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Hamburg Abitur Biology practice questions

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Question 1Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Funktion hat die Cristae der inneren Mitochondrienmembran im Hinblick auf die oxidative Phosphorylierung?

  1. Sie vergrößern die Membranoberfläche für Atmungskettenkomplexe und die ATP-Synthase. Correct answer.
  2. Sie enthalten die Enzyme der Glykolyse.
  3. Sie speichern Calciumionen für die Muskelkontraktion.
  4. Sie bilden die äußere Begrenzung der Mitochondrienmatrix.

Explanation

Die Einfaltungen der inneren Membran vergrößern die Oberfläche, auf der Atmungskettenkomplexe und ATP-Synthase lokalisiert sind. Dadurch steigt die Kapazität für Elektronentransport und Protonengradient. Die Glykolyse läuft dagegen im Cytosol ab.

Question 2Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Enzym des Citratcyclus wird durch hohe NADH-Konzentration gehemmt. Welche Aussage beschreibt diesen Regulationsmechanismus korrekt?

  1. Es handelt sich um Produkthemmung durch ein allosterisches Effektormolekül. Correct answer.
  2. Es handelt sich um kompetitive Hemmung durch ein Substratanalogon.
  3. Es handelt sich um Genregulation über einen Repressor.
  4. Es handelt sich um irreversible Denaturierung des Enzyms.

Explanation

NADH ist ein Produkt der Dehydrierungsschritte und wirkt als allosterischer Inhibitor auf Enzyme wie die Isocitrat-Dehydrogenase. Die Hemmung ist reversibel und signalisiert einen hohen Energiezustand der Zelle. Sie beruht nicht auf Substratkonkurrenz.

Question 3Zellbiologie und Stoffwechsel

Warum ist die ATP-Ausbeute der aeroben Atmung deutlich höher als die der Milchsäuregärung?

  1. Weil die Gärung im Mitochondrium abläuft.
  2. Weil bei der Gärung mehr Glucose pro Zeiteinheit umgesetzt wird.
  3. Weil bei der Atmung der Elektronentransport an eine Protonentranslokation gekoppelt ist. Correct answer.
  4. Weil bei der Gärung Sauerstoff als Elektronenakzeptor dient.

Explanation

Der entscheidende Unterschied ist die Chemiosmose: Die Atmungskette pumpt Protonen und treibt die ATP-Synthase an. Bei der Gärung wird nur Substratkettenphosphorylierung genutzt, um NAD+ zu regenerieren. Deshalb bleibt die Ausbeute auf zwei ATP pro Glucose begrenzt.

Question 4Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Fluid-Mosaik-Struktur der Biomembran trifft zu?

  1. Alle Membranproteine durchspannen die gesamte Doppelschicht.
  2. Kohlenhydratketten liegen ausschließlich auf der cytosolischen Seite.
  3. Die Lipiddoppelschicht ist starr und unbeweglich.
  4. Proteine können sich lateral in der Lipiddoppelschicht bewegen. Correct answer.

Explanation

Nach dem Fluid-Mosaik-Modell sind Lipide und viele Proteine lateral beweglich. Die Membran ist dynamisch und nicht starr. Integrale und periphere Proteine unterscheiden sich in ihrer Lage.

Question 5Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Glucose-Transporter arbeitet über erleichterte Diffusion. Welche Beobachtung ist mit diesem Mechanismus vereinbar?

  1. Der Transport läuft gegen den Konzentrationsgradienten unter ATP-Verbrauch.
  2. Die Transportrate steigt mit der Glucosekonzentration bis zu einer Sättigung an. Correct answer.
  3. Die Transportrate steigt unbegrenzt linear mit der Konzentration.
  4. Der Transport ist unabhängig von der Temperatur.

Explanation

Bei erleichterter Diffusion vermitteln Transportproteine die Passage, sodass bei hoher Substratkonzentration alle Carrier besetzt sind und Sättigung eintritt. Ein linearer Anstieg ohne Grenze kennzeichnet dagegen einfache Diffusion. Der Transport folgt dem Gradienten und benötigt kein ATP.

Question 6Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Rolle spielt NAD+ in der Glykolyse?

  1. Es dient als Substrat für die Phosphofructokinase.
  2. Es überträgt Phosphatgruppen direkt auf ADP.
  3. Es wird als Endprodukt der Glykolyse freigesetzt.
  4. Es wird an der Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase zu NADH reduziert. Correct answer.

Explanation

Bei der Oxidation von Glycerinaldehyd-3-phosphat nimmt NAD+ Elektronen und Wasserstoff auf und wird zu NADH reduziert. Diese Reaktion ist für die weitere Energiegewinnung entscheidend. NAD+ ist ein Elektronenakzeptor, kein Phosphatdonor.

Question 7Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Stoff hemmt die ATP-Synthase in der inneren Mitochondrienmembran. Welche unmittelbare Folge ist zu erwarten?

