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Sachsen-Anhalt Abitur Biology practice questions

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Question 1Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Proteinbiosynthese entsteht an der kleinen Untereinheit des Ribosoms ein Komplex, bevor die große Untereinheit anlagert. Welche Moleküle sind an dieser Initiationsphase in Eukaryoten unmittelbar beteiligt?

  1. Das Spleißosom und die snRNA
  2. Die DNA-Polymerase und der Promotor
  3. Die mRNA mit Startcodon AUG und die Initiator-tRNA mit Methionin Correct answer.
  4. Die Aminoacyl-tRNA-Synthetase und die wachsende Polypeptidkette

Explanation

Die Translation beginnt in Eukaryoten mit der Bindung der kleinen ribosomalen Untereinheit an die mRNA und der Initiator-tRNA, die Methionin trägt und deren Anticodon zum Startcodon AUG passt. Erst danach lagert sich die große Untereinheit an und bildet die funktionsfähige Translationsmaschinerie.

Question 2Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Enzym des Citratzyklus wird durch ein Produkt der Reaktionskette gehemmt, das an ein allosterisches Zentrum bindet. Welche Aussage beschreibt diesen Regulationsmechanismus korrekt?

  1. Das Produkt wird als Cofaktor dauerhaft in das aktive Zentrum eingebaut.
  2. Das Produkt konkurriert mit dem Substrat um das aktive Zentrum.
  3. Das Produkt erhöht die Aktivierungsenergie der Reaktion.
  4. Das Produkt verändert die Konformation des Enzyms und senkt so dessen Aktivität. Correct answer.

Explanation

Allosterische Hemmung beruht auf der Bindung eines Effektors an eine vom aktiven Zentrum getrennte Stelle, wodurch sich die Tertiärstruktur des Enzyms ändert. Dadurch sinkt die Affinität für das Substrat, und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt ab.

Question 3Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Fotosynthese wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Welche Reaktion findet in der Lichtreaktion der Thylakoidmembran statt?

  1. Die Reduktion von NADP+ und die Bildung von ATP durch Photophosphorylierung Correct answer.
  2. Die Synthese von Stärke aus Triosephosphaten
  3. Die Spaltung von Glucose zu Pyruvat
  4. Die Fixierung von CO2 an Ribulose-1,5-bisphosphat

Explanation

In der Lichtreaktion werden Elektronen über die Fotosysteme auf NADP+ übertragen, und der aufgebaute Protonengradient treibt die ATP-Synthase an. Damit entstehen die energiereichen Produkte ATP und NADPH für den Calvin-Zyklus.

Question 4Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein diploider Organismus ist heterozygot für zwei unabhängig auf verschiedenen Chromosomen liegende Gene (AaBb). Welche Keimzelltypen und Häufigkeiten sind bei freier Kombination zu erwarten?

  1. Nur Aa und Bb, jeweils zur Hälfte
  2. AB, Ab, aB und ab, jeweils zu einem Viertel Correct answer.
  3. AB und ab zu je einem Viertel sowie Aa und Bb zu je einem Viertel
  4. Nur AB und ab, jeweils zur Hälfte

Explanation

Bei unabhängiger Verteilung der homologen Chromosomen in der Meiose I entstehen vier verschiedene Gametentypen. Da jede Kombination gleich wahrscheinlich ist, erwartet man AB, Ab, aB und ab jeweils zu 25 Prozent.

Question 5Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Replikation der DNA arbeitet die DNA-Polymerase nur in Richtung des wachsenden 3'-Endes. Welche Konsequenz ergibt sich daraus für den Folgestrang?

  1. Er wird während der Replikation vollständig abgebaut und nicht neu gebildet.
  2. Er wird von der RNA-Polymerase ohne Primer synthetisiert.
  3. Er wird diskontinuierlich in kurzen Fragmenten synthetisiert, die später verknüpft werden. Correct answer.
  4. Er wird kontinuierlich in dieselbe Richtung wie der Leitstrang synthetisiert.

Explanation

Da die Polymerase nur 5'-nach-3' verlängern kann, läuft die Synthese am Folgestrang entgegen der Öffnungsrichtung der Replikationsgabel. Deshalb entstehen kurze Okazaki-Fragmente, die durch DNA-Ligase zu einem durchgehenden Strang verbunden werden.

Question 6Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Kind hat die Blutgruppe AB, die Mutter hat Blutgruppe A. Welche Aussage über die Vererbung der Blutgruppen ist zutreffend?

  1. Die Blutgruppe AB entsteht nur, wenn beide Eltern homozygot A sind.
  2. Die Blutgruppe wird ausschließlich über das Y-Chromosom vererbt.
  3. Die Allele A und B werden kodominant exprimiert, sodass beide Antigene gebildet werden. Correct answer.
  4. Allel A ist gegenüber Allel B vollständig dominant.

Explanation

Das AB0-System wird durch drei Allele bestimmt, wobei A und B gegenüber 0 dominant sind und A und B zueinander kodominant. Ein Genotyp AB bildet daher beide Antigene auf der Erythrozytenoberfläche aus.

