Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 2.5 · Abitur Hessen Biologietechnik LK 2021
Thema: Energiestoffwechsel: Zellatmung und Gärung · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
Kristalline Erythrocyten – eine Mutation im Hämoglobin-Gen
Der rote Blutfarbstoff, das Hämoglobin (Hb), ist der Sauerstoffträger im Blut der Wirbeltiere. Er liegt bei dem im Blut herrschenden pH-Wert von 7,4 in seiner funktionellen/aktiven Form vor und bindet den Sauerstoff an seinen eisenhaltigen Häm-Gruppen (Material 4). Bei einer Erbkrankheit, der Hämoglobin-C-Krankheit (HbC-Krankheit), sind die Erythrocyten (roten Blutkörperchen) kristallförmig verändert (C). Durch die gegenüber dem normalen Hämoglobin A (HbA) reduzierte Löslichkeit des HbCs kommt es zur Bildung von HbC-Kristallen in den Erythrocyten. Das HbC zwingt dadurch die Erythrocyten in eine charakteristische Kristallform. Ursache ist eine Mutation des Gens, welches für die -Globin-Kette des Hämoglobins codiert.
2.5 Reife Erythrocyten besitzen weder Zellkern noch Mitochondrien, wodurch in der Zelle mehr Platz für Hämoglobin zur Verfügung steht. Sie gewinnen ihre Energie aus der Milchsäuregärung.
Stellen Sie die im Rahmen des Glukoseabbaus in den Mitochondrien ablaufenden Stoffwechselwege im Überblick dar und erläutern Sie die Bedeutung der Milchsäuregärung für die Aufrechterhaltung des Stoffwechsels der Erythrozyten.
[9 BE]
a)
b)
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
Stellen Sie die im Rahmen des Glukoseabbaus in den Mitochondrien ablaufenden Stoffwechselwege im Überblick dar.
Lösung: In den Mitochondrien finden der Zitronensäurezyklus und die Atmungskette statt. Im Zitronensäurezyklus wird das aus dem Cytoplasma angelieferte Pyruvat stufenweise zu abgebaut und die Energie in Form von GTP, und NADH gespeichert. Die an die Trägermoleküle und FAD gebundenen Wasserstoffatome werden dann in der Atmungskette mit Sauerstoff zu Wasser oxidiert, wobei der Hauptteil der Energie in Form von ATP gewonnen wird. Außerdem werden dabei und FAD regeneriert und stehen wieder im Stoffwechsel zur Verfügung.
Erläutern Sie die Bedeutung der Milchsäuregärung für die Aufrechterhaltung des Stoffwechsels der Erythrozyten.
Lösung: Bei der Milchsäuregärung wird das Pyruvat aus der Glykolyse zu Milchsäure (Lactat) umgesetzt, dabei wird einerseits auch ein geringer Anteil an ATP gewonnen, andererseits aber NADH aus der Glykolyse wieder regeneriert, sodass trotz fehlender Atmungskette wieder für die Glykolyse zur Verfügung steht, damit diese weiterlaufen kann.
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