abiweb
online lernen

Die perfekte Abiturvorbereitung

Abituraufgabe: Die giftigste Schlange der Welt

Methode

Hier klicken zum Ausklappen

Diese Abituraufgabe befasst sich mit der Giftschlange Oxyuranus micro. Neben Fragen der Neurobiologie und Immunologie deckt dieses Aufgabenbeispiel ebenfalls Fragen aus dem Bereich der Evolution ab.

Hinweis

Hier klicken zum Ausklappen

Als giftigste Schlange der Welt gilt der australische Inland-Taipan (Oxyuranus micro/epidotus). Ein einziger Tropfen seines Giftes würde ausreichen, um etwa 100 Menschen zu töten. Das Gift besteht hauptsächlich aus zwei Proteinen, dem α- und β-Neurotoxin. Das α-Neurotoxin wirkt postsynaptisch durch Blockade des Rezeptors für Acetylcholin an neuromuskulären Synapsen, während das β-Neurotoxin präsynaptisch die Wiederherstellung der Transmittervesikel verhindert. Einige Zeit nach dem Biss kommt es zum tödlichen Atemstillstand.     

Teilaufgabe 1:

1.1 Stellen Sie anhand einer beschrifteten Skizze (Größe mindestens ½ Seite) die wesentlichen Schritte der Erregungsübertragung an einer Synapse dar. (3 P)

1.2 Erläutern Sie, wie α- und β-Neurotoxin jeweils den Atemstillstand bewirken. (3 P)

Teilaufgabe 2:

Der Tod nach einem Taipan-Biss kann nur durch schnelles Verabreichen eines sogenannten Antiserums verhindert werden, das Antikörper gegen Taipan-Toxine enthält. Um dieses zu gewinnen, werden beispielsweise einem Pferd kleinste Dosierungen des Schlangengiftes verabreicht. Anschließend werden die Antikörper aus dem Blut des Pferdes gewonnen.

2.1 Beschreiben Sie die hierbei im Pferd ablaufenden immunbiologischen Vorgänge. (3 P)

Teilaufgabe 3:

Neben dem Inland-Taipan gibt es in Australien zwei weitere Taipan-Arten, den KüstenTaipan (Oxyuranus scutellatus) und die erst 2007 entdeckte Art Oxyuranus temporalis.Alle drei extrem giftigen Schlangenarten haben sich im Laufe der Evolution aus einer weniger giftigen Stammart entwickelt. Evolutive Veränderungen wurden in den letzten 200 Jahren unterschiedlich erklärt. Ein erster Erklärungsansatz für die Veränderlichkeit der Arten stammte von Jean-Baptiste Lamarck. Er hätte die Veränderung der Giftigkeit der Oxyuranus-Schlangen beispielsweise wie folgt formuliert:

"Durch zunehmende Jagd verblieben im Lebensraum der Schlangen vorwiegend wehrhafte Beutetiere. Die Schlangen versuchten auch diese zu erbeuten, ohne dabei selbst verletzt zu werden. Durch häufigen Gebrauch ihres Giftapparates entwickelten sie die Fähigkeit, immer mehr und stärkeres Gift zu produzieren, das die Beutetiere schnell und effektiv tötete. Diese Fähigkeit vererbten sie an ihre Nachkommen ..."

3.1 Stellen Sie dar, was man Lamarck aus heutiger evolutionsbiologischer Sicht entgegenhalten würde und erläutern Sie die Veränderung der Giftigkeit der Oxyuranus-Schlangen aus heutiger evolutionsbiologischer Sicht. (4 P)

Teilaufgabe 4:

Die drei heute lebenden Oxyuranus-Artenmüssen durch zwei aufeinander folgende Artaufspaltungen aus einer gemeinsamen Stammart entstanden sein. Dafür gibt es drei mögliche Verwandtschaftshypothesen (Abbildung 2). Um zwischen diesen Hypothesen zu entscheiden, werden ausgewählte homologe DNA-Sequenzen der drei Arten verglichen. Außerdem liegen entsprechende DNA-Sequenzen anderer Schlangenarten vor. Ein kleiner Ausschnitt von 15 Basen ist in der Abbildung angegeben.

Mögliche Hypothesen zur Verwandtschaft der drei Oxyuranus Arten.
Mögliche Hypothesen zur Verwandtschaft der drei Oxyuranus Arten.

4.1 Vergleichen Sie die DNA-Sequenzen der drei Oxyuranus-Arten mit denen anderer Schlangen. Begründen Sie anhand der Basensequenzen (Abbildung), warum Hypothese 1 zu bevorzugen ist und die Hypothesen 2 und 3 eher auszuschließen sind. (3 P)

Teilaufgabe 5:

5.1 Beschreiben Sie ein molekular- oder immunbiologisches Verfahren zur Klärung von Verwandtschaftsverhältnissen. Erläutern Sie die zu erwartenden experimentellen Ergebnisse für die drei Oxyuranus-Arten nach Hypothese 1.