Mögliche Klausurfragen

Diese oder ähnliche Fragen können in der Freiwilligen Klausur am 11. Januar (10 Uhr, Großer Hörsaal) vorkommen. Bitte mailen Sie mir (cgatz@gwdg.de), welche Fragen ich in den verbleibenden Stunden noch einmal besprechen soll. 

  1. Nennen Sie sechs Meilensteine, die den Ablauf der Entwicklung der Landpflanzen charakterisieren.
  2. Was sind organische Verbindungen und wie könnten sie entstanden sein?
  3. Woran können wir heute erkennen, dass sich das Leben mit hoher Wahrscheinlichkeit im Wasser entwickelt hat?
  4. Wie definiert man „Leben“?
  5. Welche Vorteile haben Landpflanzen gegenüber ihren wasserlebenden Vertretern?
  6. Aus welchen Gründen sieht man die Entwicklung der Photosynthese als ein so bedeutsames Ereignis in der Evolution des Lebens überhaupt an.
  7. Schwefel hat wie der Sauerstoff 6 Valenzelektronen. Erläutern Sie warum H2S nicht die gleiche Rolle für das Leben spielen kann wie H20.
  8. Blätter der Lotusblume werden nicht nass. Wie muss die Oberfläche des Blattes beschaffen sein, und welche Eigenschaft des Wassers trägt dazu bei?
  9. Pflanzen nehmen Ammoniumionen (NH4+) aus dem Boden auf, verwerten jedoch nur Ammoniak (NH3), Protonen werden wieder ausgeschieden. Wie wirkt sich das auf den pH-Wert des Bodens aus
  10. Schwefel hat wie der Sauerstoff 6 Valenzelektronen. Erläutern Sie warum H2S nicht die gleiche Rolle für das Klima spielen kann wie H2O.
  11. Hunde hecheln, wenn es warm ist. Erklären Sie, welchen Vorteil dieser Reflex bringt.
  12. Der folgende Satz ist falsch:  
    In zwei sich berührenden Materiekörpern fließt Wärme immer vom Körper mit der größeren Wärmeenergie zu dem mit der geringeren Wärmeenergie.
    Erläutern Sie an einem Beispiel, warum der Satz fehlerhaft ist, und wie er richtig heißen müsste.
  13. Erklären Sie, warum die Lufttemperatur häufig leicht ansteigt, wenn es aus Wolken zu regnen oder zu schneien beginnt.
  14. Erklären Sie warum Kohlenhydrate gut in Wasser löslich sind.
  15. Zeichnen Sie Glucose in der offenkettigen und in der ringförmigen Struktur.
  16. Zeichnen Sie Fructose in der offenkettigen und in der ringförmigen Struktur.
  17. Die Summenformel der Glucose lautet C6H12O 6. Wie lautet die Summenformel von Saccharose?
  18. Was ist der Unterschied zwischen Amylose und Amylopektin?
  19. Welche Vorteile bringt es der Pflanze, die Energie der Nahrung eher als Fructane als in Form von Stärke zu speichern?
  20. Welches Molekül wird bei der Hydrolyse der Stärke freigesetzt, welches bei der Hydrolyse von Cellulose ?
  21. Während der Fruchtreife von Tomaten wird Pectin zur Galacturonsäure abgebaut. Gentechnisch veränderte Tomaten fehlt diese Fähigkeit. Welchen Vorteil bringt dies für den Verbraucher?
  22. Woraus bestehen Hemizellulosen?
  23. Erklären Sie warum sich Fette nicht in Wasser lösen.
  24. Pflanzenöle sind flüssig, Butter dagegen ist fest. Worauf ist dieser Unterschied zurückzuführen?
  25. Was passiert, wenn man Phospholipide in Wasser gibt?
  26. Wo findet man Cutin, wo Suberin?
  27. Nennen Sie die Unterschiede zwischen DNA und RNA.
  28. Man teilt die RNAs nach Funktion in unterschiedliche Typen ein. Nennen Sie die vier verschiedenen Gruppen.
  29. Alle Aminosäuren haben die gleiche Grundstruktur. In welcher Hinsicht ähneln sich alle Aminosäuren in Bezug auf ihre Struktur?
