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Question 1Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Funktion hat die innere Membran der Mitochondrien im Hinblick auf die oxidative Phosphorylierung?

  1. Sie bildet die Cristae und trägt die Atmungskettenkomplexe sowie die ATP-Synthase. Correct answer.
  2. Sie dient als Speicher für Calciumionen und synthetisiert Fettsäuren.
  3. Sie enthält die Enzyme des Citratzyklus und bildet die Matrix.
  4. Sie steuert den Import von Pyruvat aus dem Zytosol über Porine.

Explanation

Die innere Mitochondrienmembran ist stark gefaltet (Cristae) und beherbergt die Komplexe I–IV der Atmungskette sowie die ATP-Synthase. Dadurch entsteht die protonenundurchlässige Barriere, die den Protonengradienten für die Chemiosmose aufrechterhält.

Question 2Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Stoff hemmt kompetitiv die Succinat-Dehydrogenase. Welche unmittelbare Folge hat dies für den Citratzyklus?

  1. Die Glykolyse wird durch fehlendes Pyruvat vollständig gestoppt.
  2. Die ATP-Synthase kann keinen Protonengradienten mehr aufbauen.
  3. Die Bildung von Citrat aus Oxalacetat und Acetyl-CoA wird blockiert.
  4. Die Umwandlung von Succinat zu Fumarat wird verlangsamt und die NADH-Bildung sinkt. Correct answer.

Explanation

Die Succinat-Dehydrogenase katalysiert die Oxidation von Succinat zu Fumarat und ist zugleich Komplex II der Atmungskette. Eine kompetitive Hemmung verringert diesen Schritt und damit die Bildung von FADH2.

Question 3Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Warum kann eine Zelle ohne funktionierende ATP-Synthase trotz intakter Atmungskette nicht ausreichend ATP gewinnen?

  1. Weil die Glykolyse nur im Mitochondrium abläuft.
  2. Weil NADH nicht mehr oxidiert werden kann.
  3. Weil die Elektronentransportkette dadurch sofort zum Erliegen kommt.
  4. Weil der Protonengradient nicht mehr zur Phosphorylierung von ADP genutzt werden kann. Correct answer.

Explanation

Die ATP-Synthase nutzt den elektrochemischen Protonengradienten, um ADP und Phosphat zu ATP zu verknüpfen. Ohne sie wird die frei werdende Energie nicht in ATP umgewandelt, und der Gradient kann sogar die Elektronentransportkette hemmen.

Question 4Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Aussage beschreibt den Aufbau der Doppelmembran des Zellkerns korrekt?

  1. Die Kernhülle wird ausschließlich von der inneren Membran des Mitochondriums gebildet.
  2. Die äußere Kernmembran geht kontinuierlich in das raue endoplasmatische Retikulum über. Correct answer.
  3. Die innere und äußere Kernmembran sind identisch aufgebaut und enthalten keine Kernporen.
  4. Die Kernmembran besteht aus einer einfachen Lipiddoppelschicht ohne Proteine.

Explanation

Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen; die äußere ist mit Ribosomen besetzt und steht mit dem rauen ER in Verbindung. Kernporen durchbrechen beide Membranen und ermöglichen den Stoffaustausch.

Question 5Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei einer Zelle wird der Natrium-Kalium-Pumpe die ATP-Versorgung entzogen. Welche Folge ist am wahrscheinlichsten?

  1. Die Ribosomen können keine Proteine mehr synthetisieren, weil die Pumpe tRNA bindet.
  2. Die Zelle schrumpft sofort, weil Natrium aus dem Zytosol ausgeschleust wird.
  3. Der Natriumgradient über der Plasmamembran bricht zusammen und die Zelle schwillt durch Wassereinstrom an. Correct answer.
  4. Die DNA-Replikation wird direkt gestoppt, weil die Pumpe an der Replikationsgabel sitzt.

Explanation

Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein ATP-abhängiger Transporter, der Natrium nach außen und Kalium nach innen befördert. Ohne ATP fällt der Ionengradient zusammen, Wasser strömt osmotisch ein und die Zelle kann anschwellen.

Question 6Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Rolle spielt das Signalerkennungspartikel (SRP) bei der Synthese von Proteinen, die ins raue ER gelangen sollen?

  1. Es faltet das Protein im Zytosol und verhindert den ER-Import.
  2. Es spaltet die Signalsequenz vom fertigen Protein ab.
  3. Es erkennt die Signalsequenz am entstehenden Polypeptid und bindet den Ribosom-Komplex an die ER-Membran. Correct answer.
  4. Es transportiert das Protein nach der Translation durch die Kernporen.

Explanation

Das SRP erkennt die N-terminale Signalsequenz eines wachsenden Polypeptids und bindet an den Ribosom-Nascent-Chain-Komplex. Es vermittelt die Anheftung an den SRP-Rezeptor der ER-Membran, wodurch das Protein cotranslational ins ER gelangt.

Question 7Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Eine Zelle wird mit einem Gift behandelt, das die Ribosomenfunktion hemmt. Welcher Prozess ist am direktesten betroffen?

