Biologie (Fach) / Allgemeine Biologie - 1. Klausur, 1. Semester (Lektion)

Uni Regensburg

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• Algen können bereits hinsichtlich ihrer Organisationsform sehr stark differenziert sein. Trotzdem besitzen sie bestimmte Zelltypen nicht, die Gefäßpflanzen besitzen. Welche sind das? Warum sind diese Zelltypen bei Algen nicht entwickelt? - keine Epidermis: Lebensraum Wasser  Epidermis unnötig, da keinVerdunstungsschutz notwendig ist- kein Stützgewebe: Lebensraum unter Wasser  Stütze unter Wasser unnötig,weil Wasser den Auftrieb ausmacht- kein Leitgewebe: Lebensraum Wasser  Wasseraufnahme über gesamteOberfläche möglich
• Moose können hinsichtlich ihrer Organisationsform sehr stark differenziert sein. Trotzdem besitzen sie bestimmte Zelltypen nicht, die Gefäßpflanzen besitzen. Welche sind das? Warum sind diese Zelltypen bei Moosen nicht entwickelt? Moose haben kein Stützgewebe, da sie immer dicht am Boden oder anderenGegenständen wachsen. Weiterhin haben sie nur ein primitives Leitgewebe, da sieWasser und Ionen mit der gesamten Oberfläche, teilweise mit Hilfe von Häärchen oderCyanobakterien. Die Wurzeln fehlen, sie haben nur Rhizoide, wurzelähnlichesGewebe, das allerdings nur zum festhalten/-klammern geeignet ist. (Ebenso haben seinur ein unvollkommenes Abschlussgewebe, da sie poikilohyd, also wechselfeucht,sind. (nicht sicher))
• Welche Gewebe mussten zu welchem Zweck mit dem „Landgang“ der Pflanzen vor 400 Millionen Jahren neu entwickelt werden? Nennen sie drei dieser Gewebe und die dazugehörigen Zelltypen. - Grundgewebe(Kollenchym, Sklerenchym): Stütz- und Festigungsgewebe:Lebensraum an Land -> Schwerkraft vorhanden- Leitgewebe(Xylem, Phloem): Organe zur Wasser- und Nährstoffleitung - Abschlussgewebe(Epidermis mit Cuticula, Periderm): Verdunstungsschutz,Spaltöffnung zum Gasaustausch
• Nennen Sie die verschiedenen Zonen im Bereich der Wurzelspitze und erläutern Sie deren Funktionen! Wurzelhaube (Calyptra): Schutz des Vegetationspunktes, Erleichterung desEindringens in den Boden durch verschleimende Zellen- Teilungszone: Wachstum- Streckungszone: Streckung in die Tiefe; Größen/Längenzuwachs der Zellen- Differenzierungs/Wurzelhaarzone: Ausdifferenzierung der meisten primärenGewebe/Leitgewebe; Entstehung der Wurzelhaare -> Aufnahme von Wasserund Mineralien
• Zeichnen und erläutern Sie den Bau (Querschnitt) der primären Wurzel! Siehe PDF 6.)
• Zeichnen und erläutern Sie den Bau (Querschnitt) des primären Sprosses! Siehe PDF 7.)
