Prüfung zur Vorlesung Biologie I + II

Freitag, 23.1.2009, 09.00 – 11.00 Uhr

Ort: ETH Hönggerberg, HIL E 7

– Jede Frage ist in deutscher und englischer Sprache formuliert. Bitte antworten Sie

bevorzugt in deutscher oder englischer Sprache. Französisch und Italienisch werden

aber akzeptiert.

– Die Prüfung besteht aus 20 Fragen (5 pro Prüfer). Pro Frage sind 5 Punkte erreichbar,

insgesamt also 100 Punkte.

– Bedenken Sie, dass Sie zur Beantwortung einer Frage durchschnittlich 6 Minuten Zeit

haben. Kurze, klare Antworten sind ausreichend (auch in Stichworten).

– Bitte verwenden für die Antworten nur die ausgeteilten Fragenblätter (inklusive Rückseite, falls erforderlich)

– Bitte unbedingt Ihren Namen oben rechts auf jedes Blatt schreiben.

Wir wünschen guten Erfolg!

N. Amrhein L.Thöny-Meyer

R. Glockshuber M. Stoffel

Name ..

Frage 1 (5 P.)

Ein Protein P bindet seinen Liganden L mit einer Dissoziationskonstante (KDiss) von 2.10-6 M. Wie hoch muss die Liganden-Konzentration sein, damit das Protein zu 80% mit dem Liganden besetzt ist? Jetzt verdünnen Sie diese Lösung um den Faktor 100. Zu wieviel % ist das Protein noch mit dem Liganden besetzt? Annahme: [Ptotal] << [Ltotal]

A protein P binds its ligand L with a dissociation constant (KDiss) of 2.10-6 M. Which ligand concentration is required to achieve 80% saturation of the protein with ligand? You now dilute this solution 100-fold. How many % of the protein are then still occupied with ligand? Assumption: [Ptotal] << [Ltotal]

Name ..

Frage 2 (5 P.)

Welche der folgenden Aussagen sind richtig bzw. falsch (bitte ankreuzen) (Je 1 P.)

richtig falsch

□ □ Bei Reaktionen 1. Ordnung ist die Halbwertszeit abhängig von der Anfangskonzentration des Reaktanden.

□ □ Hydrophobe Wechselwirkungen werden mit steigender Ionenstärke stärker.

□ □ Energetisch ungünstige Reaktionen (G>0) können in der Zelle ablaufen, weil sie enzymatisch katalysiert sind.

□ □ In die Berechnung der Ionenstärke einer Lösung gehen die Ladungen der beteiligten Ionen quadratisch ein.

□ □ Die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion kann über die Konzentrationsabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante bestimmt werden.

Which of the following statements are correct/wrong (please mark with a cross)? (1 P. each)

correct wrong

□ □ The half-life of first-order reactions depends on the initial concentration of the reactant.

□ □ Hydrophobic interactions become stronger with increasing ionic strength.

□ □ Energetically unfavorable reactions (G>0) can occur in the cell because they are catalyzed by enzymes.

□ □ The square of the charges of all ions needs to be considered when the ionic strength of a solution is calculated.

□ □ The activation energy of a chemical reaction can be determined via the concentration dependence of the rate constant.

Name ..

Frage 3 (5 P.)

Ergänzen Sie die folgenden Aussagen:

a) Die Substratkonzentration, bei der ein Enzym bei halbmaximaler Geschwindigkeit arbeitet, wird als . ..bezeichnet.

b) .ist ein Beispiel für ein strukturelles Polysaccharid, und .. . ist ein Beispiel für ein Speicher-Polysaccharid.

c) Detergentien bilden in Wasser spontan .. . .. und Phospholipide bilden spontan .. ...

d) Saccharose besteht aus den Monosacchariden . und

e) Fettsäuren als Bestandteile von Phospholipiden haben eine Länge von ca. .. Kohlenstoffatomen

Complete the following statements:

a) The substrate concentration at which an enzyme works at half-maximum velocity is termed …………………………..

b) …………………. is a example of a structural polysaccharide, and …...…….….. is an example of a storage polysaccharide.

c) In water, detergents spontaneously form …..…….….. and phospholipids spontaneously form ……………..……...

d) Sucrose is composed of the monosaccharides ……..…….. and ……………….

e) Fatty acids as components of phosphilipids have a length of approximately ……….carbon atoms.

Name ..

Frage 4 (5 P.)

Zeichen Sie die Strukturformeln für die folgenden Moleküle:

Draw the covalent structures of the following molecules:

a) Ein Adenin-Thymin Basenpaar. Sie können die Deoxyribose mit „R“ abkürzen. (3 P) An adenine-thymine base pair. You can abbreviate the deoxyribose with “R”. (3 P)

b) Das Dipeptid aus Arginin und Serin (Arg-Ser) (2 P) The dipeptide of arginine and serine (Arg-Ser) (2 P)

Name ..

