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Question 1Biologie

Bei der Proteinbiosynthese in Eukaryoten wird die prä-mRNA im Zellkern prozessiert. Welche Vorgänge gehören zum Spleißen?

  1. Entfernen der Introns und Verknüpfen der Exons Correct answer.
  2. Anhängen einer Poly-A-Schwanz-Sequenz am 5'-Ende
  3. Übersetzung der Exons in eine Aminosäuresequenz
  4. Methylierung der Promotorregion durch RNA-Polymerase

Explanation

Beim Spleißen werden die nicht kodierenden Introns aus der prä-mRNA herausgeschnitten und die kodierenden Exons durch das Spleißosom miteinander verbunden. Erst danach entsteht die reife mRNA, die den Zellkern verlässt. Die Übersetzung selbst ist Aufgabe der Ribosomen im Zytoplasma und nicht Teil des Spleißens.

Question 2Biologie

Welche Funktion hat die tRNA im Ablauf der Translation?

  1. Sie speichert die Erbinformation dauerhaft im Zellkern.
  2. Sie transportiert passende Aminosäuren zum Ribosom über ihr Anticodon. Correct answer.
  3. Sie synthetisiert die mRNA am codogenen Strang der DNA.
  4. Sie bildet die katalytische Untereinheit des Spleißosoms.

Explanation

Die tRNA erkennt über ihr Anticodon das komplementäre Codon der mRNA und liefert die dazu passende Aminosäure an das Ribosom. So wird die Nukleotidsequenz in eine Aminosäuresequenz übersetzt. Die Transkription der mRNA erfolgt dagegen durch die RNA-Polymerase.

Question 3Biologie

Ein DNA-Doppelstrang enthält im codogenen Strang die Basenfolge 3'-TAC-5'. Welches Codon trägt die daraus transkribierte mRNA an dieser Stelle?

  1. 5'-UAC-3'
  2. 5'-AUG-3' Correct answer.
  3. 5'-TAC-3'
  4. 5'-ATG-3'

Explanation

Die mRNA ist komplementär und antiparallel zum codogenen Strang. Aus 3'-TAC-5' wird daher 5'-AUG-3', wobei Thymin durch Uracil ersetzt wird. AUG ist zugleich das Startcodon der Translation.

Question 4Biologie

Bei der Replikation der DNA entstehen an den Replikationsgabeln ein Leitstrang und ein Folgestrang. Warum wird der Folgestrang diskontinuierlich synthetisiert?

  1. Weil am Folgestrang ausschließlich RNA-Nucleotide eingebaut werden.
  2. Weil die DNA-Polymerase nur in 5'→3'-Richtung verlängern kann und der Folgestrang entgegengesetzt orientiert ist. Correct answer.
  3. Weil der Folgestrang keine komplementäre Matrize besitzt und daher frei zusammengesetzt wird.
  4. Weil der Folgestrang erst nach Abschluss der Zellteilung repliziert wird.

Explanation

Die DNA-Polymerase kann neue Nucleotide nur an ein freies 3'-OH-Ende anhängen, also in 5'→3'-Richtung synthetisieren. Da die beiden Stränge antiparallel verlaufen, muss der Folgestrang in kurzen Abschnitten (Okazaki-Fragmenten) gegen die Gabelrichtung synthetisiert werden. Der Leitstrang kann dagegen kontinuierlich in Richtung der Gabel verlängert werden.

Question 5Biologie

Welche Aussage beschreibt die Funktion der DNA-Polymerase bei der Replikation korrekt?

  1. Sie entfernt RNA-Primer und ersetzt sie durch DNA.
  2. Sie verknüpft Okazaki-Fragmente durch Bildung von Phosphodiesterbindungen.
  3. Sie verknüpft neue Nucleotide komplementär zur Matrize und besitzt eine Korrekturlesefunktion. Correct answer.
  4. Sie trennt die Wasserstoffbrücken zwischen den beiden DNA-Strängen auf.

Explanation

Die DNA-Polymerase baut komplementäre Desoxyribonucleotide an das freie 3'-Ende an und kann dabei Fehler durch ihre 3'→5'-Exonuklease-Aktivität korrigieren. Das Auftrennen der Doppelhelix übernehmen dagegen Helicase und Topoisomerase. Die Primer-Entfernung erfolgt durch spezielle Nukleasen wie die RNase H.

Question 6Biologie

Ein Gen wird durch eine Punktmutation von GAA zu GAG verändert. Beide Codons codieren für Glutaminsäure. Welche Art von Mutation liegt vor?

  1. Nonsense-Mutation
  2. Stille Mutation Correct answer.
  3. Frameshift-Mutation
  4. Missense-Mutation

Explanation

Bei einer stillen Mutation ändert sich die Nukleotidsequenz, ohne dass sich die Aminosäuresequenz des Proteins verändert. Da GAA und GAG beide für Glutaminsäure codieren, bleibt das Protein unverändert. Dies beruht auf der Degeneration des genetischen Codes, bei der mehrere Codons dieselbe Aminosäure festlegen.

Question 7Biologie

Warum führt der Verlust eines einzelnen Nucleotids im Leseraster eines Gens in der Regel zu einer stark veränderten Aminosäuresequenz?

