Welche Grundeigenschaften weist ein Lebewesen auf?
Lösung
Biosynthese, Stoffwechsel, Energieaustausch, Bewegung, Reizbarkeit, Fortpflanzung, Vererbung, Evolution.
Warum besitzen Pflanzenzellen in der Regel eine Zellwand?
Lösung
Weil sie einen starken Turgor besitzen und sonst platzen würden.
Was sind Makromoleküle? Wie entstehen sie?
Lösung
Große Moleküle mit Massen >4 kDa, die durch Verknüpfung von Monomeren unter Wasseraustritt (Kondensation) entstehen.
Was versteht man unter dem hydrophoben Effekt?
Lösung
Hydrophobe Moleküle (Speicherlipide) werden im wässrigen Milieu zusammengedrängt und neigen zur Kugelbildung.
Warum sind Oleosomen zumeist von Membranen umgeben?
Lösung
Ohne Membranhülle würden sie aufgrund des hydrophoben Effekts zu einem großen Tropfen zusammenfließen, wodurch ein ungünstiges Verhältnis zwischen Oberfläche zu Volumen entstünde.
Wo in der Zelle befinden sich extrem hydrophobe Verbindungen?
Lösung
Hydrophobe Verbindungen sind lipophil, in Zellen sind sie entweder in Membranen eingelagert, d. h. in die hydrophoben Bereiche der Membranlipide oder sie aggregieren in Form von Olesomen.
Die Zellen eines Vielzellers sind in der Regel genetisch identisch. Warum wurde das lange Zeit als Paradoxon gesehen?
Lösung
Weil die Zellen phänotypisch oft völlig unterschiedlich sind.
Was bedeutet der Satz von R. Virchow (1855): "omnis cellula e cellula"?
Lösung
Zellen entstehen nur aus Zellen, entweder durch Teilung oder durch Verschmelzung.
Weshalb ist das Lichtmikroskop unverzichtbar, obwohl das Auflösungsvermögen eines Elektronenmikroskops viel höher ist?
Lösung
Da nur mit dem Lichtmikroskop lebende Zellen beobachtet werden können.
Welche Vorteile bringen Phasenkontrast- und Interferenzkontrast-Mikroskopie?
Lösung
Feinstrukturen lassen sich aufgrund unterschiedlicher Lichtbrechung in lebenden Zellen ohne Anfärbung sichtbar machen.
Die Fluoreszenzmikroskopie hat in den letzten Jahren einen stürmischen Aufschwung genommen. Warum wohl?
Lösung
Weil sie es erlaubt, molekulare Unterschiede im Mikroskop sichtbar zu machen.
Die Beobachtung im EM hat einige schwerwiegende Nachteile gegenüber der Lichtmikroskopie. Welche? Warum ist Elektronenmikroskopie dennoch eine sehr wichtige Methode?
Lösung
Die Präparate müssen im Hochvakuum (wasserfrei) beobachtet werden, es sind daher keine Lebendbeobachtungen möglich. Die Auflösung der Elektronenmikroskopie ist jedoch viel höher. Für Untersuchungen der Feinstruktur gibt es dazu keine Alternative.
Wie arbeitet das Rasterelektronenmikroskop (REM)?
Lösung
Das Präparat wird nicht durchstrahlt, sondern seine Oberfläche wird abgetastet, damit lassen sich Oberflächen intakter Organismen oder Zellen untersuchen.
Wozu braucht man Ultrazentrifugen?#Was bedeutet die S-Zahl?
Lösung
Mit der Ultrazentrifugation können einheitliche Fraktionen subzellulärer Partikel für biochemische oder analytische Untersuchungen gewonnen werden.#Die S-Zahlen geben für eine bestimmte Partikelsorte die Sedimentationsgeschwindigkeit pro Zentrifugalbeschleunigung an. Bei sphärischen Partikeln ist die S-Zahl proportional der Partikelmasse.
Was ist der Unterschied zwischen Zellwand und Zellmembran? Warum kann die Zellwand als Exoskelett dienen?
Lösung
Die Zellmembran besteht aus polaren Lipiden und bildet die Außengrenze des Protoplasten, die Zellwand liegt außerhalb der Zellmembran und besteht aus Polyglykanen.
Welche Aufgaben haben Biomembranen?
Lösung
Sie trennen einen Binnenraum ('Kompartiment') lückenlos von der Umwelt ab.
Was versteht man unter Cytoplasma? Wann ist der Begriff Cytosol angebracht?
Lösung
Cytoplasma ist die Grundmasse des Protoplasten, in dem die Organellen eingebettet sind. Sie ist viskos bis gallertig. Bei Zellaufschluss fällt es als lösliche Fraktion (Cytosol) an.
Was sind die wichtigsten Elemente des Cytoskeletts? Welche Rolle erfüllt das Cytoskelett?
Lösung
Actinmikrofilamente und Mikrotubuli. Das Cytoskelett vermittelt und lenkt innerzelluläre Bewegungen.
Was sind Ribosomen und was ist ihre Funktion?
Lösung
Kleine (30 nm) Partikel, wo die Proteinbiosynthese stattfindet.
Was versteht man unter dem endoplasmatischen Reticulum (ER)?
Lösung
Das ER ist ein verzweigtes System von Membransäcken (Zisternen), das von der Kernhülle aus die ganze Zelle durchzieht.
Was bedeutet 'raues' oder 'granuläres' ER?
Lösung
ER-Zisternen, die mit Polysomen besetzt sind, die polysomenfreien ER-Zisternen werden glattes ER genannt.
Was sind Dictyosomen, was ist der Golgi-Apparat, was ist ihre Aufgabe?
Lösung
Dictyosomen sind Stapel glatter ER-Zisternen, die der Exkretion dienen. Die Gesamtheit der Dicytosomen einer Zelle werden als Golgi-Apparat bezeichnet.
Was sind Vakuolen, was ein Tonoplast?
Lösung
Vakuolen sind große, von einer Membran, dem Tonoplasten, umschlossene Kompartimente mit zumeist nichtplasmatischem, saurem und ionenreichem Inhalt.
Was sind Peroxi- und Oleosomen?
Lösung
Peroxisomen: Vesikel, die Katalase enthalten, wo aktive Sauerstoffspezies entgiftet werden. Oleosomen: von einer Membran umschlossene Öltröpfchen im Cytoplasma.
Nennen Sie die wichtigsten Typen von Plastiden und ihrer Funktion.
Lösung
Chloroplasten: enthalten Chlorophyll und sind die Organellen der Photosynthese. Chromoplasten: enthalten Carotinoide und dienen der Anlockung von Tieren für Bestäubung und Ausbreitung.
Welche Funktion haben die Mitochondrien?
Lösung
Sie sind die Organelle der Zellatmung.
Welche Rolle spielt das in den Mitochondrien erzeugte ATP?
Lösung
Es ist die Transportform der in den Mitochondrien und Plastiden umgewandelten chemischen Energie.
Was unterscheidet Plastiden und Mitochondrien von den übrigen Organellen?
Lösung
Doppelte Membranhülle, Vermehrung durch Teilung, eigene DNA, eigene Ribosomen.
Was sind Nucleoli?
Lösung
Deutlich abgegrenzte Bereiche im Innern des Zellkerns, wo die Vorstufen der cytoplasmatischen Ribosomen gebildet werden.
Was ist unter Gel- und Solplasma zu verstehen? Wo treten diese Formen auf?
Lösung
Gelplasma: viskoses Plasma (im Randbereich der Zelle), Solplasma: flüssiges Plasma (im Zellinneren).
Welche Arten von Plasmaströmung lassen sich unterscheiden? Wozu dient Plasmaströmung?
Lösung
Rotationsströmung, Zirkulationsströmung, amöboide Bewegung. Bei den oft sehr großen Pflanzenzellen unterstützt sie den Stoffaustausch, der durch Diffusion allein nicht aufrechtzuerhalten wäre.
Was sind Mikrofilamente? Inwiefern sind sie polar? Wie kann man sie im Experiment entfernen bzw. stabilisieren?
Lösung
Ketten aus monomerem Actin (G-Actin), die durch Einbau weiterer Monomeren wachsen, durch Abgabe auch schrumpfen können. Der Einbau erfolgt bevorzugt am positiven Ende. Durch die aus Pilzen stammenden Cytochalasine lassen sie sich experimentell entfernen, durch Phalloidin (ein Gift aus dem Knollenblätterpilz) lassen sie sich stabilisieren.
Was sind die molekularen Bausteine der Mikrotubuli?
Lösung
Dimere aus alpha- und beta-Tubulin
Warum sind Mikrotubuli im Gegensatz zu Mikrofilamenten relativ starre Gebilde?
Lösung
Actin bildet lange Ketten, Mikrotubuli Röhren, die daher eine hohe Biegesteifigkeit besitzen-
Wo werden die Mikrotubuli in der Zelle gebildet?
Lösung
An Mikrotubuli-organisierenden Zentren (MTOCs), z.B. den Basalkörpern der Geißeln, an der Kernhülle oder an den Polregionen der Teilungsspindeln.
Wie wirken die Alkaloide Colchicin und Taxol?
Lösung
Colchicin bringt die Mikrotubuli zum Verschwinden, Taxol stabilisiert sie.
Was versteht man unter einem Präprophaseband?
Lösung
Ein Band aus Mikrotubuli, das vor der Kernteilung vom Zellkern gebildet wird und die Richtung und Position der neuen Zellplatte festlegt.
Welche Klassen von Motorproteinen sind bekannt?
Lösung
Myosine (Actinmotor), Kinesine und Dyneine (Mikrotubulimotoren).
Wie funktioniert der Gleitfasermechanismus des Actin-Myosin-Systems?
Lösung
Myosin spaltet ATP und ändert dadurch seine Konformation, so daß sich das Molekül ein kleines Stück entlang des Actinstrangs weiterbewegt.
Was bedeutet das '9+2'-Muster bei Geißeln eukaryotischer Zellen?
Lösung
Eine typische Anordnung von 20 Mikrotubuli, wobei 9 Doppeltubuli kreisförmig ein Zentrum aus zwei Einzeltubuli umgeben.
Wie bewegt sich eine Eukaryoten-Geißel?
Lösung
Durch Verschiebung der Mikrotubuli gegeneinander an einer Seite der 9+2-Struktur. Triebkraft ist die durch ATP-Spaltung gespeiste Aktivität des Motorproteins Dynein.
Was versteht man unter dem Basalkörper? Gibt es verwandte Zellstrukturen?
Lösung
Der Basalkörper ist ein kurzer Zylinder aus 9 Mikrotubuli-Tripletts, der die Bildung von Geißeln initiiert. Verwandt ist er mit den genauso aufgebauten Centriolen.
Überlegen Sie, warum die Centriolen nicht als Bildungszentrum des pflanzlichen Spindelapparats bezeichnet werden können.
Lösung
Die Zellen der höheren Pflanzen besitzen keine Centriolen, vermögen jedoch eine Teilungsspindel zu bilden.
Wodurch werden Karyo- und Cytoplasma voneinander getrennt? Wie werden Verbindungen geschaffen?
Lösung
Trennung durch die doppelschichtige Kernhülle, die durch Kernporen unterbrochen ist.
Welche wichtigen Makromoleküle müssen die Kernporen passieren?
Lösung
mRNAs, tRNAs und Präribosomen wandern vom Kern ins Cytoplasma, kernspezifische Proteine vom Cytoplasma in den Kern.
Was ist die Kernmatrix?
Lösung
Ein fädiges Netz, das den Kern gerüstartig durchzieht und ihm eine Gel-artige Konsistenz verleiht.
Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Genaktivität und Verdichtungsgrad des Chromatins?
Lösung
Replikation und Transkription (Genaktivität) sind mit Dekondensation verbunden, kondensiertes Chromatin entspricht einer Gen-Repression.