  1. Der Protonengradient bleibt bestehen und die ATP-Bildung sinkt. Correct answer.
  2. Die Glykolyse kommt vollständig zum Erliegen.
  3. Der Citratcyclus wird direkt gehemmt.
  4. Die Elektronentransportkette wird sofort entkoppelt und läuft schneller.

Explanation

Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten zur ATP-Bildung. Wird sie gehemmt, kann der Gradient nicht über diesen Weg abgebaut werden, und die ATP-Produktion sinkt. Der Elektronentransport kann dadurch sogar gebremst werden, weil der Gradient zu stark ansteigt.

Question 8Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aufgabe hat das Endoplasmatische Retikulum mit Ribosomen (raues ER)?

  1. Bildung des Spindelapparats während der Mitose.
  2. Synthese von Steroidhormonen und Entgiftung.
  3. Abbau von Zellorganellen durch saure Hydrolasen.
  4. Synthese und Prozessierung von Proteinen für Sekretion und Membranen. Correct answer.

Explanation

Am rauen ER sitzen Ribosomen, die Proteine in das ER-Lumen translocieren; dort werden sie gefaltet und prozessiert. Diese Proteine sind für Sekretion oder den Einbau in Membranen bestimmt. Steroidsynthese und Entgiftung sind Aufgaben des glatten ER.

Question 9Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage beschreibt die Funktion der Golgi-Apparate korrekt?

  1. Sie synthetisieren ATP durch oxidative Phosphorylierung.
  2. Sie verdauen Proteine mit sauren Hydrolasen.
  3. Sie enthalten die DNA des Zellkerns.
  4. Sie modifizieren und sortieren Proteine für verschiedene Zielorte. Correct answer.

Explanation

Der Golgi-Apparat empfängt Vesikel vom ER, modifiziert die Proteine, etwa durch Glycosylierung, und sortiert sie in Vesikel für verschiedene Bestimmungsorte. Er ist eine Sortier- und Reifungsstation. Die weitere Verteilung erfolgt über Vesikeltransport.

Question 10Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Protein soll über den sekretorischen Weg aus der Zelle ausgeschleust werden. Welche Reihenfolge der Kompartimente ist korrekt?

  1. Golgi-Apparat → raues ER → Lysosom → Plasmamembran
  2. Cytosol → Mitochondrium → Golgi-Apparat → Plasmamembran
  3. Raues ER → Golgi-Apparat → sekretorische Vesikel → Plasmamembran Correct answer.
  4. Zellkern → glattes ER → Peroxisom → Plasmamembran

Explanation

Sekretorische Proteine werden am rauen ER synthetisiert und ins Lumen eingeschleust, im Golgi prozessiert und sortiert und dann über Vesikel zur Plasmamembran transportiert. Dieser Weg wird als sekretorischer Pathway bezeichnet. Die Reihenfolge folgt dem Fluss der Vesikel.

Question 11Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Funktion haben Lysosomen?

  1. Sie erzeugen einen Protonengradienten für die ATP-Bildung.
  2. Sie bauen Makromoleküle bei saurem pH mit Hydrolasen ab. Correct answer.
  3. Sie synthetisieren Lipide für die Membranbildung.
  4. Sie speichern Erbinformation in Form von Chromatin.

Explanation

Lysosomen enthalten saure Hydrolasen, die bei niedrigem pH Makromoleküle abbauen. Der saure pH wird durch Protonenpumpen in der Lysosomenmembran aufrechterhalten. So werden Abbau und Recycling von Zellbestandteilen ermöglicht.

Question 12Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Kompartimentierung in eukaryotischen Zellen ist zutreffend?

  1. Sie verhindert den Transport von Molekülen zwischen Organellen vollständig.
  2. Sie bewirkt, dass alle Enzyme im Cytosol gleichzeitig aktiv sind.
  3. Sie ermöglicht unterschiedliche pH-Werte und Enzymausstattungen in getrennten Reaktionsräumen. Correct answer.
  4. Sie macht Membranen für alle Stoffe undurchlässig.

Explanation

Membranumhüllte Organellen schaffen eigene Milieus, etwa den sauren pH im Lysosom oder den Protonengradienten im Mitochondrium. Dadurch können sonst unverträgliche Reaktionen parallel ablaufen. Der Stoffaustausch erfolgt gezielt über Transportproteine und Vesikel.

Question 13Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage beschreibt die allosterische Hemmung durch ein Effektormolekül korrekt?

  1. Das Molekül bindet dauerhaft kovalent an das aktive Zentrum und zerstört es.
  2. Das Molekül erhöht die Aktivierungsenergie der Reaktion.
  3. Das Molekül bindet an ein regulatorisches Zentrum und verändert die Konformation des aktiven Zentrums. Correct answer.
  4. Das Molekül verdrängt das Substrat direkt am aktiven Zentrum.

Explanation

Allosterische Effektoren binden außerhalb des aktiven Zentrums an ein regulatorisches Zentrum. Dadurch ändert sich die Konformation des Enzyms, und die Substratbindung oder Katalyse wird beeinflusst. Diese Regulation ist reversibel und nicht kovalent.

