Den Stichtag für die Ergebnismeldung erfahren Sie hier

1. Runde 2013

Aufgabenblatt 2013Aufgabenblatt 2013
Download
1,57 MB
Proteinsequenz Aufgabe 4Proteinsequenz Aufgabe 4
Download
767 Bytes

Aufgabe 1: Da bleibt kein Auge trocken (Zellbiologie/ Botanik)

Die Zwiebel gehört zu den ältesten Kulturpflanzen der Menschheit, wird noch heute vielseitig in der Küche verwendet und eignet sich sehr gut für mikroskopische Präparate.

  1. Halbieren Sie eine mittelgroße Zwiebel und skizzieren Sie schematisch den Zwiebellängsschnitt. Beschriften Sie die Organe sowie die obere und untere Epidermis einer Zwiebelschuppe.
  2. Fertigen Sie von der Innenseite einer der äußeren Zwiebelschuppen ein Epidermisabzugspräparat in Wasser an. Mikroskopieren und zeichnen Sie einen Ausschnitt. Ermitteln Sie anhand von zehn Zellen die durchschnittliche Zellgröße sowie die Zahl der Nukleoli.
  3. Saugen Sie durch je ein Präparat eine 0,5 mM gepufferte leicht-basische (I, Phosphatbuffer, pH_8) bzw. angesäuerte (II, Acetatpuffer, pH_4) Lösung Neutralrot. Beschreiben Sie die Veränderungen. Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Modellversuches, in dem Sie die Verteilung des Farbstoffes beider Lösungen zwischen wässriger und organischer Phase (z.B. n-Butanol, Toluol) untersuchen. Beachten Sie dabei den Arbeitsschutz und Entsorgungsrichtlinien.
  4. Rohe - nicht jedoch gekochte - geschnittene Zwiebeln reizen die Augen zu Tränen. Erklären Sie dieses Phänomen.

Aufgabe 2: La dolce vita? (Zoologie)

Unverträglichkeiten (Intoleranzen) gegenüber Nahrungsmitteln oder ihren Bestandteilen schränken viele Menschen in ihrer Lebensqualität ein und werden oft erst spät erkannt. Man vermutet, dass z.B. fast jeder dritte Deutsche unter Fructoseunverträglichkeit leidet.

  1. Benennen Sie die drei häufigsten Formen und Ursachen der Fructoseunverträglichkeit in der Reihenfolge zunehmender Gefahr bei versehentlicher Fructoseaufnahme.
  2. Begründen Sie, welche der folgenden Verbindungen neben Fruchtzucker noch vermieden werden müssen: Glucose, Oligofructose, Saccharose, Sorbit, Rohrzucker, Rübenzucker, Inulin, Maltit.
  3. Bohnen, Linsen, Erdnüsse sowie Sojaprodukte können bei Fructoseunverträglichkeit ebenfalls Beschwerden verursachen. Begründen Sie die Unverträglichkeit.
  4. Die früher notwendigen mehrfachen Blutabnahmen zur Diagnose von Malabsorptionssyndromen mittels Zuckerbelastungstests wurden durch H2 -Atemtests ersetzt. Erklären Sie die Vorteile des Atemtests. Begründen Sie, welche Stoffe mehrere Wochen bzw. am Tag vor dem Test nicht eingenommen werden dürfen. Wozu dient bei einer Testreihe die Gabe eines nicht resorbierbaren Kohlenhydrates (z.B. Laktulose)?
  5. Vergleichen Sie die Kriterien zur Auswahl von Lebensmitteln für eine Diät bei Fructoseunverträglichkeit, Zöliakie und Histaminintoleranz.

Aufgabe 3: Nichts für Weichlinge (Pflanzenphysiologie)

Viele unserer Lebensmittel werden erst durch eine korrekte Zubereitung genießbar und bekömmlich.

  1. Inkubieren Sie jeweils über Nacht 25 g ungeschälte Erbsen in je 250 mL stillem Mineralwasser (I), stillem Mineralwasser versetzt mit einem gehäuften Teelöffel Backpulver (II) und Kalkwasser (III). Legen Sie zusätzlich die gleiche Menge Erbsen beiseite (IV). Kochen Sie am nächsten Tag die Erbsen in der jeweiligen Flüssigkeit (Schutzbrille!) und verwenden Sie für die unbehandelten Erbsen 250 mL stilles Mineralwasser. Bestimmen Sie, wie lange es jeweils dauert, bis die Erbsen weich werden, und fertigen Sie ein Protokoll an. Illustrieren Sie dieses mit Fotos. Interpretieren Sie Ihre Versuchsergebnisse.
  2. Der Verzehr von Erbsen ist aufgrund des hohen Proteingehaltes und der vielen enthaltenen Vitamine gesund. Erklären Sie, warum ein zu hoher Anteil von Erbsen oder auch von z.B. Bohnen, Sesam und Tofu in der Nahrung trotzdem zu gesundheitlichen Problemen führen kann.
  3. Gehen Sie in einem Gedankenexperiment davon aus, dass im gesamten menschlichen Verdauungstrakt ein pH-Wert wie im Magen vorliegt. Erklären Sie, warum der Effekt aus Teilaufgabe b) dadurch abgeschwächt werden würde.

Aufgabe 4: Ein klarer Fingerzeig (Bioinformatik/ Biochemie)

Dank der Erkenntnisse über bereits untersuchte Proteine lassen sich bioinformatisch Proteindomänen und –funktionen vorhersagen. Verwenden Sie für diese Aufgabe folgende Proteinsequenz.

Aufgabe 4
  1. Analysieren Sie die Proteinsequenz mit Hilfe des BLAST-Algorithmus (www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST). Ermitteln Sie den dazugehörigen Proteinnamen und den Organismus, dem dieses Protein zugeordnet werden kann.
  2. Die obenstehende Sequenz umfasst nur einen Teil des gesamten Proteins. Verwenden Sie die komplette Sequenz des Proteins, die Sie in der Teilaufgabe a) ermittelt haben. Mit Hilfe von SMART (a Simple Modular Architecture Research Tool; http://smart.embl.de) kann man funktionelle Proteindomänen vorhersagen. Bestimmen Sie die vorhandenen Proteindomänen unter Angabe der Aminosäurepositionen.
  3. Erörtern Sie, welche Funktion(en) das Protein vermutlich ausführt.
  4. Gehen Sie davon aus, dass die vier rot markierten Aminosäuren (nach ihrer Reihenfolge: A1, C2, A3 und H4) aufgrund von Mutationen jeweils durch Glycin (Gly/G) ersetzt werden. Beurteilen Sie die Folgen der einzelnen Mutationen für die Funktion(en) des Proteins. Ordnen Sie die Mutationen nach ihrem absteigenden Schweregrad.