Question 7Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In einer Population verändert sich die Allelfrequenz eines Gens über viele Generationen, weil Individuen mit einem bestimmten Phänotyp mehr Nachkommen haben. Welcher Evolutionsfaktor liegt vor?

  1. Genfluss durch Zuwanderung
  2. Selektion durch unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg Correct answer.
  3. Mutation als einzige Quelle neuer Allele
  4. Gendrift in einer kleinen Population

Explanation

Selektion bedeutet, dass Individuen mit vorteilhaften Merkmalen mehr überlebensfähige Nachkommen erzeugen und ihre Allele häufiger weitergeben. Dadurch verschieben sich die Allelfrequenzen gerichtet über die Generationen.

Question 8Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Eine Population von Insekten wird über viele Generationen mit einem Insektizid behandelt. Nach einiger Zeit überleben vermehrt resistente Tiere. Welche Erklärung entspricht dem synthetischen Evolutionsmodell?

  1. Bereits vorhandene resistente Allele werden durch Selektion begünstigt und reichern sich an. Correct answer.
  2. Alle Tiere werden gleichzeitig resistent, weil das Insektizid ihre Enzyme verändert.
  3. Das Insektizid erzeugt gezielt resistenzverursachende Mutationen bei den behandelten Tieren.
  4. Resistente Tiere erwerben ihre Resistenz durch Gewöhnung und vererben sie an Nachkommen.

Explanation

Mutationen entstehen ungerichtet und unabhängig vom Insektizid; einige Individuen tragen zufällig vorteilhafte Resistenzallele. Das Insektizid wirkt als Selektionsfaktor, sodass diese Tiere überleben und ihre Allele häufiger weitergeben.

Question 9Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Zellatmung wird der Protonengradient an der inneren Mitochondrienmembran aufgebaut. Welche Funktion hat dieser Gradient?

  1. Er dient als Substrat für die Glykolyse.
  2. Er treibt die ATP-Synthase an, die ADP zu ATP phosphoryliert. Correct answer.
  3. Er transportiert Glucose direkt in die Mitochondrienmatrix.
  4. Er hemmt die Elektronentransportkette dauerhaft.

Explanation

Die Elektronentransportkette pumpt Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum und baut so ein elektrochemisches Potenzial auf. Dieses treibt die ATP-Synthase an, durch die Protonen zurückströmen und dabei ATP gebildet wird.

Question 10Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Gen wird durch alternatives Spleißen in verschiedenen Geweben unterschiedlich prozessiert. Welche Folge hat dies für die Proteine?

  1. Die DNA-Sequenz des Gens wird im jeweiligen Gewebe dauerhaft verändert.
  2. Es entstehen unterschiedliche mRNA-Varianten und damit möglicherweise unterschiedliche Proteinisoformen. Correct answer.
  3. Die Translation findet ohne Ribosomen statt.
  4. Es entstehen immer identische Proteine, nur die Menge variiert.

Explanation

Beim alternativen Spleißen werden verschiedene Exonkombinationen der prä-mRNA zusammengefügt, sodass mehrere reife mRNA-Varianten entstehen. Diese können in unterschiedliche Proteinisoformen translatiert werden.

Question 11Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Hardy-Weinberg-Verteilung gilt für ein Gen mit zwei Allelen p + q = 1. Welche Genotypfrequenz entspricht dem heterozygoten Genotyp?

  1. 2pq Correct answer.
  2. p + q
  3. q²
  4. p²

Explanation

Die Hardy-Weinberg-Formel lautet p² + 2pq + q² = 1, wobei p² und q² die homozygoten Genotypen beschreiben. Der Term 2pq gibt die Häufigkeit der heterozygoten Individuen an.

Question 12Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein See wird durch eingeleitete Nährstoffe stark eutrophiert. Welche Abfolge beschreibt die typischen Folgen im Ökosystem am treffendsten?

  1. Zunahme der Artenvielfalt durch höheres Nährstoffangebot ohne Nebenwirkungen
  2. Rückgang der Bakterienaktivität und dauerhafte Klärung des Wassers
  3. Algenmassenentwicklung, dann Sauerstoffzehrung beim Abbau abgestorbener Biomasse und Fischsterben Correct answer.
  4. Sofortige Abnahme der Primärproduktion und Zunahme des Sauerstoffs

Explanation

Erhöhte Nährstoffkonzentrationen steigern das Algenwachstum, und abgestorbene Algen werden von Bakterien unter Sauerstoffverbrauch abgebaut. Der Sauerstoffgehalt sinkt, was empfindliche Organismen schädigt und Fischsterben verursachen kann.

Question 13Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In einem Ökosystem überträgt eine Pflanzenart Pollen auf viele Insektenarten, während nur eine bestimmte Insektenart den Nektar effektiv nutzt und die Pflanze bestäubt. Welche Beziehung beschreibt die effektive Bestäubung?