• Zeichnen und erläutern Sie den Bau (Querschnitt) eines Blattes! Zeichnung: Siehe PDF Kutikula (dünne oder dicke wachsartige Schicht, Verdunstungsschutz)EpidermisPalisadengewebeBlattadern, LeitbündelPalisadengewebeSchwammgewebeInterzellularraum (Atemhöhle)Spaltöffnung zwischen Schließzellen
• Was ist eine Blüte? Wovon leiten sich die einzelnen Elemente der Blüte ab? Nenne ein Beispiel von Pflanzen, bei dem diese Ausbildung sichtbar ist! - reproduktive Sprossspitze begrenzten Wachstums- alle Blütenelemente (Kelch-, Kron-, Staub-, Fruchtblätter) leiten sich vonBlättern ab- Gliederung nicht immer offensichtlich, z. B.Stinkende Nießwurz: Laubblätter gehen über in KronblätterSeerose: Blütenkronblätter gehen über in Staubblätter
• Wo erfolgt die Wasser- und Mineralstoffaufnahme in der Wurzel? Erläutern Sie, auf welchen Wegen das Wasser und die Mineralstoffe in den Zentralzylinder gelangen? - Wurzelhaarzone- apoplastisch: in Zellwand durch Kapillarkräfte- symplastisch: von Zelle zu Zelle über Plasmodesmen- transmembran: Wanderung direkt von Zelle zu Zelle
• Wie wird die Geschwindigkeit des Wassertransports im Xylem gemessen? - Experiment:Wenn warmes Wasser an bestimmter Stelle ankommt, messen- Messung des Wasserpotentials in einem großen Gewebestück mittels derScholander Druckbombe -> Spitzengeschwindigkeiten (16-45 m/h bzw. 1-6m/h); Wasser fließt entlang des Druckgradienten und nimmt Zuckermolekülepassiv mit (Wassertransport beginnt an Spitze eines Baumes)
• Wie wird die Geschwindigkeit des Wassertransports im Phloem gemessen? Aphidentechnik:Mehrere Aphiden (Blattläuse) werden in bestimmten Abständen an einenjungen Trieb gesetzt, Blatt wird mit 14 CO2 begast, Fluss der Radioaktivitätzwischen einzelnen Aphiden wird gemessen, Geschwindigkeit um 100 cm/h
• Was ist der Wurzeldruck und wie entsteht er? Wie hoch kann er sein? Bei welcher Pflanze ist er offensichtlich und wie kommt dies zum Ausdruck? - Gattung Alchimilla hat Hydathoden  hat Tau auf Blättern- Ensteht aufgrund der Wasserpotentialdifferenz zwischen Xylem undWurzeloberfläche und ist durch die Diffusionsbarriere des Caspary-Streifenbedingt.- Beobachtung des Wurzeldrucks: morgens tritt Wasser aus den unbeweglichenSpaltöffnungen, da nachts die Ionen nicht abtransportiert werden und derWurzeldruck somit steigt  Wasser wird oben aus der Pflanze gedrückt
• Erläutern Sie den Mechanismus der Wassertransports von der Wurzel in die Blätter - Transpirationssog, Kohäsion, Adhäsion, Wurzeldruck- Kohäsions-Tensions-Theorie:· oben Verdunstung des Zellwandwassers· ersetzt durch intrazelluläres Wasser· Ionenkonzentration steigt an, negativeres Wasserpotential (Osmose)· Es entsteht ein Wasserpotentialgradient zwischen angrenzenden Zellen bisins Xylem· Auf das Xylem-Wasser wird ein Sog ausgeübt, es baut sich eineZugspannung auf (negatives Druckpotential: Saugspannung)· Zugspannung pflanzt sich über die gesamte Sprossachse bis hinunter in dieWurzel fort, trägt dazu bei, dass Wurzel dem Boden Wasser entziehen kann
• Nennen Sie zwei Anpassungen epiphytischer Pflanzen an den Wasserstress! - Morphologische Anpassungen:z. B. Saugschuppen: kleine, abgedichtete Öffnungen auf den Blätternkönnen mit deren Hilfe Wasser aufnehmen- Physiologische Anpassung:CAM-Mechanismus:· Pflanze speichert nachts CO2 durch spezielle chemischeVorgänge· Tagsüber in den besonders heißen Stunden kann sie dann ihreStomata schließen und auf ihre CO2-Reserve zurückgreifen· Somit kann sie weiterhin Photosynthese betreiben und sich vorAustrocknung schützen
• Was ist ein Velamen radicum, wo kommt es vor und wozu dient es? - Ein Wasserabsorptions- und Wasserspeicherungsgewebe das außerhalb derExodermis von sprossbündigen Luftwurzeln bei ephytisch wachsendenPflanzen ausgebildet sein kann, Bsp.: clivia minimata
• Nennen und erläutern Sie ein Beispiel einer klonalen Pflanze! - Schilf, Form der vegetativen Vermehrung, wächst in Habitaten in denen generativeVermehrung nicht möglich wäre- Oberirdischer Teil: Stolen, z.B. Erdbeere, unterirdischer Teil: Rhizomen, z.B. Schilf