Was versteht man unter differentieller Genexpression?
Lösung
Alle Zellen besitzen den gleichen Satz an Genen, aber in verschiedenen Geweben werden verschiedene Gene aktiviert.
Was versteht man unter Kern/Plasma-Relation?
Lösung
Das Volumen des Zellkerns und das Volumen des Protoplasten ist konstant (etwa 1:10)
Was besagt das 'zentrale Dogma der Molekularbiologie?'
Lösung
Der Informationsfluss läuft von der DNA über die mRNA zum Protein.
Nennen Sie Funktion, Bildungsort und Verbreitung der Histone.
Lösung
Komplexieren die nucleäre DNA, werden im Cytoplasma synthetisiert und in den Kern eintransportiert, kommen bei allen Eukaryoten vor.
Nennen Sie die fünf Grundtypen der Histone.: Welche Rolle spielt das Histon H1 für die Struktur des Chromatins?
Lösung
Tab. 2.1. Das Histon H1 verbindet die Nucleosomen miteinander und vermittelt dadurch eine höhere Verpackung der DNA (sogenanntes Linker-Histon).
Nennen Sie die verschiedenen Ebenen der Chromatinverpackung.
Lösung
Nucleosomen, Nucleofilament, Chromatinfibrille, Chromonema.
Wie stark kann die DNA-Doppelhelix durch die Verpackung verkürzt werden?
Lösung
Im Extremfall bis zu 10000 mal.
Was bedeutet der Begriff 'Chromosom'?
Lösung
Wörtlich 'gefärbtes Körperchen', also anfärbbare (dichte) Kernsubstanz, Chromosomen sind die extrem verdichtete Transportform der DNA.
Was bedeutet 'Karyotyp'?
Lösung
Der Chromosomenbestand einer Art wird als Karyotyp bezeichnet.
Was ist ein 'Karyogramm'?
Lösung
Die schematische Darstellung eines einfachen (haploiden) Chromosomensatzes einer Art durch lichtmikroskopische Untersuchung der Chromosomen im maximal kondensierten Zustand während der Metaphase.
Welche Merkmale sind bei der Auswertung eines Karyogramms wichtig?
Lösung
Zahl und Länge der Chromosomen, Lage des Centromers, Lage eines Nucleolus-Organisators, Größe und Lage heterochromatischer Abschnitte.
Was ist das Centromer, was bedeutet Kinetochor, was sind Telomeren?
Lösung
Centromer: Ansatzstelle der Mikrotubuli der Teilungsspindel, wo das Chromosom abgewinkelt ist. Kinetochor: plattenförmige Struktur am Centromer, wo die Mikrotubuli der Spindel ansetzen. Telomeren: Chromosomenenden.
Was ist die molekulare Voraussetzung für das Lokalisieren von Genen?
Lösung
Die konstante Gesamtsequenz chromosomaler DNAs.
Was versteht man unter der Nucleolus-Organisator Region? Welche Funktion übt sie aus?
Lösung
Ein Abschnitt chromosomaler DNA, der den Nucleolus durchzieht und repetitive Gene enthält, die für die rRNAs kodieren.
Was ist ein SAT-Chromosom?
Lösung
Ein Chromosom mit einer Nucleolus-Organisator Region, da hier in der Metaphase eine Dünnstelle des Chromosoms zu sehen ist, wodurch das Telomer satellitenartig abgeschnürt erscheint.
Was versteht man unter Kernmatrix, Kernhülle und Nuclearlamina?
Lösung
Kernmatrix: das nach Entfernung der Hüllmembran und der löslichen Proteine zurückbleibende formgebende Gerüst des Kerns. Kernhülle: ein Teil des ER, das den Kern einhüllt. Nuclearlamina: eine Verdichtung der Kernmatrix unmittelbar unterhalb der Kernhülle, bei Pflanzen oft nur angedeutet.
Was ist die Funktion von Kernporenkomplexen? Woraus bestehen sie?
Lösung
Aus- und Eintransport von RNA und Proteinen zwischen Cytoplasma und Kern. Sie bestehen aus riesigen Komplexen sogenannter Nucleoporine.
Wie wird Mitose definiert?
Lösung
Kernteilung, bei der aus einem Zellkern zwei Tochterkerne mit gleicher DNA entstehen. Kann, aber muss nicht von einer Zellteilung begleitet werden.
Aus welchen Phasen setzt sich ein Zellzyklus zusammen?
Lösung
Prophase (Chromosomenverdichtung), Metaphase (Ankopplung der Chromosomen an die Teilungsspindel), Anaphase (Trennung der Tochterchromosomen), Telophase (Bildung der Kernhülle um die Tochterkerne und Auflösung der Spindel, Zellteilung), Interphase (Arbeitsphase zwischen zwei Mitosen).
Wie unterscheiden sich Bildungsgewebe und Dauergewebe hinsichtlich des Zellzyklus?
Lösung
Im Bildungsgewebe wird der Zellzyklus dauernd durchlaufen, im Dauergewebe bleibt er nach der letzten Mitose stehen.
Wie kann man polyploide Pflanzen züchten?
Lösung
Durch Zerstörung der Spindel mit Mikrotubuligiften. Dadurch werden die schon verdoppelten Chromosomen nicht getrennt, sondern in einem 'Restitutionskern' vereinigt, wodurch der Ploidiegrad verdoppelt wird.
Wann findet während des Zellzyklus die Replikation der DNA statt?
Lösung
In der S-Phase (S = Synthese), einem Abschnitt der Interphase. Die Abschnitte der Interphase vor der S-Phase heißt G1 (G = Gap = Lücke), die Phase zwischen S-Phase und Mitose G2.
Warum findet man in einer Zellkultur selbst bei starkem Ansteigen der Zellzahl nur wenige Zellen, die gerade eine Zellteilung durchführen?
Lösung
Weil die Mitose im Verhältnis zum gesamten Zellzyklus nur eine sehr kurze Dauer hat.
Welche Abweichung des Zellzyklus führt zu endopolyploiden Zellen?
Lösung
Mehrere S-Phasen, die nicht von einer Mitose unterbrochen sind.
Aus welchen Teilen besteht die Teilungsspindel und welche Funktion üben diese Teile aus?
Lösung
Kinetochor-Mikrotubuli (Zugfasern) verbinden Kinetochor und Spindelpol, Pol-Mikrotubuli verbinden Spindelpol und Spindeläquator (wo in der Telophase der Phragmoplast entsteht), bei Tieren und manchen niederen Pflanzen Aster-Mikrotubuli, die vom Spindelpol sternförmig ausstrahlen.
Inwiefern unterscheiden sich pflanzliche und tierische Teilungsspindeln?
Lösung
In höheren Pflanzen fehlen die Centriolen, die bei Tieren und vielen niederen Pflanzen die Spindelpole bilden.
Wie läuft die Zellteilung ab?
Lösung
Bildung des Phragmoplasten in der Äquatorebene, Einwanderung von Golgi-Vesikeln mit Zellwandmatrix, Bildung einer Zellplatte, zentrifugales Wachstum der Wand bis zur vollständigen Trennung der Tochterzellen.
Was sind Plasmodien und Syncytien? Kennen Sie Beispiele?
Lösung
Plasmodien: Zellen, die durch freie Kernteilungen (ohne nachfolgende Zellteilungen) mehrkernig sind (Schleimpilze, siphonale Algen und Pilze, Milchröhren bei Wolfsmilch-Arten). Syncytien: Zellen, die durch Fusion einkerniger Zellen mehrkernig sind (Milchröhren des Löwenzahn, Tapetum der Pollensäcke).
Was ist eine Energide?
Lösung
Die funktionelle Einheit eines Kerns mit dem von ihm versorgten Plasmabezirk.
Was versteht man unter mono- und polyenergid?
Lösung
Einkernige Zellen sind mono-, vielkernige Zellen sind polyenergid.
Kennen Sie Abweichungen von der klassischen Zellteilung bei Pflanzen und Pilzen?
Lösung
Furchungsteilung bie Flagellaten und manchen Algen, Sprossung bei Hefen, Schnallenbildung bei Basidiomyceten.
Worin unterscheiden sich Mitose und Meiose?
Lösung
Mitose: Tochterzellen und Mutterzelle sind genetisch identisch. Meiose: Tochterzellen erhalten nur einen Chromosomensatz und sind genetisch untereinander verschieden.
Was ist Syngamie?
Lösung
Die Fusion zweiter haploider Keimzellen zu einer diploiden Zygote mit zwei Chromosomensätzen.
Was hat Meiose mit Sexualität zu tun?
Lösung
Sexualität bedeutet Syngamie und führt zur Notwendigkeit einer Meiose vor der nächsten Syngamie, da sonst die Ploidie von Generation zu Generation zunehmen würde. Nur durch die Erzeugung unterschiedlicher Tochterzellen in Folge der Mitose ist Sexualität von evolutionärem Vorteil.
An welchen Stellen der Meiose spielt der 'Zufall' eine große Rolle?
Lösung
Bei der intrachromosomalen Rekombination in der Prophase und bei der interchromosomalen Rekombination während der 1. meiotischen Teilung.
Warum ist die Meiose nicht nur eine Reduktions- sondern vor allem auch eine Rekombinationsteilung?
Lösung
Weil durch den Austausch von Chromosomenstücken neue Genkombinationen entstehen und durch die zufällige Verteilung der väterlichen und mütterlichen Schwesterchromosomen auf die Tochterzellen neue Chromosomenkombinationen gebildet werden.
Aus welchen Stadien ist die Meiose aufgebaut?
Lösung
Erste Reifeteilung mit einer langen Prophase mit den Stadien Leptotän (Chromosomen werden sichtbar), Zygotän (Paarung der Chromosomen und Synapsis) Pachytän (intrachromosomale Rekombination), Diplotän (Sichtbarwerden der Chiasmen, Trennung der homologen Chromosomen), Diakinese (Trennung der Centromeren, Auflösung der Kernhülle). Dieser ersten Prophase folgen Meta- und Anaphase I, die dann unmittelbar von der zweiten Reifeteilung gefolgt werden, die dem Schema einer normalen Mitose folgen.
Wie entsteht ein Chiasma? Warum werden hier Kopplungsgruppen durchbrochen?
Lösung
Durch Durchtrennung und kreuzweise Neuverbindung der homologen Chromosomen während des Pachytäns, sichtbar wird diese Überkreuzung erst beim nachfolgenden Auseinanderweichen der homologen Chromosomen während des Diplotäns. Allele, die vorher gekoppelt waren, weil sie auf einem Chromosom lagen, gelangen dadurch auf verschiedene Chromosomen, werden also 'entkoppelt'.
Was ist ein Allel?
Lösung
Eine von mehreren Formen eines Gens, das zwar immer an derselben Stelle eines Chromosoms zu finden ist, aber zu Unterschieden des von diesem Gen kodierten Merkmals führt.
Was bedeutet Dikaryophase?
Lösung
Bei vielen Asco- und Basidiomyceten sind Plasmo- und Karyogamie durch viele Mitosen voneinander getrennt, so dass viele Zellen zweikernig sind.
Was ist der evolutionäre Vorteil der Sexualität?
Lösung
Neukombination von Genen und damit eine größere genetische Vielfalt, die unter Selektionsdruck die Überlebenschancen einer Art erhöht.
Wie werden die Ribosomen nach ihrer Sedimentation gegliedert?
Lösung
80S-Ribosomen: Cytoribosomen (mit zwei Untereinheiten 60S und 40S). 70S-Ribosomen: Organellenribosomen (mit zwei Untereinheiten 50S und 30S) und bakterielle Ribosomen (ebenfalls mit zwei Untereinheiten 50S und 30S).
Wie liegen die Ribosomen während der Translation vor?