Question 14Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Enzym hat ein pH-Optimum bei 2 und arbeitet im sauren Milieu. In welchem Kompartiment ist es am wahrscheinlichsten aktiv?

  1. Im Cytosol
  2. Im Zellkern
  3. Im Lysosom Correct answer.
  4. In der Mitochondrienmatrix

Explanation

Lysosomen halten einen sauren pH von etwa 4,5 bis 5 aufrecht, weshalb ihre Hydrolasen im Sauren optimal arbeiten. Cytosol, Mitochondrienmatrix und Zellkern liegen dagegen im neutralen bis leicht alkalischen Bereich. Der pH-Wert des Kompartiments bestimmt die Enzymaktivität.

Question 15Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Aufbau von Phospholipiden der Biomembran ist korrekt?

  1. Sie bestehen ausschließlich aus hydrophoben Kohlenwasserstoffen.
  2. Sie enthalten anstelle von Fettsäuren nur Aminosäuren.
  3. Sie besitzen einen hydrophilen Kopf und zwei hydrophobe Fettsäureketten. Correct answer.
  4. Sie tragen einen hydrophoben Kopf und hydrophile Ketten.

Explanation

Phospholipide sind amphipathisch: Der Phosphatkopf ist hydrophil, die beiden Fettsäureketten sind hydrophob. In wässriger Umgebung ordnen sie sich zu einer Doppelschicht, wobei die Köpfe nach außen zeigen. Diese Struktur bildet die Grundlage der Membran.

Question 16Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Photosynthese im Vergleich zur Atmung ist zutreffend?

  1. Die Lichtreaktion findet in der Mitochondrienmatrix statt.
  2. In der Lichtreaktion wird Wasser gespalten und Sauerstoff freigesetzt. Correct answer.
  3. In der Lichtreaktion wird CO2 zu Glucose reduziert.
  4. Die Atmung erzeugt Sauerstoff aus Wasser.

Explanation

In der Lichtreaktion der Photosynthese wird Wasser an der Photosystem-II-Reaktion gespalten, wobei Elektronen und Sauerstoff entstehen. Die CO2-Fixierung erfolgt dagegen im Calvin-Cyclus des Stromas. Atmung und Photosynthese laufen in unterschiedlichen Organellen ab.

Question 17Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Rolle spielt Chlorophyll a im Photosystem?

  1. Es dient als Protonenpumpe in der Thylakoidmembran.
  2. Es spaltet ATP in ADP und Phosphat.
  3. Es fixiert CO2 im Calvin-Cyclus.
  4. Es absorbiert Licht und gibt angeregte Elektronen an die Elektronentransportkette ab. Correct answer.

Explanation

Chlorophyll a im Reaktionszentrum absorbiert Lichtenergie und gibt ein angeregtes Elektron an den primären Elektronenakzeptor ab. Dadurch startet der Elektronentransport an der Thylakoidmembran. Die CO2-Fixierung erfolgt dagegen enzymatisch durch Rubisco.

Question 18Zellbiologie und Stoffwechsel

Warum ist die Zellmembran für geladene Ionen wie Na+ kaum durchlässig?

  1. Ionen werden durch den hydrophilen Membraninnenraum abgestoßen.
  2. Die hydrophobe Kernregion der Lipiddoppelschicht erschwert die Passage geladener Teilchen. Correct answer.
  3. Ionen sind zu klein, um von der Membran zurückgehalten zu werden.
  4. Die Membran enthält keine Proteine, die Ionen transportieren könnten.

Explanation

Geladene Ionen sind von einer Hydrathülle umgeben und können die unpolare Kernregion der Lipiddoppelschicht nur schwer durchqueren. Deshalb benötigen sie spezifische Kanäle oder Transporter. Kleine ungeladene Moleküle können dagegen leichter diffundieren.

Question 19Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Funktion hat die Nucleolus im Zellkern?

  1. Sie speichert die Erbinformation in Form von DNA.
  2. Sie ist der Ort der rRNA-Synthese und der Ribosomenassemblierung. Correct answer.
  3. Sie synthetisiert Proteine für die Sekretion.
  4. Sie bildet die Kernhülle aus Lipiddoppelschichten.

Explanation

Der Nucleolus ist eine spezialisierte Kernregion, in der ribosomale RNA transkribiert und mit Proteinen zu Ribosomenuntereinheiten zusammengebaut wird. Er ist keine eigene membranbegrenzte Organelle. Die DNA liegt im übrigen Chromatin vor.

Question 20Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Experiment zeigt, dass ein Stoff den Elektronentransport der Atmungskette blockiert, der Protonengradient aber bestehen bleibt. Welche Aussage ist schlüssig?

  1. Die ATP-Bildung sinkt, weil der Gradient nicht mehr ausreichend aufgebaut wird. Correct answer.
  2. Der Citratcyclus wird sofort gestoppt.
  3. Die Glykolyse wird direkt gehemmt.
  4. Die ATP-Bildung steigt, weil Protonen ungehindert zurückströmen.