• Wie lässt sich das Populationswachstum von r-Strategen charakterisieren? Zeichnen Sie den Verlauf des Populationswachstums in einen Graphen (x-Achse sei Zeitachse). Durch welche Merkmale zeichnen sich r-Strategen aus, die durch die entsprechenden Selektionsbedingungen begünstigt werden. https://www.abiweb.de/assets/courses/img/nrw-bio-2/Screen_shot_2011-12-08_at_21.54.50.png dN / dt = r ∙ N(t) (Die Pflanze steckt die meiste Energie in ihre Nachkommen)r ≙spezifischer ZuwachsrateN(t) ≙ Zahl der Individuen zum Zeitpunkt t Exponentielles Wachstum tritt immer dann auf, wenn der Vermehrungsrate vonOrganismen, sowie aller ihrer Nachkommen kein oder aber ein konstanter Gegendruckentgegensteht.Merkmale:- Rasche Entwicklung- Hohes r- Geringe max. Biomasse- Frühe Reproduktion- Einmalige Reproduktion der Individuen
• Wie lässt sich das Populationswachstum von K-Strategen charakterisieren? Zeichnen Sie den Verlauf des Populationswachstums in einen Graphen (x-Achse sei Zeitachse). Durch welche Merkmale zeichnen sich K-Strategen aus, die durch die entsprechenden Selektionsbedingungen begünstigt werden. dN / dt = r [( K-N ) / K] ∙ NK ≙ Kapazität der Umwelt Logistisches WachstumMerkmale:- Langsame Entwicklung- größere Konkurrenzeignung- größere Biomasse- verzögerte Reproduktion- mehrmalige Reproduktion der Indivduen
• Erläutern Sie die Mechanismen des Assimilattransports in den Siebröhren! Münch´sche Druck – Strom – Theorie:Phloemsaft bewegt sich mit Hilfe eines Massenstroms, treibende Kraft ist Druck,ausgelöst durch osmotisch bedingten Turgogradienten zwischen Quelle (Blatt) undVerbrauchsort (Wurzelzelle)
• Wann sind die Cyanobakterien in der Erdgeschichte fossil erstmals nachgewiesen worden? Welche Bedeutung haben sie bei der Entwicklung des Lebens gespielt? - Älteste Fossilfunde: 3,4 – 4 Mrd. Jahren- erste photoautotrophe Wesen -> Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre(Angiospermen: 350 Mio. Jahre, Gymnasospermen: 140 Mio. Jahre)
• Was ist ein Coenoblast? Nennen Sie ein Beispiel! - Vierkernige Riesenzellen- Bsp.: Acetabularia (Transplantationsversuch), Schlauchalgen
• Was ist ein Flechtthallus? Nennen Sie ein Beispiel! Postgenital entstehender gewebeähnlicher Verband von Zellen, d.h. Seitenäste sindmiteinander verflochten- z.B. Rotalgen, Pilze, Flechten24.)
• Was ist ein Gewebethallus? Nennen Sie ein Beispiel! Bildung des Thallus von einer einzigen Scheitelzelle aus, größere Differenzierung- Bsp.: Braunalgen
• Nennen Sie eine Symbiose zwischen Samenpflanzen und Bakterien! - Knöllchenbakterien - Leguminosen
• Nennen Sie Symbiosepartner bei Flechten! - Pilze und Algen- Pilze und Cyanobakterien
• Zeichnen und erläutern Sie einen gametischen Kernphasenwechsel! Nennen sie ein Beispiel, wo dieser auftritt! Beim gametischen Kernphasenwechsel (KPW) bilden sich haploide Gameten durchMeiose aus einem diploiden Individuum und verschmelzen zu einer diploiden Zygote, diesich mitotisch teilt und ein neues diploides Individuum hervorbringt. Dieser Lebenszyklusist für die meisten Tiere, einige Protisten, sowie einige Grün- und Blaualgen (z.B. derBlasentang Fukus) charakteristisch.
• Zeichnen und erläutern Sie einen zygotischen Kernphasenwechsel! Nennen sie ein Beispiel, wo dieser auftritt! Beim zygotischen KPW teilt sich die Zygote direkt wieder meiotisch und bildet vierhaploide Zellen. Jede dieser Zellen teilt sich mitotisch und produziert auf diese Weiseviele Einzelzellen oder ein vielzelliges haploides Individuum, das Gameten bildet. DiesenEntwicklungszyklus findet man bei einer Reihe von Algen und bei den Pilzen.- + - +Meiose
• Zeichnen und erläutern Sie einen intermediären Kernphasenwechsel! Nennen sie ein Beispiel, wo dieser auftritt! Beim intermediären KPW bildet der diploide Organismus, der Sporophyt, durch Meiosehaploide Sporen. Diese fungieren jedoch nicht als Gameten, sondern teilen sich mitotisch.Daraus entstehen vielzellige haploide Organismen (Gametophyten), die schließlichGameten bilden, welche zu diploiden Zygoten verschmelzen. Diese Zygoten entwickelnsich zu diploiden Organismen. Einen solchen Entwicklungszyklus bezeichnet man alsGenerationswechsel. Er ist charakteristisch für die grünen Landpflanzen und vieleAlgengruppen.