Lösung
Als gepaarte Untereinheiten, die durch einen mRNA-Strang zu Polysomen zusammengeschlossen werden.
Welche Aufgaben müssen die verschiedenen Bereiche einer tRNA erfüllen? Wo sind diese Bereiche zu finden?
Lösung
Akzeptorarm: bindet die aktivierte Aminosäure am 3#’#-Ende. Seitenarme des Kleeblatts: Erkennungsstellen für die Bindung der Aminoacyltransferasen. Anticodonarm: bindet an die mRNA
Inwiefern spielen die tRNA-Moleküle die 'Rolle eines Lexikons'?
Lösung
Sie ordnen die Sprache der Nucleotide (Basentriplett, Codon) der Sprache der Proteine (Aminosäure, die diesem Codon entspricht) zu und sind damit die eigentlichen Träger des genetischen Codes.
Was sind Polysomen?
Lösung
Mehrere Ribosomen, die gleichzeitig verschiedene Stellen eines mRNA-Strangs translatieren.
Aus welchen Molekülen bestehen Biomembranen?
Lösung
Aus Proteinen und Lipiden, zumeist im Massenverhältnis 3:2.
Wodurch unterscheiden sich Biomembranen von künstlich hergestellten Lipidbilayers?
Lösung
Durch den Gehalt an Membranproteinen.
Welche Arten von Membranproteinen lassen sich unterscheiden?
Lösung
Periphere (randständige) und integrale (durch die Membran hindurchreichende) Membranproteine.
Was ist mit Fluid-Mosaik-Modell gemeint?
Lösung
Nach dem Fluid-Mosaik-Modell stellt eine typische Biomembran ein sich ständig veränderndes Mosaik von Transmembranproteinen dar, die mit hydrophoben Domänen in einen flüssig-kristallinen Doppelfilm aus Strukturlipiden integriert sind. Sie können seitlich diffundieren, aber nicht aus der Membran herauskippen.
Wie erscheinen Biomembranen im EM?
Lösung
Im Querschnitt als feingeschnittene Doppellinien, integrale Membranproteine zeigen sich in Gefrierbruchpräparaten als Inner-Membran-Partikel.
Worauf beruht der Transport durch Biomembranen?
Lösung
Auf Transportproteinen (Permeasen, Carrierproteine), die über eine Konformationsänderung das zu transportierende Molekül durch die Membran hindurchschleusen. Für kleine hydrophile Moleküle sind Biomembranen permeabel.
Wie funktioniert eine Ionenfalle?
Lösung
Das Molekül kann im ungeladenen Zustand durch die Membran hindurch und daher in das Kompartiment eindringen. Dort geht es aufgrund eines veränderten pH in einen geladenen Zustand über und kann daher nicht mehr durch die Membran diffundieren. Auf diese Weise reichert sich das Molekül in dem Kompartiment an.
Warum sind Biomembranen nicht absolut undurchlässig?
Lösung
Da die Membran fluide ist, können auch polare Moleküle, die kleiner als etwa 0,3-0,5 nm sind, aufgrund von kurzlebigen Störstellen passieren, unpolare Moleküle können sich durch die Membran hindurchlösen (Lipid-Filter-Theorie).
Als die Aquaporine zuerst beschrieben wurden, konnten viele Forscher nicht glauben, dass es Wasserkanäle in der Membran gibt – woher kam Ihrer Meinung nach diese Skepsis?
Lösung
Da Wasser als sehr kleines Molekül ohnehin durch Membranen hindurchwandern kann, war es erstaunlich, daß es eigene Wasserkanäle geben sollte.
Was versteht man unter der Kompartimentierungsregel?
Lösung
Alle zellulären Membranen trennen Plasma von Nichtplasma.
Worin unterscheiden sich plasmatische und nichtplasmatische Kompartimente?
Lösung
Plasmatische Kompartimente sind zumeist leicht alkalisch, reich an Proteinen und Nucleinsäuren, enthalten ein reduzierendes Milieu das Potential der begrenzenden Membran ist negativ. Nichtplasmatische Kompartimente sind oft sauer, enthalten keine Nucleinsäuren und oft nur wenig Protein, enthalten ein oxidierendes Milieu und das Potential der begrenzenden Membran ist positiv.
Welche Konsequenzen folgen aus der Kompartimentierungsregel?
Lösung
Zwischen gleichartigen Kompartimenten liegt immer eine gerade Zahl von Membranen. Wenn gleichartige Kompartimente durch eine Membran getrennt werden, handelt es sich immer um eine Doppelmembran (Beispiel Cyto- und Plastoplasma). Die beiden Seiten einer Biomembran sind verschieden (Membranasymmetrie). Verschmelzung von Kompartimenten ist nur zwischen gleichartigen Kompartimenten möglich.
Was bedeutet der Begriff nucleocytoplasmatisches Kontinuum?
Lösung
Cytoplasma und Nucleoplasma sind durch Kernporen verbunden, sind also eigentlich Teile eines einzigen Kompartiments.
Welche drei Membransysteme lassen sich in pflanzlichen Zellen unterscheiden?
Lösung
Zellmembran und Endomembranen, Mitochondrienmembranen, innere Hüllmembran und Thylakoide der Plastiden.
Warum verschmelzen verschiedene Kompartimente nicht spontan miteinander?
Lösung
Weil sich Biomembranen abstoßen und die Verschmelzung daher Energie kostet.
Was geschieht, wenn man einen wandlosen Protoplasten in destilliertes Wasser gibt?
Lösung
Er platzt, da er ständig Wasser aufnimmt (osmotisches Potential im Innern ist negativer als außen).
In welcher Form und mit welcher Funktion tritt das ER auf?
Lösung
Als raues ER, das Ort der Proteinsynthese ist und als glattes ER, das an der Lipid-, Flavonoid- und Isoprenoidsynthese beteiligt ist.
Was sind Dictyosomen? Worin unterscheiden sich tierische und pflanzliche Dictyosomen?
Lösung
Teile des Golgi-Apparats, worin Sekrete gebildet oder prozessiert werden. Tierische Dictyosomen sind zu Gruppen zusammengefasst, pflanzliche Dictyosomen treten über das ganze Cytoplasma verteilt auf.
Welche Synthesevorgänge laufen vor allem in den Golgi-Zisternen ab?
Lösung
Synthese von Oligo- und Polysacchariden der Zellwandmatrix, Glykosylierung von Proteinen.
Was ist Exocytose?
Lösung
Zelluläre Sekretion über Golgi-Vesikel, die mit der Zellmembran verschmelzen und so ihren Inhalt nach außen abgeben.
Welche Stationen durchläuft ein Protein während der Exocytose?
Lösung
Am rER synthetisierte Proteine gelangen über Transitvesikel zum Dictyosom. Dort werden sie durch Glykosylierung modifiziert und entweder über Golgivesikel zur Zellmembran transportiert und exocytiert oder in primäre Lysosomen.
Gibt es bei Pflanzen Coated Vesicles? Welche Funktion haben sie? Was geschieht, wenn sie bei ihrer Zielmembran ankommen?
Lösung
Ja, besonders im Bereich der Zellmembran und in der Umgebung von Dictyosomen in Zellen mit niedrigem Turgor (z.B. Wurzelhaare). Sie haben hier vor allem mit dem Recycling von Membranen und Rezeptoren zu tun oder dienen der intrazellulären Membran- und Stoffverschiebung. Sie werden durch zwei Proteine gebunden (eine ATPase und ein SNAP-Protein, das für die Spezifität verantwortlich ist), dann wird durch Spaltung von GTP die Energie bereitgestellt, die zum Absprengen des Coat nötig ist.
Was sind Microbodies, was sind Peroxisomen, was sind Glyoxysomen?
Lösung
Microbodies sind sehr kleine (0,3-0,5 µm große) Vesikel, die Katalase enthalten und daher Peroxisomen genannt werden. Glyoxysomen sind eine Sonderform der Peroxisomen, die bei der Mobilisierung von Fettreserven im keimenden Samen wichtig sind.
Wie entstehen Peroxisomen?
Lösung
Durch Knospung aus ihresgleichen, die Proteine werden im Cytoplasma synthetisiert und über Transitsequenzen in die Peroxisomen eintransportiert.
Welche Rolle spielt die Vakuole für die Stabilität pflanzlicher Gewebe?
Lösung
Der Vakuoleninhalt ist hypertonisch und nimmt dadurch Wasser auf. Dadurch entsteht ein hydrostatischer Druck (Turgor), der die Zellwand aufspannt und durch den Wanddruck aufgefangen wird. Darauf beruht die Festigkeit unverholzter Gewebe.
Welche Stoffe werden in der Vakuole gespeichert?
Lösung
Anorganische Ionen, z.T. Zucker und organische Säuren, Giftstoffe, sekundäre Pflanzenstoffe und Farbstoffe.
Wo werden Speicherproteine in Getreidekörnern und Keimblättern von Hülsenfrüchtlern gespeichert?
Lösung
In Vakuolen oder Ableitungen von Vakuolen - die Aleuronkörner der Getreide sind proteingefüllte Vakuolen.
Wie entstehen Vakuolen?
Lösung
Meistens durch Fusion kleiner Provakuolen. In einigen Fällen durch Verschmelzung von ER-Zisternen, die einen organellfreien Plasmabezirk umschließen und zu einer Hohlkugel verschmelzen. Nun setzt Autolyse (Selbstverdauung) des Binnenraums ein, aus dem so die Vakuole entsteht.
Wozu brauchen Pflanzen- und Pilzzellen Zellwände?
Lösung
Die Wand ist das formgebende Außenskelett und fängt den Turgor auf.
Wie entwickelt sich die Primärwand bei der Zellteilung?
Lösung
Bildung der Zellplatte (Pektine), die zur Mittellamelle wird. Abscheidung der Primärwand, die zunächst plastisch ist, Dehnung durch Turgor, Wachstum durch Anlagerung weiterer Wandlamellen, schließlich Einlagerung von Gerüstfibrillen und Ende der Dehnung (Sakkoderm).
Wann spricht man von sekundären Zellwänden?
Lösung
Wenn das Sakkoderm chemisch verändert wird oder zusätzliche Wandschichten angelagert werden.
Welches sind die wichtigsten Bestandteile der primären Zellwände?
Lösung
Pektine, Hemicellulosen, Glykoproteine, Cellulose.
Was ist Cellulose, chemisch gesehen?
Lösung
b-D-Glucan-Ketten, die gerade und unverzweigt sind, weil die Glucoseeinheiten jeweils um 180° verdreht sind.
Wie viele Monomere bilden ein Cellulose-Makromolekül?
Lösung
2000-15000.
In welcher Form sind die Cellulosemoleküle in der Zellwand organisiert?
Lösung
Als Elementarfibrillen (3 nm Durchmesser) und Mikrofibrillen (in Sekundärwänden, Durchmesser 5-30 nm).
Was ist die wichtigste Eigenschaft der Mikrofibrillen?
Lösung
Die hohe Reißfestigkeit.
Wo wird Cellulose synthetisiert?
Lösung
An Proteinkomplexen in der Plasmamembran. Jeder Komplex bildet mehrere Celluloseketten, die unmittelbar zu einer Elementarfibrille kristallisieren.
Welches sind die wirtschaftlich wichtigsten Cellulosequellen?
Lösung
Samenhaare der Baumwolle und Holz.
Wieviel Cellulose wird jährlich erzeugt?
Lösung
Etwa 10 Billionen Tonnen. Es ist damit das häufigste Makromolekül der Biosphäre.
Was ist Chitin, wo tritt es auf?
Lösung
Eine lineare Kette aus N-Acetylglucosamin, das bei Arthropoden, vielen Pilzen und manchen Algen vorkommt.
Was ist der Vorteil von Chitin gegenüber der Cellulose? Warum hat sich das Chitin dann nicht als Gerüstsubstanz durchgesetzt?