  1. Weil das Ribosom die gesamte mRNA abbaut.
  2. Weil dadurch alle folgenden Codons aus dem ursprünglichen Raster verschoben werden. Correct answer.
  3. Weil nur die letzte Aminosäure des Proteins ausgetauscht wird.
  4. Weil die DNA-Polymerase den Fehler bei der Replikation korrigiert.

Explanation

Der genetische Code wird in Tripletts gelesen. Wird eine Base eingefügt oder entfernt, verschiebt sich das Leseraster, sodass alle nachfolgenden Codons anders gelesen werden. Das führt meist zu einer völlig veränderten oder verkürzten Proteinkette und damit häufig zum Funktionsverlust des Proteins.

Question 8Biologie

Welche Rolle spielt der Promotor bei der Transkription?

  1. Er dient der RNA-Polymerase als Bindestelle und legt den Transkriptionsstart fest. Correct answer.
  2. Er schützt die mRNA vor dem Abbau im Zytoplasma.
  3. Er leitet die tRNA zu den Ribosomen.
  4. Er codiert das Startcodon für die Translation.

Explanation

Der Promotor ist eine DNA-Sequenz stromaufwärts des zu transkribierenden Gens, an die die RNA-Polymerase und Transkriptionsfaktoren binden. Er bestimmt, an welcher Stelle die Transkription beginnt und welcher Strang als Matrize dient. Die eigentliche Codierung des Startcodons liegt dagegen in der mRNA.

Question 9Biologie

Bei einer Erbkrankheit zeigt ein Junge Symptome, während seine Eltern keine zeigen. Die Mutter ist Überträgerin. Welcher Erbgang ist am wahrscheinlichsten?

  1. Autosomal-dominanter Erbgang
  2. Y-chromosomaler Erbgang
  3. X-chromosomal-rezessiver Erbgang Correct answer.
  4. Autosomal-rezessiver Erbgang bei homozygoten Eltern

Explanation

Beim X-chromosomal-rezessiven Erbgang besitzen Jungen nur ein X-Chromosom, sodass ein rezessives Allel auf dem X bereits zur Erkrankung führt. Mütter als Überträgerinnen sind heterozygot und bleiben gesund. Der Vater vererbt sein Y-Chromosom an den Sohn, weshalb er nicht betroffen sein muss.

Question 10Biologie

Zwei mischerbige (heterozygote) Eltern mit Blutgruppe A und B haben ein Kind mit Blutgruppe 0. Welche Allele tragen die Eltern?

  1. Die Eltern tragen jeweils ein 0-Allel, das rezessiv gegenüber A und B ist. Correct answer.
  2. A und B sind codominant, beide Eltern müssen homozygot sein.
  3. Das Kind hat das 0-Allel neu erworben; die Eltern sind homozygot A bzw. B.
  4. Die Blutgruppe 0 ist dominant gegenüber A und B.

Explanation

Die Allele A und B sind codominant und beide dominant gegenüber dem Allel 0. Damit ein Kind die Blutgruppe 0 (Genotyp 00) haben kann, müssen beide Eltern jeweils ein 0-Allel tragen, also A0 und B0 sein. Das Kind erbt von jedem Elternteil ein 0-Allel.

Question 11Biologie

Bei der Meiose entstehen aus einer diploiden Zelle vier haploide Zellen. Welcher Vorgang sorgt dabei für genetische Vielfalt?

  1. Das Crossing-over in der Prophase I und die freie Kombination der Chromosomen in der Anaphase I Correct answer.
  2. Die Replikation der DNA vor der Meiose I
  3. Die Verdopplung der Zentriolen in der Interphase
  4. Die Bildung der Zellwand während der Zytokinese

Explanation

Beim Crossing-over in der Prophase I werden Abschnitte zwischen homologen Chromosomen ausgetauscht, wodurch neue Allelkombinationen entstehen. In der Anaphase I verteilen sich die homologen Chromosomen zufällig auf die beiden Tochterzellen. Beide Mechanismen zusammen erzeugen die genetische Vielfalt der Gameten.

Question 12Biologie

Eine Zelle mit 2n = 46 Chromosomen durchläuft die Meiose. Wie viele Chromosomen enthält jede der vier Tochterzellen am Ende der Meiose II?

  1. 46
  2. 92
  3. 12
  4. 23 Correct answer.

Explanation

Nach der Meiose I ist der Chromosomensatz bereits halbiert, sodass jede Zelle 23 Chromosomen mit je zwei Chromatiden enthält. In der Meiose II werden die Chromatiden getrennt, aber die Chromosomenzahl bleibt bei 23. Die Gameten sind somit haploid.

Question 13Biologie

Welche Aussage über die Mitose ist zutreffend?

  1. Sie erzeugt genetisch identische Tochterzellen mit diploidem Chromosomensatz. Correct answer.
  2. Sie halbiert den Chromosomensatz zur Bildung von Gameten.
  3. Sie findet nur in Keimzellen statt.
  4. Sie erzeugt vier haploide Zellen mit neu kombinierten Allelen.

Explanation

Die Mitose dient der Vermehrung von Körperzellen und erzeugt zwei Tochterzellen mit demselben diploiden Chromosomensatz wie die Ausgangszelle. Voraussetzung ist die Replikation der DNA in der S-Phase. Die Halbierung des Chromosomensatzes und die Neukombination von Allelen sind Merkmale der Meiose.