• Zeichnen und erläutern Sie den Generationswechsel bei den Moosen! Moose -> Bryophyta -> GenerationswechselGametophyt dominante Phase
• Zeichnen und erläutern Sie den Generationswechsel bei den Farnen! Siehe Zeichnung im PDF.
• Beschreiben Sie den männlichen Gametophyt (Zeichnung + Erläuterung) der Samenpflanzen und das Schicksal der einzelnen Zellen/Kernen nach der Befruchtung! - Pollenkorn, Pollenschlauch, 2 generative Zellen, 1 vegetative Zelle
• Beschreiben Sie den weiblichen Gametophyt (Zeichnung + Erläuterung) der Samenpflanzen und das Schicksal der einzelnen Zellen/Kernen nach der Befruchtung! Eizelle, Synergiden, Antipoden, sekundärer Embryosackkern
• Welche Formen der Flechtthalli treten bei den Rotalgen auf? Springbrunnentyp + Zentralfadentyp
• Vergleichen Sie tabellarisch die wesentlichen Unterschiede zwischen einem Licht-, Transmissions- (TEM) und Scanningelektronenmikroskop (SEM) Arten - LM - TEM - SEMAuflösungsgrenze - 220 nm - 1,5 nm - 0,2 nmmax. Vergrößerung - 1.000 x - 300.000 x - 1.000.000 xMaterial - lebend + tot - nur tot - nur totObjektart - Schnitte + Totalpräparate - Oberflächen - (Ultradünn-) Schnitte
• Nennen Sie mindestens 3 Aufgaben der Mikrotubuli! Wie groß ist der Außendurchmesser eines Mikrotubulus und aus welchen Proteinen ist er aufgebaut? Aufgaben: Herstellung der äußeren Zellform Gleitschienen u. a. zum Transport von Vesikeln  Positionierung von Organellen Bildung komplexer Strukturen von Centriol, Kernteilungsspindel, Basalkörper, Cilien, FlagellenAufbau: Durchmesser: 25 nm Aufgebaut aus α- & β- Tubulin
• Zeichnen und beschriften Sie den Aufbau von Mitochondrien des Christae-Typs! Welche physiologischen Prozesse finden in / an der inneren Mitochondrienmembran statt? Beschriftung: Beide Membranen Perimembranöser Raum  Matrix DNA als Ring 70S-Ribosomen Innere Mitochondrienmembran: Elektronentransportkette ATP-Synthase
• Nennen Sie je 3 der wichtigsten Funktionen des glatten und des rauen ERs rER: Synthese sekretorischer Proteine Faltung sekretorischer Proteine N-Glykosylierung sekretorischer Proteine Einführung von DisulfidbrückensER: Synthese von (Phospho-)Lipiden Entgiftung von Xenobiotika  Calcium-Speicher
• Welchen Einfluss hat Cholesterol auf die Fluidität biologischer Membranen und welche Substanzen erniedrigen die Fluidität? Sterole haben stabilisierenden Effekt Verringern die Fluidität bei hohen Temperaturen Erhöhen die Fluidität bei niedrigen temperaturenErniedrigung der Fluidität durch Lange Fettsäurereste Gesättigte FS
• Nennen Sie 6 Plastidentypen und deren Eigenschaften  Proplastid: klein, Abknospung eines bestehenden Plastiden, Ursprung der anderen Plastidentypen Chloroplast: grün, enthält Chlorophyll, Photosynthese Etioplast: hellgelb, vergeilter Chloroplast Leukoplast: weiß, farblos, Speicherung von Proteinen Amyloplast: weiß-gelblich, enthalten Stärkekörner Chromoplast: i. d. R. rötlich, Carotinoide und andere fettlösliche Farbstoffe
• Wie lässt sich das Populationswachstum von K-Strategen charakterisieren? Zeichnen Sie den Verlauf des Populationswachstums in einen Graphen (x-Achse sei die Zeitachse). Nennen Sie 4 Merkmale von K-Strategen, die durch die entsprechenden Selektionsbedingungen begünstigt werden. Zeichnung ist im SkriptMerkmale: Langsame Entwicklung (Wachstum) Lange Lebensdauer Längere Zeitdauer bis zur erstmaligen Reproduktion (verzögerte Reproduktion) Mehrmalige Reproduktion Größere Biomasse Hohe Konkurrenzeignung
