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Auf seiner Weltreise hat Charles Darwin vor
185 Jahren unter anderem die Galapagosinseln besucht. Dort entdeckte er
unbekannte Vogelarten, deren Bälge er nach England mitnahm. In England
stellte er mithilfe von Ornithologen fest, dass es sich um nah verwandte
Arten der neuen Gattung Geospiza handelt. Er fragte sich, wie so viele
Arten auf engem Raum entstanden sein können.
a) Beschreiben Sie drei Merkmale, in denen sich die Geospiza- Arten G.
difficilis und G. conirostris auf Galapagos stark unterscheiden und
erläutern Sie anhand dieser Merkmale, wie die nah verwandten
Geospiza-Arten entstanden sind.
b)Das Forscherehepaar Grant hat untersucht, wie stark die Schnabelhöhe
bei Geospiza fortis vererbt wird. Auf einer Insel haben sie die
Schnabelhöhen von Eltern und deren Jungvögeln in einem Jahr vermessen.
Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle dargestellt.
Berechnen Sie die mittlere Schnabelhöhe der einzelnen Elternpaare sowie
die mittlere Schnabelhöhe ihrer Nachkommen und tragen Sie die
Mittelwerte in einem xy-Diagramm gegeneinander auf. Zeichnen Sie eine
Regressionsgerade und geben Sie die Geradengleichung an.
c)Erläutern Sie die biologische Bedeutung der Steigung der
Regressionsgeraden im vorliegenden Fall.
d)Vor einigen Jahren ist eine Dürre eingetreten. Viele Geospiza fortis
starben wegen Nahrungsmangel. Man stellte fest, dass die Nachkommen der
überlebenden Vögel im Mittel einen 10 % höheren Schnabel hatten als der
ursprüngliche Populationsdurchschnitt (9,84 mm) vor der Dürre. Berechnen
Sie die theoretisch erwartete mittlere Schnabelhöhe der Nachkommen
mithilfe Ihrer ermittelten Geradengleichung. (Anmerkung: Falls Sie für
Aufgabe c) keine Gleichung ermittelt haben, können Sie mit der Gleichung
y = 0,6*x + 4 rechnen.) Vergleichen Sie den theoretischen Wert mit dem
tatsächlichen Wert, den die Forscher festgestellt hatten. Entwickeln Sie
eine Hypothese, die die Abweichung erklärt.
Enzymkatalysierte Reaktionen sind eines der
Schlüsselkonzepte der Biologie. Beispielsweise beeinflusst ein Enzym die
Schärfe von Papaya-Samen.
a) Untersuchen Sie in folgendem Experiment, in welchem Teil des Samens
das oben angesprochene Enzym gespeichert ist und welche Funktion es hat.
Vergleichen Sie dazu die Schärfe von frischen Papaya-Samen, die
unterschiedlich behandelt werden (siehe Tabelle 2). Trinken Sie nach
jedem Test etwas Wasser, um Ihr Geschmacksempfinden zu neutralisieren.
Protokollieren Sie Ihre Ergebnisse und werten Sie diese aus.
b) In der Tabelle 3 sind die Km-Werte (Michaelis-Menten- Konstante) des
oben genannten Papaya-Enzyms und von strukturell ähnlichen Enzymen für
ein Substrat gegeben. Erklären Sie, für welches Enzym bei einer
Substratkonzentration von 25 ìM prozentual am meisten Enzym als
Enzym-Substrat-Komplex vorliegt. Begründen Sie, was man zusätzlich zu Km
bestimmen muss, um Vmax (maximale Geschwindigkeit) ermitteln zu können.
c) Eine Möglichkeit der Enzymklassifikation sind ECNummern. Beurteilen
Sie, ob DNA-Polymerasen mehr als einer Enzym-Klasse zugeordnet werden
k?nnen. Nennen Sie zwei weitere Nachteile dieser Klassifikation.
d) Enzyme weisen Substratspezifität auf. Begründen Sie, ob Endonukleasen
auch Peptidnukleinsäuren (PNA) spalten können. Beschreiben Sie, wie sich
PNA alleine und nach der Hybridisierung mit DNA in der Gelelektrophorese
verhalten. Nennen Sie eine auf Letzterem basierende Anwendung.
Klassische Getreidepflanzen dienen uns seit
Jahrhunderten als Grundnahrungsmittel. In neuester Zeit haben aber auch
weniger bekannte Getreide wie Teff aus der Gattung der Liebesgräser
(Eragrostis) und Pseudogetreide an Popularität gewonnen und werden
vielseitig eingesetzt.