Frage 5 (5 P.)

Nennen Sie zwei wichtige Unterschiede zwischen DNA und RNA (1 P)

Name two differences between DNA and RNA (1 P)

Zeichnen Sie die Strukturformel von β-D-Glucopyranose in einer Sesselkonformation (2 P)

Draw the covalent structure of β-D-Glucopyranose in a chair conformation (2 P)

Zeichnen Sie die Strukturformel eines Phospholipids (2 P)

Draw the covalent structure of a phospholipid (2 P)

Name ..

Name ..

Frage 6 (5 P.)

Ein Mann mit Blutgruppe A heiratet eine Frau mit Blutgruppe B. Ihr Kind hat Blutgruppe 0. a) Welche der folgenden Aussagen sind richtig (r), welche falsch (f)? Schreiben Sie bei

falschen Aussagen eine Begründung oder die korrekte Antwort hinzu. b) Zeichnen Sie den Erbgang.

A man with blood group A marries a woman with blood group B. Their child has blood group 0.

a) Which of the following statements is correct (y), which is incorrect (f)? When you mark (f), give a reason or the correct answer.

b) Draw the hereditary path.

r/y f/n

Diese Konstellation ist nicht möglich. This constellation is not possible.

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein weiteres Kind auch Blutgruppe 0 hat ist 50%. The probability for a further child of this couple having blood group 0 is 50%.

Das Kind kann von seiner Mutter kein Blut empfangen. The child cannot receive blood from ist mother.

Die AB0 Blutgruppen des Menschen sind ein Fall von Pleiotropie. AB0 blood groups represent an example of pleiotropy.

Name ..

Frage 7 (5 P.)

Ordnen Sie folgende Begriffe in Gruppen und bezeichnen Sie die Gruppen mit einem Namen:

Order the following terms in groups and name these groups with a title:

Achondroplasie / Achondroplasy Albinismus / Albinism Chiasma / Chiasm Crossing-over / Crossing-over Cyclin / Cyclin Deletion / Deletion Duplikation / Duplication Inversion / Inversion Tetrade / Tetrade Translokation / Translocation Schwesterchromatide / Sister chromatides Mitose-Promotor-Faktor MPF / Mitosis promoting factor (MPF) Gameten / Gametes G2 checkpoint / G2 checkpoint Polyketonurie / Polyketonuria Zygote / Zygote Sporen / Spores

Name ..

Frage 8 (5 P.)

In einer Kreuzung von Pflanzen mit roten, knackigen Äpfeln die keine Würme haben mit ebensolchen mit gelben, wurmstichigen, mehligen Äpfeln erwartet man gelbe, knackige wurmlose Äpfel mit einer Wahrscheinlichkeit von wie viel %, wenn gelb dominant über rot, wurmstichig dominant über wurmlos und knackig dominant über mehlig ist ? Erklärung!

In a cross of plants producing red, firm, wormless apples with plants producing yellow, worm-eaten, mealy apples the expectation for yellow, firm, wormless apples is how many %, if yellow is dominant over red, worm-eaten is dominant over wormless and firm is dominant over mealy? Explain!

Name ..

Frage 9 (5 P.)

Wie sieht die codierende mRNA Sequenz der folgenden DNA Sequenz aus, wenn als Startcodon ATG und als Stopcodon TAA benützt wird? Wieviele Aminosäuren besitzt ein Polypeptid, das von dieser mRNA synthetisiert wird? Wie sieht die entsprechende DNA-Sequenz aus, wenn das Peptid am C-Terminus um zwei Aminosäuren verkürzt werden soll?

How does the coding mRNA sequence of the following DNA sequence look like, if ATG is the start codon and TAA the stop codon? How many amino acids has a polypeptide synthesized from this mRNA? How does the corresponding DNA sequence look like if the C-terminal end of the polypeptide must be shortened by two amino acids?

5’- GATTATGCCCCTCGTAGTGTACGATTGCAGATAACTGACAT-3’

Name ..

Frage 10 (5 P.)

Zeichnen Sie den Zellzyklus einer Rotalge. Beschreiben Sie die einzelnen Stadien stichwortartig.

Draw the cell cycle of red algae. Describe the individual stages in note form.

Name ..

Frage 11 (5P.)

Was ist die chemische Natur, bzw. was sind die Bausteine, der im Chromatin enthaltenen Makromoleküle? Wie unterscheiden sich Euchromatin und Heterochromatin strukturell und funktionell?

What is the chemical nature, or what are the building blocks, respectively, of the macromolecules contained in chromatin? How do euchromatin and heterochromatin differ structurally and functionally?

Name ..

Frage 12 (5P.)