• Beschreiben Sie den weiblichen Gametophyten der Samenpflanzen und das Schicksal der einzelnen Zellen (Kerne) nach der Befruchtung  Synergiden Eizelle Befruchtung zur Zygote Diploide Embryosackzelle Befruchtung zur triploiden Embryosackzelle Antipoden
• Aus welchem Grundbaustein werden Stärke und Cellulose aufgebaut? Worin unterscheiden sich die beiden Makromoleküle und durch welche Färbung kann man den Unterschied nachweisen? Glukose (eine Hexose);Stärke: Polysaccharid aus α-1,4 Glukose und Cellulose ein Polysaccharid aus β-1,4 Glucose (1P)Färbung: Stärke JJK+; Cellulose JJK- (0,5 P)0,5 Pluspunkte möglich bei Nennung des Unterschieds zwischen Amylose (Stärke mit 1,4-Verknüpfung) und Amylopektin (zusätzlich 1,6-Verknüpfung)
• DANN wird im Zellkern mit Hilfe von Proteinen auf vier verschiedene Ebenen verpackt. Nennen und erläutern Sie diese vier Verpackungsebenen in Stichworten Nucleosom: 146bp werden um Histon-Oktamer gewickeltSolenoid: (30 nm-Faser): (6) Nucleosomen werden ringförmig mit Histon H1 angeordnet300 nm Schleife: Verankerung an Kern-LaminaMetaphase-Chromosom: höchste Verpackungsstufe; Kern-Lamina liegt zentral im Chromosom vor( Nennung je 0,5 P und Erläuterung 0,5P)
• Skizzieren und beschriften Sie den Aufbau eines Mikrotubuli-Tripletts! In welchen Zellbereichen kommen diese Strukturen vor und aus welchen Protein-Monomeren sind sie aufgabeut? (3P) 13+10+10 Struktur aus Protofilamenten (Zeichnung + Beschriftung (1P))Centriol + Basalkörper; α- und β- Tubulin (Nennung je 0,5 P)
• Erläutern Sie in Stichworten die Endosymbiontenhypothese und geben Sie mindestens fünf molekulare Befunde für die Richtigkeit der Hypothese an! evolutionärer Ursprung von Mitos und Chloros (0,5 P)Mitos: Eu-Bakterienzelle; oxidative Phosphorylierung + NADPH (1P)Chloros: Blaualgen; Photosynthese (1P)Molek. Befunde (je 0,5P) gesamt (0,5P): Chloros/Mitos: eigenes Genom- ringförmig geschlossen; 70S Ribosomen; keine Introns; Transkription und Translation nicht räumlich getrennt; Vorkommen von Porin; Enzymkomplexe der Atmungskette ähnlich bei Eubakterien; Elektronentransportkettewie bei Chloros; […]
• Nennen Sie die wichtigsten Funktionen des glatten und rauen ERs rER: Synthese sekretorischer Proteine; Faltung sekretorischer Proteine; N-Glykosyliererung sekretorischer Proteine; Einführunge von DisulfidbrückensER: Synthese von (Phospho-) Lipiden; Entgiftung von Xenobiotica; Ca2+ Speicher (je 0,5 P)
• Über welchen Weg werden in der Zelle die meisten Proteine abgebaut und welches Protein spielt hier eine zentrale Rolle. (1 P) Ubiquitin-Proteasomweg; Ubiquitin -> Ubiquitär bei allen Eukaryonten!
• Was ist der Wurzeldruck und wie entsteht er? Wie hoch kann er sein, bei welcher Pflanze ist er offensichtlich und wie kommt dies zum Ausdruck? (2,5) Wurzeldruck entsteht aufgrund der Wasserpotentialdifferenz zwischen Xylem und Wurzeloberfläche bedingt durch die Diffusionsbarriere des Caspary-Streifen (insb. Während der Nacht, da keinTransport der Mineralsalze im Wurzelobereich stattfindet – Wasse3r wird aus dem Wurzelbereich angezogen – Erhöhung des Drucks im Xylem) (1P)6 atm. (0,5 P)Alchimilla (o,5 P) Austritt von Wassertropfen am Blattrand (0,5 P)
• Nennen Sie zwei Anpassungen epiphytischer Pflanzen an den Wasserstress (2 P) vertiefte SpaltöffnungenSpross- oder BlattsukkulenzBlätter formen TrichterUrnenblätterHohlräume als Wohnraum für AmeisenSchuppenhaare zur WasseraufnahmeVelamen radikum
• Zeichnen und erläutern Sie den männlichen Gametophyten der Samenpflanzen! (1,5 P) Zeichnung (o,5 P)Pollenschlauch mit vegetativer Zelle (0,5 P) und zwei generativen Zellen (=Spermazellen) (o,5P)

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