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Prüfung zur Vorlesung Biologie I + II

Freitag, 7.8.2009, 14.00 – 16.00 Uhr

Ort: ETH Hönggerberg, HIL G 15

– Jede Frage ist in deutscher und englischer Sprache formuliert.

– Bitte antworten Sie bevorzugt in deutscher oder englischer Sprache.

Französisch und Italienisch werden aber akzeptiert.

– Die Prüfung besteht aus 20 Fragen (5 pro Prüfer). Pro Frage sind 5 Punkte erreichbar, insgesamt also 100 Punkte.

– Bedenken Sie, dass Sie zur Beantwortung einer Frage durchschnittlich 6 Minuten Zeit haben. Kurze, klare Antworten sind ausreichend (auch in Stichworten).

– Bitte verwenden für die Antworten nur die ausgeteilten Fragenblätter (inklusive Rückseite, falls erforderlich)

– Bitte unbedingt Ihren Namen oben rechts auf jedes Blatt schreiben.

Wir wünschen guten Erfolg!

N. Amrhein

L.Thöny-Meyer

R. Glockshuber

M. Stoffel

[Type!text]! [Type!text]! Name!……………………………………………………………..!

1!

!

Frage 1 (5 P.)

Die Schweinegrippe wird durch ein Virus vererbt, das zur Familie der Influenzaviren gehört. Diese

Lebewesen besitzen eine Hülle und einen Zellkern, in dem das genetische Material eingeschlossen

ist. In der Hülle sitzen Glycolipide, die an spezifische Zellrezeptoren binden können. Gegenwärtig

werden Impfstoffe gegen Schweinegrippeviren entwickelt, die solche Viren spezifisch abtöten.

Swine flu is inherited from a virus that belongs to the family of influenza viruses. These living

organisms comprise an envelope and nucleus in which the genetic material is contained. In the

envelope there are glycolipids which can bind to specific receptors of cells. At present vaccines are

developed that specifically kill such viruses.

Korrigieren Sie oben stehenden Text

Correct the text above


2!

!

Frage 2 (5 P.)

Rot-grün Farbenblindheit wird geschlechtsgekoppelt rezessiv vererbt. Ein farbenblinder Mann heiratet

eine normalsichtige Frau, deren Vater farbenblind war. Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass das

Paar eine farbenblinde Tochter haben wird? Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass der erste Sohn

farbenblind ist? Zeichnen Sie den Erbgang. Was ist das Gegenteil von rezessiv (Wort und

Bedeutung)?

Red-green colour blindness is inherited in a sex-linked, recessive manner. A colour blind man marries

a normal sighted woman, whose father was colour blind. What is the probability that the couple will

have a colour blind daughter? What is the probability that the couple’s first son is colour blind? Draw

the heritage pathway. What is the opposite of recessive trait (term and meaning)?


3!

!

Frage 3 (5 P.)

Der spontane Verlust einer Aminogruppe in Adenin führt zu Hypoxanthin, einer unnatürlichen Base,

die mit Cytosin paart.

The spontaneous loss of amino groups from adenine results in hypoxanthine, an unnatural base,

opposite cytosine.

a) Mit welcher Kombination von Enzymen könnte eine Zelle dadurch entstehende Schäden

reparieren?

What combination of molecules could a cell use to repair such damage?

a. Nuclease, DNA Polymerase, DNA Ligase

b. Telomerase, Primase, DNA Polymerase

c. Telomerase, Helicase, Einzelstrang-Bindeprotein (single-stranded binding protein)

d. DNA Ligase, Replikationsgabelproteine (replication fork proteins), Adenylyl Cyclase

e. a und b

b) Zeichnen Sie die Base Adenin

Draw the base adenine

c) In welchen wichtigen Molekülen in einer Zelle kommt Adenin vor?

In which important molecules of a cell is adenine present?


4!

!

Frage 4 (5 P.)

a) Kreuzen Sie in der Tabelle an, was in welcher Zelle vorhanden ist

Mark with a cross in the table what is present in which cell

Bakterienzelle

Bacterial cell

Knochenmarkzelle

Bone marrow cell

Wurzelhaarzelle

(farblos!)

Root hair cell

(colourless !)

Zellkern

nucleus

Mitochondrium

Chloroplast

Zellwand

cell wall

Golgiapparat

Golgi apparatus

b) Zeichnen Sie eine pflanzliche Blattzelle und beschriften Sie alle Organellen und Elemente.

Draw a plant leaf cell and label all organelles and elements.


5!

