SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS)

KULTUSMINISTERIUM DES LANDES SACHSEN-ANHALT

Abitur Januar/Februar 2004

Biologie (Leistungskurs)

Einlesezeit: 30 Minuten Bearbeitungszeit: 300 Minuten

Thema 1

Fortpflanzung

Thema 2

Leben und Energie

Thema 3

Zusammenwirken von Organsystemen beim Menschen

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 1: Fortpflanzung 1 Fortpflanzung ist ein Merkmal des Lebens. 1.1 Beschreiben Sie, wie sich die im Material 1 dargestellten Organismen vermehren

können. 1.2 Im Verlauf der Vermehrung finden Zellteilungen statt. Vergleichen Sie Mitose und Meiose nach 5 selbst gewählten Kriterien. 2 Samenpflanzen können im Verlauf ihrer Individualentwicklung vielgestaltige Blüten

und Samen ausbilden. 2.1 Ihnen werden gequollene Bohnensamen vorgelegt. Prüfen Sie die Bohnensamen

experimentell auf das Vorhandensein von zwei Speicherstoffen. Fordern Sie die dazu notwendigen Geräte und Chemikalien an und protokollieren Sie.

2.2 Die im Samen gespeicherten Nährstoffe werden durch biochemische Prozesse

gebildet. Dabei ist die Menge der gespeicherten Stoffe u. a. von den äußeren Bedingungen abhängig, die während der Samenbildung herrschen. Erläutern Sie einen solchen biochemischen Prozess. Begründen Sie seine Abhängigkeit von äußeren Faktoren.

2.3

Bei vielen Blütenpflanzen sind der Blütenbau und die gefärbten Kronblätter Teil der Fortpflanzungsstrategie. Äußere und innere Faktoren können an der Herausbildung von Blütenbau und Blütenfarbe beteiligt sein.

Erläutern Sie das Wirken dieser Faktoren an Hand der im Material 2 beschriebenen Beispiele.

3 Viele Tierarten betreiben Brutpflege. Bei einigen Vogelarten beteiligen sich daran

neben dem Elternpaar weitere Artgenossen. Diese kooperative Brutpflege ist u. a. beim Weißstirn-Bienenfresser untersucht worden.

3.1 Werten Sie die im Material 3 dargestellten Beobachtungen aus und erläutern Sie

dabei auch die in der Evolution liegenden (ultimaten) Ursachen dieses Brutpflege-verhaltens.

3.2 Die Verwandtschaft der Tiere kann experimentell mit Hilfe eines „genetischen

Fingerabdruckes“ festgestellt werden, in dessen Verlauf die Polymeraseketten-reaktion eine wichtige Rolle spielt.

Beschreiben Sie das Verfahren der Polymerasekettenreaktion und geben Sie zwei weitere Einsatzmöglichkeiten an.

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 1: Fortpflanzung

Material 1 zur Aufgabe 1.1 Abbildung A: Darstellungen des Süßwasserpolyps (Hydra)

Schematischer Längsschnitt Schemazeichnung

Aus: Linder, Biologie, Zellbiologie und Au Genetik, Metzlersche Verlagsbuch-

handlung, Stuttgart 1990, S. 58

Material 1 zur Aufgabe 1.1

Abbildung B: Scharbockskraut (zeich

1 Blüte2 Fruc3 Brutk4 Wurz

Nach: Rothmaler, W., Exkursionsflora von Deutschl

Fischer Verlag, Jena-Stuttgart 1995, S. 50

s: Flindt, R., Basiswissen Biologie, Fortpflanzung und Keimesentwicklung der Organismen, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart-Jena 1995, S. 7

nerische Darstellung)

mit Kron-, Staub- und Fruchtblättern htstand mit Samen nospen elknollen

and, Gefäßpflanzen, Atlasband, Gustav

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 1: Fortpflanzung Material 2 zur Aufgabe 2.3:

Darstellung von Pflanzenbeispielen

Beispiel A Die Blütenfarbe der Chinesischen Primel ist weiß, wenn die Pflanze

bei Temperaturen über 30 oC gehalten wird. Bei niedrigeren Temperaturen blüht die Pflanze rot. Beispiel B Zwei Sorten von Löwenmäulchen haben unterschiedliche Blüten. Sorte 1: rote, achsensymmetrische Blüten Sorte 2: weiße, radiärsymmetrische Blüten Durch Kreuzung beider Sorten entsteht eine erste Tochtergeneration

mit rosa und achsensymmetrischen Blüten. Beispiel C Gartenhortensien sind beliebte Topf- und Gartenpflanzen. Das

prächtige Aussehen verleihen den meist in kugeligen Rispen stehenden Blüten die Kelchblätter. Hortensien gibt es in vielen Farbvarianten: weiß, rosa, rot, hellblau oder dunkelblau blühend. Die Zellen der gefärbten Blüten enthalten in den Vakuolen einen Stoff, der in Anwesenheit von Aluminiumionen blau, ansonsten rot gefärbt ist. Weiß blühende Sorten bilden keinen Farbstoff.

Aluminiumionen sind in neutralen oder schwach sauren Böden relativ fest an Mineralien gebunden, gehen aber bei einem pH-Wert unter 5 in Lösung und können von den Hortensienwurzeln aufgenommen werden.

Nach: Kattmann, U., Umwelt und Gene, In: Unterricht Biologie Heft 167, Erhard Friedrich Verlag

GmbH & Co KG, Seelze 1991, S. 4

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 1: Fortpflanzung Material 3 zur Aufgabe 3.1:

Brutpflegeverhalten beim Weißstirn-Bienenfresser

A Der Weißstirn-Bienenfresser lebt in den Savannen Ost- und Zentralafrikas. Die Vögel

brüten gesellig in Kolonien von durchschnittlich 200 Tieren, wobei die Bruthöhlen in Steilufern oder Geländestufen immer in der Nähe von Wasser liegen. Junge Weißstirn-Bienenfresser brauchen intensive Brutpflege, bei der rund die Hälfte aller Brutpaare von nicht selbst brütenden Helfern unterstützt wird. Wenn die männlichen Jungvögel nach 3 bis 4 Wochen flügge sind, bleiben sie in der elterlichen Gruppe, bis sie sich im Alter von 1 bis 2 Jahren verpaaren. Deshalb sind alle männlichen Mitglieder der Familiengruppe miteinander verwandt. Weibliche Jungvögel wechseln zur Verpaarung in andere Familienclans. Während der Brutsaison, wenn viele Paare mit dem Brutgeschäft beginnen, beobachteten Forscher im kenianischen Nationalpark Lake Nakuru, dass einzelne Vögel brutwillige Artgenossen regelrecht schikanieren: Sie stören die Balz des Paares und hindern die Männchen daran, ihre Partnerin zu füttern. Oft verwehren sie auch einem brutwilligen Paar den Zugang zum Nest oder vertreiben es vom Nistplatz. Viele Männchen geben nach diesen Schikanen ihren eigenen Brutversuch auf und unterstützen den Störer bei dessen Brutpflege: Sie werden als Helfer „rekrutiert“.

Soziale Merkmale des Störers Anzahl der Stör-versuche

Erfolgsrate (%)

verpaart 47 38 unverpaart 0 -

Alter des Störers relativ zum gestörten Tier älter 34 52 gleich alt 6 17 jünger 7 0

Geschlecht Männchen 43 39 Weibchen 4 25

Nach: Klemmstein, W., Erzwungene Hilfe, In: Unterricht Biologie, Heft 208, Erhard Friedrich Verlag

GmbH & Co KG, Seelze 1995, S. 58

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 1: Fortpflanzung B Helfen in Abhängigkeit vom Verwandtschaftsgrad beim Weißstirn-Bienen-

fresser Wahrscheinlichkeit des Helfens [%]

0

20

40

60

80

100

0,5 0,25 0,125 0Verwandtschaftskoeffizient

Je höher der Verwandtschafts-koeffizient, um so größer ist die Verwandtschaft. Verwandtschaft wird definiert als die Wahrscheinlichkeit, mit der Gene eines Individuums im Genom eines anderen auftreten.