  1. Die Translation an den Ribosomen im Zytosol und am rauen ER. Correct answer.
  2. Der Abbau von Glucose in der Glykolyse.
  3. Die Transkription der DNA im Zellkern.
  4. Die Replikation der DNA während der S-Phase.

Explanation

Ribosomen sind die Orte der Translation, an denen die mRNA in Polypeptide übersetzt wird. Eine Hemmung der Ribosomenfunktion trifft daher unmittelbar die Proteinbiosynthese.

Question 8Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Eigenschaft der Phospholipide ist für die Bildung der Lipiddoppelschicht entscheidend?

  1. Ihre Bindung an Ribosomen über eine Signalsequenz.
  2. Ihre vollständige Löslichkeit in Wasser.
  3. Ihre amphiphile Natur mit hydrophilem Kopf und hydrophoben Schwänzen. Correct answer.
  4. Ihre Fähigkeit, ATP zu hydrolysieren.

Explanation

Phospholipide besitzen einen hydrophilen Kopf und zwei hydrophobe Fettsäureketten. In wässriger Umgebung ordnen sie sich zu einer Doppelschicht, bei der die Schwänze nach innen und die Köpfe nach außen zeigen.

Question 9Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

In einem Experiment wird die Atmungskette mit einem Entkoppler behandelt, der Protonen durch die innere Mitochondrienmembran schleust. Welche Beobachtung ist zu erwarten?

  1. Die Glykolyse wird vollständig gehemmt, weil kein NADH mehr entsteht.
  2. Die ATP-Synthese steigt an, weil mehr Protonen die Synthase erreichen.
  3. Die Elektronentransportkette stoppt sofort und der Sauerstoffverbrauch fällt auf null.
  4. Die Elektronentransportkette läuft weiter, aber die ATP-Synthese sinkt stark ab. Correct answer.

Explanation

Ein Entkoppler zerstört den Protonengradienten, sodass die ATP-Synthase nicht mehr angetrieben wird. Gleichzeitig kann die Elektronentransportkette ungehindert weiterlaufen, der Sauerstoffverbrauch bleibt hoch.

Question 10Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Funktion hat das glatte endoplasmatische Retikulum in Leberzellen?

  1. Es speichert die Erbinformation in Form von Chromatin.
  2. Es synthetisiert Proteine, die für den Export bestimmt sind.
  3. Es bildet die Spindelfasern für die Mitose.
  4. Es ist an der Synthese von Lipiden und am Abbau von Schadstoffen beteiligt. Correct answer.

Explanation

Das glatte ER besitzt keine Ribosomen und ist auf Lipidsynthese sowie auf Entgiftungsreaktionen spezialisiert. In Leberzellen ist es daher reich an Enzymen des Fremdstoffabbaus.

Question 11Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Enzym des Citratzyklus wird durch hohe NADH-Konzentrationen gehemmt. Welche Aussage zur Regulation ist korrekt?

  1. Es handelt sich um eine irreversible Denaturierung des Enzyms.
  2. Es handelt sich um eine Produkthemmung, die den Zyklus bei hohem Energiezustand drosselt. Correct answer.
  3. Es handelt sich um eine allosterische Aktivierung durch NADH.
  4. Es handelt sich um eine kompetitive Hemmung durch das Substrat Acetyl-CoA.

Explanation

NADH ist ein Produkt mehrerer Schritte des Citratzyklus und signalisiert einen hohen Energiezustand der Zelle. Die Hemmung durch das Produkt ist eine Rückkopplung, die den Zyklus verlangsamt, wenn genug Reduktionsäquivalente vorhanden sind.

Question 12Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Struktur verbindet benachbarte Pflanzenzellen und ermöglicht den Stoffaustausch?

  1. Die Plasmodesmen. Correct answer.
  2. Die Kernporen.
  3. Die Desmosomen.
  4. Die Gap Junctions.

Explanation

Plasmodesmen sind cytoplasmatische Kanäle, die durch die Zellwände benachbarter Pflanzenzellen führen. Sie verbinden die Cytosole und erlauben den Austausch von Molekülen.

Question 13Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der alkoholischen Gärung entsteht aus Pyruvat Ethanol und CO2. Welche Bilanz der ATP-Gewinnung ergibt sich pro Glucosemolekül?

  1. Netto vier ATP aus der Glykolyse.
  2. Netto ein ATP aus dem Citratzyklus.
  3. Netto zwei ATP aus der Glykolyse. Correct answer.
  4. Netto 38 ATP aus der Atmungskette.

Explanation

Bei der Gärung wird nur die Glykolyse zur ATP-Gewinnung genutzt, die pro Glucose netto zwei ATP liefert. Die anschließende Reduktion von Pyruvat zu Ethanol dient der Regeneration von NAD+.

Question 14Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Bedeutung hat der Protonengradient über der Thylakoidmembran in der Photosynthese?

  1. Er transportiert Glucose aus dem Chloroplasten ins Zytosol.
  2. Er treibt die ATP-Synthase an und liefert Energie für die ATP-Bildung. Correct answer.
  3. Er dient direkt als Elektronenakzeptor im Photosystem II.
  4. Er wird durch die ATP-Synthase aufgebaut und nicht abgebaut.