  30. In welche Gruppen teilt man die 20 Aminosäuren ein? Nennen Sie jeweils einen Vertreter.
  31. Bei der Synthese von Polysacchariden, Proteinen und Lipiden finden Kondensationsreaktionen statt. Erläutern Sie jeweils diese Reaktion.
  32. Wie sieht eine α-Helix aus?
  33. Was passiert, wenn man Proteine in ein unpolares Lösungsmittel überführt?
  34. Was versteht man unter der Quartärstruktur eines Proteins?
  35. Die Vergrößerung eines Mikroskops setzt sich aus dem Produkt der Vergrößerung von zwei Linsen zusammen. Wie heissen diese?
  36. Welches sind die vier Grundaussagen der Allgemeinen Zellentheorie?
  37. Wie weit müssen zwei Punkte von einander entfernt sein, dass sie im Lichtmikroskop erkennbar sind?
  38. Bei der Lichtmikroskopie können lebende Präparate (Schnitte) direkt beobachtet werden. Wieso geht dies bei der Elektronenmikroskopie nicht?
  39. Sie möchten die Oberfläche eines Gewebes analysieren. Welchen Typ von Mikroskop verwenden Sie?
  40. Sie wollen Mitochondrien vom Zellkern abtrennen. Wie erreichen Sie dies?
  41. Integrale Membranproteine bestehen of aus sieben Helices, wobei eine Helix genau eine Membran durchspannt. Welche Eigenschaften müssen die Aminosäuren der Helix haben, und welche Eigenschaften müssen die Aminosäuren haben, die zwei Helices miteinander verknüpfen?
  42. Integrale Membranproteine sind amphipatische Moleküle. Nennen Sie zwei weitere in Zellen vorkommende amphipatische Moleküle.
  43. Was versteht man unter einer semipermeablen Membran?
  44. Warum überschreitet die Größe von Zellen selten den Schwellenwert von 125 000 µm3?
  45. Sind für den Transport von geladenen Molekülen in den Zellkern integrale Membranproteine notwendig?
  46. Ist der Nukleolus direkt von einer Membran umgeben?
  47. Welche Typen von RNA findet man im Zellkern?
  48. Welche Funktion haben Ribosomen?
  49. Wie viele verschiedene tRNAs hat eine Zelle mindestens?
  50. Erklären Sie, welche Energiewandlungsprozesse ausgenutzt werden, damit eine Dampflokomotive eine Last auf einen Berg transportieren kann.
  51. Wie kann man Wärmeänderungen von chemischen Reaktionen quantifizieren?
  52. Sie wollen Pflanzenzellen von einander trennen, indem Sie ein Protein (Enzym) einsetzen. Welche Reaktion sollte dieses Enzym beschleunigen?
  53. Zellen können sich strecken, wenn sich die Zellwand lockert. Wie wird diese Lockerung erreicht?
  54. Wie bestimmt man, wie viel Energie, die bei einer exergon ablaufenden Reaktion frei wird, für eine weitere endergone Reaktion genutzt werden kann?
  55. Warum sind nicht alle exothermen Reaktionen auch exergon?
  56. Inwiefern ist ATP eine energiereiche Verbindung?
  57. Die im ATP gespeicherte Energie kann für endergone Reaktionen genutzt werden. Wie funktioniert diese Art der Energiewandlung?
  58. Was ist ein Enzym?
  59. Was versteht man unter „induced fit“?
  60. Die bei Redoxreaktionen frei werdende Energie kann genutzt werden, um endergone Reaktionen zu ermöglichen. Wie kann man die freie Energie quantifizieren?