Question 14Biologie

In einer Population verändert sich die Häufigkeit eines Allels über mehrere Generationen. Welche Bedingung des Hardy-Weinberg-Gleichgewichts ist verletzt, wenn eine Krankheit die Fitness der Betroffenen senkt?

  1. Es gibt keine Selektion. Correct answer.
  2. Es findet keine Mutation statt.
  3. Die Population ist unendlich groß.
  4. Die Paarung erfolgt zufällig.

Explanation

Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht gilt nur, wenn keine Selektion wirkt, also alle Genotypen gleiche Fitness haben. Senkt eine Krankheit die Überlebens- oder Fortpflanzungsrate der Betroffenen, verändert sich die Allelhäufigkeit durch Selektion. Damit ist die Gleichgewichtsbedingung verletzt, und die Allelfrequenzen verschieben sich.

Question 15Biologie

In einer Population mit Hardy-Weinberg-Gleichgewicht beträgt die Häufigkeit eines rezessiven Allels q = 0,2. Wie hoch ist der Anteil heterozygoter Individuen?

  1. 0,04
  2. 0,64
  3. 0,80
  4. 0,32 Correct answer.

Explanation

Bei Hardy-Weinberg gilt p + q = 1, also p = 0,8. Die Häufigkeit der Heterozygoten ergibt sich aus 2pq = 2 · 0,8 · 0,2 = 0,32. Somit sind 32 % der Individuen heterozygot.

Question 16Biologie

Welche Aussage beschreibt die allopatrische Artbildung korrekt?

  1. Sie beruht auf der Häufung von Mutationen ohne jede Trennung der Populationen.
  2. Sie entsteht ausschließlich durch gerichtete Selektion bei unverändertem Genpool.
  3. Sie entsteht durch räumliche Trennung von Populationen und anschließender reproduktiver Isolation. Correct answer.
  4. Sie entsteht durch Polyploidie innerhalb einer Population am selben Ort.

Explanation

Bei der allopatrischen Artbildung werden Populationen durch eine geografische Barriere getrennt. In Isolation häufen sich unterschiedliche Mutationen und Selektion an, sodass sich die Populationen genetisch so weit auseinanderentwickeln, dass keine Fortpflanzung mehr möglich ist. Erst dann ist eine neue Art entstanden.

Question 17Biologie

Ein Merkmal wird durch mehrere Gene beeinflusst und zeigt eine kontinuierliche Variation. Welche Aussage erklärt dies am besten?

  1. Das Merkmal folgt einem X-chromosomalen Erbgang und betrifft nur Männer.
  2. Das Merkmal wird ausschließlich durch ein einziges dominantes Allel bestimmt.
  3. Es handelt sich um ein monogen bedingtes Merkmal mit zwei diskreten Phänotypen.
  4. Es liegt ein polygenes Merkmal vor, dessen Ausprägung additiv durch viele Allele bestimmt wird. Correct answer.

Explanation

Polygene Merkmale werden durch das Zusammenwirken vieler Gene bestimmt, deren Allele additiv wirken. Dadurch entstehen fließende Übergänge zwischen den Ausprägungen, die als Glockenkurve in der Population verteilt sind. Monogene Merkmale zeigen dagegen meist klar getrennte Phänotypen.

Question 18Biologie

Welche Rolle spielen Enzyme bei Stoffwechselreaktionen in der Zelle?

  1. Sie verändern das Gleichgewicht der Reaktion dauerhaft.
  2. Sie werden bei jeder Reaktion vollständig abgebaut.
  3. Sie erhöhen die Aktivierungsenergie und verlangsamen die Reaktion.
  4. Sie senken die Aktivierungsenergie und beschleunigen die Reaktion, ohne dabei verbraucht zu werden. Correct answer.

Explanation

Enzyme sind Biokatalysatoren, die die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzen und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Sie gehen unverändert aus der Reaktion hervor und können mehrfach wirken. Das thermodynamische Gleichgewicht einer Reaktion verändern sie nicht.

Question 19Biologie

Ein Enzym wird bei 60 °C stark erhitzt und verliert seine Aktivität. Welche Erklärung ist zutreffend?

  1. Das Enzym bindet bei hoher Temperatur mehr Substrat und wird dadurch gehemmt.
  2. Das Enzym wird durch die Hitze denaturiert, seine Tertiärstruktur und das aktive Zentrum werden zerstört. Correct answer.
  3. Das Enzym wird durch die Hitze verdünnt und dadurch inaktiv.
  4. Das Enzym verändert seine Aminosäuresequenz durch Hitze und wird dadurch aktiv.

Explanation

Hohe Temperaturen zerstören die nichtkovalenten Wechselwirkungen, die die räumliche Struktur eines Proteins stabilisieren. Das Enzym denaturiert, und das aktive Zentrum passt nicht mehr zum Substrat. Die Aminosäuresequenz selbst bleibt dabei unverändert, nur die Faltung geht verloren.

Question 20Biologie

Bei der Photosynthese entsteht im Lichtreaktionsteil ATP und NADPH. Wofür werden diese Produkte anschließend verwendet?