  1. Eine Konkurrenzbeziehung um denselben Lebensraum
  2. Eine mutualistische Beziehung, von der beide Partner profitieren Correct answer.
  3. Eine Räuber-Beute-Beziehung mit Tötung des Insekts
  4. Eine parasitische Beziehung, bei der die Pflanze geschädigt wird

Explanation

Bei der Bestäubung erhält das Insekt Nahrung in Form von Nektar, während die Pflanze ihre Pollen übertragen bekommt. Beide Partner ziehen einen Fitnessvorteil, was eine Mutualismus-Beziehung kennzeichnet.

Question 14Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Wirkstoff bindet an einen Ionenkanal-Rezeptor und hält ihn dauerhaft geöffnet. Welche unmittelbare Folge ist für die postsynaptische Zelle zu erwarten?

  1. Ein vollständiger Verschluss aller benachbarten Kanäle
  2. Die Zerstörung der Rezeptorproteine durch Proteasen
  3. Eine sofortige Hemmung der Neurotransmitterfreisetzung im präsynaptischen Endknöpfchen
  4. Eine länger anhaltende Depolarisation durch verstärkten Ionenfluss Correct answer.

Explanation

Ein dauerhaft offener Ionenkanal lässt verstärkt Ionen wie Natrium einströmen und verschiebt das Membranpotenzial länger in Richtung Depolarisation. Dadurch können Aktionspotenziale häufiger ausgelöst werden oder die Signalübertragung verlängert werden.

Question 15Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der klassischen Konditionierung nach Pawlow wird ein neutraler Reiz mit einem unbedingten Reiz gekoppelt. Welche Aussage beschreibt das Ergebnis korrekt?

  1. Die Reaktion wird ausschließlich genetisch festgelegt und nicht erlernt.
  2. Der unbedingte Reiz verliert seine Wirkung vollständig und dauerhaft.
  3. Der neutrale Reiz wird zum konditionierten Reiz und löst allein eine konditionierte Reaktion aus. Correct answer.
  4. Der konditionierte Reiz wirkt nur nach einer Verletzung des Nervensystems.

Explanation

Durch wiederholte Kopplung lernt der Organismus, den zunächst neutralen Reiz mit dem unbedingten Reiz zu verknüpfen. Der neutrale Reiz wird damit zum konditionierten Reiz und kann allein die konditionierte Reaktion auslösen.

Question 16Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Experiment zeigt, dass eine Pflanze bei einseitiger Beleuchtung zum Licht hinwächst. Welche Rolle spielt das Phytohormon Auxin in diesem Phototropismus?

  1. Auxin hebt die Wirkung des Lichts auf und verhindert jede Krümmung.
  2. Auxin wird im Licht vollständig abgebaut und wirkt nicht an der Krümmung mit.
  3. Auxin wird auf der beleuchteten Seite angereichert und hemmt dort die Zellstreckung.
  4. Auxin verteilt sich zur beschatteten Seite und fördert dort die Zellstreckung. Correct answer.

Explanation

Beim Phototropismus wird Auxin lateral zur beschatteten Seite verlagert, wo es die Zellstreckung fördert. Die stärkere Streckung dieser Zellen krümmt den Spross zum Licht hin.

Question 17Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei einem Erbgang wird ein Merkmal nur bei Söhnen einer betroffenen Mutter, aber auch bei Töchtern von Überträgerinnen beobachtet. Welcher Erbgang passt am besten zu dieser Beobachtung?

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

Explanation

Beim X-chromosomal-rezessiven Erbgang sind Männer häufiger betroffen, weil sie nur ein X-Chromosom besitzen. Überträgerinnen können das Allel an Söhne und Töchter weitergeben, wobei Söhne erkranken und Töchter wiederum Überträgerinnen sein können.

Question 18Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Restriktionsenzym schneidet eine DNA-Sequenz an einer palindromischen Erkennungsstelle. Welche Eigenschaft macht solche Sequenzen für molekularbiologische Methoden besonders geeignet?

  1. Sie kommen ausschließlich in eukaryotischen Mitochondrien vor.
  2. Sie verhindern jede Bindung von Primern während der PCR.
  3. Sie machen die DNA für die Gelelektrophorese unsichtbar.
  4. Sie erlauben eine spezifische und reproduzierbare Schnittstelle für die Klonierung. Correct answer.

Explanation

Palindromische Erkennungsstellen werden von Restriktionsenzymen hochspezifisch erkannt, sodass die DNA immer an denselben Positionen geschnitten wird. Diese Reproduzierbarkeit ist die Grundlage für Klonierung, Restriktionsverdau und Analyse von DNA-Fragmenten.

Question 19Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei einer PCR werden Primer eingesetzt, die an die Enden des Zielabschnitts binden. Welche Funktion haben die Primer?

  1. Sie dienen als Vorlage für die Synthese neuer Proteine.
  2. Sie liefern den Startpunkt für die DNA-Polymerase und bestimmen den zu amplifizierenden Bereich. Correct answer.
  3. Sie schneiden die DNA an palindromischen Sequenzen.
  4. Sie ersetzen die hitzestabile DNA-Polymerase vollständig.