  61. Das Redoxsystem K/K+ hat ein Redoxpotential von -2920 mV, das Redoxsystem Zn/Zn2+ hat ein Redoxpotential von -760 mV. Welche Substanzen werden im Gleichgewicht vorliegen?
  62. Das Redoxsystem H2O/O2 hat ein Redoxpotential Eo’ von 850 mV.  Ist das Redoxpotential gegenüber der Standardwasserstoffelektrode Eo kleiner oder größer als 850 mV?
  63. Was versteht man unter Reduktionsequivalenten?
  64. Glucose ist sehr stabil. Welche Schritte sind notwendig, um eine Spaltung der Glucose in zwei Moleküle zu ermöglichen?
  65. Was versteht man unter Substratketten-Phosphorylierung?
  66. Glucose wird in drei distinkten Schritten zu CO2 abgebaut. Nennen Sie diese Schritte und benennen Sie, in welchem Kompartiment sie ablaufen.
  67. Dem reduzierten NADH + H+ und dem reduzierten FADH 2 wird eine bestimmte Energiemenge zugeordnet (52,4 und 47,7 kcal/mol), die für endergone Reaktionen genutzt werden kann. Wie wurden diese Werte ermittelt?
  68. Der Transport von Elektronen vom NADH zum Sauerstoff entlang der Elektronentransportkettte der inneren Membran der Mitochondrien führt zum Aufbau eines .....................
  69. In der Elektronentransportkette wechseln sich Moleküle, die Elektronen und Protonen übertragen mit Molekülen ab, die nur Elektronen übertragen. Welchen Sinn hat diese Anordnung?
  70. Nach der Formel ΔG = ΔH - T ΔS läuft eine Reaktion dann spontan ab, wenn Sie entweder stark exotherm ist, oder wenn die Entropiezunahme sehr hoch ist. Welcher der beiden Faktoren ist beim Ausgleich des Protonengradienten entscheidend?
  71. Durch die Ungleichverteilung der Protonen entsteht ein elektrochemisches Potential, das Arbeit (Synthese von ATP) leisten kann. Ist in Mitochondrien das elektrische Potential größer als das chemische, oder umgekehrt?
  72. Die ATPase besteht aus der Fo und der Fi Untereinheit. Ragt die Fi-Untereinheit in die Matrix oder den Membraninnenraum?
  73. Die Fi-Untereinheit der besteht aus drei Untereinheiten, die in den Konformationen L (light), T (tight) und O (open) vorliegen kann. In welcher Konformation erfolgt die Synthese von ATP?
  74. Beim Durchtritt der Protonen durch die Fo-Untereinheit der ATPase rotiert die γ-Untereinheit des Enzyms. Was bewirkt diese Rotation?
  75. Die Chemikalie DNP macht die Membran durchlässig für Protonen. Was passiert mit der im Protonengradienten gespeicherten Energie?
  76. Erläutern Sie, wie viele Mole ATP, NADH + H+ und FADH 2 bei Abbau von einem Mol Glucose entstehen. Wie viele Mole ATP stehen dem Stoffwechsel nach der oxidativen Phosphorylierung zur Verfügung stehen?
  77. Organismen, die in Abwesenheit von Sauerstoff leben, müssen einen Mechanismus entwickeln, um Reduktionsequivalente zu „entsorgen“. Warum?
  78. Definieren Sie die Begriffe Dissimilation und Assimilation.
  79. Welcher Prozess in der Sonne versorgt alles Leben mit der zur Aufrechterhaltung des Fließgleichgewichts notwendigen Energie?
  80. Über welche Formel kann der Energiegehalt elektromagnetischer Strahlung berechnet werden?
  81. Atome absorbieren Energie genau dann, wenn...............
  82. Chlorophyll absorbiert die Energie von rotem und blauem Licht. Angeregtes Chlorophyll ist instabil und wird die Energie wieder abgeben. In welcher Form kann dies geschehen?
