Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2 (2.3.1) · Abitur Hessen Biologietechnik LK 2022
Thema: DNA, Replikation und Proteinbiosynthese · Aus der Prüfung LK (2022)
Aufgabenstellung
Beim Diabetes mellitus Syndrom unterscheidet man zwischen dem Diabetes Typ-I und dem Diabetes Typ-II. Der Diabetes Typ-I ist eine so genannte Autoimmunerkrankung, bei dem sich die körpereigene Abwehr gegen Zellen richtet, in diesem Fall gegen die -Zellen der Bauchspeicheldrüse. In Folge der vernichteten -Zellen kann der Typ-I-Diabetiker kein Insulin mehr produzieren. Die Menschen mit Diabetes-Typ-I-Syndrom sind somit auf die Zufuhr von Insulin angewiesen. Insulin ist notwendig, um Glukose aus dem Blut in Zellen aufnehmen zu können. Insulin wird inzwischen fast ausschließlich biotechnologisch hergestellt. Beim Diabetes-Typ-II-Syndrom sind die -Zellen intakt. Häufig fehlen bei diesem Diabetes-Typ Insulinrezeptoren an den Zielzellen.
Die Synthese des Insulins in den -Zellen beginnt mit der Translation der m-RNA und endet mit der Abgabe ins Zytoplasma. Das so genannte Proinsulin enthält neben der A-Kette und der B-Kette noch ein C-Peptid. Das Proinsulin kann sich im Endoplasmatischen Retikulum falten und wird dann in den Golgi-Apparat aufgenommen. Die Abspaltung des C-Peptids erfolgt durch membranständige Proteasen.
Das im Blut zirkulierende Insulin wird in der Leber und den Nieren enzymatisch abgebaut. Dadurch beträgt die Halbwertszeit von Insulin etwa 7 bis 15 Minuten. Das gleichzeitig von den -Zellen abgegebene C-Peptid besitzt eine 10-mal höhere Halbwertszeit. Der Nachweis von Insulin und auch vom C-Peptid kann durch einen Immunoassay (ELISA) erbracht werden.
Material 5: Insulinmolekül
geändert nach: https://www.euroclinix.net/de/diabetes/insulin (abgerufen am 20.08.2019).
Material 6: Teilabschnitt ELISA
Hinweis: HRP ist die Abkürzung für die Meerrettichperoxidase, von englisch horseradish.
geändert nach: https://www.mybiosource.com/learn/wp-content/uploads/2017/06/Sanwich-ELISA.jpg (abgerufen am 23.08.2019).
2.3.1
Erläutern Sie die an den Ribosomen stattfindende Translation.
(10 BE)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
2.3.1 Erläutern Sie die an den Ribosomen stattfindende Translation.
Lösung: Erläuterung der Translation gegliedert nach Initiation, Elongation und Termination: - Initiation: - Initiationsfaktoren binden an das Ribosom. - Die mRNA bindet an die kleine Untereinheit des Ribosoms. - Die kleine Untereinheit wandert zum Startcodon. - An das Startcodon der mRNA bindet die Met-tRNA (Methionin-tRNA). - Nun bindet die große Untereinheit an den entstandenen Komplex. - Elongation: - Das Ribosom besitzt verschiedene Bindungsstellen: die P-Stelle (an der sich zu diesem Zeitpunkt die Met-tRNA befindet), die A-Stelle und die E-Stelle. - An die A-Stelle lagert sich nun die durch das passende Anticodon vorgegebene tRNA an. - Durch die Peptidyltransferase wird Methionin auf die Aminosäure (AS) an der A-Stelle übertragen und als Dipeptid verknüpft. - Die nun freiwerdende tRNA löst sich vom Ribosom (E-Stelle). Das Ribosom wandert nun ein Codon in 3'-Richtung weiter. - Die A-Stelle ist nun frei und kann durch eine weitere tRNA besetzt werden. - Termination: - Der beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis das Ribosom auf ein Stopp-Codon trifft. - Dieses hat keine passende tRNA. - Das Ribosom zerfällt und das fertige Polypeptid wird freigesetzt.
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