!

Frage 5 (5 P.)

Definieren Sie folgende Begriffe in Worten und nennen Sie allenfalls, in welchem Zusammenhang sie

vorkommen:

Define in words the following terms and describe, when appropriate, in which context they occur:

a) Cyclin

b) Somatische Zelle

somatic cell

c) Promotor

promoter

d) Trisomie

trisomy

e) Transformation


6!

!

Frage 6 (5 P.)

Ein Protein P bindet seinen Liganden L mit einer Dissoziationskonstante (KDiss) von 5.10-7 M. Wie hoch

muss die Liganden-Konzentration sein, damit das Protein zu 40% mit dem Liganden besetzt ist? Sie

verdünnen diese Lösung nun so, dass das Endvolumen dreimal so gross ist wie das

Ausgangsvolumen. Zu wieviel % ist das Protein nun mit dem Liganden besetzt?

Annahme: [Ptotal] << [Ltotal]

A protein P binds its ligand L with a dissociation constant (KDiss) of 5.10-7 M. Which ligand concentration

is required to achieve 40% saturation of the protein with ligand? You now dilute this solution such that

the final volume is three times higher than the original volume. How many % of the protein are now

occupied with ligand?

Assumption: [Ptotal] << [Ltotal]


7!

!

Frage 7 (5 P.)

Welche der folgenden Aussagen sind richtig bzw. falsch (bitte ankreuzen) (Je 1 P.)

richtig falsch

! ! Bei Reaktionen 2. Ordnung ist die Halbwertszeit unabhängig von den Anfangskonzentrationen der Reaktanden.

! ! Hydrophobe Wechselwirkungen werden mit steigender Temperatur stärker.

! ! Energetisch ungünstige Reaktionen ("G>0) können in der Zelle ablaufen, wenn sie an Energie-liefernde Reaktionen gekoppelt werden.

! ! Die folgenden Lösungen haben die identische Ionenstärke: 0.1 M MgCl2 und 0.1 M KCl

! ! Katalysierte Reaktionen haben eine geringere Temperaturabhängigkeit als unkatalysierte Reaktionen.

Which of the following statements are correct/wrong (please mark with a cross)? (1 P. each)

correct wrong

! ! The half-life of second-order reactions is independent of the initial concentrations of the reactants.

! ! Hydrophobic interactions become stronger with increasing temperature.

! ! Energetically unfavorable reactions ("G>0) can occur in the cell when they are coupled to reactions that provide energy.

! ! The following solutions have identical ionic strength: 0.1 M MgCl2 and 0.1 M KCl

! ! Catalyzed reactions have a lower temperature dependence than uncatalyzed reactions.


8!

!

Frage 8 (5 P.)

Zeichnen Sie im folgenden Diagramm die Abhängigkeit der Anfangsgeschwindigkeit (vi) einer

enzymatisch katalysierten Reaktion von der Substratkonzentration ([S]) ein. Illustrieren Sie im

Diagramm die Parameter Maximalgeschwindigkeit (vmax) und Michaeliskonstante (KM). (3 P)

Draw the dependence of the initial velocity (vi) of an enzymatically catalyzed reaction on substrate

concentration ([S]) into the following diagram. Illustrate the parameters Michaelis constant (KM) and

maximum velocity (vmax) in the diagram. (3 P)

Vervollständigen Sie die folgenden Aussagen (2 P):

a) Die Hydrolyse von ATP zu ADP und Phosphat hat eine freie Standard Enthalpie ("G) von ………… kJ/mol.

b) Enzyme binden den …………………….…………. stärker als Edukt oder Produkt.

Complete the following statements (2 P):

a) The hydrolysis of ATP to ADP and phosphate has a standard free energy of …..……kJ/mol.

b) Enzymes bind stronger to the…………….........……………. than to educt or product.

[S] (M)

Vi (M s-1)


9!

!

Frage 9 (5 P.)

Zeichen Sie die Strukturformeln der folgenden Moleküle:

Draw the covalent structures of the following molecules:

a) Ein Guanin-Cytosin Basenpaar. Sie können die Deoxyribose mit „R“ abkürzen. (3 P) A guanine-cytosine base pair. You can abbreviate the deoxyribose with “R”. (3 P)

b) Das Dipeptid aus Glutaminsäure und Tryptophan (NH3+-Glu-Trp-CO2

-). (2 P) The dipeptide of glutamic acid and tryptophan (NH3

+-Glu-Trp-CO2-). (2 P)


10!

!

Frage 10 (5 P.)