Explanation

Wenn der Elektronentransport blockiert ist, können keine weiteren Protonen in den Intermembranraum gepumpt werden. Der bestehende Gradient wird durch die ATP-Synthase abgebaut, die ATP-Bildung kommt zum Erliegen. Glykolyse und Citratcyclus laufen zunächst weiter.

Question 21Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Citratcyclus trifft zu?

  1. Er oxidiert Acetyl-CoA zu CO2 und liefert Reduktionsäquivalente für die Atmungskette. Correct answer.
  2. Er spaltet ATP direkt in ADP und Phosphat.
  3. Er findet im Cytosol statt.
  4. Er synthetisiert Glucose aus CO2.

Explanation

Im Citratcyclus wird Acetyl-CoA schrittweise oxidiert, wobei CO2 freigesetzt und NADH sowie FADH2 gebildet werden. Diese Reduktionsäquivalente speisen die Atmungskette. Der Cyclus läuft in der Mitochondrienmatrix ab.

Question 22Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Bedeutung hat die Gärung für eine Hefezelle unter anaeroben Bedingungen?

  1. Sie steigert die ATP-Ausbeute pro Glucose auf 36 Moleküle.
  2. Sie erzeugt einen hohen Protonengradienten für die ATP-Synthase.
  3. Sie spaltet Wasser und setzt Sauerstoff frei.
  4. Sie regeneriert NAD+ für die Glykolyse. Correct answer.

Explanation

Unter anaeroben Bedingungen kann NADH nicht über die Atmungskette reoxidiert werden. Die Gärung überträgt Elektronen auf organische Moleküle und regeneriert NAD+, damit die Glykolyse weiterläuft. Die ATP-Ausbeute bleibt dabei gering.

Question 23Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Endosymbiontentheorie ist zutreffend?

  1. Mitochondrien entstehen ausschließlich durch Neubildung aus dem Golgi-Apparat.
  2. Beide Organellen werden direkt aus dem Zellkern gebildet.
  3. Chloroplasten haben keinen eigenen genetischen Apparat.
  4. Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene DNA und doppelte Membranen. Correct answer.

Explanation

Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene ringförmige DNA und Ribosomen sowie doppelte Membranen, was als Hinweis auf eine Endosymbiose gilt. Sie vermehren sich durch Teilung. Diese Merkmale stützen die Theorie eines bakteriellen Ursprungs.

Question 24Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Wirkstoff erhöht die Permeabilität der inneren Mitochondrienmembran für Protonen. Welche Folge ist zu erwarten?

  1. Der Protonengradient wird abgebaut und die ATP-Bildung sinkt. Correct answer.
  2. Die Glykolyse wird vollständig gehemmt.
  3. Die ATP-Synthase wird direkt gehemmt.
  4. Der Citratcyclus wird beschleunigt, weil mehr Acetyl-CoA entsteht.

Explanation

Eine erhöhte Protonenpermeabilität entkoppelt den Elektronentransport von der ATP-Synthase. Protonen strömen ohne ATP-Bildung zurück, und der Gradient bricht zusammen. Die Elektronentransportkette kann weiterlaufen, aber die Energie wird als Wärme freigesetzt.

Question 25Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Funktion hat die Zellwand einer Pflanzenzelle?

  1. Sie kontrolliert den selektiven Stofftransport in die Zelle.
  2. Sie synthetisiert Proteine für die Sekretion.
  3. Sie enthält die Enzyme der Atmungskette.
  4. Sie verleiht mechanische Stabilität und begrenzt die Ausdehnung bei Wassereintritt. Correct answer.

Explanation

Die pflanzliche Zellwand aus Cellulose gibt der Zelle Form und Widerstandsfähigkeit und begrenzt die Volumenzunahme bei osmotischem Wassereintritt. Sie ist jedoch weitgehend frei durchlässig und übernimmt nicht die selektive Transportkontrolle. Diese Aufgabe hat die Plasmamembran.

Question 26Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage beschreibt die Funktion der ATP-Synthase in der inneren Mitochondrienmembran zutreffend?

  1. Sie nutzt den Protonengradienten, um ADP und Phosphat zu ATP zu verknüpfen. Correct answer.
  2. Sie spaltet ATP, um Protonen in den Matrixraum zu pumpen.
  3. Sie decarboxyliert Pyruvat zu Acetyl-CoA.
  4. Sie überträgt Elektronen direkt auf molekularen Sauerstoff.

Explanation

Die ATP-Synthase wirkt als Rotationsmotor: Protonen fließen entlang ihres elektrochemischen Gradienten aus dem Intermembranraum in die Matrix, und die dabei frei werdende Energie treibt die Phosphorylierung von ADP an. Sie ist damit der Ort der oxidativen Phosphorylierung. Elektronenübertragung auf Sauerstoff und Protonenpumpen sind Aufgaben anderer Komplexe der Atmungskette.