Lösung
Die höhere mechanische Stabilität. Die Synthese von Chitin benötigt Stickstoff, der für die meisten Pflanzen ein Mangelfaktor ist.
Wie wächst die Primärwand?
Lösung
Die Wandlamellen werden immer stärker gedehnt, während neue Lamellen angelagert werden. Die älteren Lamellen werden immer dünner und werden nach außen gedrängt. Die Richtung der Gerüstfibrillen und den neugebildeten Lamellen wird durch die kortikalen Mikrotubuli festgelegt. Die schließlich Form von Pflanzen- und Pilzzellen hängt davon ab, ob die primäre Zellwand isometrisch oder anisometrisch wächst.
Was versteht man unter Spitzenwachstum?
Lösung
Wachstum in nur einer Richtung, bedingt durch den Transport von Golgi-Vesikeln zur wachsenden Zellspitze (Wurzelhaare, Pilzhyphen, Pollenschläuche).
Wie erscheinen Plasmodesmen im Elektronenmikroskop?
Lösung
Als Röhren von 30-60 nm, deren Wand von der Plasmamembran gebildet wird und die vom ER durchzogen wird. Die Röhren sind in der Regel einfach, können aber auch verzweigt sein.
Wie lassen sich Plasmodesmen im Lichtmikroskop gut feststellen?
Lösung
Sie sind von einem Callose-Mantel umhüllt, der fluoreszenzmikroskopisch nachweisbar ist.
Was versteht man unter einem primären Tüpfelfeld?
Lösung
Gruppierungen von Plasmodesmata in bestimmten Zellwandbereichen.
Wie entstehen Siebporen?
Lösung
Durch sekundäre Erweitung der Plasmodesmata.
Was ist die Funktion der Plasmodesmata?
Lösung
Stoffaustausch.
Wie entstehen sekundäre Plasmodesmen? Warum sind sie notwendig?
Lösung
ER-Elemente zweier Nachbarzellen nähern sich der Zellmembran. Die Zellwand wird an dieser Stelle abgebaut. Die ER-Elemente beider Zellen fusionieren. Golgi-Vesikel liefern neues Wandmaterial. Sie sind notwendig, weil die Zellwand größer wird, und der Stoffaustausch durch Aufrechterhaltung der Plasmodesmendichte gewährleistet werden muss.
Welche Texturen der Cellulose-Fibrillen gibt es und wo kommen sie vor?
Lösung
Streutextur in der Primärwand, Paralleltextur in der Sekundärwand, je nach Zelltyp als Faser-, Schrauben- und Röhrentextur.
Welche Wandschichten finden sich an einer Tracheidenwand einer Konifere.
Lösung
Mittellamelle, Primärwand (Sakkoderm), dünne S1-Lamelle, dicke S2-Schicht (aus bis zu 50 Wandlamellen), dünne S3-Schicht (Tertiärwand).
Warum brauchen Landpflanzen Festigungsgewebe - welche Typen gibt es?
Lösung
Weil die tragende Kraft des Wassers fehlt. Faserzellen für Zugbelastung, verholzte Zellen für Druckbelastung.
Wodurch wird die Druckfestigkeit der Zellwand erhöht?
Lösung
Durch Inkrustierung der Gerüstfibrillen mit Silikaten und vor allem Ligninen.
Was bedeutet 'Verholzung' der Zellwand?
Lösung
Die Inkrustation mit Lignin, das in den Zellwänden ein starres Netz aus Riesenmolekülen ausbildet.
Was versteht man unter Verbundbauweise der verholzten Zellwände - welche Vorteile hat sie? Gibt es technische Nachahmungen?
Lösung
Materialien, die aus reißfesten, biegsamen Gerüstfibrillen mit einem dichten, starren Füllmaterial bestehen. Dies erlaubt hohe mechanische Belastbarkeit. Technische Anwendungen sind Faserplastiken, fest verleimte Pappe oder Holzfaserplatten.
Beschreiben Sie die Rolle von Inkrust und Gerüst für die Festigkeit von Reaktionsholz?
Lösung
Nadelbäume bilden Druckholz auf der Unterseite der Äste mit starker Lignifizierung. Laubbäume bilden Zugholz auf der Oberseite mit besonders dicken Sekundärwänden aus Cellulose.
Was sind Tüpfel?
Lösung
Beim Wandwachstum ausgesparte Kanäle für Stofftransport benachbarter Zellen. Sie korrespondieren sich an den primären Tüpfelfeldern.
Aus welchen Teilen besteht ein Hoftüpfel bei Koniferen?
Lösung
Hof, Schließhaut, Torus und Margo.
Welche Funktion hat der Torus?
Lösung
Die eines Rückschlagventils bei Lufteintritt.
Wie werden Zellwände wasserdicht gemacht?
Lösung
Durch Akkrustation von Cutin oder Suberin an das Sakkoderm.
Was bedeutet 'Verkorkung'
Lösung
Akkrustation mit Suberin.
Welche Teile der Suberinschicht sind besonders hydrophob? Wo entsteht Suberin und wie gelangt es aus der Zelle hinaus?
Lösung
Die eingelagerten Wachsfilme. Suberin selbst ist wasserdurchlässig. Suberin entsteht im glatten ER und gelängt nicht durch Vesikeltransport, sondern durch Diffusion zur Zelle hinaus. Ihr Bildungsort ist das glatte ER.
Warum ist die Lamellenbauweise der Sekundärwände für die Funktion der Verkorkung vorteilhaft?
Lösung
Selbst bei Fehlern in einzelnen Schichten wird noch eine große Dichtigkeit erreicht.
Was ist die Cuticula?
Lösung
Eine auf Epidermiszellen vorkommende lipophile Wandschicht aus Wachsfilmen in einer Cutinmatrix, die an die äußere Primärwand angelagert wird.
Was sind Cuticularschichten?
Lösung
Einlagerung von Cutinmassen in die äußeren Lamellen der primären Wand von Epidermiszellen, unterhalb der eigentlichen Cuticula
Was ist Callose? Wo tritt sie auf?
Lösung
Ein Glucan mit 1-3-Bindung der Monomeren. Sie kommt als Verschlussmaterial in Plasmodesmen und Siebporen vor, bei der Bildung von Pollenkörnern und versiegelt im Pollenschlauch die vegetative Zelle ab.
Was sind die wichtigsten Struktur- und Funktionselemente eines Mitochondrions? Wo findet der Citratzyklus, wo die ATP-Synthese statt?
Lösung
Cristae mit nichtplasmatischem Inneren, doppelte Membranhülle. Die ATP-Synthese findet an den Elementarpartikeln an der Innenseite der Innenmembran statt, der Citratzyklus in der Matrix im Innern des Organells.
Wie vermehren sich Mitochondrien?
Lösung
Durch Abschnürung und Ausbildung eines Septums des Intermembranraums.
Wie wird sichergestellt, dass alle Mitochondrien bei der Teilung mit DNS ausgestattet sind? Gibt es Unterschiede zur Mitose?
Lösung
Durch Polyploidie. Im Unterschied zur Mitose entstehen nicht identische Tochterstrukturen.
Gibt es Mitochondrien, die ohne DNS auskommen?
Lösung
Bei Hefen, die fakultativ aerob sind.
Womit steht das nichtplasmatische Innere der Cristae in Verbindung, wo sind die mtRibosomen? Wie unterscheiden sich innere und äußere Membran?
Lösung
Mit dem Intermembranraum der doppelten Membranhülle, die mtRibosomen liegen in der Matrix im Inneren des Organells. Während die äußere Membran Cholesterol enthält, weist die innere Membran stattdessen einen erheblichen Gehalt an Cardiolipin auf.
Was ist an der mtDNA besonders?
Lösung
Sie ist zirkulär und von stark variierender Größe.
Warum ist Proteinimport in die Mitochondrien sehr wichtig?
Lösung
Weil die meisten mitochondrialen Proteine kerncodiert sind.
Wie erzeugen die Mitochondrien ATP? Was versteht man unter der chemiosmotischen Theorie?
Lösung
Durch Elektronentransport von energiereichen Atmungssubstraten zum Sauerstoff. Dadurch entsteht ein Protonengradient an der inneren Mitochondrienmembran, im Intermembranraum sinkt der pH-Wert. Protonengradient und Membranpotential werden über die rotierenden ATP-Synthasekomplexe unter ATP-Bildung entladen. Dass Energie auch in Form von Ionengradienten und Membranpotential gespeichert werden kann ist die zentrale Aussage der Chemiosmotischen Theorie.
Warum muss die äußere Mitochondrienmembran durchlässig sind, wo liegt die eigentliche Diffusionsbarriere?
Lösung
Um den Proteintransport zu ermöglichen. Die innere Membran ist die Diffusionsbarriere.
Wie wird sichergestellt, dass die im Kern codierten mitochondrialen Proteine an den richtigen Wirkort gelangen?
Lösung
Durch Transitpeptide, die die Bindung an Translokatoren in der Mitochondrienmembran gewährleisten.
Wie ist ein typischer Mesophyll-Chloroplast aufgebaut?
Lösung
Lichtmikroskopisch lassen sich Grana und farbloses Stroma unterscheiden. Elektronenmikroskopisch sieht man eine doppelte Membranhülle und Einstülpungen der inneren Membran, die Grana entsprechen Thylakoidstapeln, die in das Stroma hineinreichen.
Welche Reaktionen laufen an den Thylakoiden, welche im Stroma ab?
Lösung
Lichtreaktionen der Photosynthese in den Thylakoiden, Dunkelreaktionen im Stroma, ebenso die Bildung von Stärkekörnern.
Was sind Plastidennucleoide und wo liegen sie?
Lösung
Ansammlungen von ptDNA in der Stromamatrix
Welche Gene sind auf der ptDNA lokalisiert
Lösung
Thylakoidproteine, Proteine der plastidären 70S-Ribosomen, Gene für plastidäre rRNAs.
Wie liegt die ptDNA vor?
Lösung
Als Ring
Welche Rolle spielt FtsZ bei der Plastidenteilung? Sind die Plastiden nach der Teilung voneinander isoliert?
Lösung
Es bildet einen kontraktilen Ring, der die Tochterplastiden durchschnürt. Durch lange Fortsätze (stromules) bleiben diese allerdings miteinander in Verbündung.
Was sind Megaplasten?
Lösung
Große, oft nur einzelne Chloroplasten in den Zellen mancher Grünalgen.
Was sind Pyrenoide?
Lösung
Stärkeherde, thylakoidarme Zentren der Stärkebildung im Stroma bei Algen.
Wie unterscheiden sich die Plastiden der Rotalgen von gewöhnlichen Chloroplasten und was lässt sich daraus über die Evolution der Rotalgen folgern?
Lösung
Die Thylakoide fehlen. Die Lichtsammelkomplexe ragen aus den Thylakoidflächen heraus. Entsprechende Lichtsammlerkomplexe weisen auch die Photosynthesemembranen der prokaryotischen Cyanobakterien auf.
Was sind Phycobilisomen?
Lösung
Die aus Phycobiliproteinen aufgebauten Lichtsammelkomplexe der Rotalgen und Cyanobakterien.
Was sind Proplastiden? Was sind Leucoplasten?
Lösung
Proplastiden sind undifferenzierte Plastiden (teilen sich häufig und sind amöboid beweglich), Leucoplasten sind differenzierte Plastiden in nicht grünem Gewebe, die Speicherfunktion übernehmen können.
Wo wird Stärke gespeichert?
Lösung
Im Stroma der Chloroplasten, endgültig in Amyloplasten.
Was ist Stärke biochemisch?
Lösung
ein Homopolymer aus a-Glucose-Einheiten
Was sind Etioplasten, was ist ein Prolamellarkörper?