Zeichnen Sie die Strukturformel von #-D-Glucopyranose in einer Sesselkonformation. (1.5 P)

Draw the covalent structure of !-D-Glucopyranose in a chair conformation. (1.5 P)

Zeichnen Sie die Strukturformel von Cholesterol. (1.5 P)

Draw the covalent structure of cholesterol. (1.5 P)

Nennen Sie je 2 Beispiele für Speicher-Polysaccharide und strukturelle Polysaccharide (2 P).

Name two examples of both storage polysaccharides and structural polysaccharides (2 P).


11!

!

Frage 11 (5 P.)

Beschriften Sie die Kästchen im untenstehenden Schema der Photosynthese.

Mark the boxes in the photosynthetic scheme below.


12!

!

Frage 12 (5 P.)

1. Beschreiben Sie die Schritte zur Herstellung einer cDNA Bank aus einem Gewebe.

2. Wie unterscheidet sich die cDNA Bank von einer genomischen Bank aus demselben

Gewebe?

3. Wie unterscheiden sich cDNA Banken und genomische Banken aus verschiedenen Geweben

desselben Organismus?

1. Describe the steps in the generation of a cDNA library from a tissue.

2. How do the cDNA library and a genomic library from the same tissue differ?

3. How do the cDNA libraries and genomic libraries from different tissues of the same organism

differ?


13!

!

Frage 13 (5 P.)

Welche Reaktionen katalysieren Restriktionsenzyme, was ist ihre Bedeutung für die Zellen, die sie

produzieren, und wofür setzt man sie in der Gentechnologie ein?

Which reactions do restriction enzymes catalyze, what is their significance for the cells which produce

them, and what are they used for in gene technology?


14!

!

Frage 14 (5 P.)

Zeichnen Sie die Struktur eines Mitochondriums und beschreiben Sie das Prinzip der ATP Gewinnung

in diesem Organell.

Draw the structure of a mitochondrion and describe the principle of ATP formation in this organelle.


15!

!

Frage 15 (5 P.)

Beschreiben Sie die Abläufe der Polymerase Chain Reaction. Wozu wird diese Reaktion verwendet?

Describe the stations of the Polymerase Chain Reaction. What is this reaction used for?


16!

!

Frage 16 (5P)

a. Nennen Sie 4 Strukturen, die für die elektrische Ausbreitung und Koordination des Herzrhythmus verantwortlich sind (2 P). a. Name 4 structures that are required for the coordinated propagation of electrical impulses and the heart rhythm (2 P).

b. Beschreiben Sie den Fluss des Blutes durch das Herz-Lungensystem. Benennen Sie die verschiedenen Herzklappen und ihre Lage im Herzen (2 P).

b. Describe the flow of blood through the cardiopulmonary system. List the heart valves and their locations (2 P).

c. Was ist ein Ödem? Warum entsteht es im extremen Hungerzustand (1 P)?

c. What is an Oedema? Why does it develop in extreme starvation (1 P)?


17!

!

Frage 17 (5P)

Ordnen Sie einen Syntheseort (Organ) und eine Funktion den folgenden Hormonen zu.

Assign an organ of synthesis and a function to each hormone.

a. Organ b. Funktion

Testosteron testosterone Glukagon glucagon Trijodthyroxin triiodothyroxine Insulin insulin Adrenocorticotropin (ACTH) adrenocorticotrophin (ACTH) Wählen Sie je einen der unten angegebenen Begriffe aus: Choose from the following terms: Organe: 1. Pankreatische #-Zellen; 2. Schilddrüse, 3. Nebenschilddrüse; 4. Nebennierenmark; 5. Nebennierenrinde; 6. Adenohypophyse; 7. Neurohypophyse; 8. Hypothalamus; 9. Zirbeldrüse; 10. Hoden; 11. Ovarien; 12. Pankreatische $-Zellen

Organs: 1. Pancreatic !-cells; 2. thyroid gland, 3. parathyroid gland; 4. adrenal medulla; 5. adrenal cortex; 6. anterior pituitary; 7. posterior pituitary; 8. hypothalamus; 9. pineal gland; 10. testes; 11. ovaries; 12. pancreatic "-cells Funktionen:

1. Erhöhung der Kalziumspiegel im Blut; 2. Senkung der Kalziumspiegel im Blut; 3. Stimulation der

Glukokortikoidsynthese; 4. Aufnahme von Glukose in Muskel und Fett; 5. Resorption von Wasser im

proximalen Tubulus; 6. Stimulierung der Thyroxinsynthese; 7. Erhöhung der katabolischen Rate;

8. Regulation des zirkadianen Rhythmus, 9. Keine von 1-8

Functions:

1. Increase of calcium levels in the blood; 2. Decrease of calcium levels in the blood; 3. Stimulation of

Glucocortikoidsynthesis; 4. Uptake of glucose in muscle and adipose tissue; 5. Resorption of water in

the proximal tubulus; 6. Stimulation of thyroxin synthesis; 7. Increase of the catabolic rate;

8. Regulation of the circadian rhythm, 9. None mentionend under 1-8.


18!