Question 27Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Stoff hemmt kompetitiv ein Enzym. Wie verändert sich das kinetische Verhalten des Enzyms?

  1. Sowohl Km als auch Vmax sinken.
  2. Km sinkt, Vmax steigt.
  3. Vmax sinkt, Km bleibt unverändert.
  4. Km steigt scheinbar, Vmax bleibt bei hoher Substratkonzentration erreichbar. Correct answer.

Explanation

Ein kompetitiver Inhibitor bindet am aktiven Zentrum und konkurriert mit dem Substrat. Durch mehr Substrat lässt sich die Hemmung überwinden, sodass Vmax unverändert bleibt, während die halbmaximale Geschwindigkeit erst bei höherer Substratkonzentration erreicht wird, also der scheinbare Km steigt. Eine reine Vmax-Senkung kennzeichnet die nichtkompetitive Hemmung.

Question 28Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Fluid-Mosaik-Struktur der Biomembran ist zutreffend?

  1. Cholesterin bildet durchgehende Kanäle für Ionen.
  2. Proteine sind fest in einer starren Lipidschicht verankert.
  3. Phospholipide können sich seitlich innerhalb einer Schicht bewegen, während Flip-Flop zwischen den Schichten selten ist. Correct answer.
  4. Glykokalyxproteine liegen ausschließlich auf der cytosolischen Seite.

Explanation

Nach dem Fluid-Mosaik-Modell bilden die Phospholipide eine dynamische Doppelschicht, in der laterale Diffusion häufig vorkommt. Der Wechsel zwischen den beiden Schichten (Flip-Flop) ist energetisch ungünstig und deshalb selten. Proteine und Cholesterin sind darin eingelagert bzw. eingebettet und modulieren die Fluidität.

Question 29Zellbiologie und Stoffwechsel

In einem Versuch wird einer Zellsuspension ein Protonophor zugesetzt, das Protonen durch die innere Mitochondrienmembran schleust. Welche Beobachtung ist am ehesten zu erwarten?

  1. Die ATP-Bildung sinkt, die Wärmeproduktion kann steigen. Correct answer.
  2. Die ATP-Bildung steigt, weil mehr Protonen die Synthase erreichen.
  3. Der Sauerstoffverbrauch sinkt sofort auf null.
  4. Der Elektronentransport kommt vollständig zum Erliegen.

Explanation

Ein Protonophor entkoppelt den Protonengradienten von der ATP-Synthase. Die Protonen fließen ohne ATP-Bildung zurück in die Matrix, die freie Energie wird als Wärme abgegeben. Der Elektronentransport läuft zunächst weiter, kann sogar beschleunigt werden, weil der Gradient entfällt.

Question 30Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Lichtreaktion der Photosynthese ist korrekt?

  1. NADPH wird in der Lichtreaktion verbraucht und zu NADP+ oxidiert.
  2. Wasser wird an Photosystem II gespalten und liefert Elektronen sowie Protonen. Correct answer.
  3. Die ATP-Bildung erfolgt in der Lichtreaktion durch Substratkettenphosphorylierung.
  4. Kohlenstoffdioxid wird in der Lichtreaktion zu Glucose reduziert.

Explanation

An Photosystem II erfolgt die Photolyse des Wassers; dabei entstehen Elektronen, Protonen und Sauerstoff. Die Elektronen durchlaufen die Elektronentransportkette bis zum Photosystem I und schließlich auf NADP+. Die ATP-Bildung in der Lichtreaktion ist chemiosmotisch, nicht substratkettengekoppelt.

Question 31Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Rolle spielt das Cytoskelett bei der Zellbewegung und Formgebung?

  1. Aktinfilamente bilden die Kernhülle und trennen die Chromosomen.
  2. Mikrotubuli und Aktinfilamente ermöglichen Formveränderungen und Bewegung, etwa über Motorproteine. Correct answer.
  3. Intermediärfilamente erzeugen die Kraft für die Muskelkontraktion.
  4. Mikrotubuli sind ausschließlich für die DNA-Replikation verantwortlich.

Explanation

Mikrotubuli und Aktinfilamente sind dynamische Strukturen, die zusammen mit Motorproteinen wie Myosin und Kinesin Bewegungen erzeugen. Aktinfilamente sind am Zellkortex an der Formgebung und Zellbewegung beteiligt, Mikrotubuli an intrazellulärem Transport und Spindelbildung. Intermediärfilamente dienen vor allem der mechanischen Stabilisierung.

Question 32Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Enzym katalysiert eine Reaktion mit negativer freier Enthalpie, läuft aber ohne Enzym kaum ab. Wie erklärt sich die Beschleunigung durch das Enzym?

  1. Es senkt die Aktivierungsenergie, ohne das Gleichgewicht zu verändern. Correct answer.
  2. Es verändert das Gleichgewicht zugunsten der Produkte.
  3. Es erhöht die Aktivierungsenergie.
  4. Es erhöht die Reaktionsenthalpie.