Explanation

Primer sind kurze, komplementäre Oligonukleotide, an deren 3'-Ende die DNA-Polymerase mit der Synthese beginnt. Durch die Wahl der Primer wird festgelegt, welcher DNA-Abschnitt zwischen ihnen vervielfältigt wird.

Question 20Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Bakterium erwirbt durch horizontalen Gentransfer ein Plasmid mit einem Resistenzgen. Welche Aussage beschreibt diesen Vorgang korrekt?

  1. Das Resistenzgen kann unabhängig vom Hauptchromosom repliziert und weitergegeben werden. Correct answer.
  2. Resistenzgene entstehen ausschließlich durch spontane Mutationen im Hauptchromosom.
  3. Das Plasmid wird in die Hauptchromosomen integriert und kann nicht mehr repliziert werden.
  4. Das Resistenzgen wird nur bei der Zellteilung über die Tochterzellen weitergegeben und nie übertragen.

Explanation

Plasmide sind kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die eigenständig repliziert werden können. Ein übertragenes Resistenzgen kann daher über Plasmide weitergegeben werden und sich in der Population ausbreiten.

Question 21Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei einem Neugeborenen wird eine Stoffwechselstörung durch einen Enzymdefekt im Abbau einer Aminosäure festgestellt. Welche Konsequenz hat der Enzymdefekt unmittelbar für den Stoffwechsel?

  1. Das Substrat reichert sich an, und das Endprodukt der Reaktionskette fehlt. Correct answer.
  2. Alle Enzyme des Stoffwechselwegs werden gleichzeitig aktiviert.
  3. Der Defekt hat keine Auswirkung auf die Konzentration von Zwischenprodukten.
  4. Die Aminosäure wird unverändert in Proteine eingebaut.

Explanation

Fehlt ein Enzym, kann das Substrat nicht weiter umgesetzt werden und reichert sich an, während nachfolgende Produkte fehlen. Die Anreicherung kann toxisch wirken und erklärt die Symptome vieler angeborener Stoffwechselstörungen.

Question 22Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Antikörperbildung wird ein B-Lymphozyt durch ein Antigen aktiviert und bildet einen Klon identischer Zellen. Welche Aussage beschreibt die klonale Selektion korrekt?

  1. Alle B-Lymphozyten werden unabhängig vom Antigen gleich stark vermehrt.
  2. Die klonale Selektion führt zur Zerstörung aller B-Lymphozyten.
  3. Die Antikörper werden direkt von T-Killerzellen produziert.
  4. Nur die Zellen mit passendem Antikörper-Rezeptor werden vermehrt und differenzieren zu Plasmazellen. Correct answer.

Explanation

Jeder B-Lymphozyt trägt einen spezifischen Antikörper-Rezeptor. Bindet das passende Antigen, wird genau dieser Klon selektiert, vermehrt sich und differenziert zu antikörperbildenden Plasmazellen.

Question 23Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In einem Experiment wird die Konzentration eines Substrats erhöht, während die Enzymkonzentration konstant bleibt. Ab einer bestimmten Substratkonzentration steigt die Reaktionsgeschwindigkeit nicht weiter an. Welche Erklärung ist zutreffend?

  1. Das Enzym wird durch das Substrat vollständig zerstört.
  2. Alle aktiven Zentren der vorhandenen Enzymmoleküle sind gesättigt. Correct answer.
  3. Die Substratmoleküle können nicht mehr an das Enzym binden, weil sie zu groß sind.
  4. Die Reaktion benötigt keine Aktivierungsenergie mehr.

Explanation

Bei Substratsättigung sind alle aktiven Zentren der Enzyme besetzt, sodass eine weitere Erhöhung der Substratkonzentration die Geschwindigkeit nicht mehr steigert. Die Maximalgeschwindigkeit wird durch die Enzymmenge begrenzt.

Question 24Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In der Gentechnik wird ein Gen in ein Plasmid eingefügt und in Bakterien vermehrt. Welche Eigenschaft des Plasmids ist für die Selektion erfolgreich transformierter Bakterien entscheidend?

  1. Eine Sequenz, die die DNA-Polymerase hemmt
  2. Ein Resistenzgen, das transformierten Bakterien Wachstum auf einem Antibiotikum ermöglicht Correct answer.
  3. Die Fähigkeit, sich unabhängig von der Bakterienzelle zu vermehren
  4. Die Eigenschaft, die gesamte Bakterien-DNA zu ersetzen

Explanation

Ein Resistenzgen auf dem Plasmid wirkt als Selektionsmarker: Nur Bakterien, die das Plasmid aufgenommen haben, können auf einem antibiotikahaltigen Nährmedium wachsen. Nicht transformierte Bakterien sterben ab, sodass die erfolgreichen Klone identifiziert werden.

Question 25Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Meiose entstehen vier haploide Zellen. Welcher Vorgang trägt wesentlich zur genetischen Vielfalt der Nachkommen bei?