  1. Zur Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Protonen
  2. Zur Synthese von Chlorophyll in den Thylakoiden
  3. Zur Fixierung von CO₂ im Calvin-Zyklus zur Bildung von Zuckern Correct answer.
  4. Zur Übertragung von Elektronen auf den Photosystemen

Explanation

ATP und NADPH aus der Lichtreaktion liefern die Energie und die Reduktionsäquivalente für den Calvin-Zyklus. Dort wird CO₂ durch das Enzym Rubisco fixiert und zu Kohlenhydraten umgesetzt. Die Wasserspaltung und die Elektronentransportkette gehören dagegen zur Lichtreaktion selbst.

Question 21Biologie

In einem Experiment wird eine Pflanze mit radioaktiv markiertem CO₂ begast. In welchem Zellorganell reichert sich die Radioaktivität zuerst in organischen Verbindungen an?

  1. Im Mitochondrium
  2. Im Zellkern
  3. Im Golgi-Apparat
  4. Im Chloroplasten Correct answer.

Explanation

Die Fixierung von CO₂ zu organischen Verbindungen findet im Calvin-Zyklus im Stroma des Chloroplasten statt. Dort wird das markierte Kohlenstoffatom zunächst in Zuckerphosphate eingebaut. Mitochondrien und Zellkern sind nicht am Calvin-Zyklus beteiligt.

Question 22Biologie

Welche Aussage über die Zellatmung trifft zu?

  1. Die Gärung liefert mehr ATP als die vollständige Oxidation von Glucose.
  2. Die Atmungskette oxidiert Glucose direkt zu CO₂.
  3. Der Citratzyklus läuft im Zytoplasma ab und bildet direkt ATP ohne Elektronentransport.
  4. Die Glykolyse findet im Zytoplasma statt und liefert Pyruvat sowie NADH und ATP. Correct answer.

Explanation

Die Glykolyse läuft im Zytoplasma ab und spaltet Glucose zu zwei Molekülen Pyruvat. Dabei entstehen netto zwei ATP und zwei NADH. Der Citratzyklus und die Atmungskette finden dagegen in den Mitochondrien statt.

Question 23Biologie

Ein Muskel arbeitet bei Sauerstoffmangel und bildet Lactat. Welche Funktion hat dieser Vorgang?

  1. Er spaltet Lactat direkt zu CO₂ und Wasser.
  2. Er liefert Elektronen für die Atmungskette in den Mitochondrien.
  3. Er regeneriert NAD⁺, damit die Glykolyse weiterlaufen kann. Correct answer.
  4. Er erhöht die ATP-Ausbeute pro Glucosemolekül deutlich.

Explanation

Bei Sauerstoffmangel kann die Atmungskette nicht genügend NADH oxidieren. Durch die Umwandlung von Pyruvat zu Lactat wird NADH wieder zu NAD⁺ oxidiert, sodass die Glykolyse weiter ATP liefern kann. Die ATP-Ausbeute bleibt dabei gering.

Question 24Biologie

Welche Eigenschaft der Biomembran wird durch das Flüssig-Mosaik-Modell beschrieben?

  1. Eine starre Schicht aus Proteinen ohne Lipidanteil
  2. Eine Zellwand aus Cellulose, die die Zelle umgibt
  3. Eine einfache Lipidschicht mit fest fixierten Proteinen
  4. Eine bewegliche Lipiddoppelschicht mit eingelagerten Proteinen Correct answer.

Explanation

Das Flüssig-Mosaik-Modell beschreibt die Biomembran als bewegliche Lipiddoppelschicht, in der Proteine und andere Moleküle eingelagert sind. Die Lipide und Proteine können sich seitlich bewegen, was die Membran flexibel macht. Die Zellwand ist dagegen eine separate Struktur außerhalb der Membran.

Question 25Biologie

Ein Stoff wird über eine Biomembran transportiert und dabei entgegen seinem Konzentrationsgefälle bewegt. Welche Transportform liegt vor?

  1. Aktiver Transport unter Verbrauch von ATP Correct answer.
  2. Erleichterte Diffusion ohne Energieverbrauch
  3. Osmose
  4. Einfache Diffusion

Explanation

Der Transport gegen ein Konzentrationsgefälle benötigt Energie und wird als aktiver Transport bezeichnet. Meist wird dabei ATP verbraucht, um Ionen oder Moleküle über die Membran zu pumpen. Diffusion und Osmose verlaufen dagegen immer in Richtung des Konzentrationsgefälles.

Question 26Biologie

Welche Basenpaarung ist in der DNA-Doppelhelix nach der Watson-Crick-Regel komplementär?

  1. Adenin paart mit Uracil, Guanin paart mit Cytosin
  2. Adenin paart mit Thymin, Guanin paart mit Cytosin Correct answer.
  3. Adenin paart mit Guanin, Thymin paart mit Cytosin
  4. Adenin paart mit Cytosin, Guanin paart mit Thymin

Explanation

In der DNA bildet Adenin zwei Wasserstoffbrücken mit Thymin und Guanin drei Wasserstoffbrücken mit Cytosin. Diese komplementäre Basenpaarung hält die beiden Stränge zusammen und ist Grundlage der semikonservativen Replikation. Uracil kommt in der RNA anstelle von Thymin vor.

Question 27Biologie

Welche Funktion hat die DNA-Polymerase bei der Replikation der DNA?

  1. Sie verbindet die Okazaki-Fragmente durch Ausbildung von Phosphodiesterbindungen
  2. Sie trennt die beiden Stränge der Doppelhelix durch Aufbrechen der Wasserstoffbrücken
  3. Sie synthetisiert aus der DNA-Vorlage eine mRNA für den Transport zum Ribosom
  4. Sie verknüpft freie Nucleotide zu einem neuen Strang, der zur Matrize komplementär ist Correct answer.