Was sind die normalen Funktionen von Proto-Oncogenen und Tumor-Suppressorgenen, und welche Rolle können sie bei der Entstehung von Tumoren (Krebs) spielen?

Which are the normal functions of proto-oncogenes and tumor-suppressor genes, and which role can they play in the development of tumors (cancer)?

Name ..

Frage 13 (5P.)

Erklären Sie das Prinzip der Polymerase Chain Reaction (PCR). Wie würden Sie vorgehen, um die PCR für den Nachweis einer bestimmten mRNA zu verwenden?

Explain the principle of the Polymerase Chain Reaction (PCR). How would you proceed to use the PCR to determine a given mRNA?

Name ..

Frage 14 (5P.)

Was ist das Prinzip der Dideoxy Chain Termination Method von Sanger, und wozu wird die Methode benutzt?

What is the principle of the Dideoxy Chain Termination Method of Sanger, and what is it used for?

Name ..

Frage 15 (5P.)

Formulieren Sie die Reaktionen (mit Strukturformeln) des Calvin-Zyklus, in denen in der Lichtreaktion gebildetes ATP und NADPH + H+ verbraucht werden.

Formulate the reactions (with chemical structures) in the Calvin cycle, by which ATP and NADPH + H+ formed in the light reaction are utilized.

Name ..

Frage 16 (5P.)

a) Zeichnen Sie schematisch das Kreislaufsystem eines Fisches und eines Säugers und benennen Sie die wichtigsten Strukturen. (2P)

a) Draw schematically the cardiopulmonary system of a fish and a mammal and label the most relevant structures. (3P)

Name ..

b) Zeichnen Sie die Sauerstoff-Dissoziationskurven eines fötalen und eines adulten Hämoglobins. Erklären Sie die physiologische Bedeutung des Unterschieds der zwei Kurven. (2P)

b) Draw the oxygen dissociation curves of fetal and adult hemoglobins. Explain the physiological importance of the two different curves. (2P)

c) Was sind die Folgen einer Aortenstenose (Verengung der Aorta) auf 1.) den linken Ventrikel und 2.) das Auswurfvolumen (1P)?

c) What are the consequences of a stenosis of the aorta on 1.) the left ventrikel and 2.) the stroke volume?

Name ..

Frage 17 (5P.) Ordnen Sie einen Syntheseort (Organ) und eine Funktion zu den folgenden Hormonen. Assign an organ of synthesis and a function to each hormone.

a. Organ b. Funktion

Calcitonin calcitonin Glukagon glucagon Thyroxin thyroxine Adrenalin adrenalin Aldosteron aldosterone Wählen Sie je einen der unten angegebenen Begriffe aus / Choose from the following terms: a. Organe / organs: 1. Pankreatische -Zellen; 2. Schilddrüse, 3. Nebenschilddrüse; 4. Nebennierenmark; 5. Nebennierenrinde; 6. Adenohypophyse; 7. Neurohypophyse; 8. Hypothalamus; 9. Zirbeldrüse; 10. Hoden; 11. Ovarien; 12. Pankreatische -Zellen 1. Pancreatic -cells; 2. thyroid gland, 3. parathyroid gland; 4. adrenal medulla; 5. adrenal cortex; 6. anterior pituitary; 7. posterior pituitary; 8. hypothalamus; 9. pineal gland; 10. testes; 11. ovaries; 12. pancreatic -cells

b. Funktionen / functions: 1. Erhöhung der Kalziumspiegel im Blut; 2. Erniedrigung der Kalziumspiegel im Blut; 3. Stimulation der Glukokortikoidsynthese; 4. Stimulierung der Glukoneogenese; 5. Antwort auf kurzzeitigen Stress; 6. Stimulierung der Thyroxinsynthese; 7. Erhöhung der katabolischen Rate; 8. Erhöht die Rückresorption von Natrium und Wasser in der Niere 1. Increase of calcium levels in the blood; 2. Decrease of calcium levels in the blood; 3. Stimulation of Glucocortikoidsynthesis; 4. Stimulation of gluconeogenesis; 5. Response to acute stress; 6. Stimulation of thyroxin synthesis; 7. Increase of the catabolic rate; 8. Causes retention of sodium and water in the kidney

Name ..

Frage 18 (5P.) a) Beschreiben Sie welche Vorgänge zu 1.) einer Hyperpolarisation und 2.) einer Depolarisation einer Plasmamembran führen können (3P). a) Describe the processes that lead 1.) to hyperpolarization or 2.) depolarization of a

plasma membrane (3P). b) Rezeptoren für Neurotransmitter liegen an (1P) b) Receptors for neurotransmitters are located at (1P)

1. der Spitze eines Axons (top of an axon) 2. der Membran der synaptischen Vesikel (membrane of the synaptic vesicle) 3. der postsynaptischen Membran (the postsynaptic membrane) 4. dem Soma (the soma) 5. der Kernmembran (the nuclear envelope)

c) Nennen Sie je einen Neurotransmitter des parasympathischen und des sympathischen Nervensystems. (1P) c) Name one neurotransmitter of the parasympathetic and the sympathetic nervous

system, respectively. (1P)

Name ..