  83. In der Natur haben sich Pigmente entwickelt, die darauf angepasst sind, elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich zu absorbieren. Inwieweit eignet sich Strahlung ausserhalb dieses Wellenlängenbereichs nicht, um für biologische Prozesse ausgenutzt werden zu können?
  84. Im Chloroplasten entsteht im Verlauf des Transports der Elektronen vom Wasser auf das NADP+ ein Protonengrandient. Erläutern Sie, welche Prozesse zum Anstieg der Protonenkonzentration im Lumen führen, bzw. welche Prozesse zur Verringerung der Protonenkonzentration im Stroma führen.
  85. Der Protonengradient wird unter Bildung von ATP abgebaut. Welche drei Substanzen enstehen im Verlauf der Lichtreaktion?
  86. Erläutern Sie inwiefern für die Synthese von einem Mol Glucose 12 Mol Wasser gespalten werden müssen.
  87. Welche Substanz ist bei der Hill-Reaktion der Elektronendonator, und welche Substanz der Elektronenakzeptor? Wie stehen die beiden Substanzen auf der Redoxpotentialskala zu einander und was bedeutet das für delta G?
  88. Inwiefern eignet sich das Chlorophyll nicht als direkter Akzeptor für die Elektronen des Wassers. Wie wird das Problem gelöst?
  89. Bei der Lichtreaktion wird die Lichtenergie zunächst in elektrische Energie umgewandelt. Erläutern Sie den Vorgang der Ladungstrennung.Wozu dient der zyklische Elektronentransport?
  90. Die Energie von 4 Mol Photonen (Rotlicht) wird zu 37% für die Gewinnung von einem Mol NADPH + H+ und einem Mol ATP genutzt. Die Energie von 4 Mol Photonen (Blaulicht) führt zur Bildung der gleichen Menge NADPH + H+ und ATP. In welchem Fall ist die Energieausnutzung besser?
  91. Wie kann in der intakten Thylakoidmembran Chlorophyll absorbierte Energie abgeben?
  92. Welche der unter 93 aufzuführenden Prozesse dominieren, wenn Chlorophyll aus der Membran herausgelöst wird und mit Licht bestrahlt wird?
  93. Skizzieren Sie das Aktionsspektrum der Photosynthese einer grünen Pflanze. Skizzieren Sie im Unterschied dazu das Aktionsspektrum einer Pflanze, die nicht mehr in der Lage ist, Chlorophyll b und Carotinoide zu synthetisieren.
  94. Auf welches Molekül wird CO2 im Calvin-Zyklus übertragen?
  95. Das Molekül 1,3-Diphosphoglycerinsäure kommt sowohl im Calvin-Zyklus als auch in der Glykolyse vor. Nennen Sie die jeweils folgenden Stoffwechselreaktionen.
  96. An welchen der drei großen Abschnitte des Calvin-Zyklus wird ATP verbraucht, an welchen NADPH + H+?
  97. Im Stoffwechsel wird sowohl im Chloroplasten als auch im Cytosol Glucose aus Glycerinaldehydphosphat synthetisiert. Was passiert in den jeweiligen Kompartimenten mit der Glucose?
  98. Was bedeutet die Einheit „Einstein“?
  99. Zeichnen Sie die Photosyntheserate in Abhängigkeit vom Licht bei zwei unterschiedlichen Temperaturen. Begründen Sie die Unterschiede für die vier Phasen.
  100. Wie unterscheidet sich ein Lichtblatt von einem Schattenblatt?
  101. Skizzieren Sie die räumliche Verteilung der 4 großen Proteinkomplexe in der Thylakoidmembran.
  102. Warum ist die räumliche Trennung von PSI und PSII gerade unter geringen Lichtbedingungen vorhteilhaft?
  103. Unter welchen Bedingungen können Reaktive Sauerstoffspezies entstehen?
  104. Welche beiden Reaktionen katalysiert das Enzym RUBISCO?
  105. Welche beiden Stoffwechselwege führen in Pflanzen zur Freisetzung von CO2?
  106. Wie gelangen CO2 und Reduktionsequivalente von Mesophyllzellen in die Bündelscheidenzellen?
  107. C4-Pflanzen brauchen pro Mol fixiertes CO2 mehr ATP als C3-Pflanzen. An welchem zusätzlichen ATP-verbrauchenden Schritt liegt das?