Explanation

Die DNA-Polymerase baut den neuen Strang, indem sie freie Desoxyribonucleotide nach der Matrize auswählt und sie über Phosphodiesterbindungen verknüpft. Sie kann nur in 5'-3'-Richtung verlängern und benötigt einen freien 3'-OH-Endpunkt als Startpunkt.

Question 28Biologie

Ein Bakterium besitzt einen Glucose- und einen Lactose-Stoffwechselweg. In einem Experiment wird es zunächst mit Glucose und anschließend nur mit Lactose kultiviert. Wie verhält sich die Expression des lac-Operons?

  1. Lactose bindet direkt an den Promotor und ersetzt dort den benötigten CAP-Komplex
  2. Ohne Glucose und mit Lactose ist der Repressor vom Operator abgelöst und die Transkription läuft Correct answer.
  3. Mit Glucose ist der Repressor aktiv und blockiert die Transkription des Operons dauerhaft
  4. Ohne Glucose wird der lac-Repressor selbst zum Aktivator und verstärkt die Transkription

Explanation

Lactose bindet an den Repressor und löst ihn vom Operator, sodass die RNA-Polymerase transkribieren kann. Fehlt Glucose, steigt der cAMP-Spiegel, CAP bindet am Promotor und verstärkt die Transkription zusätzlich. Beide Bedingungen zusammen ergeben eine starke Expression des lac-Operons.

Question 29Biologie

Welche Aussage beschreibt die Aufgabe der tRNA bei der Translation korrekt?

  1. Sie kopiert den codogenen Strang der DNA und transportiert die Kopie ins Cytoplasma
  2. Sie bildet die katalytische Untereinheit des Ribosoms und verknüpft die Aminosäuren
  3. Sie erkennt das Codon der mRNA über ihr Anticodon und liefert die passende Aminosäure Correct answer.
  4. Sie schützt die mRNA vor Abbau und verlängert dadurch ihre Halbwertszeit

Explanation

Jede tRNA trägt ein Anticodon, das komplementär zum mRNA-Codon ist, und ist mit der entsprechenden Aminosäure beladen. Im Ribosom sorgt die Basenpaarung zwischen Codon und Anticodon für die korrekte Reihenfolge der Aminosäuren.

Question 30Biologie

Ein Enzym katalysiert die Umwandlung von Substrat S zu Produkt P. Bei Zugabe eines kompetitiven Inhibitors steigt die benötigte Substratkonzentration für die halbmaximale Geschwindigkeit, die Maximalgeschwindigkeit bleibt jedoch erreichbar. Welche Erklärung ist zutreffend?

  1. Der Inhibitor bindet an eine allosterische Stelle und verändert dauerhaft die Enzymstruktur
  2. Der Inhibitor besetzt das aktive Zentrum und wird durch hohe Substratkonzentration verdrängt Correct answer.
  3. Der Inhibitor zerstört die Peptidbindungen des Enzyms und inaktiviert es irreversibel
  4. Der Inhibitor senkt die Aktivierungsenergie der Reaktion und beschleunigt dadurch die Umsetzung

Explanation

Ein kompetitiver Inhibitor ähnelt dem Substrat und bindet reversibel am aktiven Zentrum. Durch Erhöhung der Substratkonzentration kann er verdrängt werden, sodass die maximale Geschwindigkeit wieder erreichbar ist, während die apparente Michaeliskonstante steigt.

Question 31Biologie

Bei der alkoholischen Gärung entsteht aus Glucose Ethanol und CO₂. Welche Bilanz der ATP-Ausbeute ist für diesen Weg zutreffend?

  1. Netto null ATP pro Glucose, da keine Substratkettenphosphorylierung stattfindet
  2. Netto zwei ATP pro Glucose, gewonnen in der Glykolyse Correct answer.
  3. Netto 36 ATP pro Glucose, gewonnen in der Atmungskette
  4. Netto vier ATP pro Glucose, gewonnen in der Glykolyse

Explanation

Bei der Gärung wird nur die Glykolyse durchlaufen, die netto zwei ATP und zwei NADH pro Glucose liefert. Die Reduktion von Acetaldehyd zu Ethanol dient der Regeneration von NAD⁺, sodass die Glykolyse weiterlaufen kann. Die Atmungskette wird nicht genutzt.

Question 32Biologie

Welche Aussage über den Aufbau des Chloroplasten und die Lage der Photosynthese-Schritte ist zutreffend?

  1. Die Lichtreaktion findet an den Thylakoidmembranen statt, der Calvin-Zyklus im Stroma Correct answer.
  2. Beide Schritte laufen im Inneren der Thylakoide ab, da dort das CO₂ angereichert wird
  3. Die Lichtreaktion findet im Stroma statt, der Calvin-Zyklus an den Thylakoidmembranen
  4. Die Lichtreaktion läuft im Cytoplasma ab, der Calvin-Zyklus in der Vakuole

Explanation

Die Photosysteme und die Elektronentransportkette liegen in der Thylakoidmembran, wo Lichtenergie in ATP und NADPH umgewandelt wird. Der Calvin-Zyklus nutzt diese Produkte im Stroma zur Fixierung von CO₂. Die räumliche Trennung ermöglicht die gleichzeitige Funktion beider Teilprozesse.