Explanation

Die Elektronentransportkette der Photosynthese pumpt Protonen in das Thylakoidlumen. Der entstehende Gradient wird von der ATP-Synthase genutzt, um ADP zu ATP zu phosphorylieren.

Question 15Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Schüler behauptet, die Lichtreaktion der Photosynthese finde in der Stromamembran statt. Wie ist diese Aussage zu bewerten?

  1. Sie ist richtig, weil dort der Calvin-Zyklus stattfindet.
  2. Sie ist richtig, weil die Stromamembran die Photosysteme trägt.
  3. Sie ist falsch, weil die Lichtreaktion an den Thylakoidmembranen abläuft. Correct answer.
  4. Sie ist falsch, weil die Lichtreaktion im Zytosol abläuft.

Explanation

Die Photosysteme und die Elektronentransportkette der Lichtreaktion sitzen in der Thylakoidmembran. Die Stroma-Membran ist nicht der Ort der Lichtreaktion.

Question 16Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Aufgabe hat das Golgi-Apparat in der Zelle?

  1. Er modifiziert, sortiert und verpackt Proteine für den Transport. Correct answer.
  2. Er repliziert die DNA vor der Zellteilung.
  3. Er synthetisiert ATP durch oxidative Phosphorylierung.
  4. Er baut Fettsäuren durch β-Oxidation ab.

Explanation

Der Golgi-Apparat ist ein Stapel aus Dictyosomen, in denen Proteine glycosyliert und modifiziert werden. Anschließend werden sie in Vesikeln sortiert und an ihre Zielorte transportiert.

Question 17Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Eine Mutation verhindert die Bildung von Desmosomen in Epithelzellen. Welche Folge ist am wahrscheinlichsten?

  1. Die mechanische Stabilität des Gewebes nimmt ab und die Zellen können sich leichter voneinander lösen. Correct answer.
  2. Die Zellen können keine Ionen mehr über Gap Junctions austauschen.
  3. Die Zellen verlieren ihre Fähigkeit zur DNA-Replikation.
  4. Die Zellen können keine Proteine mehr am rauen ER synthetisieren.

Explanation

Desmosomen verankern Zellen über Cadherine und Intermediärfilamente mechanisch aneinander. Fehlen sie, sinkt die Zugfestigkeit des Epithels, und die Zellen können sich leichter ablösen.

Question 18Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Rolle spielt das Coenzym NAD+ in der Glykolyse?

  1. Es spaltet Glucose in zwei Pyruvatmoleküle.
  2. Es nimmt Elektronen und Protonen auf und wird zu NADH reduziert. Correct answer.
  3. Es dient als Akzeptor für Phosphatgruppen bei der Substratkettenphosphorylierung.
  4. Es wird als Substrat für die ATP-Synthase verwendet.

Explanation

NAD+ ist ein Elektronenakzeptor und wird bei der Oxidation von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu NADH reduziert. Das entstehende NADH kann später in der Atmungskette Elektronen abgeben.

Question 19Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Warum wird bei der Zellatmung Sauerstoff benötigt?

  1. Er phosphoryliert ADP zu ATP in der Glykolyse.
  2. Er wird direkt in den Citratzyklus als Substrat eingebaut.
  3. Er dient als Protonenquelle für die ATP-Synthase.
  4. Er dient als terminaler Elektronenakzeptor der Atmungskette und wird zu Wasser reduziert. Correct answer.

Explanation

Am Ende der Atmungskette nimmt Sauerstoff Elektronen und Protonen auf und wird zu Wasser reduziert. Dadurch bleibt die Elektronentransportkette funktionsfähig und der Protonengradient kann aufrechterhalten werden.

Question 20Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Eine Zelle in einer hypertonen Lösung verliert Wasser. Welche Struktur begrenzt den Wasserverlust maßgeblich?

  1. Die Zellwand aus Cellulose bei tierischen Zellen.
  2. Die Cristae der Mitochondrien.
  3. Die Plasmamembran mit ihrer selektiven Permeabilität. Correct answer.
  4. Die Kernhülle mit ihren Kernporen.

Explanation

Die Plasmamembran bildet die selektiv permeable Barriere zwischen Zytosol und Umgebung. Bei hypertoner Umgebung strömt Wasser osmotisch aus, begrenzt durch die Permeabilitätseigenschaften der Membran.

Question 21Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Aussage über die allosterische Regulation von Enzymen ist zutreffend?

  1. Allosterische Enzyme können nicht durch Rückkopplung reguliert werden.
  2. Ein Effektor bindet an einer Stelle außerhalb des aktiven Zentrums und verändert die Enzymaktivität. Correct answer.
  3. Die Regulation erfolgt ausschließlich durch Änderung der DNA-Sequenz.
  4. Ein Effektor bindet immer direkt an das aktive Zentrum und verdrängt das Substrat.

Explanation

Allosterische Effektoren binden an regulatorischen Stellen und ändern die Konformation des Enzyms. Dadurch kann die Aktivität erhöht oder gesenkt werden, ohne dass das aktive Zentrum direkt besetzt wird.

Question 22Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der Photosynthese wird 14CO2 angeboten. In welcher Verbindung findet sich das radioaktive Kohlenstoffatom zuerst?