Lösung
Aufgrund von Lichtmangel unvollständig differenzierte Plastiden, bei denen die Thylakoidmembranen als weitflächige Stapel (Prolamellarkörper) angehäuft sind.
Was sind Chromo-, was Gerontoplasten?
Lösung
Chromoplasten sind durch Carotenoide gefärbte Plastiden, die keine Photosynthese betreiben, sondern der Anlockung von Tieren (Blüten, Früchte) dienen. Gerontoplasten sind die ebenfalls gefärbten alternden Chloroplasten im Herbstlaub.
Welche Typen gibt es bei den Chromoplasten?
Lösung
Globulöse, tubulöse, kristallöse und membranöse Chromoplasten.
Wie unterscheiden sich Proto- und Eucyte hinsichtlich Größe und Länge der DNA?
Lösung
Eucyten haben etwas das 1000-fache Volumen von Protocyten, die DNA-Länge ist ebenfalls etwa 1000-mal länger.
Welche Bestandteile einer Bakterienzelle können Sie unterscheiden?
Lösung
Nucleoid, ribosomenreiches Cytoplasma, Plasmamembran, Zellwand (oft mit Mureinsacculus, bei gramnegativen Bakterien noch die äußere Membran.
Worin unterscheidet sich der genetische Apparat der Prokaryoten von dem der Eukaryoten?
Lösung
DNA ringförmig, einzelne Ringe in Nucleoiden versammelt, die nicht durch eine Membran vom Cytoplasma getrennt sind, keine Histone.
Wie wurde das Nucleoid entdeckt?
Lösung
Aufgrund Untersuchungen bei Cyanobakterien, wo das zentrale Nucleoid lichtmikroskopisch als 'Chromidialapparat' beschrieben wurde.
Wie wird bei Prokaryoten das genetische Material auf die Tochterzellen verteilt? Welche Rolle spielt dabei das FtsZ?
Lösung
Nach Verdopplung der DNA rücken deren Membrananheftungsstellen auseinander. Dazwischen wird ein Septum eingezogen. Das FtsZ bildet dabei einen kontraktilen Ring, der sich immer mehr zusammenzieht.
Inwiefern sind DNA und Proteinbiosynthese von Mitochondrien und Plastiden typisch prokaryotisch?
Lösung
DNA sind ebenfalls histonfrei und ringförmig, enthalten keine hochrepititiven Sequenzen, nur eine RNA-Polymerase, Ribosomen sind in Größe und Empfindlichkeit gegen Hemmstoffe dem bakteriellen 70S-Typ ähnlich.
Wie unterscheidet sich die innere Mitochondrienmembran von einer Eukaryotenmembran?
Lösung
Durch einen hohen Gehalt an Cardiolipin (typisch für bakterielle Membranen).
Was besagt die Endosymbiontentheorie?
Lösung
Die Eukaryoten entstanden durch Endosymbiose aus einer Wirtszelle und freilebenden Prokaryoten, die sich dann zu Mitochondrien und Plastiden entwickelten.
Was ist die Hydrogen-Hypothese und wieso wurde sie entwickelt?
Lösung
Die ersten Eucyten waren bereits eine zellulären Symbiose von methanogenen Archaeen und a-Proteobakterien. Die Bakterien bilden bei Sauerstoffmangel Wasserstoff, den die Archaeen für die Produktion von Methan benötigen.
Was bedeutet intertaxonische Kombination? Welche Auswirkungen hat sie für die Evolutionsbiologie?
Lösung
Durch Endosymbiose wurden verschiedene Organismen neu kombiniert. Das bedeutet, dass sich für die frühe Evolution keine Stammbäume aufstellen lassen, sondern im Grunde nur 'Abstammungsnetze'.
Welche Schritte folgten der Aufnahme des Endosymbionten? Was bedeutet in diesem Zusammenhang 'Gen-Transfer'?
Lösung
Wandverlust, Abstimmung von Vermehrung und Entwicklung auf die Wirtszellen, Entwicklung von Stoffaustausch. Verlagerung von genetischer Information aus den Symbionten/Organellen in die Wirtszellkerne (Gentransfer), kombiniert mit spezifischem Import von Proteinen (und tRNAs) aus dem Cytoplasma in die Organelle.
Wie sind die Plastiden der Pflanzen entstanden?
Lösung
Die Plastiden der Pflanzen weisen besondere Eigenschaften auf, welche darauf schließen lassen, dass sie durch primäre Endosymbiose mit einem photoautotrophen Cyanobakterium entstanden sind.
Man unterscheidet primäre und sekundäre Endosymbiosen als Prozesse der Aufnahme einer Zelle durch eine andere Zelle. Worin unterscheiden sich diese beiden Prozesse hinsichtlich der zellulären Struktur der aufgenommenen Zelle?
Lösung
Bei der primären Endosymbiose nimmt ein heterotropher Eukaryont einen phototrophen Prokaryonten auf. Bei der sekundären Endosymbiose nimmt ein heterotropher Eukaryont einen phototrophen Eukaryonten auf.
Wie heißt das Polymer, aus dem die Zellwand der Pilze besteht, und was ist sein Grundbaustein?
Lösung
Die Zellwände der Pilze sind aus Chitin aufgebaut. Sein Grundbaustein ist das N-Acetylglucosamin, eine D-Glucose, welche am zweiten C-Atom des Rings ein Stickstoffatom trägt, welches acetyliert ist.
Welche Stoffe werden in der Vakuole reversibel, welche dauerhaft gespeichert? Nennen Sie je 2 Beispiele.
Lösung
Die Vakuole speichert Zucker, Fettsäuren und Proteine reversibel. Diese können dem Stoffwechsel wieder zugeführt werden. Anders ist es bei Toxinen, Kristallen und Farbstoffen. Diese werden dauerhaft in Vakuolen gespeichert.
In welchen Schichten der pflanzlichen Zellwand tritt Pektin bzw. Cellulose auf?
Lösung
Pektin befindet sich in der Mittellamelle und der Primärwand der pflanzlichen Zellwand. Cellulose findet man in der Primär- als auch in der Sekundärwand.
Durch welche Strukturen wird der Wasser- und Stofftransport der Angiospermen gegenüber dem der Gymnospermen optimiert?
Lösung
Gymnospermen sind primitive Samenpflanzen. Angiospermen weisen ein differenzierteres Leitgewebe als die Gymnospermen auf. Zum Wassertransport dienen neben den Tracheiden auch Tracheen. Bei Angiospermen findet man anstelle der Siebzellen und Strasburgerzellen (Gymnospermen) Siebröhren mit Geleitzellen zum besseren Stofftransport.
Inwiefern stellt die Siebröhre der Angiospermen eine zelluläre Besonderheit dar?
Lösung
Die Siebröhre der Angiospermen ist lebend, besitzt aber keinen eigenen Zellkern. Sie wird von der Geleitzelle versorgt.
Nennen Sie eine Funktion der Gewebe Epidermis, Palisadenparenchym, Schwammparenchym eines Blattes.
Lösung
Die Epidermis stellt das Abschlussgewebe dar und dient dem mechanischen Schutz. Das Palisadenparenchym ist für die Assimilation verantwortlich, das Schwammparenchym dient der Transpiration und der Regulierung des Gasaustausches des Blattes.
Charakterisieren Sie den Aufbau einer Anthere.
Lösung
Der Staubbeutel (Anthere) besteht aus einem Mittelteil, dem Konnektiv. An dem Konnektiv sitzen seitlich zwei Theken, wobei je eine aus zwei Pollensäcken besteht.
Wo befindet sich bei den Samenpflanzen der weibliche Gametophyt (= Embryosack)?
Lösung
Der weibliche Gametophyt der Samenpflanzen befindet sich in der Samenanlage. Diese umfasst den weiblichen Gametophyten (Embryosack mit Eizelle), den Nucellus (Megasporangium) und das Integument (sterile Hülle, welche das Megasporangium umgibt).
Worin besteht der Unterschied zwischen einem Perigon und einem doppelten Perianth? Nennen Sie je ein Beispiel.
Lösung
Bei einem Perigon, wie es bei Allium (Lauch-Arten) vorkommt, sind alle Blütenhüllblätter gleich. Bei einem doppelten Perianth sind die Blütenhüllblätter in Kelch und Krone gegliedert (Kalanchoe = Sukkulente)
Welche Strukturen sind saftig-fleischig bei der Brombeere und bei der Kirsche? Wie nennt man die Fruchtformen?
Lösung
Bei der Brombeere sind Exo- und Mesokarp fruchtig-fleischig, die Fruchtform nennt man Sammelsteinfrucht. Bei der Kirsche sind ebenfalls Exo- und Mesokarp fruchtig-fleischig. Hier handelt es sich um eine Steinfrucht.
Warum ist die Kokosnuss keine `Nuss´ und die Erdbeere keine `Beere´? Um welche Fruchtformen handelt es sich jeweils?
Lösung
Das Perikarp der Beeren wird in allen seinen Teilen fleischig und saftig und häufig gefärbt. Das Perikarp der Erdbeere ist nicht weich. Bei der Erdbeere handelt es sich um eine Sammelnussfrucht. Bei Nüssen entwickelt sich das gesamte Perikarp meist zu einem harten, dickwandigen Gehäuse, welches in der Regel nur einen einzigen Samen umschließt. Das Perikarp der Kokosnuss allerdings ist nicht hart. Hierbei handelt es sich um eine Steinfrucht.
Was ist ein Balg? In welcher Pflanzenfamilie finden sie Bälge (oder Bälgchen)?
Lösung
Die Balgfrucht besteht aus einem einzigen Fruchtblatt. Die Öffnung erfolgt in der Regel an der Bauchnaht, so z.B bei den Früchten des Rittersporns (Delphinium). In seltenen Fällen erfolgt die Öffnung an der Rückennaht, z.B. bei Magnolia. Sie gilt als die primitivste Fruchtform und ist in der Familie der Hahnenfußgewächse (Ranunculaceen) häufig.
Wodurch unterscheiden sich Beeren, Steinfrüchte und Nüsse? Nennen Sie je ein Beispiel.
Lösung
Sie unterscheiden sich in der Ausbildung des Perikarps. Das der Beere, z.B. einer Tomate, ist fleischig. Das Perikarp der Steinfrüchte, z.B. der Kirsche, ist außen fleischig (Exo- und Mesokarp) und innen holzig (Endokarp). Das Perikarp der Nüsse, z.B. der Haselnuss, ist trocken und holzig.
Was versteht man unter `hypogäischer Keimung´? Nennen Sie eine Familie als Beispiel.
Lösung
Man unterscheidet zwischen hypogäischer und epigäischer Keimung. Bei der hypogäischen Keimung kommt es zur Streckung des Epicotyls und der Präsentation von Folgeblättern als erste assimilierende Blätter, während die Speichercotyledonen im/am Boden bleiben. Als Beispiel kann die Familie der Fabaceae (Hülsenfrüchtler, Leguminosen) genannt werden.
Was versteht man unter dem `offenen Wachstum´ der Pflanzen?
Lösung
Unter dem `offenen Wachstum´ der Pflanzen versteht man die kontinuierliche Ausgliederung von Seitenanlagen am Apikalmeristem (Bildungsgewebe).
Was versteht man unter Reembryonalisierung? Geben Sie zwei Beispiele.
Lösung
Mit Reembryonalisierung ist die Fähigkeit ausdifferenzierter Zellen beschrieben, wieder meristemisch zu werden. Im Bereich der primären Rinde wird durch Reembryonalisierung von Rindenzellen ein neues Kambium angelegt, das Korkkambium (Phellogen). Kork wird auch als Verschlusssubstanz bei
Wundreaktionen gebildet (z.B. Schorf bei Äpfeln oder Kartoffeln). Weitere Beispiele sind Wurzelkambium und interfaszikuläres Kambium.
Wie entsteht eine gefiederte Blattspreite?