Question 33Biologie

Ein Wirkstoff blockiert die ATP-Synthase der inneren Mitochondrienmembran. Welche unmittelbare Folge hat das für eine aerob atmende Zelle?

  1. Der Citratzyklus wird beschleunigt, um den ATP-Mangel durch Substratkettenphosphorylierung auszugleichen
  2. Die Glykolyse kommt vollständig zum Erliegen, weil kein NAD⁺ mehr regeneriert werden kann
  3. Die Elektronentransportkette stoppt sofort, weil kein Protonengradient mehr aufgebaut wird
  4. Der Protonengradient bleibt bestehen, die ATP-Bildung durch oxidative Phosphorylierung stoppt Correct answer.

Explanation

Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten zur Phosphorylierung von ADP. Wird sie blockiert, kann die chemiosmotische Energie nicht mehr in ATP umgewandelt werden, während der Gradient zunächst bestehen bleibt. Die Zelle ist dann auf die Glykolyse und Gärung angewiesen.

Question 34Biologie

Welche Aussage über die Photosynthese und die Zellatmung beschreibt den Zusammenhang der Stoffströme korrekt?

  1. Photosynthese und Zellatmung laufen beide ausschließlich in den Chloroplasten ab und ergänzen sich dort
  2. Die Zellatmung setzt O₂ frei, das die Photosynthese als Elektronendonator nutzt
  3. Beide Prozesse gewinnen ATP ausschließlich über die ATP-Synthase der Thylakoidmembran
  4. Die Photosynthese verbraucht CO₂ und Wasser und setzt O₂ und Glucose frei; die Zellatmung kehrt diese Bilanz um Correct answer.

Explanation

Photosynthese und Zellatmung sind stofflich gekoppelt: Was die Photosynthese an Glucose und O₂ aufbaut, nutzt die Zellatmung als Edukte und umgekehrt. Die Bilanzgleichungen sind daher im Wesentlichen Umkehrungen voneinander.

Question 35Biologie

Bei der Reizübertragung an einer chemischen Synapse wird der Transmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt. Welcher Vorgang löst diese Freisetzung unmittelbar aus?

  1. Der Ausstrom von K⁺ aus der präsynaptischen Endigung während der Repolarisation
  2. Die Bindung des Transmitters an die präsynaptische Membran
  3. Der Einstrom von Na⁺ in die postsynaptische Membran nach Transmitterbindung
  4. Der Einstrom von Ca²⁺ in die präsynaptische Endigung nach Depolarisation Correct answer.

Explanation

Die ankommende Erregung depolarisiert die präsynaptische Endigung, woraufhin spannungsgesteuerte Calciumkanäle öffnen. Der Ca²⁺-Einstrom bewirkt die Fusion der Transmittervesikel mit der Membran und damit die Ausschüttung in den synaptischen Spalt.

Question 36Biologie

Ein Neuron wird mit einem Gift behandelt, das die spannungsgesteuerten Natriumkanäle im Axon blockiert. Welche Folge ist für die Erregungsleitung zu erwarten?

  1. Die Ruhespannung verschwindet vollständig, weil die Na⁺/K⁺-Pumpe den Ausgleich übernimmt
  2. Die Erregungsleitung wird schneller, weil die Kapazität der Membran sinkt
  3. Die Repolarisation wird verhindert, weil der K⁺-Ausstrom nicht mehr stattfinden kann
  4. Das Aktionspotential kann nicht ausgelöst werden, da die Depolarisation durch Na⁺-Einstrom ausbleibt Correct answer.

Explanation

Die schnelle Depolarisation des Aktionspotentials beruht auf dem Öffnen spannungsgesteuerter Natriumkanäle und dem Einstrom von Na⁺. Sind diese Kanäle blockiert, kann das Schwellenpotential nicht überschritten werden und kein Aktionspotential entstehen.

Question 37Biologie

Bei einer immunologischen Reaktion wird ein Antikörper gegen ein Oberflächenantigen eines Bakteriums gebildet. Welche Eigenschaft der Antikörper-Antigen-Bindung macht diese Reaktion so spezifisch?

  1. Die Antikörper werden durch das Antigen enzymatisch gespalten und dadurch aktiviert
  2. Die Antikörper binden unspezifisch an alle Membranproteine und werden erst danach selektiert
  3. Die variable Region des Antikörpers passt räumlich komplementär zur Epitopstruktur des Antigens Correct answer.
  4. Die konstante Region des Antikörpers erkennt jedes bakterielle Antigen gleichermaßen

Explanation

Die variable Region eines Antikörpers besitzt eine zur Struktur des Epitops komplementäre Bindungsstelle. Nur Antikörper mit passender Paratopstruktur binden das Antigen mit hoher Affinität; diese Spezifität ist Grundlage der humoralen Immunantwort.

Question 38Biologie

Welche Rolle spielen die Helfer-T-Zellen bei der spezifischen Immunantwort?