Explanation

Enzyme beschleunigen Reaktionen, indem sie einen alternativen Reaktionsweg mit niedrigerer Aktivierungsenergie bereitstellen. Die Lage des Gleichgewichts hängt von der freien Enthalpiedifferenz ab und wird nicht verändert. Enzyme verändern auch nicht die Reaktionsenthalpie.

Question 33Zellbiologie und Stoffwechsel

Warum ist die Zellwand für den Turgordruck einer Pflanzenzelle entscheidend?

  1. Sie wirkt dem osmotischen Wassereinstrom als Gegendruck entgegen und verhindert das Platzen der Zelle. Correct answer.
  2. Sie dient als Hauptspeicher für Chlorophyll.
  3. Sie erzeugt selbst den osmotischen Druck durch aktiven Ionentransport.
  4. Sie ist für Wasser frei durchlässig und verhindert den Einstrom.

Explanation

Die Zellwand ist druckfest, aber wasserdurchlässig. Der osmotisch bedingte Wassereinstrom in die Vakuole erzeugt einen Turgordruck, dem die Zellwand einen Wanddruck entgegensetzt; so entsteht ein Gleichgewicht. Ohne Zellwand würde die Zelle platzen.

Question 34Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Forscher vergleicht die Photosyntheseleistung einer Pflanze bei Rotlicht und bei Grünlicht gleicher Intensität. Welches Ergebnis ist zu erwarten?

  1. Bei Grünlicht ist die Rate höher, weil Grün die Chloroplasten schützt.
  2. Bei Rotlicht ist die Rate höher, weil Chlorophyll Rot stärker absorbiert als Grün. Correct answer.
  3. Beide Raten sind gleich, weil die Lichtintensität gleich ist.
  4. Bei Grünlicht ist die Photosyntheserate höher, weil Grün die Komplementärfarbe ist.

Explanation

Chlorophyll absorbiert vor allem im roten und blauen Bereich, während grünes Licht weitgehend reflektiert bzw. durchgelassen wird. Deshalb steht bei Grünlicht weniger absorbierte Energie für die Photosynthese zur Verfügung. Bei gleicher Intensität ist die Rate unter Rotlicht höher.

Question 35Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Aufbau des Zellkerns ist zutreffend?

  1. Chromatin liegt ausschließlich im Cytoplasma.
  2. Die Kernhülle besteht aus einer einfachen Membran ohne Poren.
  3. Die Kernporen sind für alle Moleküle frei durchlässig.
  4. Die Kernhülle ist eine Doppelmembran mit Kernporen für den Stoffaustausch. Correct answer.

Explanation

Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen, die von einem perinukleären Spalt getrennt sind, und enthält Kernporen. Diese Poren regulieren den Austausch von Molekülen wie mRNA und Proteinen. Chromatin befindet sich im Kern, nicht im Cytoplasma.

Question 36Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Inhibitor blockiert die Wasserstoffübertragung von NADH auf den ersten Komplex der Atmungskette. Welche Folge hat das für den Protonengradienten?

  1. Der Gradient bricht sofort vollständig zusammen.
  2. Der Gradient wird stärker, weil Elektronen sich stauen.
  3. Der Gradient kann durch die Oxidation von FADH2 weiter aufrechterhalten werden. Correct answer.
  4. Der Gradient wird stärker, weil mehr Protonen gepumpt werden.

Explanation

NADH und FADH2 speisen Elektronen an unterschiedlichen Stellen in die Atmungskette ein. Wird der NADH-Eintritt blockiert, können Elektronen aus FADH2 über Komplex II weiterhin Protonen pumpen und den Gradienten teilweise aufrechterhalten. Ein vollständiger Zusammenbruch tritt nicht sofort ein.

Question 37Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Gärung im Vergleich zur Atmung ist korrekt?

  1. Die Gärung benötigt Sauerstoff als terminalen Elektronenakzeptor.
  2. Die Gärung gewinnt pro Glucosemolekül deutlich weniger ATP als die vollständige Oxidation. Correct answer.
  3. Die Gärung produziert Kohlenstoffdioxid unabhängig vom Gärungstyp.
  4. Die Gärung liefert pro Glucose mehr ATP als die Atmung.

Explanation

Bei der Gärung wird nur die Glykolyse energetisch genutzt; die Reduktionsäquivalente werden auf organische Akzeptoren übertragen, nicht über eine Atmungskette verwertet. Daher ist die ATP-Ausbeute pro Glucose gering. Die alkoholische Gärung bildet CO2, die Milchsäuregärung nicht.

Question 38Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Funktion hat die Vakuole in einer ausdifferenzierten Pflanzenzelle?

  1. Sie speichert Ionen und Farbstoffe und trägt über den Zellsaftdruck zur Zellstreckung bei. Correct answer.
  2. Sie enthält die Enzyme der Atmungskette.
  3. Sie ist der Ort der Photosynthese.
  4. Sie synthetisiert die Zellwandcellulose.