Nach: www.unizh.ch/zool/animal_behaviour/BK_Site/vorlesung C Überlebenswahrscheinlichkeit von Jungen beim Weißstirn-Bienenfresser in

Abhängigkeit von der Anzahl Helfer

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5Anzahl flügge Jungen

pro Nest

Gruppengröße2 3 4 5 6

Nach: Ebenda

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 2: Leben und Energie 1 Das Adenosintriphosphat (ATP) ist die einheitliche „Energiewährung“ aller

Organismen. Die Bildung erfolgt bei verschiedenen Organismengruppen auf unterschiedliche Weise, seine Verwendung ist jedoch weitgehend gleichartig.

1.1 Erläutern Sie die Bildung von ATP bei der Endoxidation des Wasserstoffs. 1.2 Nennen Sie einen weiteren Stoff- und Energiewechselprozess, in dem ATP entsteht

und drei Vorgänge, in denen es verbraucht wird. 1.3 In den Zellen von Organismen laufen vielfältige stoffaufbauende biochemische

Prozesse ab. Beschreiben Sie einen dieser Prozesse ausführlich und vergleichen Sie diesen unter

fünf Kriterien mit einem weiteren biochemischen Aufbauprozess. 2 Die Wirksamkeit der Stoff- und Energiewechselprozesse in den Zellen wird auch

durch die Ausstattung der Zellen mit Zellorganellen bestimmt. Fertigen Sie beschriftete Skizzen von jeweils einer Zelle aus dem Palisadengewebe,

der Epidermis und dem Speichergewebe einer Sprosspflanze an. Ziehen Sie begründete Schlussfolgerungen zur Stoffwechselaktivität der jeweiligen

Zellen. 3 Stoff- und Energiewechsel stehen unter anderem im engen Zusammenhang mit der

Informationsverarbeitung. Stellen Sie den von Ihnen vermuteten Kurvenverlauf im Material 1 nach der Injektion

von ATP dar und begründen Sie Ihre Darstellung. 4 Das Verhalten von Organismen kann angeboren oder erworben sein. Immer jedoch

ist es energieabhängig. Ordnen Sie die im Material 2 angegebenen Beispiele den Verhaltensformen zu und

erklären Sie die Energieabhängigkeit. 5 Das Zusammenwirken von Lebewesen in Ökosystemen lässt sich unter anderem an

Nahrungsketten, Nahrungsnetzen und Nahrungspyramiden erkennen. Stellen Sie zu den genannten Beziehungssystemen jeweils ein Beispiel dar und

ziehen Sie Schlussfolgerungen zum Stoff- und Energiehaushalt im Ökosystem.

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 2: Leben und Energie Material 1 Experiment zu Vorgängen an der Membran zur Aufgabe 3: einer Nervenzelle

Nach: Leistungskurs Biologie Mecklenburg-Vorpommern, Stark-Verlag 1995, S. 95-2

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 2: Leben und Energie Material 2 zur Aufgabe 4: Verhaltensbeispiele

A Ein Krallenfrosch zuckt zusammen, wenn man gegen die Scheibe seines Behälters klopft. Wiederholt man das einige Male hintereinander, zeigt er keine Reaktion mehr.

B Wir schließen unwillkürlich die Augen, wenn ein schwacher

Luftstrom auf die Augenoberfläche geblasen wird. Ein Ton vermag die gleiche Reaktion auszulösen, wenn er einige Zeit gleichzeitig mit dem Luftstrom dargeboten wird.

C Ab 1952 wurden die Affen auf der Insel Koshima regel-

mäßig mit Bataten (Süßkartoffeln) gefüttert. 1953 sah man zum ersten Mal, dass das Weibchen Imo die Kartoffeln im Bach wusch. 1962 wuschen bereits 75 % aller über zwei Jahre alten Affen Kartoffeln, heute machen dies alle Makaken der Insel Koshima.