  1. Sie erkennen Antigene auf MHC-II-Molekülen und aktivieren B-Zellen sowie cytotoxische T-Zellen Correct answer.
  2. Sie produzieren Antikörper und sezernieren sie nach Kontakt mit dem Antigen
  3. Sie lysieren virusinfizierte Körperzellen direkt durch Ausschüttung von Perforin
  4. Sie reifen im Knochenmark zu Gedächtniszellen heran, ohne Antigenkontakt

Explanation

Helfer-T-Zellen erkennen über ihren T-Zell-Rezeptor Antigenfragmente, die auf MHC-II-Molekülen präsentiert werden. Sie schütten Zytokine aus und fördern dadurch die Aktivierung von B-Zellen und cytotoxischen T-Zellen.

Question 39Biologie

Bei einer Population von Blütenpflanzen wird ein Merkmal durch ein Gen mit zwei Allelen bestimmt. Die Population ist im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht, und die Häufigkeit des homozygot-rezessiven Genotyps beträgt 0,09. Wie groß ist die Häufigkeit des dominanten Allels p?

  1. 0,7 Correct answer.
  2. 0,9
  3. 0,09
  4. 0,3

Explanation

Im Gleichgewicht gilt für den rezessiven Genotyp q² = 0,09, also q = 0,3. Daraus folgt p = 1 − q = 0,7. Die Wurzelbildung ist entscheidend, weil die Genotyphäufigkeit nicht direkt die Allelfrequenz angibt.

Question 40Biologie

Welche Aussage über die Bedeutung der Meiose für die genetische Variabilität ist zutreffend?

  1. Die Trennung der Chromatiden in der Meiose I führt zur Entstehung diploider Gameten
  2. Durch die Meiose wird die Chromosomenzahl verdoppelt, wodurch neue Gene entstehen
  3. Die Meiose erzeugt genetisch identische Tochterzellen, die sich nur durch Mutationen unterscheiden
  4. Durch crossing-over und freie Kombination der homologen Chromosomen entstehen neue Allelkombinationen Correct answer.

Explanation

In der Prophase I können homologe Chromosomen Abschnitte austauschen (crossing-over), und in der Metaphase I werden die homologen Chromosomen zufällig auf die Tochterzellen verteilt. Beide Vorgänge erzeugen neue Kombinationen bestehender Allele.

Question 41Biologie

Bei der Proteinbiosynthese wird ein mRNA-Abschnitt mit der Basensequenz AUG-UUU-GCA gelesen. Welche Aminosäuresequenz entsteht bei Verwendung des Standardcodes?

  1. Methionin – Leucin – Alanin
  2. Methionin – Phenylalanin – Alanin Correct answer.
  3. Valin – Phenylalanin – Glycin
  4. Methionin – Phenylalanin – Arginin

Explanation

AUG codiert für Methionin und dient zugleich als Startcodon. UUU codiert für Phenylalanin, GCA für Alanin. Der Standardcode wird ohne Abweichungen (etwa mitochondrialer Codes) angewendet.

Question 42Biologie

Ein Kind zeigt eine autosomal-rezessive Erkrankung, obwohl kein Elternteil Symptome aufweist. Welche genetische Konstellation erklärt diesen Befund am besten?

  1. Beide Eltern sind heterozygote Überträger und geben je ein rezessives Allel weiter Correct answer.
  2. Beide Eltern sind homozygot dominant für das betroffene Gen
  3. Ein Elternteil ist homozygot rezessiv, der andere homozygot dominant
  4. Die Erkrankung wird durch ein dominantes Allel verursacht, das nur bei Jungen wirkt

Explanation

Bei autosomal-rezessiven Erbkrankheiten sind symptomatische Personen homozygot rezessiv. Sind beide Eltern symptomlos, können sie heterozygote Überträger sein; jedes Kind hat dann ein Risiko von 25 %, beide rezessive Allele zu erhalten.

Question 43Biologie

Bei der Untersuchung eines Stammbaums fällt auf, dass eine Erkrankung nur bei Söhnen auftritt und nie vom Vater auf den Sohn übertragen wird. Welcher Erbgang ist am wahrscheinlichsten?

  1. Autosomal dominant
  2. Autosomal rezessiv
  3. X-chromosomal rezessiv Correct answer.
  4. Mitochondrial vererbt

Explanation

Beim X-chromosomal rezessiven Erbgang tragen Söhne nur ein X-Chromosom von der Mutter und erkranken bei Vorliegen des rezessiven Allels. Väter geben ihr Y-Chromosom an Söhne weiter, sodass eine Übertragung vom Vater auf den Sohn nicht vorkommt.

Question 44Biologie

Welche Aussage über die Regulation der Genexpression bei Eukaryoten ist zutreffend?

  1. Eukaryotische Gene werden ausschließlich durch den Abbau der DNA reguliert, da die Transkription konstant läuft
  2. Die Genexpression wird bei Eukaryoten nur über die Translation reguliert, nicht über die Transkription
  3. Operons mit mehreren strukturellen Genen sind das typische Regulationsmodell bei Eukaryoten
  4. Transkriptionsfaktoren binden an regulatorische Sequenzen und beeinflussen die RNA-Polymerase-II-Aktivität Correct answer.

Explanation

Bei Eukaryoten regulieren Transkriptionsfaktoren die Bindung der RNA-Polymerase II an den Promotor, indem sie an Enhancer oder Silencer binden. Zusätzlich wirken Prozessierung, Transport und Stabilität der mRNA regulierend.