  1. Das Crossing-over zwischen homologen Chromosomen in der Prophase I Correct answer.
  2. Die Trennung der Chromatiden in der Mitose
  3. Die Verdopplung der DNA vor der Meiose
  4. Die Bildung der Kernhülle in der Telophase

Explanation

Beim Crossing-over tauschen homologe Chromosomen Abschnitte aus, wodurch neue Allelkombinationen auf den Chromatiden entstehen. Zusammen mit der freien Kombination der Chromosomen in der Meiose I erhöht dies die genetische Vielfalt.

Question 26Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Replikationsfehler führt zu einer Punktmutation, bei der ein Adenin durch Guanin ersetzt wird. Welche Folge hat diese Substitution für das codierte Protein, wenn sie im offenen Leseraster liegt?

  1. Eine Aminosäure kann durch eine andere ersetzt werden, weil sich das Codon an dieser Stelle verändert. Correct answer.
  2. Die DNA-Polymerase erkennt den Fehler und stellt die Ausgangssequenz wieder her.
  3. Das gesamte Leseraster verschiebt sich ab der Mutationsstelle.
  4. Es entsteht ein Stopcodon, sodass das Protein verkürzt wird.

Explanation

Eine Basensubstitution verändert nur ein einzelnes Codon; da der Leseraster erhalten bleibt, wird an dieser Position eine andere Aminosäure eingebaut oder das Codon bleibt durch die Degeneration des Codes gleich. Ein Rasterwechsel tritt nur bei Insertion oder Deletion auf, und eine Reparatur durch die Polymerase findet nach abgeschlossener Replikation nicht mehr statt.

Question 27Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Translation wird die Aminosäuresequenz eines Proteins festgelegt. Welche Moleküle vermitteln dabei die Zuordnung von Codon zur Aminosäure?

  1. Die mRNA, die als Träger der Aminosäuren zum Ribosom wandert
  2. Die DNA-Polymerase, die am Ribosom die Codons abliest
  3. Die tRNA mit ihrem Anticodon und der beladenen Aminosäure Correct answer.
  4. Die rRNA des Ribosoms, die das Codon direkt erkennt

Explanation

Die tRNA trägt am Anticodon die komplementäre Basenfolge zum mRNA-Codon und transportiert gleichzeitig die passende Aminosäure. Das Ribosom katalysiert die Peptidbindung, entscheidet aber nicht über die Zuordnung.

Question 28Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Enzym zeigt bei steigender Substratkonzentration zunächst eine starke Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit, danach eine Sättigung. Wie lässt sich dieses Plateau erklären?

  1. Alle aktiven Zentren der Enzymmoleküle sind mit Substrat besetzt. Correct answer.
  2. Das Enzym wird durch die Reaktionswärme denaturiert.
  3. Die Aktivierungsenergie steigt mit zunehmender Substratkonzentration.
  4. Das Substrat hemmt das Enzym bei hoher Konzentration kompetitiv.

Explanation

Bei Sättigung ist die Zahl der aktiven Zentren limitierend, sodass weiteres Substrat die Geschwindigkeit nicht mehr erhöhen kann. Die maximale Geschwindigkeit hängt dann von der Enzymmenge und der Wechselzahl ab.

Question 29Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Photosynthese wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Welche Reaktion findet in der Lichtreaktion an der Thylakoidmembran statt?

  1. Der Abbau von Glucose zu Pyruvat im Cytoplasma
  2. Die Spaltung von Wasser unter Freisetzung von Sauerstoff und Elektronen Correct answer.
  3. Die Reduktion von NADP+ durch FADH2 im Calvin-Zyklus
  4. Die Fixierung von Kohlenstoffdioxid durch Rubisco

Explanation

In der Lichtreaktion wird Wasser an der Photosystem-II-Reaktion gespalten; die Elektronen gelangen über die Elektronentransportkette auf NADP+, und Sauerstoff entsteht als Nebenprodukt. Die CO2-Fixierung gehört dagegen zum lichtunabhängigen Calvin-Zyklus im Stroma.

Question 30Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Eine Zelle wird in eine hypertonische Lösung gebracht. Welche Veränderung ist zu erwarten?

  1. Die Zellmembran wird für Ionen vollständig durchlässig.
  2. Wasser strömt in die Zelle ein, sodass sie anschwillt.
  3. Der osmotische Druck im Zellinneren steigt durch Wassereinstrom.
  4. Wasser verlässt die Zelle, sodass sie schrumpft. Correct answer.

Explanation

Bei hypertonischer Umgebung ist die Konzentration gelöster Teilchen außen höher, sodass Wasser osmotisch aus der Zelle austritt und das Zellvolumen abnimmt. Der Wassereinstrom erfolgt umgekehrt bei hypotonischer Umgebung.

Question 31Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Mitose entstehen aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen. Welche Aussage beschreibt das Ergebnis korrekt?

  1. Die Tochterzellen entstehen durch Rekombination homologer Chromosomen.
  2. Beide Tochterzellen sind genetisch identisch mit der Mutterzelle. Correct answer.
  3. Beide Tochterzellen sind haploid und genetisch verschieden.
  4. Die Tochterzellen enthalten jeweils die Hälfte der Chromosomenzahl.