Lösung
Eine gefiederte Blattspreite entsteht durch die lokalen Unterschiede in der Teilungsaktivität des Randmeristems.
Charakterisieren Sie ein xeromorphes Blatt mit mindestens drei Eigenschaften.
Lösung
Pflanzen sehr trockener Gebiete zeichnen xeromorphe Blätter aus. Sie tragen eine doppelte Epidermis, eine verdickte Cuticula und eingesenkte Stomata. Sie sind klein, ganzrandig und weisen ein verdicktes Palisadenparenchym auf. Eine wichtige Eigenschaft dieser Pflanzen, welche xeromorphe Blätter tragen, ist die Wassersparsamkeit.
Auf welchen beiden Eigenschaften pflanzlicher Oberflächen beruht der `Lotus-Effekt´?
Lösung
Der Lotuseffekt wurde nach der Lotosblume benannt, welche die Eigenschaft zeigt, immer sauber zu sein. Nicht einmal Klebstoff bleibt an der Oberfläche der Blätter hängen. Diese Eigenschaft beruht auf mikroskopisch kleinen Noppen, den Epidermispapillen, auf der Oberfläche der Blätter und cuticularen (hydrophoben) Wachsen.
Vergleichen Sie Epidermis und Rhizodermis hinsichtlich ihres Vorkommens am pflanzlichen Organismus, ihrer strukturellen Besonderheiten und Hauptfunktionen.
Lösung
Die pflanzliche Epidermis ist das Abschlussorgan aller oberirdischen Organe gegenüber ihrer Umwelt. Demnach finden wir sie an Blatt und Achse der Pflanzen. Die Oberseite der Epidermiszellen ist zum Schutz mit der wachsartigen, wasserabstoßenden Cuticula versehen. Die Spaltöffnungen (Stomata) dienen dem Gasaustausch und befinden sich, je nach Pflanzenart, nur an Oberseite, Unterseite bzw. an beiden Epidermisseiten der Blätter. Sie sind häufig auch an der Epidermis von Sprossachse und Blütenblättern zu finden. An den Wurzeln fehlen sie gänzlich. Die jungen Wurzeln weisen als Abschlussorgan die Rhizodermis auf, welche auch die Wurzelhaare der jungen Pflanzen ausbildet. Im Vergleich zur Epidermis besitzt die Rhizodermis keine Cuticula. Ihre Hauptfunktion besteht in der Wasser- und Nährsalzaufnahme der Pflanzen.
Wozu benötigen Stauden die Zugwurzeln? Mangroven die Atemwurzeln? Palmen die Stelzwurzeln? epiphytische Orchideen ein `Velamen radicum´?
Lösung
Die Zugwurzeln der Stauden dienen der Regulation der Tiefenlage. Sie dienen dem Schutz der Erneuerungsknospen, die durch eine Wurzelverkürzung in Bodennähe oder unter die Erdoberfläche gezogen werden. Junge Rhizome oder Zwiebeln werden nach der Keimung durch solche Wurzeln unter die Erdoberfläche gezogen. Als Mangroven werden das Ökosystem tropischer Gezeitenwälder und auch deren Baumarten bezeichnet, die diesen Wald bilden. Mangroven benötigen Atemwurzeln (Pneumatophoren) zur Durchlüftung der im Schlick liegenden Wurzeln. Da der Boden den sie besiedeln sauerstoffarm ist, bilden Mangroven Wurzeln, die aus der Erde herausragen. So bekommt das Interzellularensystem des Rindengwebes Luftkontakt. Die Stelzwurzeln der Palmen gleichen ein fehlendes sekundäres Dickenwachstum aus. Beim `Velamen radicum´ handelt es sich um eine mehrschichtige Epidermis, welche an Luftwurzeln ausgebildet wird. Sie besteht zum größten Teil aus abgestorbenen Zellen, welche wie ein Schwamm Regenwasser aufnehmen und speichern können.
Warum findet man Stelzwurzeln vor allem bei monokotylen Bäumen?
Lösung
Man findet Stelzwurzeln vorrangig bei monokotylen Bäumen, da diese das fehlende sekundäre Dickenwachstum kompensieren.
Nennen Sie je eine Nutzpflanze, von der die Knospen; Achsen, Blätter, Wurzeln, Samen, Früchte essbar sind.
Lösung
Kapern, Rosenkohl und Gewürznelken sind Knospen von Nutzpflanzen. Von Spargel, Kartoffel und Kohlrabi verzehrt man die Achsen. Bei Salat und Spinat handelt es sich um die essbaren Blätter von Pflanzen. Von Karotten und Schwarzwurzeln werden die Wurzeln verzehrt. Kürbiskerne und Sonnenblumenkerne sind die essbaren Samen von Pflanzen. Kirschen, Äpfel, Birnen sind die essbaren Früchte der Nutzpflanzen.
Welche Pflanzenteile der folgenden Pflanzen sind essbar? Benennen Sie die Strukturen so genau wie möglich: Kartoffel; Tomate, Karotte, Erdbeere
Lösung
Von der Kartoffel wird die Ausläuferknolle, von der Tomate die Beere und von der Karotte die Primärwurzel gegessen. Bei der Erdbeere handelt es sich um eine Sammel-Steinfrucht.
Nucleinsäuren sind Heteropolymere. Aus welchen Bausteinen bestehen sie?
Lösung
Die monomeren Bausteine sind Nucleotide, welche sich aus einem Nucleosid (heterocyclische Purin- oder Pyrimidinbase mit N-glykosidisch gebundenem Zucker) und einem an den Zucker gebundenen Phosphorsäurerest zusammensetzen.
Welche Vorstufen werden zur Nucleinsäure -Synthese benötigt?
Lösung
Nucleosidtriphosphate.
Das Polynucleotid DNA speichert genetische Informationen. Welche Komponente(n) ist/sind für den Informationsgehalt bedeutsam?
Lösung
Die Sequenz der Basen in einem DNA-Strang.
Geben Sie die zum DNA-Abschnitt#5’GAATTC3’# komplementäre DNA-Sequenz in der üblichen Leserichtung an.
Lösung
Die Basenabfolge der Nucleinsäuren wird stets in 5’-3’ Richtung gelesen. Der komplementäre Strang hat folgende Sequenz#5’GAATTC3’.
Worin bestehen prinzipielle Unterschiede zwischen DNA und RNA?
Lösung
DNA dient der Speicherung von Information, liegt im Allgemeinen doppelsträngig vor (Ausnahmen: einige Phagen und Viren), enthält 2-Desoxyribose als Zuckerkomponente der Nucleotide, Thymin dient neben Adenin, Guanin und Cytosin als Base.# RNA dient der Umsetzung von Information, liegt als Einzelstrang vor, enthält Ribose als Zuckerkomponente der Nucleotide, Thymin ist durch Uracil ersetzt.
Was ist die vorherrschende Sekundärstruktur der DNA?
Lösung
DNA liegt gewöhnlich als Doppelstrang aus zwei antiparallel und helikal angeordneten Molekülen vor (Ausnahmen: einige Phagen und Viren). Die DNA bildet zumeist eine rechtsgängige Schraube (Doppelhelix) in der so genannten B-Form.
Vergleichen Sie die Sekundärstruktur der DNA mit der der RNA.
Lösung
DNA: zwei antiparallel und helikal angeordnete Moleküle (DNA-Doppelhelix). Die Helix wird durch intermolekulare Basenpaarung (Wasserstoffbrücken) stabilisiert. RNA: einzelsträngig, stabilisierende Sekundärstrukturen bilden sich ebenfalls durch intramolekulare Basenpaarung (Wasserstoffbrücken) aus.
Beschreiben Sie das grundlegende Prinzip der DNA-Replikation.
Lösung
Es handelt sich um eine semikonservative Replikation. Hierbei trennen sich die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix voneinander und an jedem der Einzelstränge wird ein basenkomplementärer Partnerstrang neu gebildet.
Welche Konsequenzen hat die antiparallele Struktur der DNA für die Replikation?
Lösung
Nur der eine Strang ('Vorwärtsstrang') kann kontinuierlich verlängert werden, der Gegenstrang wird stückweise repliziert.
Wodurch unterscheidet sich die DNA des Zellkerns von der der Zellorganellen?
Lösung
Zellkern: DNA liegt linear vor und ist polyreplikonisch.#Organellen: DNA liegt zirkulär vor und ist monoreplikonisch.
Welche Funktionen werden von RNA ausgeübt?
Lösung
mRNA, messenger-RNA, Abschrift eines für die Proteinsynthese relevanten Abschnittes eines Gens, während der Translation dient sie als Matrize für die sequenzielle Anheftung der tRNA (s. u.) und legt damit die Abfolge der Aminosäuren im Protein fest. Jeweils drei Basen (ein Codon, Basentriplett) dienen als Anheftungsstelle für eine bestimmte tRNA. #tRNA, transfer-RNA, ist an der Translation beteiligt, verfügt über ein Anticodon und trägt eine spezifische Aminosäure.#rRNA, ribosomale RNA, ist am Aufbau der Ribosomen beteiligt.
Wie entsteht die 'Kleeblattstruktur' der tRNA?
Lösung
Durch Basenpaarung über Wasserstoffbrücken in bestimmten Bereichen des Moleküls.
Welche Funktionen werden von Proteinen ausgeübt?
Lösung
Sie fungieren als Enzyme, Strukturproteine, Speicherproteine, Rezeptorproteine, Translokatorproteine oder Motorproteine.
Wodurch ist eine Aminosäure charakterisiert?
Lösung
Aminosäuren zeichnen sich durch ein C-Alpha-Atom aus, das mit einer Carboxylgruppe, einer Aminogruppe, einem Wasserstoffatom und einem Rest R substituiert ist.
Beschreiben Sie eine Peptidbindung.
Lösung
Über eine Peptidbindung werden zwei Aminosäuren linear miteinander verknüpft. Dabei kommt es zu einer formal (!) als Kondensationsreaktion unter Wasseraustritt aufzufassenden Verknüpfung der Carboxylgruppe der einen mit der Aminogruppe der nächsten Aminosäure. Die Peptidbindung ist aufgrund ihres partiellen Doppelbindungscharakters planar und starr.
Unter welchen Bedingungen ist die Löslichkeit von Proteinen in Wasser am geringsten?
Lösung
Falls der pH-Wert der Lösung dem isoelektrischen Punkt des Proteins entspricht. Das Protein weist bei diesem pH-Wert keine Nettoladung auf und besitzt daher nur schwache Hydrathüllen.
Nennen Sie die häufigsten Sekundärstrukturelemente von Proteinen.
Lösung
Alpha-Helix und Beta-Faltblatt.
Wodurch werden Sekundärstrukturelemente von Proteinen stabilisiert?
Lösung
Durch Wasserstoffbrücken zwischen den C=O- und den N-H-Gruppen der Peptidbindungen von Aminosäuren, die in der Primärsequenz voneinander entfernt sind.
Unterscheiden Sie Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur von Proteinen.
Lösung
Primärstruktur: lineare Abfolge der Aminosäuren, Sekundärstruktur: Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den C=O- und den N-H-Gruppen der Peptidbindungen voneinander in der Primärsequenz entfernter Aminosäuren (z. B. Alpha-Helix, Beta-Faltblatt), Tertiärstruktur: die kompakte, dreidimensionale Struktur der Polypeptidkette, Quartärstruktur: Ausbildung eines supramolekularen Verbundes mehrerer Polypeptidketten.
Wie entsteht die Tertiärstruktur und wodurch wird sie stabilisiert?
Lösung
Durch Auffaltung während der Translation, oft unter Beteiligung von Hilfsproteinen (Chaperonen). Stabilisiert wird die Struktur durch Wasserstoff- und Disulfidbrücken, apolare Wechselwirkungen, Isomerisierung von Prolin-Peptidbindungen und gelegentlich durch Modifikationen (z.B. Glykosylierung).