Question 45Biologie

Bei der PCR wird eine DNA-Probe mit Primern, Nucleotiden und einer hitzestabilen Polymerase inkubiert. Welche Reihenfolge der Temperaturschritte ist für die exponentielle Vervielfältigung erforderlich?

  1. Denaturierung bei hoher Temperatur, Primer-Anlagerung bei niedrigerer Temperatur, Elongation bei mittlerer Temperatur Correct answer.
  2. Denaturierung, Elongation, Primer-Anlagerung
  3. Primer-Anlagerung, Denaturierung, Elongation
  4. Elongation, Denaturierung, Primer-Anlagerung

Explanation

Zuerst werden die DNA-Stränge durch hohe Temperatur getrennt (Denaturierung). Danach lagern sich die Primer bei niedrigerer Temperatur an die komplementären Sequenzen an, und schließlich verlängert die Polymerase die Primer bei mittlerer Temperatur.

Question 46Biologie

Welche Aussage über die gentechnische Herstellung von Humaninsulin in Bakterien ist zutreffend?

  1. Das Insulin wird direkt aus bakterieller DNA ohne Umweg über die Transkription gebildet
  2. Bakterien besitzen von Natur aus das menschliche Insulin-Gen und müssen nur aktiviert werden
  3. Das menschliche Insulin-Gen wird in ein Plasmid eingebaut und in Bakterien exprimiert Correct answer.
  4. Bakterien können menschliche Gene nicht aufnehmen, da ihre Ribosomen anders aufgebaut sind

Explanation

Bei der gentechnischen Produktion wird die codierende DNA des menschlichen Insulins in ein Vektorplasmid kloniert und in Bakterien eingebracht. Die Bakterien transkribieren und translatieren das Gen und bilden das Protein.

Question 47Biologie

Bei einer gentechnisch veränderten Pflanze wird ein Bt-Gen aus Bacillus thuringiensis eingebaut, das ein für bestimmte Insekten toxisches Protein bildet. Welche Aussage beschreibt den Wirkmechanismus am treffendsten?

  1. Das Gen verändert die Photosynthese der Pflanze, wodurch Insekten keine Nahrung mehr finden
  2. Das Gen wird in der Pflanze transkribiert und translatiert; das Protein schädigt die Darmzellen empfindlicher Insekten Correct answer.
  3. Das Gen wird direkt als DNA in die Insekten aufgenommen und dort abgebaut
  4. Das Gen wird nur in den Wurzeln exprimiert und tötet Bodentiere durch Kontakt ab

Explanation

Das Bt-Gen wird in das Pflanzengenom integriert und in allen grünen Geweben exprimiert. Das gebildete Protein wird im alkalischen Darm der Zielinsekten aktiviert und schädigt die Darmzellen, während Säugetiere nicht betroffen sind.

Question 48Biologie

Welche Aussage über die ökologische Bedeutung der genetischen Vielfalt innerhalb einer Population ist zutreffend?

  1. Eine hohe genetische Vielfalt erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Population Umweltveränderungen überlebt Correct answer.
  2. Genetische Vielfalt entsteht ausschließlich durch Mutationen und ist unabhängig von der Populationsgröße
  3. Genetische Vielfalt senkt die Fitness, da sie die Anpassung an eine stabile Umwelt erschwert
  4. Eine kleine Population mit geringer Vielfalt ist gegen neue Krankheitserreger besonders widerstandsfähig

Explanation

Eine größere genetische Vielfalt bedeutet, dass bei veränderten Umweltbedingungen eher Individuen mit geeigneten Allelen vorhanden sind. Diese Selektion ermöglicht die Anpassung der Population und verringert das Aussterberisiko.

Question 49Biologie

Ein See wird durch eine eingeschleppte Raubfischart stark verändert, sodass mehrere heimische Kleinfischarten aussterben. Welche ökologische Konsequenz ist am wahrscheinlichsten?

  1. Die Nahrungskette wird verkürzt, und die Stoff- und Energieflüsse im Ökosystem verändern sich Correct answer.
  2. Die Primärproduktion des Sees wird unmittelbar gestoppt, weil die Räuber Algen fressen
  3. Die ausgestorbenen Arten werden durch die Raubfischart funktional vollständig ersetzt
  4. Die Biodiversität des Sees steigt, weil die neue Art zusätzliche Nischen schafft

Explanation

Das Aussterben mehrerer Kleinfischarten verändert die Nahrungsbeziehungen, da diese Arten als Beute und als Konsumenten von Zooplankton fehlen. Dadurch können sich Energieflüsse und die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft verschieben.

Question 50Biologie

Welche Aussage über die Sukzession in einem Ökosystem ist zutreffend?

  1. Sukzession beschreibt die jahreszeitliche Abfolge von Laubfall und Blüte in einem Wald
  2. Die Sekundärsukzession setzt immer auf neu entstandenem Vulkangestein ohne Bodenschicht an
  3. Bei der Primärsukzession beginnt die Besiedlung auf unbewachsenem Ausgangsgestein ohne vorhandenen Boden Correct answer.
  4. Die Klimaxgesellschaft ist ein Endzustand, der sich nach Störungen nicht mehr verändern kann

Explanation

Primärsukzession startet auf einem unbewachsenen Substrat, etwa nach einem Vulkanausbruch oder auf Gestein, wo Boden erst entstehen muss. Sekundärsukzession setzt dagegen auf bereits vorhandenem Boden nach einer Störung ein.