Explanation

Die Vakuole ist ein von einer Membran umschlossenes Kompartiment, das Ionen, Zucker, Pigmente und Abfallstoffe speichert. Ihr osmotischer Inhalt erzeugt den Turgordruck und treibt die Zellstreckung. Atmungskette und Photosynthese finden in Mitochondrien bzw. Chloroplasten statt.

Question 39Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Protein wird nach seiner Synthese am rauen ER mit einem Mannose-6-phosphat-Signal versehen. Wohin wird es am wahrscheinlichsten transportiert?

  1. In die Mitochondrienmatrix.
  2. In den Zellkern.
  3. In das Cytosol.
  4. In das Lysosom. Correct answer.

Explanation

Das Mannose-6-phosphat-Signal ist eine Sortierungsmarke, die Proteine zum Lysosom dirigiert. Es wird im Golgi-Apparat an lysosomale Hydrolasen angehängt. Proteine für Mitochondrien, Kern oder Cytosol tragen andere Signalsequenzen und werden nicht über das ER geleitet.

Question 40Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Citratcyclus ist korrekt?

  1. Er findet in der inneren Mitochondrienmembran statt.
  2. Er ist der Ort der oxidativen Phosphorylierung.
  3. Er verbraucht NADH und produziert Acetyl-CoA.
  4. Er oxidiert Acetyl-CoA vollständig zu CO2 und liefert NADH, FADH2 und GTP. Correct answer.

Explanation

Im Citratcyclus wird Acetyl-CoA schrittweise oxidiert; dabei entstehen CO2 sowie die Reduktionsäquivalente NADH und FADH2 und ein GTP. Die Enzyme liegen in der mitochondrialen Matrix vor. Die oxidative Phosphorylierung erfolgt an der inneren Membran.

Question 41Zellbiologie und Stoffwechsel

Eine Zelle wird in eine hypertonische Lösung gebracht. Was geschieht mit einer tierischen Zelle ohne Zellwand?

  1. Sie bildet einen Turgor und wird prall.
  2. Sie gibt Wasser ab und schrumpft. Correct answer.
  3. Sie bleibt unverändert, weil Wasser nicht durch die Membran diffundiert.
  4. Sie nimmt Wasser auf und platzt.

Explanation

In einer hypertonischen Lösung ist die Konzentration gelöster Teilchen außen höher als innen. Wasser folgt dem osmotischen Gradienten nach außen, die Zelle verliert Wasser und schrumpft. Turgor kann nur bei einer Zellwand entstehen.

Question 42Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Rolle spielt der Golgi-Apparat bei der Bildung von Lysosomen?

  1. Er synthetisiert die lysosomalen Proteine direkt.
  2. Er liefert die DNA für die Lysosomen.
  3. Er modifiziert und verpackt lysosomale Enzyme in Vesikel, die sich abschnüren. Correct answer.
  4. Er baut die lysosomalen Enzyme ab.

Explanation

Der Golgi-Apparat empfängt Proteine vom ER, modifiziert sie und verpackt sie in Vesikel. Für lysosomale Hydrolasen wird das Mannose-6-phosphat-Signal angehängt, das den Transport zu den Lysosomen steuert. Die Synthese selbst erfolgt an Ribosomen des rauen ER.

Question 43Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Bakterium besitzt ein Operon, dessen Gene für den Abbau eines Zuckers codieren. Welche Regulation ist typisch für ein induzierbares Operon?

  1. Der Zucker aktiviert den Repressor und blockiert das Operon.
  2. Der Zucker bindet direkt an die DNA und startet die Transkription.
  3. Das Operon ist nur aktiv, wenn der Zucker als Induktor an den Repressor bindet. Correct answer.
  4. Das Operon ist immer aktiv, weil der Repressor fehlt.

Explanation

Bei einem induzierbaren Operon blockiert ein Repressor die Transkription, solange kein Induktor vorhanden ist. Bindet der Induktor an den Repressor, verliert dieser seine DNA-Bindungsfähigkeit, und die Gene werden transkribiert. So wird der Abbauweg nur bei Bedarf aktiviert.

Question 44Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Struktur der DNA ist korrekt?

  1. Adenin paart sich mit Guanin über drei Wasserstoffbrücken.
  2. Die beiden Stränge sind antiparallel und über Wasserstoffbrücken zwischen komplementären Basen verbunden. Correct answer.
  3. Die Phosphatgruppen verbinden die beiden Stränge quer.
  4. Die beiden Stränge sind parallel und über kovalente Bindungen zwischen den Basen verbunden.

Explanation

Die DNA ist eine Doppelhelix aus zwei antiparallelen Strängen. Die Basen stehen sich gegenüber und sind über Wasserstoffbrücken verbunden: A paart mit T, G mit C. Die Phosphatgruppen gehören zum Zucker-Phosphat-Rückgrat eines Strangs, nicht zur Querverbindung.