  108. Warum haben Bündelscheidenzellen keine Granathylakoide?
  109. Unter welchen Bedingungen haben C3-Pflanzen einen Wachstumsvorteil gegenüber C4-Pflanzen?
  110. CAM-Pflanzen fixieren und reduzieren CO2 nachts. Aus welchem Stoffwechselweg kommen die Reduktionsequivalente?
  111. Welche Reaktion versorgt CAM-Pflanzen tagsüber selbst bei geschlossenen Spaltöffnungen mit CO2?
  112. Nennen Sie je zwei Beispiele für diffusionsgetriebene Transportprozesse: a) innerhalb eines Kompartiments  b)    zwischen Organelle und dem Cytosol   c) zwischen zwei Zellen
  113. Wozu dienen Kanäle?
  114. Wie können Kanäle reguliert werden?
  115. Erklären Sie die Gemeinsamkeiten zwischen einer Enzym-katalysierten Reaktion und eines Carrier-abhängigen Transportprozesses.
  116. Nennen Sie zwei Beispiele für Carrier-abhängige Transportprozesse.
  117. Was ist der Unterschied zwischen aktivem Transport und erleichterter Diffusion?
  118. Erläutern Sie das Prinzip des sekundär aktiven Transports am Beispiel eines Carriers, der Saccharose gegen einen Konzentrationsgradienten transportiert.
  119. Welche Berechnungen erlauben die beiden Fick’schen Gesetze?
  120. Wie lautet die Definition des Begriffes „Wasserpotential“?
  121. In welcher Einheit wird das Wasserpotential angegeben?
  122. Aus welchen drei Komponenten setzt sich das Wasserpotential zusammen?
  123. Welche Lösung hat ein negativeres Wasserpotential: eine 2M KCl-Lösung oder eine 2M Zuckerlösung?
  124. Pflanzliche und tierische Zellen haben ein vergleichbar niedriges osmotisches Potential unterscheiden sich jedoch in ihrem Wasserpotential. Woran liegt das?
  125. Beschreiben Sie den Weg eines K+ Ions durch die Wurzel in den Zentralzylinder.
  126. Was versteht man unter dem Endodermissprung?
  127. Welche Eigenschaften des Wassers spielen für den Langstreckentransport des Wassers im Xylem eine Rolle?
  128. Welche Mechanismen gibt es außer dem Transpirationssog, die das Wasser von den Endodermiszellen in das Xylem leiten?
  129. Geleitzellen haben sehr viele Mitochondrien. Für welche Prozesse muss ATP bereit gestellt werden?
  130. Beschreiben Sie das Prinzip der Druckstromhypothese.
  131. Welche Bedingungen führen zum Öffnen der Stomata?
  132. Welche Ionen führen zur Erniedrigung des Wasserpotentials in Schließzellen?
  133. Wann findet man in Schließzellen mehr Stärke, tagsüber oder nachts?
  134. Protoplast und Vakuole sind jeweils von einer Membran umgeben. Wie heissen diese?
  135. Welche Funktionen haben Vakuolen?
  136. Warum sind Eukaryonten auf ein Endoplasmatisches Reticulum angewiesen, Prokaryonten aber nicht?
  137. Welche Fracht transportieren „clathrin-coated vesicles“?
  138. Welche Eigenschaften von Mitochondrien und Chloroplasten sprechen dafür, dass diese Organellen durch Endocytose von ursprünglich freilebenden Mikroorganismen entstanden sind?