  1. Im 3-Phosphoglycerat nach der Carboxylierung von Ribulose-1,5-bisphosphat. Correct answer.
  2. Im Ethanol, das bei der Gärung entsteht.
  3. Im Ribulose-1,5-bisphosphat vor der Carboxylierung.
  4. Im Glucose-6-phosphat nach der Reduktion.

Explanation

Das Enzym Rubisco fixiert CO2 an Ribulose-1,5-bisphosphat und bildet dabei ein instabiles Zwischenprodukt, das sofort in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat zerfällt. Das radioaktive Kohlenstoffatom erscheint daher zuerst in dieser C3-Verbindung.

Question 23Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Welche Funktion hat die Vakuole in einer ausdifferenzierten Pflanzenzelle?

  1. Sie synthetisiert Proteine für den Export aus der Zelle.
  2. Sie speichert Wasser und gelöste Stoffe und trägt so zum Turgordruck bei. Correct answer.
  3. Sie enthält die Enzyme der Atmungskette für die ATP-Synthese.
  4. Sie führt die Photosynthese mit Chlorophyll durch.

Explanation

Die Vakuole ist ein großer, von einer Tonoplastenmembran umgebener Raum, der Wasser und gelöste Stoffe speichert. Ihr osmotischer Druck erzeugt den Turgor, der Pflanzenzellen stabilisiert.

Question 24Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Inhibitor blockiert die GTP-Hydrolyse an einem G-Protein. Welche Folge hat dies für die Signaltransduktion?

  1. Das G-Protein bleibt im aktiven Zustand und die Signalweiterleitung wird verlängert. Correct answer.
  2. Die Signaltransduktion wird beschleunigt, weil GTP schneller gebunden wird.
  3. Die Rezeptor-Tyrosin-Kinase wird direkt aktiviert, ohne dass ein Ligand bindet.
  4. Das G-Protein kann nicht mehr an den Rezeptor binden und das Signal erlischt sofort.

Explanation

G-Proteine werden durch GTP-Bindung aktiviert und durch die Hydrolyse von GTP zu GDP wieder inaktiviert. Wird die Hydrolyse gehemmt, bleibt das G-Protein aktiv und das Signal wird länger weitergeleitet.

Question 25Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Warum ist die kompartimentierte Anordnung der Enzyme der Glykolyse im Zytosol und des Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix für die Zelle von Vorteil?

  1. Sie macht die Atmungskette für die ATP-Bildung überflüssig.
  2. Sie ermöglicht die getrennte Regulation und die Aufrechterhaltung unterschiedlicher Reaktionsbedingungen. Correct answer.
  3. Sie verhindert, dass Pyruvat in die Mitochondrien gelangt.
  4. Sie sorgt dafür, dass die Glykolyse ohne ATP ablaufen kann.

Explanation

Durch die Kompartimentierung können Stoffwechselwege unabhängig reguliert werden, und es können unterschiedliche Bedingungen wie pH-Wert oder Substratkonzentrationen aufrechterhalten werden. Pyruvat muss allerdings erst über spezifische Transporter in die Matrix gelangen.

Question 26Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der Glykolyse wird Glucose zu Pyruvat abgebaut. Welche Nettobilanz der energiereichen Verbindungen entsteht pro Glucosemolekül?

  1. 4 ATP und 4 NADH
  2. 2 ATP und 2 NADH Correct answer.
  3. 2 ATP und 2 FADH2
  4. 1 ATP und 1 NADH

Explanation

In der Glykolyse werden zunächst 2 ATP investiert und anschließend 4 ATP gebildet, sodass netto 2 ATP entstehen. Zudem werden 2 NAD+ zu 2 NADH reduziert. FADH2 entsteht nicht in der Glykolyse.

Question 27Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Stoffwechselgift hemmt die ATP-Synthase in der inneren Mitochondrienmembran. Welche unmittelbare Folge hat dies für die oxidative Phosphorylierung?

  1. Die Glykolyse kommt sofort zum Erliegen, weil ATP fehlt.
  2. Die Elektronentransportkette wird vollständig blockiert, da kein NADH mehr oxidiert werden kann.
  3. Der Protonengradient wird aufgebaut, aber nicht mehr zur ATP-Bildung genutzt. Correct answer.
  4. Der Citratzyklus wird direkt gehemmt, weil Succinat nicht mehr oxidiert werden kann.

Explanation

Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten über der inneren Mitochondrienmembran zur Phosphorylierung von ADP zu ATP. Wird sie gehemmt, bleibt der Gradient zunächst bestehen, kann aber nicht mehr zur ATP-Synthese genutzt werden. Die Elektronentransportkette läuft weiter, bis der Gradient zu stark ansteigt und die Protonenpumpe hemmt.

Question 28Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

In der Lichtreaktion der Photosynthese wird Wasser gespalten. Welche Bedeutung hat dieser Vorgang für die Pflanze?

  1. Er liefert Elektronen für das Photosystem I und wird zu CO2 oxidiert.
  2. Er liefert Sauerstoff für die Atmungskette der Pflanze.
  3. Er liefert ATP für die Fixierung von CO2 im Calvin-Zyklus.
  4. Er liefert Elektronen für das Photosystem II und Protonen für den Protonengradienten. Correct answer.

