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Abituraufgabe: Bienen - Neurobiologie, Zytologie, Evolution & Ökologie

Methode

Die Abituraufgabe werden die Themenbereiche Zytologie (Membranaufbau); Stoffwechselphysiologie (Enzymatik, Proteinaufbau), Neurobiologie, Molekularbiologie und Ökologie gemischt.

Bitte lesen Sie sich die Aufgabenstellung gründlich durch. Fertigen Sie Notizen direkt beim Lesen an. Beachten Sie die in der Aufgabenstellung verwandten Operatoren.

Bearbeiten Sie die Aufgabe komplett.

Unsere Lösungsvorschläge finden Sie jeweils in Lernvideos auf den kommenden Seiten!

Viele Erfolg.

Gut zu wissen

Bienen – die faszinierenden Giftmischer
Die unangenehmen Folgen eines Bienenstichs hat wohl jeder schon einmal gespürt. An der Einstichstelle zeigen sich die folgenden Symptome: heftiger, lang anhaltender Schmerz, Hautrötung, Temperaturerhöhung und Anschwellen des Gewebes. Die Zusammensetzung des Giftes ist ein „Chemie-Cocktail“ aus mehr als 60 Bestandteilen. Er enthält unter anderem folgende Inhaltsstoffe: Phospholipase A, Hyaluronidase, Glucosidase, Melittin (bestehend aus 26 Aminosäuren), Apamin (bestehend aus 18 Aminosäuren), Noradrenalin, Wasser, Natriumchlorid, Phospholipide.

Teilaufgabe 1:

1. Ordnen Sie den folgenden Kategorien jeweils einen der genannten Inhaltsstoffe zu:
Enzyme, Transmitter, Peptide/Proteine, anorganische Stoffe. (2 BE)

Teilaufgabe 2:

Apamin kann viele Stoffwechselprozesse beeinflussen und wirkt unter anderem an der Nervenzellmembran.

2.1 Erstellen Sie eine beschriftete Skizze einer Biomembran nach dem Flüssig-Mosaik-Modell (Größe etwa ½ Seite). (2 BE)

2.2 Erläutern Sie die Rolle von spannungsgesteuerten Kaliumionenkanälen beim Ablauf eines Aktionspotenzials. (2BE)

Neben den spannungsgesteuerten Kaliumkanälen kommen in der Axonmembran auch sogenannte Kca-Kanäle vor. Diese Kanäle sind an der Repolarisation und der Hyperpolarisation beteiligt.
Neue Untersuchungen haben gezeigt, dass die Kca-Kanäle mit spannungsgesteuerten Ca2+­Kanälen funktionell verbunden sind.

Abbildung 1
Abbildung 1


2.3 Beschreiben Sie die in Abbildung 1 dargestellten Vorgänge. (2 BE)

2.4 Apamin blockiert diese KCa-Kanäle in sensorischen Nervenfasern.
Erläutern Sie die Folgen einer solchen Blockade und stellen Sie einen Zusammenhang zum lang anhaltenden Schmerz nach einem Bienenstich her. (2 BE)

Teilaufgabe 3:

Hauptbestandteil des Bienengifts ist das Melittin. Unter anderem blockiert es einige
Enzyme. Darüber hinaus lagert sich Melittin in Zellmembranen ein und bildet dort Ionen-
kanäle mit der Folge, dass unter anderem Natriumionen in hoher Zahl diffundieren können.
Abbildung 2 zeigt die Primärstruktur von Melittin. Dabei sind polare Bereiche fett und kursiv hervorgehoben.

Abbildung 2: Primärstruktur von Melittin
Abbildung 2: Primärstruktur von Melittin
Abbildung 3: links; Abbildung 4: rechts
Abbildung 3: links; aus dem Melittin-Tetramer Ausschnitt
Abbildung 4: rechts; Melittin-Tetramer

Abbildung 3 zeigt den Aufbau eines Melittinmoleküls. Jeweils vier Melittinmoleküle lagern sich als sogenanntes Tetramer in Zellmembranen ein (siehe Abbildung 4).


3.1 Begründen Sie mithilfe der Abbildungen 2, 3 und 4, warum das Melittin-Tetramer stabil in die Membran eingelagert ist und als Ionenkanal wirken kann. (3 BE)

3.2 Erläutern Sie die Folgen einer gehäuften Einlagerung von Melittin-Tetrameren in die Axonmembran einer Nervenzelle. (2 BE)

Teilaufgabe 4:

Jeder, der einmal die Folgen eines Wespenstiches am eigenen Leib erfahren hat, wird im Umgang mit diesen Tieren große Vorsicht walten lassen.
Die folgenden Abbildungen zeigen zwei sehr ähnlich aussehende schwarz-gelb gefärbte Insekten: Abbildung 5a zeigt eine „Gemeine Wespe“ mit gut ausgebildetem Stechapparat und Giftdrüsen, Abbildung 5b eine harmlose Schwebfliege.

Abb. 5a: Gemeine Wespe
Abb. 5a: Gemeine Wespe

Illustration: Wikipedia -> Vespula vulgaris. Taken by Soebe in Northern Germany and released under GNU FDL.

Abb. 5b: gemeine Schwebfliege
Abb. 5b: gemeine Schwebfliege

Illustration: Wikipedia -> Episyrphus balteatus; Schwebfliege; Urheber Artmechanic

4.1 Erläutern Sie, wie dieses Farbmuster jeweils vor Fressfeinden schützt. (2 BE)

4.2 Erläutern Sie die Entstehung dieses Farbmusters bei der Schwebfliege
im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie. (3 BE)

Anhang: Codesonne
Anhang: Codesonne
Bild von Autor Dr. Martina Henn-Sax

Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Abituraufgabe: Bienen - Neurobiologie, Zytologie, Evolution & Ökologie ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Besprechung einer Original-Abituraufgabe - Bienen (Neurobiologie/Zytologie/Evolution/Ökologie).

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses
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    • Einleitung zu Aufgaben lösen - Operatoren, Lösungsstrategien, Tipps
    • Abituraufgaben: Lösungsstrategien
    • Abitur: Prüfungssituation
  • Abituraufgabe: Bienen - Neurobiologie, Zytologie, Evolution & Ökologie
    • Einleitung zu Abituraufgabe: Bienen - Neurobiologie, Zytologie, Evolution & Ökologie
    • Lösungsvorschlag #1: Enzyme - Proteine - anorganische Stoffe?
    • Lösungsvorschlag #2: Nervenzellmembran
    • Lösungsvorschlag #3: Bienengift Melittin
    • Lösungsvorschlag #4: Gemeine Wespe - Schwebfliege
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