsexperiment zur Prüfung Ihrer Alternativhypothese und formulieren Sie das zu erwartende Ergebnis.

Aufgabe 3 (Stoffwechselregulation/Enzymatik)

Aromatische Aminosäuren (z. B. Tryptophan und Tyrosin) werden über einen verzweigten Stoffwechselweg synthetisiert. Die Abbildung zeigt ein mögliches Regulationssystem für diesen Stoffwechselweg. Nach diesem Modell hemmen hohe Konzentrationen der Endprodukte X oder Y den ersten gemeinsamen Schritt des Stoffwechselwegs.

Aufgabe 3

a) Erläutern Sie kurz die Grundprinzipien einer allosterischen Feedback-Hemmung.

b) Diskutieren Sie das Problem, das bei dem oben vorgeschlagenen Regulationsmechanismus auftritt.

c) Skizzieren Sie zwei bessere Regulationssysteme für diesen Stoffwechselweg und erläutern Sie diese.

Aufgabe 4 (Zoologie/Biometrie)

Für Organismen gibt es bestimmte begrenzende Größenbereiche, die sich durch natürliche Gesetzmäßigkeiten erklären lassen.

a) Bestimmen Sie die Beziehung zwischen der Masse und den Knochendimensionen von Säugetieren mit Hilfe der gegebenen Werte der Gesamtmasse und der Skelettmasse (Masse der getrockneten Knochen) von Landsäugern. Wählen Sie für die grafische Darstellung eine geeignete Achsenaufteilung.

Tier Gesamtmasse (kg) Skelettmasse (kg)
Spitzmaus 0,0063 0,0003
Ratte 0,04 0,003
Katze 4 0,37
Mensch 67 10,2
Elefant 6600 1782

b) Die Riesen aus dem Märchen Gullivers Reisen sollen maßstäbliche Vergrößerungen des Menschen um den Faktor 10 sein. Stellen Sie überschlagsmäßig die relative Belastung eines hypothetischen Riesen-Oberschenkel-Knochens der eines Menschen gegenüber. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit Teilaufgabe a).

c) Erläutern Sie, warum sich die Betrachtungen aus a) nicht direkt auf den Skelettbau der Insekten übertragen lassen. Skizzieren Sie die hintere Extremität eines Insektes (z. B. einer Ameise) und beschriften Sie diese mit Fachbegriffen.

d) Erklären Sie am Beispiel des Auges, ob die Größe von Sinnesorganen prinzipiell an die Gesamtgröße eines Organismus angepasst ist.