Explanation

Die Photolyse des Wassers am Photosystem II ersetzt die Elektronen, die durch Lichtanregung aus dem Reaktionszentrum entfernt wurden. Dabei entstehen Protonen, die zum Aufbau des Protonengradienten über der Thylakoidmembran beitragen. Sauerstoff ist ein Nebenprodukt.

Question 29Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Enzym katalysiert die Reaktion A + B → C. Eine Mutation verändert die Aminosäure im aktiven Zentrum, sodass die Substrate nicht mehr optimal binden. Welche Auswirkung hat dies auf die Reaktionsgeschwindigkeit?

  1. Die Aktivierungsenergie wird weniger stark gesenkt, die Reaktionsgeschwindigkeit sinkt. Correct answer.
  2. Das Enzym denaturiert und kann gar nicht mehr katalysieren.
  3. Die Gleichgewichtslage der Reaktion verschiebt sich zugunsten von C.
  4. Die Aktivierungsenergie wird stärker gesenkt, die Reaktionsgeschwindigkeit steigt.

Explanation

Die Bindung der Substrate im aktiven Zentrum ist entscheidend dafür, dass die Aktivierungsenergie effektiv gesenkt wird. Eine verschlechterte Bindung führt zu einer geringeren katalytischen Effizienz und damit zu einer niedrigeren Reaktionsgeschwindigkeit. Die Gleichgewichtslage wird durch ein Enzym nicht verändert.

Question 30Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der Zellatmung wird der Großteil des ATP durch oxidative Phosphorylierung gewonnen. Warum ist die innere Mitochondrienmembran für diesen Prozess entscheidend?

  1. Sie ist für Protonen durchlässig und ermöglicht den freien Fluss von H+ ins Matrixraum.
  2. Sie enthält die Enzyme der Glykolyse, die dort ATP bilden.
  3. Sie enthält die DNA für die ATP-Synthase und steuert die Transkription.
  4. Sie ist für Protonen undurchlässig und ermöglicht so den Aufbau eines Protonengradienten. Correct answer.

Explanation

Die innere Mitochondrienmembran ist für Protonen weitgehend undurchlässig. Dadurch können die Komplexe der Atmungskette Protonen in den Intermembranraum pumpen und einen Gradienten aufbauen, der die ATP-Synthase antreibt. Wäre die Membran durchlässig, könnte kein Gradient entstehen.

Question 31Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Eine Pflanze wird mit einem Wirkstoff behandelt, der den Protonengradienten über der Thylakoidmembran abbaut. Welche unmittelbare Folge hat dies für die Photosynthese?

  1. Der Calvin-Zyklus wird direkt gehemmt, weil CO2 nicht mehr gebunden werden kann.
  2. Die Wasserstoffspaltung am Photosystem II wird beschleunigt, weil Protonen fehlen.
  3. Die Elektronentransportkette wird entkoppelt und produziert mehr ATP.
  4. Die ATP-Bildung in der Lichtreaktion sinkt, weil die ATP-Synthase nicht mehr angetrieben wird. Correct answer.

Explanation

Der Protonengradient über der Thylakoidmembran treibt die ATP-Synthase an. Wird er abgebaut, fehlt die Triebkraft für die ATP-Bildung in der Lichtreaktion. In der Folge steht dem Calvin-Zyklus weniger ATP zur Verfügung.

Question 32Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der alkoholischen Gärung wird Pyruvat zu Ethanol und CO2 umgesetzt. Welche Funktion hat dieser Schritt für die Zelle?

  1. Er führt zur Bildung von Laktat, das als Energiespeicher dient.
  2. Er produziert NADH für die Atmungskette.
  3. Er regeneriert NAD+, damit die Glykolyse weiterlaufen kann. Correct answer.
  4. Er liefert zusätzliches ATP durch oxidative Phosphorylierung.

Explanation

Bei der alkoholischen Gärung wird das bei der Glykolyse entstandene NADH wieder zu NAD+ oxidiert, indem Acetaldehyd zu Ethanol reduziert wird. Dadurch steht NAD+ für die Glykolyse zur Verfügung, sodass auch ohne Sauerstoff ATP gebildet werden kann. Die Gärung selbst liefert kein zusätzliches ATP.

Question 33Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Forscher untersucht die Aufnahme von Glucose in eine Zelle. Er stellt fest, dass die Aufnahme bei steigender Glucosekonzentration zunächst linear zunimmt, dann aber abflacht und ein Plateau erreicht. Welche Schlussfolgerung ist am besten begründet?

  1. Die Aufnahme erfolgt über carriervermittelte Diffusion mit begrenzter Zahl an Transportproteinen. Correct answer.
  2. Die Aufnahme erfolgt durch Endocytose, die nur bei niedrigen Konzentrationen funktioniert.
  3. Die Aufnahme erfolgt durch aktiven Transport, der ATP verbraucht und daher limitiert ist.
  4. Die Aufnahme erfolgt durch einfache Diffusion, die bei hoher Konzentration gesättigt ist.

