1. Runde 2004 (verjährt)

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Aufgabe 1 (Botanik)

Suchen Sie sich am Wegrand oder auf einer Wiese ein Exemplar des Plantago major.

a) Die Anordnung der Blätter aufrecht wachsender, radiär gebauter Achsen folgt bestimmten Gesetzmäßigkeiten. Skizzieren Sie den Rosettenspross von Plantago major in Aufsicht, erklären Sie daran zwei allgemeine Regeln der Blattstellung und bestimmen Sie den Divergenzwinkel der Blätter. Welchen Vorteil bietet diese Anordnung?

b) In Pflanzen enthaltene Phenole, wie z.B. Brenzkatechin, können zu braunen Produkten oxidiert werden. Pressen sie eine heiße Münze (Vorsicht - Hilfsmittel verwenden!) auf ein Blatt der untersuchten Pflanze (a) und beschreiben Sie Ihre Beobachtung (sog. MOLISCHer Todesring) mit Hilfe einer Skizze. Erklären Sie jeweils die Ursache der Färbung in den entstandenen Zonen.

c) Vergleichen Sie die Verfärbung eines frisch angeschnittenen Apfels mit und ohne Zugabe von Zitronensaft und erklären Sie Ihre Beobachtung.

Aufgabe 2 (Mikrobiologie)

Escherichia coli wurde in einem glucosehaltigen Nährmedium über einen Zeitraum von 24 Stunden inkubiert. Dabei nahm die Zelldichte (Bakterien/ml) von 1 zu Beginn des Experiments (Zeitpunkt 0) auf 6*108 zu. Tabelle 1 zeigt die Zelldichten zu verschiedenen Zeitpunkten in diesem Zeitraum. In einem zweiten Experiment wurde E. coli unter identischen Bedingungen in einem Nährmedium inkubiert, das anstelle von Glucose als Energie- und Kohlenstoffquelle Lactose und Sorbit enthielt. Abbildung 1 zeigt die Wachstumkurve für E. coli in diesem Nährmedium.

Zeit (Stunden) Zelldichte
(Bakterien/ml)
0 1
1 1,2
2 1,5
5 50,8
10 3*104
15 1,78*107
17 2,29*108
18 5,12*108
20 5,98*108
24 6*108

Aufgabe 2

a) Zeichnen Sie die Wachstumskurve für das erste Experiment und benennen Sie die Wachstumsphasen.

b) Ermitteln Sie die Generationszeit für die Bakterien aus dem ersten Experiment.

c) Formulieren Sie eine Hypothese, die die Wachstumskurve bei dem zweiten Experiment schlüssig erklärt.

d) Beschreiben Sie ein Experiment, das Ihre bei (c) formulierte Hypothese stützt.

Aufgabe 3 (Ökologie)

Wachsende Bevölkerung in Städten und der Verlust landwirtschaftlicher Nutzflächen durch den Bau von Siedlungen, Industrieanlagen und Verkehrswegen erzwang eine Rationalisierung der Landwirtschaft. Unter Einsatz von Maschinen und Chemikalien konnten zum Beispiel im "corn belt" der USA durch Mais-Rinder-Wirtschaft hohe Erträge erzielt werden. Das Schema zeigt den Energiefluss in dieser Monokultur.

Aufgabe 3

a) Skizzieren Sie für dieses Beispiel die Energiepyramide unter Angabe der Fachbegriffe für die Trophie-Ebenen. Erklären Sie kurz den Unterschied zwischen diesem Energiefluss und dem Fluss der Stoffe im ökosystem. Wofür könnten "x" und "y" stehen?

b) Berechnen Sie die Maisfläche, welche laut Schema für einen Menschen mit durchschnittlichem Tagesenergiebedarf bei einer täglich eintreffenden Sonnenenergie von rund 16000kJ pro m² zur Verfügung stehen müsste, wenn er sich nur von Rindfleischprodukten bzw. nur von Maisprodukten ernähren würde?

c) Nennen und erläutern Sie kurz fünf konkrete Nachteile einer intensiven Mais-Rind-Monokultur-Wirtschaft.

d) Durch Mais-Mischkulturen können einige der Schäden gemildert werden. Nenne Sie ein solches Beispiel und erläutern Sie kurz vier Vorteile. Schlagen Sie drei weitere Verbesserungsmöglichkeiten der Bewirtschaftung vor.

Aufgabe 4 (Genetik)

Ein Stamm von Drosophila melanogaster, der homozygot für die drei rezessiven Mutationen x, y, z ist, wurde mit dem Wildtypstamm gekreuzt, welcher homozygot für die dominanten Wildtypallele (+) der betreffenden Gene ist. Die F1-Generation wurde mit dem rezessiven Stamm der P-Generation rückgekreuzt und von der resultierenden F2-Generation wurde der Phänotyp von 2000 Fliegen analysiert: 811 xyz, 834 +++, 97 xy+, 98 ++z, 81 x+z, 74 +y+, 3 +yz, 2 x++ (Gehen Sie davon aus, dass sich alle vier Gene auf einem Autosomen befinden.)

a) Zeichnen Sie eine Chromosomenkarte für diese drei Gene und geben Sie die Abstände der drei Gene in Zenti-Morgan (cM) an.

b) Erläutern Sie anhand einer anhand einer Skizze das Auftreten der Phänotypen +yz und x++.

c) Erklären Sie, weshalb bei einer Genanordnung a-b-c die Entkopplungsrate zwischen a-c in der Regel immer ein wenig kleiner als die Summe der Entkopplungsraten zwischen a-b und b-c ist.