Explanation

Die Mitose verteilt die zuvor replizierten Chromatiden gleichmäßig, sodass beide Tochterzellen den vollständigen diploiden Chromosomensatz erhalten. Rekombination und Halbierung der Chromosomenzahl sind Kennzeichen der Meiose.

Question 32Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein diploider Organismus ist heterozygot für ein Gen mit vollständiger Dominanz. Welche Keimzellen bildet er bezüglich dieses Gens?

  1. Ausschließlich Keimzellen mit dem rezessiven Allel
  2. Zur Hälfte Keimzellen mit dem dominanten und zur Hälfte mit dem rezessiven Allel Correct answer.
  3. Ausschließlich Keimzellen mit dem dominanten Allel
  4. Keimzellen, die beide Allele gleichzeitig enthalten

Explanation

Die Meiose trennt die homologen Chromosomen, sodass jedes Allel mit gleicher Wahrscheinlichkeit in eine Keimzelle gelangt. Bei Heterozygotie entstehen daher zu gleichen Teilen Keimzellen mit dem einen und dem anderen Allel.

Question 33Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Proteinbiosynthese entsteht aus der DNA zunächst prä-mRNA. Welche Funktion hat das Spleißen?

  1. Es übersetzt die mRNA in eine Aminosäuresequenz.
  2. Es trennt die beiden Stränge der DNA für die Transkription.
  3. Es entfernt Introns und verbindet Exons zur reifen mRNA. Correct answer.
  4. Es fügt die Poly-A-Sequenz am 5'-Ende an.

Explanation

Beim Spleißen werden die nicht codierenden Introns aus der prä-mRNA entfernt und die Exons verknüpft, sodass eine translatierbare reife mRNA entsteht. Durch alternatives Spleißen können dabei verschiedene Exon-Kombinationen gebildet werden.

Question 34Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Zellatmung wird Glucose vollständig zu CO2 und Wasser abgebaut. Welche Aussage zur Energieausbeute ist zutreffend?

  1. Der größte Teil des ATP entsteht direkt in der Glykolyse.
  2. Die meisten ATP-Moleküle entstehen durch oxidative Phosphorylierung an der Atmungskette. Correct answer.
  3. Die ATP-Ausbeute ist unabhängig von der Anwesenheit von Sauerstoff.
  4. Im Citratzyklus wird kein Reduktionsäquivalent gebildet.

Explanation

Der Hauptteil des ATP wird über die Atmungskette gebildet, weil die dort erzeugte protonenmotorische Kraft die ATP-Synthase antreibt. Glykolyse und Citratzyklus liefern vor allem Reduktionsäquivalente wie NADH und FADH2.

Question 35Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Wirkstoff hemmt die ATP-Synthase der inneren Mitochondrienmembran. Welche unmittelbare Folge hat diese Hemmung?

  1. Die Elektronentransportkette stellt ihre Aktivität sofort vollständig ein.
  2. Der Protonengradient kann nicht mehr zur ATP-Bildung genutzt werden. Correct answer.
  3. Der Citratzyklus wird durch die Hemmung direkt blockiert.
  4. Die Glykolyse im Cytoplasma kommt vollständig zum Erliegen.

Explanation

Die ATP-Synthase nutzt die protonenmotorische Kraft zur Phosphorylierung von ADP; fällt sie aus, wird der Gradient nicht mehr zur ATP-Bildung genutzt. Der Gradient kann dann sogar ansteigen und die Elektronentransportkette indirekt bremsen, die Glykolyse läuft jedoch weiter.

Question 36Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der klassischen Genetik wird ein Merkmal durch zwei Allele bestimmt. Welche Aussage beschreibt eine Kodominanz?

  1. Mehrere Gene bestimmen gemeinsam die Ausprägung eines Merkmals.
  2. Beide Allele kommen im Phänotyp des Heterozygoten gleichzeitig und unverändert zur Ausprägung. Correct answer.
  3. Die Heterozygoten zeigen einen zwischen beiden Homozygoten liegenden Phänotyp.
  4. Das dominante Allel unterdrückt die Ausprägung des rezessiven Allels vollständig.

Explanation

Bei Kodominanz werden beide Allele im Heterozygoten gleichzeitig exprimiert, sodass beide Merkmalsvarianten nebeneinander nachweisbar sind. Bei intermediärer Vererbung entsteht dagegen ein gemischter Phänotyp.

Question 37Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In einer Familie tritt eine Erkrankung bei jedem betroffenen Kind auf, wenn ein Elternteil betroffen ist, und betrifft Männer und Frauen gleichermaßen. Welcher Erbgang ist am wahrscheinlichsten?

  1. Autosomal dominanter Erbgang Correct answer.
  2. Mitochondrialer Erbgang
  3. Autosomal rezessiver Erbgang
  4. X-chromosomal rezessiver Erbgang

Explanation

Ein autosomal dominanter Erbgang betrifft beide Geschlechter gleich häufig und kann bei einem betroffenen Elternteil in jeder Generation auftreten. X-chromosomal rezessive Merkmale betreffen Männer häufiger, und mitochondriale Merkmale werden nur über die Mutter weitergegeben.