Explanation

Eine Sättigungskinetik ist typisch für carriervermittelte Transportprozesse, bei denen die Zahl der Transportproteine begrenzt ist. Bei einfacher Diffusion würde die Aufnahme proportional zur Konzentration weiter ansteigen. Aktiver Transport kann ebenfalls sättigen, aber die Plateaubildung allein beweist keinen ATP-Verbrauch.

Question 34Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Im Citratzyklus wird Acetyl-CoA oxidiert. Welche Produkte entstehen dabei pro Acetyl-CoA?

  1. 1 NADH, 1 FADH2, 1 GTP und 1 CO2
  2. 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP und 2 CO2 Correct answer.
  3. 4 NADH, 1 FADH2, 2 ATP und 2 CO2
  4. 2 NADH, 2 FADH2, 1 ATP und 1 CO2

Explanation

Pro Acetyl-CoA werden im Citratzyklus drei NADH, ein FADH2 und ein GTP (oder ATP) gebildet. Zudem werden zwei Moleküle CO2 freigesetzt. Diese Bilanz ergibt sich aus den Oxidationen an Isocitrat, α-Ketoglutarat und Malat sowie der Succinyl-CoA-Synthetase.

Question 35Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Zellbiologe vergleicht eine Pflanzenzelle mit einer Tierzelle. Welche Struktur ist ausschließlich in der Pflanzenzelle zu finden und dient der Aufrechterhaltung des Turgordrucks?

  1. Das Peroxisom
  2. Das Centriol
  3. Die Vakuole Correct answer.
  4. Das Lysosom

Explanation

Die Vakuole ist eine große, von einer Tonoplastenmembran umgebene Struktur, die in ausdifferenzierten Pflanzenzellen den Großteil des Zellvolumens einnimmt. Durch die Aufnahme von Wasser erzeugt sie den Turgordruck, der die Zelle stabilisiert. Centriolen, Lysosomen und Peroxisomen kommen auch in Tierzellen vor.

Question 36Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Protein, das für das raue Endoplasmatische Retikulum (rER) bestimmt ist, wird im Zytosol synthetisiert. Welche Rolle spielt das Signalerkennungspartikel (SRP) dabei?

  1. Es schneidet die Signalsequenz ab und ermöglicht so den Eintritt des Proteins ins ER.
  2. Es faltet das Protein im ER-Lumen und unterstützt die Bildung von Disulfidbrücken.
  3. Es bindet an die Signalsequenz des wachsenden Polypeptids und hält die Translation an, bis das Ribosom an das ER dockt. Correct answer.
  4. Es transportiert das fertige Protein vom ER zum Golgi-Apparat.

Explanation

Das SRP erkennt die N-terminale Signalsequenz des entstehenden Proteins und bindet daran. Es stoppt die Translation vorübergehend und führt den Komplex aus Ribosom und mRNA zum SRP-Rezeptor an der ER-Membran. Erst nach der Bindung an den Translokon wird die Translation fortgesetzt.

Question 37Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Eine Mutation in einem Gen führt dazu, dass ein Enzym seine allosterische Bindungsstelle verliert. Welche Konsequenz hat dies für die Regulation des Stoffwechsels?

  1. Das Enzym wird verstärkt abgebaut, weil die allosterische Stelle fehlt.
  2. Das Enzym kann seine Substrate nicht mehr binden und der Stoffwechselweg kommt zum Erliegen.
  3. Die Rückkopplungshemmung durch das Endprodukt entfällt, der Stoffwechselweg läuft unkontrolliert weiter. Correct answer.
  4. Die Aktivität des Enzyms wird unabhängig von der Substratkonzentration konstant hoch.

Explanation

Allosterische Bindungsstellen ermöglichen die Regulation der Enzymaktivität durch Effektoren, häufig das Endprodukt eines Stoffwechselwegs. Fehlt diese Stelle, kann die Rückkopplungshemmung nicht mehr wirken, und der Weg läuft ohne Regulation weiter. Die Substratbindung am aktiven Zentrum bleibt dabei oft erhalten.

Question 38Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Bei der Photosynthese wird 14CO2 angeboten. In welcher Verbindung findet sich das radioaktive Kohlenstoffatom nach der ersten Fixierungsreaktion?

  1. In Glucose
  2. In Ribulose-1,5-bisphosphat
  3. In 3-Phosphoglycerat Correct answer.
  4. In Pyruvat

Explanation

Im Calvin-Zyklus wird CO2 an Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden, wodurch ein instabiles Zwischenprodukt entsteht, das sofort in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat zerfällt. Das radioaktive Kohlenstoffatom findet sich daher zuerst in 3-Phosphoglycerat. Glucose entsteht erst später im Zyklus.

Question 39Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

Ein Forscher entdeckt eine Mutation, die den Abbau von cAMP in einer Zelle verhindert. Welche Auswirkung hat dies auf die Signaltransduktion eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors, der cAMP als second messenger nutzt?