!

Frage 18 (5P)

1. Beschreiben Sie den Vorgang, der sich abspielt, wenn ein Reiz die Membran eines Neurons depolarisiert. (2 P) 1. Describe the process that occurs when a stimulus depolarizes the membrane of a neuron. (2 P)

2. Welche der folgenden Begriffe umschliessen die meisten Einheiten des Nervensystems? (1 P)

2. Which of the following terms describe most units of the nervous system? (1 P)

a. Gehirn (brain) b. Rückenmark (spinal cord) c. Zentralnervensystem (central nervous system) d. Graue Substanz (grey substance) e. Neuron

3. Beschreiben Sie die 2 Komponenten des autonomen Nervensystems. Wie regulieren diese die

Herzfrequenz? (2 P)

3. Describe the 2 components of the autonomic nervous system. How do they regulate the heart rate?

(2 P)


19!

!

Frage 19 (5P) 1. Welche Aussagen sind richtig? (1 P) 1. Which statements are correct? (1 P) ! IgG ist der häufigste zirkulierende Antikörpertyp. IgG is the most abundant circulating antibody subtype. ! IgD kann nicht die Placentabarriere passieren. IgD cannot pass the placenta barrier ! IgA befindet sich vorwiegend im zentralen Nervensystem IgA is mostly present in the central nervous system ! IgM sind die ersten im Blut zirkulierenden Antikörper IgM are the first antibodies appearing in the blood ! IgE bindet an Rezeptoren von Mastzellen IgE binds to receptors on mast cells 2. Welche Antwort ist richtig? (2 P) 2. Which answer is correct? (2 P) Eine Rh-negative Mutter bekommt ein Rh-positives Baby. Die Mutter wird mit Rh-faktor-spezifischen Antikörpern behandelt, um … An Rh-negative mother has an Rh-positive baby. The mother is treated with Rh-factor-specific antibodies …

a. sie vor einer unangemessenen Immunantwort zu schützen b. zu verhindern, dass sie B-Gedächtniszellen produziert, die spezifisch für den Rh-Fakor sind. c. ihre zukünftigen Rh-positiven Babys zu schützen d. eine Immunreaktion auf Rh-Antikörper zu induzieren e. Sowohl a. als auch c. sind richtig f. Sowohl b. als auch c. sind richtig

a. to protect her from an inappropriate immune response b. to prevent the production of B-memory cells, which are specific for the Rh-Factor c. to protect any future Rh-positive babies d. to induce an immune reaction against Rh-antibodies e. Answers a. and c. are correct f. Answers b and c are correct

3. Zu den Zielzellen des HIV Virus gehören folgende Zellen: (2 P) 3. The HIV virus targets the following cells: (2 P) a. T-Helferzellen (T-helper cells) b. Cytotoxische T Zellen (cytotoxic T cells) c. Makrophagen (macrophages) d. Erythrozyten (erythrocytes) e. CD4 und CCR5 positive Zellen (CD4 and CCR5-positive cells)


20!

!

Frage 20 (5P) 1. Markieren Sie die folgenden Strukturen. (3 P) 1. Mark the following structures. (3 P)

A: Trommelfell (eardrum) B: Bogengänge (semicircular canals) C: Ovales Fenster (oval window) D: Cochlea (cochlea) E: Nervus acusticus F: Steigbügel (stapes) 2. Welche der folgenden mikroskopischen Veränderungen tritt ein, wenn ein Skelettmuskel kontrahiert? (2 P) 2. Which microscopic changes occur when a skeletal muscle contracts? (2 P)

a. Die A-Banden verkürzen sich (A-bands shorten) b. Die I-Banden verkürzen sich (I-bands shorten) c. Die Z-Scheiben werden länger auseinander gezogen (I-bands are pulled apart) d. Die dünnen Filamente kontrahieren (thin filaments contract) e. Die dicken Filamente kontrahieren (thick filaments contract)

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