Question 38Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Gentechnik wird ein Fremdgen in ein Bakterium eingebracht. Welche Rolle spielt ein Restriktionsenzym in diesem Verfahren?

  1. Es schneidet die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen. Correct answer.
  2. Es transkribiert das Fremdgen in mRNA.
  3. Es vervielfältigt die DNA in der Polymerase-Kettenreaktion.
  4. Es verknüpft die DNA-Fragmente durch Phosphodiesterbindungen.

Explanation

Restriktionsenzyme erkennen spezifische, oft palindromische Sequenzen und schneiden die DNA dort, wodurch passende Enden für die Verknüpfung entstehen. Das Verbinden übernehmen später die Ligasen.

Question 39Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der PCR werden kurze Oligonukleotide eingesetzt. Welche Funktion erfüllen sie?

  1. Sie liefern den Startpunkt für die DNA-Polymerase an den Enden des Zielabschnitts. Correct answer.
  2. Sie dienen als Matrize für die Synthese des komplementären Strangs.
  3. Sie verbinden die neu synthetisierten DNA-Stränge miteinander.
  4. Sie schneiden die Ziel-DNA an palindromischen Sequenzen.

Explanation

Die Primer sind komplementär zu den Enden des Zielabschnitts und bieten der hitzestabilen DNA-Polymerase einen freien 3'-OH-Punkt zum Start der Synthese. Dadurch wird der gewünschte Bereich zwischen den beiden Primern vervielfältigt.

Question 40Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Bakterium erwirbt über ein Plasmid ein Resistenzgen gegen ein Antibiotikum. Welche Aussage beschreibt diesen Vorgang zutreffend?

  1. Das Resistenzgen wird nur an die Tochterzellen bei der binären Spaltung weitergegeben.
  2. Der Erwerb des Gens setzt eine Meiose voraus.
  3. Die Resistenz entsteht ausschließlich durch Mutation während der Zellteilung.
  4. Es handelt sich um horizontalen Gentransfer, der die Resistenz unabhängig von der Vermehrung verbreiten kann. Correct answer.

Explanation

Die Aufnahme eines Plasmids ist eine Form des horizontalen Gentransfers und kann Resistenzgene auch zwischen nicht verwandten Bakterien verbreiten. Mutation und vertikale Weitergabe sind davon zu unterscheiden.

Question 41Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Enzymdefekt im Abbau einer Aminosäure führt zu einer Stoffwechselerkrankung. Welche Konsequenz ist bei einem solchen Defekt zu erwarten?

  1. Das Endprodukt der Stoffwechselkette wird verstärkt gebildet.
  2. Die betroffene Reaktion läuft mit erhöhter Geschwindigkeit ab.
  3. Die Aminosäure kann nicht mehr in die Proteinbiosynthese eingebaut werden.
  4. Das Substrat der betroffenen Reaktion reichert sich im Organismus an. Correct answer.

Explanation

Fehlt ein Enzym, staut sich das Substrat der blockierten Reaktion an, während das Folgeprodukt fehlt. Die Anreicherung kann toxisch wirken und die Symptome der Erkrankung verursachen.

Question 42Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei einer Immunreaktion werden Antikörper gebildet. Welche Zellen sezernieren die Antikörper nach ihrer Differenzierung?

  1. Gedächtnis-T-Zellen, die bei erneutem Kontakt schnell proliferieren
  2. Makrophagen, die Antigene phagozytieren
  3. Plasmazellen, die aus aktivierten B-Lymphozyten hervorgehen Correct answer.
  4. Zytotoxische T-Zellen, die infizierte Zellen abtöten

Explanation

Aktivierte B-Lymphozyten differenzieren zu Plasmazellen, die große Mengen spezifischer Antikörper produzieren und ausschleusen. T-Zellen vermitteln dagegen die zelluläre Immunantwort und erkennen Antigene nicht als freie Moleküle.

Question 43Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Ein Wirkstoff bindet an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor und verstärkt die Signaltransduktion. Welche Kette beschreibt die typische Weiterleitung?

  1. Eintritt des Liganden ins Zellinnere und Bindung an die DNA
  2. Aktivierung des G-Proteins, Bildung eines second messengers und Aktivierung von Kinasen Correct answer.
  3. Übertragung des Signals durch Phosphorylierung des Rezeptors ohne second messenger
  4. Direkte Öffnung eines Ionenkanals ohne Beteiligung von G-Proteinen

Explanation

Bei G-Protein-gekoppelten Rezeptoren aktiviert der Ligand den Rezeptor, der das G-Protein aktiviert; daraus entsteht ein second messenger wie cAMP, der Kinasen aktiviert. Die Signalverstärkung erfolgt über diese Kaskade.

Question 44Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Im Nervensystem wird ein Aktionspotenzial ausgelöst. Welche Ionenbewegung ist für die Depolarisation der Membran verantwortlich?