  1. Die Signaltransduktion wird vollständig blockiert, weil cAMP nicht mehr gebildet werden kann.
  2. Der Rezeptor wird dauerhaft aktiviert, weil cAMP an ihn bindet.
  3. Die Signalwirkung hält länger an, da cAMP nicht abgebaut wird und die Proteinkinase A weiter aktiviert bleibt. Correct answer.
  4. Die G-Protein-Untereinheit kann nicht mehr von der Adenylatcyclase dissoziieren.

Explanation

cAMP ist ein second messenger, der nach der Aktivierung der Adenylatcyclase die Proteinkinase A aktiviert. Wird cAMP nicht abgebaut, bleibt die Kinase länger aktiv, und das Signal hält verlängert an. Der Rezeptor selbst wird nicht durch cAMP aktiviert.

Question 40Zellbiologie und Stoffwechsel (cell biology and metabolism)

In einer Zellkultur wird die Konzentration an Glutamin im Medium stark reduziert. Glutamin ist ein wichtiger Stickstoffdonor für die Synthese von Nukleotiden. Welche unmittelbare Folge ist zu erwarten?

  1. Die Proteinbiosynthese wird beschleunigt, weil Glutamin als Signalstoff wirkt.
  2. Die oxidative Phosphorylierung wird gesteigert, weil weniger Stickstoff anfällt.
  3. Die DNA-Replikation und die Transkription werden verlangsamt, weil Nukleotide fehlen. Correct answer.
  4. Die Glykolyse wird gehemmt, weil Glutamin ein notwendiger Cofaktor ist.

Explanation

Glutamin liefert Stickstoff für die Biosynthese von Purin- und Pyrimidinnukleotiden. Fehlt Glutamin, können diese Nukleotide nicht ausreichend gebildet werden, was DNA-Replikation und Transkription beeinträchtigt. Die anderen Prozesse sind nicht direkt von Glutamin als Stickstoffdonor abhängig.

Question 41Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Bei der Replikation der DNA entsteht an jedem Replikationsursprung ein Replikationsauge. Welche Aussage beschreibt die Synthese des Folgestrangs (lagging strand) korrekt?

  1. Er wird kontinuierlich in 3'-nach-5'-Richtung von einer einzigen Polymerase durchgehend verlängert.
  2. Er wird diskontinuierlich in Okazaki-Fragmenten synthetisiert, die anschließend durch Ligase verknüpft werden. Correct answer.
  3. Er wird durch die Helikase synthetisiert, während die Polymerase nur die Wasserstoffbrücken trennt.
  4. Er wird ohne Primer direkt durch die Primase aus freien Nukleotiden aufgebaut.

Explanation

Die DNA-Polymerase kann nur in 5'-nach-3'-Richtung verlängern. Am Folgestrang läuft die Synthese daher entgegen der Gabelöffnung, sodass viele kurze Okazaki-Fragmente mit RNA-Primern entstehen, die später durch Ligase verbunden werden. Am Leitstrang ist dagegen eine weitgehend kontinuierliche Synthese möglich.

Question 42Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Ein Gen wird transkribiert. Welcher Vorgang kennzeichnet das Spleißen der prä-mRNA im Zellkern eukaryotischer Zellen?

  1. Die mRNA wird am Ribosom in eine Polypeptidkette übersetzt.
  2. Introns werden entfernt und Exons zum reifen Transkript verbunden. Correct answer.
  3. Exons werden entfernt und Introns bleiben als codierender Bereich erhalten.
  4. Die DNA-Doppelhelix wird in Einzelstränge aufgetrennt.

Explanation

Beim Spleißen entfernt das Spleißosom die nicht codierenden Introns und verknüpft die Exons zur reifen mRNA. Erst diese reife mRNA verlässt den Kern und dient als Matrize der Translation.

Question 43Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Welche Basenpaarung ist bei der komplementären Bindung zweier DNA-Stränge zu erwarten?

  1. Thymin paart mit Guanin über zwei, Adenin mit Cytosin über drei Wasserstoffbrücken.
  2. Adenin paart mit Thymin über zwei Wasserstoffbrücken, Guanin mit Cytosin über drei. Correct answer.
  3. Adenin paart mit Uracil, Guanin mit Cytosin, jeweils über drei Wasserstoffbrücken.
  4. Adenin paart mit Guanin, Cytosin mit Thymin, jeweils über zwei Wasserstoffbrücken.

Explanation

In DNA paart Adenin über zwei Wasserstoffbrücken mit Thymin und Guanin über drei mit Cytosin. Uracil kommt in RNA anstelle von Thymin vor und ist in DNA-Doppelsträngen nicht zu erwarten.

Question 44Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Ein diploider Organismus ist heterozygot für ein Gen mit vollständiger Dominanz. Welche Phänotypen zeigen seine Nachkommen, wenn er mit einem homozygot rezessiven Partner gekreuzt wird?

  1. Im Verhältnis 3:1 dominant zu rezessiv.
  2. Alle Nachkommen zeigen den dominanten Phänotyp.
  3. Zur Hälfte dominant, zur Hälfte rezessiv. Correct answer.
  4. Alle Nachkommen zeigen den rezessiven Phänotyp.