D Schimpansen kamen spontan auf die „Idee“, Stöcke zu

benutzen, um eine außerhalb des Gitters gelegene Banane heranzuziehen, oder Kisten unter hochhängende Ziele zu stellen, die sie sonst nicht erreichen konnten.

E

Aus: Linder, Bi

ologie Arbeitsbuch Oberstufe, Schroedel Verlag GmbH, Hannover 1998, S. 71

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 3: Zusammenwirken von Organsystemen beim Menschen Zahlreiche Regulationsmechanismen wirken beim Erhalt der Homöostase auch beim Menschen zusammen. Homöostase ist der physiologische Zustand des Fließgleichgewichts im Körper. Menschen können auf innere und äußere Einflüsse reagieren. Dazu besitzen sie strukturell und funktionell zusammenwirkende Systeme, z. B. das Nervensystem, das Hormonsystem und das Verdauungssystem. Unter ihrer Einbeziehung wird auch bei Sportlern in Belastungssituationen Homöostase gewährleistet. In folgendem Beispiel werden Reaktionen eines Sportlers im Zusammenhang mit einem Wettkampf benannt: Vor dem Wettkampf nimmt der Sportler kohlenhydrathaltige Nahrung zu sich. Der Herz-schlag ist bereits vor dem Start zum 100 m-Lauf spürbar schneller, am Ziel ist die Atem- und Herzfrequenz erhöht, Schweiß wird sichtbar. Nach der Belastungsphase regeln sich die physiologischen Funktionen auf einem niederen Niveau wieder ein. Erläutern Sie unter Bezugnahme auf die im dargestellten Beispiel benannten Sachverhalte das gemeinsame Wirken von Nerven- und Hormonsystem beim Menschen. Erklären Sie dabei auch, dass Stoff- und Energiewechselprozesse eine gemeinsame Grund-lage der Tätigkeit des Nerven- und Hormonsystems sind. Prüfen Sie die bereit gestellten Nahrungsmittel auf Stärke und Glucose. Ordnen Sie das Protokoll dazu in Ihre zusammenhängenden Darlegungen ein. Jedes der nachfolgend aufgeführten Materialien ist auszuwerten und in Bezug auf das Beispiel des Sportlers in geeigneten Zusammenhängen in die Ausführungen einzubeziehen. Stellen Sie Ihren Darlegungen eine gut strukturierte Gliederung voran.

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 3: Zusammenwirken von Organsystemen beim Menschen Material 1: Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem

(schematische Darstellung)

Nach: Campbell, N. A., Biologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg – Berlin – Oxford

1997, S. 1018 Material 2: Zellatmung im Überblick

Nach: Campbell, N. A., Biologie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg – Berlin – Oxford

1997, S. 190

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 3: Zusammenwirken von Organsystemen beim Menschen Material 3: Wirkungsweise von Hormonen auf Abläufe in einer Zelle

(schematisch)

Aus: Kleinert, R., Ruppert, W., Stratil, F. X., Mentor Abiturhilfe, Band 69 Biologie, Nervensystem,

Hormonsystem und Immunsystem, Mentor Verlag, München 1998, S. 98 Material 4: Regelkreisdarstellung im Blockschaltbild

Aus: Löwe, B., Hoffmann, W. und Thiel, W.-D., Vita, Neurobiologie, Ethologie, Lehr- und Arbeits-

buch für die Kollegstufe, C. C. Buchners Verlag, Bamberg 1989, (Innenseite Buchdeckel vorn)

SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2004 BIOLOGIE (LEISTUNGSKURS) Thema 3: Zusammenwirken von Organsystemen beim Menschen Material 5: Protokoll zum Nachweis von Stärke und Glucose Hinweis: Fordern Sie Geräte und Chemikalien schriftlich an. Fügen Sie das vervollständigte Protokoll Ihren Ausführungen bei.

Protokoll Aufgabe: Prüfen Sie die zwei bereit gestellten Nahrungsmittel auf das

Vorhandensein von Stärke und Glucose. Name des Prüflings: ________________