  1. Einstrom von Chloridionen durch Ligandenkanäle
  2. Einstrom von Natriumionen durch spannungsgesteuerte Kanäle Correct answer.
  3. Ausstrom von Kaliumionen durch spannungsgesteuerte Kanäle
  4. Ausstrom von Calciumionen aus dem Zellinneren

Explanation

Am Schwellenwert öffnen spannungsgesteuerte Natriumkanäle, und Na+ strömt entlang seines elektrochemischen Gradienten ein, wodurch das Membranpotenzial depolarisiert. Kaliumausstrom ist dagegen für die Repolarisation verantwortlich.

Question 45Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Eine Pflanze wird einseitig von Licht beleuchtet und wächst in Richtung der Lichtquelle. Welcher Mechanismus erklärt diesen Phototropismus?

  1. Auxin verteilt sich zur Schattenseite und fördert dort die Streckung der Zellen. Correct answer.
  2. Gibberellin wird im Sprossscheitel gebildet und hemmt die Zellteilung.
  3. Auxin reichert sich auf der Lichtseite an und hemmt dort das Wachstum.
  4. Ethylen fördert die Verholzung der Zellen auf der Lichtseite.

Explanation

Durch die einseitige Beleuchtung wird Auxin zur Schattenseite transportiert, wo es die Zellstreckung fördert. Die stärkere Streckung auf der Schattenseite krümmt den Spross zum Licht.

Question 46Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

In einem See wird die Population eines Räubers stark reduziert. Welche kurzfristige Folge ist für die Nahrungskette am wahrscheinlichsten?

  1. Die Population der Beutetiere wächst zunächst an. Correct answer.
  2. Die Primärproduzenten verschwinden vollständig.
  3. Die Population der Beutetiere bricht sofort zusammen.
  4. Die Artenvielfalt im See steigt unmittelbar stark an.

Explanation

Fällt der Prädationsdruck weg, können sich die Beutetiere zunächst stärker vermehren, bis Ressourcenmangel oder andere Regulationsfaktoren die Population begrenzen. Langfristig kann dies die gesamte Nahrungskette beeinflussen.

Question 47Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Sukzession auf einem neu entstandenen Vulkanboden bildet sich zunächst eine Pioniergesellschaft. Welche Eigenschaft kennzeichnet typische Pionierpflanzen?

  1. Sie sind auf eine symbiotische Mykorrhiza mit alten Bäumen angewiesen.
  2. Sie besitzen eine sehr geringe Vermehrungsrate und wachsen langsam.
  3. Sie benötigen bereits einen geschlossenen Kronendachbestand zum Keimen.
  4. Sie sind an nährstoffarme Bedingungen angepasst und besiedeln offene Flächen schnell. Correct answer.

Explanation

Pionierpflanzen sind an extreme, nährstoffarme Standorte angepasst, bilden oft viele leicht verbreitungsfähige Samen und besiedeln offene Flächen rasch. Sie bereiten durch Humusbildung den Boden für nachfolgende Arten vor.

Question 48Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der DNA-Sequenzierung nach der Kettenabbruchmethode werden Didesoxynukleotide eingesetzt. Welche Wirkung haben sie?

  1. Sie beenden die Kettenverlängerung, weil ihnen die 3'-OH-Gruppe fehlt. Correct answer.
  2. Sie verbinden die Fragmente zu einem durchgehenden Strang.
  3. Sie beschleunigen die Synthese, weil sie die Basenpaarung verstärken.
  4. Sie schneiden die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen.

Explanation

Didesoxynukleotide besitzen am 3'-Kohlenstoff keine Hydroxylgruppe und können daher nicht mit der nächsten Nukleotidbindung verknüpft werden. Der Einbau führt zum Kettenabbruch und erzeugt Fragmente unterschiedlicher Länge.

Question 49Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei der Genregulation in Bakterien wird das lac-Operon durch Lactose induziert. Welche Rolle spielt der Repressor in Abwesenheit von Lactose?

  1. Er aktiviert die RNA-Polymerase am Promotor.
  2. Er bindet an den Operator und blockiert die Transkription der Strukturgene. Correct answer.
  3. Er spaltet die Strukturgene in einzelne Nukleotide.
  4. Er entfernt die Lactose aus dem Zellinneren.

Explanation

Ohne Lactose ist der Repressor an den Operator gebunden und verhindert, dass die RNA-Polymerase die Strukturgene transkribiert. Lactose bindet den Repressor und löst ihn vom Operator, sodass die Transkription möglich wird.

Question 50Biologie (Abiturprüfung, Gymnasium)

Bei einer Untersuchung wird festgestellt, dass ein Merkmal in einer Population kontinuierlich variiert und normalverteilt ist. Welche genetische Grundlage ist dafür am wahrscheinlichsten?

  1. Eine mitochondriale Mutation
  2. Ein einzelnes Gen mit vollständiger Dominanz
  3. Polygene Vererbung mit additiver Wirkung mehrerer Gene Correct answer.
  4. Ein X-chromosomal rezessives Gen

Explanation

Kontinuierliche Variation mit Normalverteilung entsteht typischerweise durch polygene Vererbung, bei der viele Gene mit jeweils kleinen, additiven Effekten zusammenwirken. Zusätzlich spielen Umweltfaktoren eine Rolle.