Abitur Biologie üben: Neurobiologie, Stoffwechsel und Genetik (Übungstest)

Im Ruhezustand ist das Zellinnere gegenüber außen negativ geladen, etwa −70 mV. Werte um +30 mV erreicht die Membran erst auf dem Höhepunkt eines Aktionspotentials.

Wird der Schwellenwert erreicht, öffnen sich spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle, Na⁺ strömt ein und das Membranpotential wird positiv. Der K⁺-Ausstrom bewirkt erst danach die Repolarisation.

Die Myelinscheide isoliert das Axon, Aktionspotentiale bilden sich nur an den freien Schnürringen; diese saltatorische Erregungsleitung ist viel schneller. Unter der Myelinscheide gibt es kaum Natriumkanäle.

Spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich, Ca²⁺ strömt ein, und die Vesikel geben ihren Transmitter per Exocytose frei. Der Na⁺-Einstrom in die postsynaptische Zelle ist erst eine Folge der Transmitterbindung.

Die Acetylcholinesterase spaltet normalerweise den Transmitter im synaptischen Spalt. Ist sie gehemmt, bleibt Acetylcholin an den Rezeptoren, was zu Dauererregung und Krämpfen führt. Eine ausbleibende Ausschüttung wäre eine Wirkung an der Präsynapse, nicht am Enzym.

In der lichtabhängigen Reaktion wird Wasser gespalten (Fotolyse), dabei entsteht O₂. Der Sauerstoff aus dem CO₂ wird dagegen in die Glucose und in neu gebildetes Wasser eingebaut; das zeigten Versuche mit markiertem Sauerstoff.

Die Fixierung von CO₂ im Calvin-Zyklus findet im Stroma statt und nutzt ATP und NADPH aus der Lichtreaktion. Die Lichtreaktion selbst läuft an der Thylakoidmembran ab.

Die Glykolyse, der Abbau von Glucose zu Pyruvat, läuft im Cytoplasma ab. Citratzyklus (Matrix) und Atmungskette (innere Membran) finden erst danach im Mitochondrium statt.

In der Atmungskette entsteht ein Protonengradient an der inneren Mitochondrienmembran, den die ATP-Synthase zur Bildung des meisten ATP nutzt. Glykolyse und Citratzyklus liefern direkt nur wenige ATP-Moleküle.

Bei der kompetitiven Hemmung konkurrieren Hemmstoff und Substrat um das aktive Zentrum. Mehr Substrat verdrängt den Hemmstoff zunehmend. Starkes Erhitzen würde das Enzym denaturieren und es ganz unwirksam machen.

Die Doppelhelix wird geöffnet, und an jedem alten Strang wird ein neuer komplementärer Strang gebildet. Meselson und Stahl bestätigten das mit schwerem Stickstoff. Ein komplett erhaltenes Elternmolekül wäre die konservative Replikation.

Die mRNA ist komplementär und antiparallel zum codogenen Strang, und statt Thymin wird Uracil eingebaut: 5'-AUGCCU-3'. 5'-ATGCCT-3' enthält noch Thymin, ist also DNA und keine RNA.

Es gibt 64 Codons, aber nur 20 Aminosäuren, daher stehen für viele Aminosäuren mehrere Codons. Umgekehrt ist der Code eindeutig: Ein Codon steht immer für genau eine Aminosäure oder ein Stoppsignal.

Eine Deletion von einer Base verschiebt das Dreierraster (Rastermutation), sodass alle folgenden Codons anders gelesen werden; oft entsteht auch früh ein Stoppcodon. Der Austausch nur einer Aminosäure ist typisch für eine Punktmutation durch Basenaustausch.

Gesunde Eltern mit krankem Kind bedeutet einen rezessiven Erbgang, beide Eltern sind heterozygote Überträger. X-chromosomal-rezessiv scheidet aus, weil die Tochter dann ein krankes X vom Vater hätte und der Vater selbst krank sein müsste.