Question 45Zellbiologie und Stoffwechsel

Bei der Replikation entsteht ein Tochterstrang kontinuierlich, der andere diskontinuierlich in Fragmenten. Warum?

  1. Der eine Strang wird nicht benötigt und deshalb nur in Fragmenten kopiert.
  2. Die DNA-Polymerase kann nur in 3'-nach-5'-Richtung synthetisieren.
  3. Die DNA-Polymerase kann nur in 5'-nach-3'-Richtung synthetisieren, während die Stränge antiparallel sind. Correct answer.
  4. Die beiden Stränge haben unterschiedliche Basenzusammensetzungen.

Explanation

Die DNA-Polymerase verlängert einen Strang nur am freien 3'-Ende, also in 5'-nach-3'-Richtung. Da die Vorlage antiparallel verläuft, kann ein Strang kontinuierlich (Leitstrang), der andere nur in kurzen Abschnitten (Folgestrang) synthetisiert werden. Die Fragmente des Folgestrangs werden später verbunden.

Question 46Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Ablauf der Mitose ist korrekt?

  1. In der Prophase ordnen sich die Chromosomen in der Äquatorialebene an.
  2. In der Telophase kondensieren die Chromosomen erstmals.
  3. In der Metaphase werden die Chromosomen entwunden und entspiralisiert.
  4. In der Anaphase werden die Chromatiden über Spindelfasern zu den Polen gezogen. Correct answer.

Explanation

In der Anaphase trennen sich die Schwesterchromatiden und werden als Tochterchromosomen über die Mikrotubuli der Spindel zu den Polen bewegt. Die Anordnung in der Äquatorialebene erfolgt in der Metaphase, die Kondensation in der Prophase.

Question 47Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Wirkstoff verhindert die Bildung von Spindelfasern. In welcher Phase kommt die Mitose zum Stillstand?

  1. In der G1-Phase, weil die DNA nicht repliziert wird.
  2. In der Telophase, weil keine neuen Kernhüllen gebildet werden.
  3. In der Metaphase, weil die Chromosomen nicht in der Äquatorialebene ausgerichtet und nicht getrennt werden können. Correct answer.
  4. In der Prophase, weil die Kernhülle nicht zerfallen kann.

Explanation

Ohne Spindelfasern können die Chromosomen nicht an die Äquatorialebene gezogen und die Chromatiden nicht getrennt werden. Der Zellzyklus arretiert in der Metaphase. Der Zerfall der Kernhülle und die Replikation sind nicht direkt von den Spindelfasern abhängig.

Question 48Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über die Diffusion durch Biomembranen ist zutreffend?

  1. Kleine unpolare Moleküle wie Sauerstoff diffundieren leicht, geladene Teilchen benötigen Transportproteine. Correct answer.
  2. Alle Moleküle diffundieren gleich gut durch die Lipiddoppelschicht.
  3. Diffusion benötigt immer ATP.
  4. Geladene Ionen diffundieren schneller als unpolare Moleküle.

Explanation

Die Lipiddoppelschicht ist für kleine unpolare Moleküle wie O2 und CO2 gut durchlässig. Geladene Teilchen und größere polare Moleküle werden durch die hydrophobe Barriere abgehalten und benötigen Kanäle oder Carriertransporter. Einfache Diffusion verläuft ohne ATP-Verbrauch.

Question 49Zellbiologie und Stoffwechsel

Ein Enzym wird durch Phosphorylierung aktiviert. Welche Aussage beschreibt diesen Regulationsmechanismus zutreffend?

  1. Die Phosphorylierung ändert die Primärstruktur durch Entfernen von Aminosäuren.
  2. Die kovalente Modifikation ändert die Konformation des Enzyms und damit seine Aktivität. Correct answer.
  3. Die Phosphorylierung zerstört das Enzym irreversibel.
  4. Die Phosphorylierung wirkt nur bei Enzymen der Glykolyse.

Explanation

Die Phosphorylierung ist eine reversible kovalente Modifikation; eine Kinase überträgt Phosphatgruppen auf bestimmte Aminosäurereste. Dadurch ändert sich die Konformation des Enzyms und damit seine Aktivität. Eine Phosphatase kann die Modifikation rückgängig machen.

Question 50Zellbiologie und Stoffwechsel

Welche Aussage über den Elektronentransport in der Atmungskette ist korrekt?

  1. Protonen werden aus der Matrix in den Intermembranraum gepumpt und dabei reduziert.
  2. Elektronen werden direkt von NADH auf ATP übertragen.
  3. Elektronen werden über mehrere Komplexe transportiert und schließlich auf Sauerstoff übertragen. Correct answer.
  4. Der Elektronentransport findet in der mitochondrialen Matrix statt.

Explanation

Die Elektronen aus NADH und FADH2 durchlaufen eine Kette von Komplexen in der inneren Mitochondrienmembran. Am Ende werden sie auf molekularen Sauerstoff übertragen, der zu Wasser reduziert wird. Dabei werden Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum gepumpt.