Frage 19 (5P.) a) Welche der folgenden Moleküle passen nicht zu der angegebenen Quelle? (1P) a) Which of the following molecules do not fit the cell type from which it is secreted? (1P)

1. Lysozym – Tränenflüssigkeit ( Lysozyme – tear liquid) 2. Perforine – cytotoxische T-Zellen (Perforins – cytotoxic T-cells) 3. Interleukin 1 – Makrophagen ( Interleukin 1 – macrophages) 4. Immunoglobuline – T-Helferzellen ( immunoglobulins – T-helper cells) 5. Interferone – virusinfizierte Zellen ( Interferons – virus infected cells)

b) Ordnen Sie den verschiedenen Zelltypen eine passende Aussage zu. (3P) b) Assign to each cell type the most appropriate statement. (3P) Mastzelle (mast cell) Lymphozyt (lymphocyt) T-Helferzelle (T-helper cell) B-Gedächtniszelle (B-memory cell) Zytotoxische T-Zelle (cytotoxic T-cell) Neutrophile (neutrophil)

1. Tötet virusinfizierte Körperzellen (kills virus-infected cells) 2. Enthält Histamine (contains histamines) 3. Ist eine phagozytotische weisse Blutzelle (is a phagocytotic white blood cell) 4. Ist der am häufigsten mit HIV infizierte Zelltyp

(is the most frequently HIV-infected cell type) 5. Ist eine langlebige Zelle, die rasche sekundäre Immunantworten ermöglicht

(is a long-lived cell, which enables rapid secondary immune responses) 6. Eine allgemeine Bezeichnung für Leukozyten, die zu einer spezifischen

Antigenerkennung fähig sind

(a general term for leucocytes, which are capable of specific antigen recognition)

Name ..

c) Zeichnen Sie die Grundstruktur eines Antikörpermoleküls (IgG). Markieren Sie die Fab und Fc Fragmente und kennzeichnen Sie die variablen Regionen mit einem “V”. (1P) c) Draw the basic structure of an antibody (IgG). Mark the Fab and Fc fragments and label

the variable regions with a “V”. (1P)

Name ..

Frage 20 (5P.) a) Was versteht man unter “Ultrafiltration des Blutes” durch die Niere? Nennen Sie drei unterschiedliche Substanzen des Ultrafiltrats. (2P) a) What process is known as “ultrafiltration of the blood” by the kidney? List three different substances of the ultrafiltrate. (2P) b) Welcher Prozess im Nephron ist der am wenigsten Selektive? (1P) b) Which process in the nephron is the least selective? (1P)

1. Sekretion (Secretion) 2. Reabsorption (Reabsorption) 3. Transport über Epithelien (Transport across the epithelium) 4. Ultrafiltration (Ultrafiltration) 5. Pumpen von Salzionen in der Henle-Schleife (Salt channels in the loop of Henle)

c) Welche der folgenden Strukturen oder Verhaltensweisen ist nicht geeignet, die Rate des Wärmeaustauschs zwischen einem Tier und seiner Umgebung zu verringern? (1P) c) Which of the following structures or behavior is unable to reduce the energy exchange rate between an animal and its environment? (1P)

1. Haut Anhängsel (Skin appendages) 2. Wax und Öle (wax and oils) 3. Vasokonstriktion (vasoconstriction) 4. Zitterfreie Thermogenese (non-shivering thermogenesis) 5. Unterhautfettgewebe (subcutaneous fat) 6. Piloerektion (Piloerection)

Name ..

d) Welche Aussagen über die stickstoffhaltigen Ausscheidungsprodukte sind richtig? (1P) d) Which statements about the nitrogen containing waste products are correct? (1P) 1. Ammoniak ist schwer wasserlöslich 1. Ammonium is poorly water-soluble 2. Die Umsetzung von Ammoniak in Harnstoff oder Harnsäure benötigt ATP 2. The conversion of ammonium in urea or uric acid requires ATP 3. Harnsäure ist giftiger als Ammoniak 3. Uric acid is more toxic than ammonium 4. Harnsäure entsteht ausschliesslich durch Aminosäure Metabolismus 4. Uric acid is generated exclusively from amino acid metabolism 5. Das Epithel des proximalen Tubulus produziert und sezerniert Ammoniak 5. The Epithelium of the proximal tubulus produces and secretes ammonium 6. Harnsäure wird vollständig im distalen Tubulus rückresorbiert 6. Uric acid is quantitatively reabsorbed in the distal tubulus