Wie ist die genetische Information im Zellkern verschlüsselt?
Lösung
In Basensequenzen langer DNA-Doppelhelices.
Sind Chromosomen und DNA eigentlich dasselbe?
Lösung
Nein - ein Chromosom enthält die DNA-Doppelhelix, aber auch Proteine, die für die Verpackung der DNA wichtig sind.
Was ist Chromatin?
Lösung
Die Substanz der Chromosomen, also DNA, Histone und Nichthiston-Proteine.
Was versteht man unter 'Arbeits-' und 'Transportform' des Chromatins?
Lösung
Dekondensiertes, physiologisches Chromatin ist die 'Arbeitsform'. Vor der Zellteilung wird das Chromatin verdichtet und verpackt (Kondensation) und dann in Form der Chromosomen sichtbar ('Transportform').
Was sind Transkriptionsfaktoren?
Lösung
Proteine, die an Promotoren von Genen binden und deren Aktivität steuern können.
Warum sind alle Vielzeller auch während ihrer Ontogenese Einzeller gewesen?
Lösung
Weil alle Keimzellen einzellig sind.
Was versteht man unter Ontogenese?
Lösung
Individualentwicklung eines Lebewesens (auch eines Organs oder eines Gewebes).
Warum sind Viren keine Lebewesen?
Lösung
Sie können sich nicht selbstständig fortpflanzen und haben keinen eigenen Stoffwechsel ('geborgtes Leben').
Warum können Pflanzen nicht laufen?
Lösung
Aufgrund ihrer rigiden Zellwand und ihrer offenen Körperorganisation.
Was bedeuten phototroph, osmotroph, phagotroph und mixotroph?
Lösung
Phototroph (=photoautotroph): Photosynthese incl. Kohlenstoff-Assimilation; osmotroph: Aufnahme von gelösten Stoffen; phagotroph: Aufnahme von Partikeln; mixotroph: Kombination aus Photo- und Phagotrophie.
Was sind Homo-, was sind Heteropolymere? Nennen Sie Beispiele
Lösung
Homopolymere bestehen aus nur einer Sorte von Monomeren (Beispiel: Cellulose), Heteropolymere enthalten verschiedene Monomere (Beispiel: Nucleinsäuren, Proteine).
Warum ist Wasser ein geeignetes Lösungsmittel für polare und geladene Substanzen?
Lösung
Wasser ist ein polares Medium, seine Moleküle stellen starke elektrische Dipole dar, die Wasserstoffbrücken untereinander ausbilden. Polare Substanzen sind hydrophil, sie fügen sich in das Maschenwerk der Wasserstoffbrücken ein, geladene Gruppen bilden zudem starke Hydrathüllen aus.
Wodurch unterscheiden sich Speicher- und Membranlipide, und welchen Einfluss hat dies auf ihr Verhalten im wässrigen Milieu?
Lösung
Speicherlipide sind Triacylglycerine, d. h. die drei Hydroxylgruppen des Glycerin liegen jeweils verestert mit Fettsäuren vor. Diese Lipidform ist hydrophob und aggregiert in wässrigem Milieu unter Ausbildung von Oleosomen. Membranlipide sind dagegen amphiphile Moleküle, nur zwei Hydroxylgruppen des Glycerin liegen verestert mit Fettsäuren vor (hydrophober Teil), die dritte Hydroxylgruppe trägt eine polare Kopfgruppe (hydrophiler Teil). Daher bilden sie im wässrigen Milieu flächige Strukturen aus, wobei die hydrophilen Bereiche in die Wasserphase eintauchen, wohingegen die unpolaren Reste keinen Kontakt mit dem wässrigen Milieu aufnehmen. Dabei kommt es zur Ausbildung von monomolekularen Lipidfilmen (Monolayer) an der wässrigen Oberfläche oder von Lipiddoppelschichten (Bilayer) im Innern einer Wasserphase.
Welche Klasse der Membranlipide kommt in Pflanzenzellen ausschließlich in Plastidenmembranen vor?
Lösung
Glykolipide: Die polare Kopfgruppe besteht aus einem Zucker, der glykosidisch an die C3-Hydroxylgruppe des Glycerins gebunden ist. Als Zucker kommen Galactose (Galactolipide) oder Sulfochinovose (Sulfolipide) vor.
Nennen Sie die wichtigsten Stoffwechselreaktionen, die im Grundplasma der pflanzlichen Zelle stattfinden.
Lösung
Glykolyse, Bildung von Speicherlipiden, Synthesen von Aminosäuren und Nucleotiden, Proteinbiosynthese, Synthese der Saccharose, oft auch Sekundärstoffwechsel.
Was bezeichnet man bei den Pilzen mit den Begriffen “saprophytisch” und “parasitisch”?
Lösung
Saprophytische Pilze ernähren sich von nicht mehr lebenden Nahrungsquellen. Sie nehmen tote organische Substanz auf. Parasiten ernähren sich von lebenden Organismen. Hier muss zwischen biotrophen, welche auf den lebenden Wirt angewiesen sind und den nektotrophen, welche den Wirt abtöten, unterschieden werden.
Was ist der `Symplast´ der höheren Pflanzen?
Lösung
Mit dem `Symplast´ der höheren Pflanzen wird die Gesamtheit aller durch Plasmodesmen verbundenen Protoplasten beschrieben. Der symplastische Transport von Stoffen findet über diese Plasmodesmen statt.
Erläutern Sie den Aufbau und den Öffnungsmodus einer Schote.
Lösung
Die Schote ist eine Sonderform der Kapsel und entwickelt sich aus zwei Fruchtblättern, wobei diese an ihren Rändern miteinander verwachsen sind (coeno-parakarp) und sich klappig von ihren, die Placenten tragenden, Rändern ablösen. Zwischen denen ist eine falsche Scheidewand ausgespannt. Die randlichen Plazentaleisten wuchern gegen die Mitte und bilden eine Trennhaut (falsche Scheidewand). Die zwei Fruchtblätter verbleiben als samenlose Klappen. Diese lösen sich vom samentragenden, auf dem Fruchtstiel stehengebliebenen Plazentarahmen (= Replum). Der Öffnungsmechanismus wird als valvat bezeichnet.
Welche Organismen werden zur Gruppe der Pflanzen gestellt?
Lösung
Organismen mit folgenden Merkmalen: durch primare Endocytobiose von Cyanobakterien photoautotroph, Plastiden einfach mit doppelter Membran
Weshalb sind Archaeen und Bakterien keine Pflanzen?
Lösung
Weil sie keinen echten Zellkern besitzen, also Prokaryoten sind.
Welche wichtigen Strukturen lassen sich in einem eukaryotischen pflanzlichen Einzeller unterscheiden?
Lösung
Geißel, kontraktile Vakuolen, Mitochondrien, Zellkern mit Nucleolus, Chloroplasten, freies Paramylum, Pyrenoid.
Warum wird trotz der großen Unterschiede zwischen Pro- und Eukaryoten angenommen, dass alle heute lebenden Organismen einen gemeinsamen Ursprung haben?
Lösung
Es gibt große molekulare und feinstrukturelle Gemeinsamkeiten.
Warum gilt die Fortpflanzungsfähigkeit als wichtigstes Kriterium für 'Leben'?
Lösung
Weil alle anderen Lebenseigenschaften entweder Folgen davon oder Voraussetzungen dafür sind.
Warum ist die kugelförmige Alge Volvox, einer der ersten pflanzlichen Vielzeller, eine Sackgasse der Evolution geblieben?
Lösung
Weil die Kugelform eine kleine Außen-Oberfläche bietet.
Welche Rolle spielen die Armleuchteralgen (Charophytina) in der Evolution der Landpflanzen?
Lösung
Unter den heute lebenden Algen sind die Armleuchteralgen (Charophytina) die engsten Verwandten der Landpflanzen. Sie umfassen hochentwickelte Grünalgen mit Thalli, welche regelmäßig in gewebeartige und fädige Abschnitte unterteilt sind. Die Fortpflanzungsorgane erreichen eine sehr eigentümliche Komplexität.
Welche Bedeutung haben Cuticula, Wurzeln bzw. Rhizoide und Tracheiden/Tracheen bzw. Hydroide für das Leben der Pflanzen auf dem Land?
Lösung
Die Cuticula dient dem Verdunstungsschutz der Pflanzen auf dem Land. Wurzeln und Rhizoide benötigen Landpflanzen, um Wasser und Nährstoffe aus dem umliegenden Areal aufzunehmen, welche dann durch Tracheen/ Tracheide bzw. Hydroide in der Pflanze transportiert werden.
Mit welcher Struktur innerhalb ihres Generationswechsels breiten sich Moose, Farne und Samenpflanzen aus? Nennen Sie den jeweiligen Ploidiegrad.
Lösung
Moose und Farne breiten sich mit Hilfe von Sporen (n) aus, Samenpflanzen mit Hilfe von Samen (2n).
Welche fünf Bedingungen müssen erfüllt sein, damit keine Evolution stattfindet (Hardy-Weinberg-Gesetz)?
Lösung
Das Hardy-Weinberg-Gesetz ist ein zentrales Element der Populationsgenetik. Es macht eine Aussage darüber, unter welchen Bedingungen Allel- und Genotypfrequenzen in aufeinander folgenden Generationen unverändert bleiben. Das ist dann der Fall, wenn: die Fitness unterschiedlicher Genotypen gleich ist; eine ausreichende Populationsgröße zufällige Fluktuation von Allelfrequenzen (genetische Drift) ausschließt; die Kreuzung zwischen unterschiedlichen Genotypen zufällig ist und wenn keine neuen Allele durch Mutation bzw. durch Genfluss auftreten.
Was bezeichnet der Begriff ‘Genetische Drift’?
Lösung
Zufällige Verschiebungen von Allelfrequenzen in aufeinander folgenden Generationen werden als genetische Drift bezeichnet. Hierbei handelt es sich um einen weiteren, die genetische Struktur von Arten beeinflussenden Faktor.
Was versteht man unter phänotypischer Plastizität?
Lösung
Unter 'phänotypischer Plastizität' versteht man, dass ein Genotyp (d.h. ein Individuum mit fester genetischer Konstitution) in Abhängigkeit von den umgebenden Umweltbedingungen unterschiedliche Phänotypen (Erscheinungsformen) hervorbringen kann.
Was versteht man unter ‘reproduktiver Isolation’?
Lösung
Die reproduktive Isolation ist eine wichtige Voraussetzung der Artbildung, welche bei allopatrischer Artbildung durch die geographische Trennung gewährleistet wird. Reproduktive Isolation bedeutet ganz einfach, dass Tiere, die ursprünglich einer Art angehörten, sich nicht mehr paaren können, z.B. weil ein Teil der Population plötzlich beginnt, sich an einem anderen Ort/ zu einer anderen Zeit fortzupflanzen, das Balzverhalten ändert, oder weil ganz einfach die Geschlechtsteile nicht zusammen passen. In diesen Beispielen (örtliche, zeitliche Isolation) wäre das Zeugen fruchtbarer Nachkommen zwar theoretisch noch möglich, es findet aber nicht mehr statt. Man spricht von präzygotisch. Es kommt also gar nicht erst zur Bildung einer befruchteten Eizelle (Zygote), da dies durch die genannten Gründe verhindert wird. Der zweite Fall der reproduktiven Isolation ist ein postzygotischer Mechanismus ("nach der Befruchtung"). Es kommt zwar noch zur Paarung/ zur Befruchtung, diese hat aber keinen Erfolg, da keine lebens- oder fortpflanzungsfähigen Nachkommen entstehen oder Eizelle und Spermium inkompatibel sind (Hybridsterilität, - Zusammenbruch).
Nennen Sie drei Möglichkeiten der morphologischen Organisation von Grünalgen.