Explanation

Der heterozygote Elternteil bildet zu gleichen Teilen Gameten mit dem dominanten und dem rezessiven Allel. Bei einem homozygot rezessiven Partner ergibt sich daher ein 1:1-Verhältnis von dominantem zu rezessivem Phänotyp.

Question 45Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Welche Aussage beschreibt die Funktion von Restriktionsenzymen in der Gentechnik?

  1. Sie schneiden DNA an spezifischen Erkennungssequenzen und erzeugen oft komplementäre Überhänge. Correct answer.
  2. Sie vervielfältigen DNA-Fragmente in vitro durch wiederholte Denaturierung und Synthese.
  3. Sie trennen DNA-Fragmente nach ihrer Größe im elektrischen Feld.
  4. Sie verknüpfen DNA-Fragmente durch Phosphodiesterbindungen zu einem geschlossenen Ring.

Explanation

Restriktionsendonukleasen erkennen definierte Palindromsequenzen und schneiden dort, häufig mit sticky ends. Diese Überhänge ermöglichen die gerichtete Ligation mit einem passend geschnittenen Vektor.

Question 46Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Welche Eigenschaft macht Plasmide zu geeigneten Vektoren für die Klonierung von Genen in Bakterien?

  1. Sie sind doppelsträngige RNA-Moleküle, die direkt in Proteine übersetzt werden.
  2. Sie tragen ausschließlich Gene, die für die Zellteilung des Bakteriums notwendig sind.
  3. Sie enthalten einen Replikationsursprung, sodass sie sich unabhängig von der chromosomalen DNA vermehren. Correct answer.
  4. Sie können nicht zwischen Zellen übertragen werden und bleiben dauerhaft im Zytoplasma isoliert.

Explanation

Plasmide sind kleine, ringförmige DNA-Moleküle mit eigenem Replikationsursprung und werden dadurch unabhängig vom Bakterienchromosom vervielfältigt. Selektionsmarker und multiple cloning sites erleichtern die Identifikation erfolgreicher Klone.

Question 47Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Im genetischen Code gilt die Eigenschaft der Degeneration. Was bedeutet das?

  1. Jedes Codon codiert für genau eine Aminosäure, aber jedes Gen nur für ein Protein.
  2. Die Leserichtung des Codes variiert zwischen Organismen.
  3. Ein Codon kann für mehrere verschiedene Aminosäuren stehen, je nach Ribosom.
  4. Mehrere Codons können für dieselbe Aminosäure stehen. Correct answer.

Explanation

Die Degeneration beschreibt, dass der Code 64 Codons, aber nur 20 proteinogene Aminosäuren umfasst; mehrere Codons können daher dieselbe Aminosäure festlegen. Die Zuordnung Codon zu Aminosäure ist dabei eindeutig.

Question 48Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Ein DNA-Abschnitt hat auf dem codierenden Strang die Sequenz 5'-ATG GCC TAA-3'. Welche Aminosäuresequenz ergibt sich bei der Translation?

  1. Tyr-Arg-Stopp
  2. Met-Gly-Stopp
  3. Met-Ala-Stopp Correct answer.
  4. Met-Ala-Gly

Explanation

Der codierende Strang entspricht der mRNA mit T statt U, hier AUG GCC UAA. AUG codiert Methionin, GCC Alanin und UAA ist ein Stoppcodon, das die Translation beendet.

Question 49Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Bei der PCR werden drei Temperaturstufen wiederholt durchlaufen. Welche Reihenfolge und Funktion beschreibt einen korrekten Zyklus?

  1. Extension, Denaturierung, Primer-Anlagerung, wobei die Polymerase die Doppelhelix trennt.
  2. Denaturierung bei hoher Temperatur, Primer-Anlagerung bei niedrigerer Temperatur, Extension durch die Polymerase. Correct answer.
  3. Primer-Anlagerung, Denaturierung, Extension, wobei alle Schritte bei konstanter Temperatur ablaufen.
  4. Denaturierung, Extension, Primer-Anlagerung, wobei die Primer erst nach der Synthese binden.

Explanation

Ein PCR-Zyklus beginnt mit der hitzebedingten Trennung der Doppelstränge, gefolgt von der Anlagerung spezifischer Primer bei niedrigerer Temperatur. Danach verlängert eine hitzestabile Polymerase die Primer in 5'-nach-3'-Richtung.

Question 50Genetik und Gentechnik (genetics and genetic engineering)

Ein Restriktionsverdau eines zirkulären Plasmids wird in der Gelelektrophorese aufgetrennt. Ein Enzym schneidet das Plasmid an zwei Stellen. Wie viele Banden sind zu erwarten?

  1. Drei Banden, da jedes Fragment zwei Enden besitzt.
  2. Eine Bande, da ein zirkuläres Molekül nur eine Bande ergibt.
  3. Vier Banden, entsprechend der Zahl der Schnittstellen mal zwei.
  4. Zwei Banden, da zwei Fragmente entstehen. Correct answer.

Explanation

Zwei Schnitte in einem ringförmigen Molekül erzeugen zwei lineare Fragmente unterschiedlicher Länge, die im Gel als getrennte Banden erscheinen. Ein ungeschnittenes zirkuläres Plasmid ergäbe dagegen eine einzige Bande.