Lösung
Grünalgen können z.B. monadal (einzellig, begeißelt, mit Augenfleck u. kontraktiler Vakuole --> Flagellaten, teilweise mit Zellwand, können Kolonien bilden) organisiert sein. Außerdem auch kokkal (ohne Geißel, mit Zellwand, Einzeller, Coenobien, Aggregationsverbände), trichal (Mehrzeller aus unverzweigten Fäden, Differenzierung in verschiedene Fadentypen möglich = heterotrichal), siphonal (Einzeller mit vielkerniger Zelle = polyenergide, Coenoblast) oder auch als Gewebethallus (Mehrzeller mit echten, teilweise von Scheitelzellen gebildeten Geweben).
Wie unterscheiden sich die Zellen einer grünen Moospflanze und einer grünen Farnpflanze hinsichtlich der Zahl der in ihr enthaltenen Chromosomensätze?
Lösung
Die Zellen der grünen Moospflanze sind haploid, die der grünen Farnpflanze diploid.
Wie heißen die der Verankerung und Wasseraufnahme dienenden Strukturen bei Moosen bzw. Farngewächsen/Samenpflanzen und wie unterscheiden sie sich?
Lösung
Die der Wasseraufnahme dienenden Strukturen der Moose, welche auch den Thallus am Substrat befestigen heißen Rhizoide. Sie sind einzellig, bilden Zellfäden und besitzen, im Vergleich zu den Wurzeln der Farngewächse und Samenpflanzen, kein spezialisiertes Leitgewebe. Farne und Samenpflanzen besitzen ein vielzellig-dreidimensionales Organ, die Wurzel, welche differenziert aufgebaut ist und effektiver arbeitet.
Durch welche Art von Zellteilung, in welchen Organen und in welcher Generation werden bei den Moosen und Farnen Gameten bzw. Sporen gebildet?
Lösung
Die Gameten entstehen in der Generation des Gametophyten, im Gametangium durch Mitose. Die Sporen wiederum werden in der Generation des Sporophyten im Sporangium durch Meiose entwickelt.
An Organen welcher Art (Wurzel, Achse, Blatt) finden sich die Sporangien bei den Farngewächsen (Pteridophytina)?
Lösung
Die Sporangien der Farngewächse befinden sich an den Sporophyllen (Blätter mit Sporangien).
Wie unterscheiden sich die Hauptfruchtkörper der Ascomyceten und der Basidiomyceten voneinander?
Lösung
Das Mycel der Ascomyceten und der Vegetationskörper dieser Pilze, besteht aus vielen, kleinen, septierten, haploiden Hyphen (Pilzfäden, die aus lang gestreckten, oft verzweigten Zellen bestehen) und aus dem Dikaryon. Die Basidiomyceten weisen lediglich das Dikaryon auf.
Was wird (bei den Pilzen) mit dem Begriff Dikaryon bezeichnet?
Lösung
Bei dem Dikaryon der Pilze handelt es sich um ein Gewebe, dessen Zellen zwei haploide Kerne tragen.
Chitinpilze können in Symbiose mit Landpflanzen leben. Wie heißt diese Symbiose und wie lässt sich eine symbiotische Beziehung allgemein definieren?
Lösung
Die Symbiose von Wurzeln der Landpflanzen und Pilzen im Bereich der Rhizosphäre nennt man Mykorrhiza. Symbiotische Beziehungen sind Lebensgemeinschaften nicht miteinander verwandter Organismen zum gegenseitigen Vorteil.
Etwa wie viel Prozent aller bekannten Landpflanzen sind Blütenpflanzen (Magnoliopsida, Angiospermae)?
Lösung
Circa 85 % aller bekannten Landpflanzen sind Blütenpflanzen (80 - 90 % gilt als richig). Die Einfurchenpollen (monocolpat) -Zweikeimblättrigen (Magnoliopsida) bilden eine Gruppe von Pflanzen aus der Abteilung der Bedecktsamer (Angiospermae).
Welche Gymnospermengruppe ist in der mitteleuropäischen Flora heimisch? Nennen Sie zwei in diese Pflanzengruppe gehörende einheimische Arten.
Lösung
Die Nadelbäume sind in der mitteleuropäischen Flora heimisch. Einheimische Arten, die zu den Nadelbäumen gehören sind z.B. die Kiefer, Tanne und Fichte.
Warum wird der Generationswechsel der Landpflanzen als heteromorph-heterophasisch bezeichnet?
Lösung
Die zwei Generationen der Landpflanzen sind unterschiedlich gebaut (heteromorph) und haploid, bzw. diploid (heterophasisch).
Nennen Sie je eine Samenpflanzengruppe mit eingeschlechtigen bzw. mit zwittrigen Blüten.
Lösung
Alle Angiospermen weisen zwittrige Blüten auf. Eingeschlechtige Blüten findet man bei den Nadelbäumen, den Palmfarnen, dem Ginkgo und den Gnetales.
Was ist eine zwittrige Blüte und bei welcher Teilgruppe der Samenpflanzen findet man zwittrige Blüten?
Lösung
In einer zwittrigen Blüte sind sowohl männliche (Staubblätter) als auch weibliche (Fruchtblätter) Fortpflanzungsorgane enthalten, auch Mikro- und Megasporophylle (- sporangien) genannt. Man findet zwittrige Blüten bei den Angiospermen.
Was versteht man (bei Blütenpflanzen mit hermaphroditen Blüten) unter dem Begriff “Selbstinkompatibilität”?
Lösung
Mit der Selbstinkompatibilität wird eine Selbstunverträglichkeit zwittriger Blüten beschrieben. Sie ist eine Möglichkeit, dass sich zwittrige Blüten nicht selbst befruchten. Die Befruchtung eines Individuums durch die Spermazellen des eigenen Pollens ist nicht möglich. Es gibt mehrere Systeme der Selbstinkompatibilität, denen aber stets dasselbe genetische Prinzip zugrunde liegt. Nämlich folgender: Exprimieren das Pollenkorn bzw. der männliche Gametophyt und der Griffel bzw. die Narbe das gleiche Allel eines Selbstinkompatibilitätslokus, wird der Befruchtungsvorgang unterbrochen.
Wo genau werden bei den Samenpflanzen die männlichen Keimzellen (Spermatozoide, Spermazellen) gebildet?
Lösung
Die männlichen Keimzellen der Samenpflanzen werden im Pollenkorn gebildet.
Nennen Sie vier Unterschiede zwischen einer Gymnospermen- und einer Angiospermenblüte.
Lösung
Ein typischer Unterschied zwischen den Blüten ist, dass die der Gymnospermen nacktsamig und ohne auffällige Blütenhülle, die der Angiospermen bedecktsamig und mit stark auffälliger Blütenhülle vorkommt. Die Blüte der Gymnospermen wird durch Wind bestäubt (anemophil), die der Angiospermen primär durch Tiere (zoophil). Außerdem ist die Blüte der Gymnospermen eingeschlechtlich, die der Angiospermen primär zwittrig.
Nennen Sie die Organformationen einer Blüte und die dazu gehörigen Fachbegriffe (von außen nach innen). Wie heißen die jeweiligen Elemente?
Lösung
Sind alle Blütenhüllblätter gleichartig, wird die Blütenhülle Perigon genannt und die einzelen Blätter als Tepalen (Perigon-/Blütenhüllblätter) bezeichnet. Bei Blüten mit ungleichartigen Blütenhüllblättern werden die äußeren, meist grünen Blütenhüllblätter als Sepalen (Kelchblätter) bezeichnet. Sie bilden den Calyx (Kelch). Die inneren, meist andersfarbigen Blütenhüllblätter sind die Petalen (Kronblätter). Sie bilden die Corolla (Krone). Weiter innen befindet sich das Androeceum mit den Stamina (Staubblättern) und darauf folgt das Gynoeceum mit den Karpellen (Fruchtblättern).
Nennen Sie je eine Blütenpflanzenfamilien mit a) radiärsymmetrischen, freikronblättrigen, b) radiärsymmetrischen, verwachsenkronblättrigen, c) zygomorphen, freikronblättrigen und d) zygomorphen, verwachsenkronblättrigen Blüten.
Lösung
Bei den Rosaceae (Rosengewächse) findet man a) radiärsymmetrische, freikronblättrige Blüten. Bei den Asteraceae (Korbblütler) findet man b) radiärsymmetrische, verwachsenkronblättrige Blüten. Bei den Fabaceae (Schmetterlingsblütler) findet man c) zygomorphe, freikronblättrige und bei den Lamiaceae (Lippenblütler) findet man d) zygomorphe, verwachsenkronblättrige Blüten.
In welcher systematischen Gruppe treten Früchte auf?
Lösung
Früchte treten bei den bedecktsamigen (Angiospermae), einfurchenpollen-zweikeimblättrigen (Magnoliopsida) Blütenpflanzen auf.
Was ist eine Staude? Nennen Sie drei Beispiele.
Lösung
Als eine Staude werden mehrjährige Kräuter bezeichnet, deren oberirdische Pflanzenteile absterben und welche sich aus Knospen erneuern. Hier können Küchenzwiebel, Iris und die Taubnessel genannt werden.
Durch welche zwei Prozesse entsteht eine allopolyploide Art?
Lösung
Eine allopolyploide Art entsteht durch Polyploidisierung und Hybridisierung.
Was ist introgressive Hybridisierung?
Lösung
Unter dem Begriff 'introgressive Hybridisierung' versteht man eine wiederholte Rückkreuzung von Hybriden mit einer der Elternarten. Es entspricht im Prinzip dem Vorgehen bei der traditionellen Pflanzenzucht und der Bemühung, erwünschte Eigenschaften (z.B. Resistenz gegen Pilzbefall) aus Wildarten in Kulturarten einzukreuzen.
Nennen Sie je zwei wichtige Kulturpflanzen aus den Familien der Fabaceae, Brassicaceae und Poaceae.
Lösung
Wichtige Kulturpflanzen der Fabaceae (Schmetterlingsblütler) sind z.B. die Erbse und Bohne. Zu den Brassicaceae (Kreuzblütengewächse) zählen Senf und Kohl. Wichtige Kulturpflanzen der Poaceae (Süßgräser) sind z.B. Weizen und Roggen.
In welche Familien gehören die Nutzpflanzen a) Kartoffel, b) Karotte, c) Zuckerrübe, d) Radieschen
Lösung
Die Kartoffel (Solanum tuberosum) gehört zur Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae), die Karotte (Daucus carota ssp. sativus) ist eine Pflanze aus der Familie der Doldenblütler (Apiaceae). Die Zuckerrübe (Beta vulgaris) gehört zur Familie der Gänsefußgewächse (Chenopodiaceae) und das Radieschen (Raphanus sativus subsp. sativus) zur Familie der Kreuzblütengewächse (Brassicaceae).
In welche Familien gehören die Gewürzpflanzen a) Thymian, b) Kümmel, c) Senf, d) Knoblauch?
Lösung
Der Thymian (Thymus) gehört in die Familie der Lippenblütengewächse (Lamiaceae), der Kümmel (Carum carvi) in die der Doldenblütler (Apiaceae), der Senf (Sinapis) in die der Kreuzblütler (Brassicaceae) und der Knoblauch (Allium sativum) gehört in die Familie der Lauchgewächse (Alliaceae).
In welche Familie gehören die Nutzpflanzen a) Apfel, b) Erdbeere, c) Bohne, d) Raps?
Lösung
Der Apfel und die Erdbeere gehören zur Familie der Rosaceae (Rosengewächse), die Bohne zu den Fabaceae (Schmetterlingsblütler) und der Raps zu den Brassicaceae (Kreuzblütengewächse).
Strasburger, Eduard 
Kadereit, Joachim W.
Körner, Christian 
Kost, Benedikt
Sonnewald, Uwe