Aufgabe Vorschlag A - Aufgabe 1 · Abitur Hessen Biologietechnik LK 2021
Thema: Immunbiologie, Viren und immunologische Verfahren · Aus der Prüfung LK (2021)
Aufgabenstellung
SARS-CoV-2 – Das neue Coronavirus
Die COVID-19-Pandemie (corona virus disease 2019) ist der Ausbruch einer neu aufgetretenen Atemwegserkrankung. Diese Erkrankung war erstmals Ende Dezember 2019 in der Millionenstadt Wuhan der chinesischen Provinz Hubei auffällig geworden. Sie entwickelte sich im Januar 2020 in China zur Epidemie und breitete sich schließlich weltweit aus. Der Ausbruch wurde durch das bis dahin unbekannte Coronavirus SARS-CoV-2 ausgelöst. SARS-CoV-2 ist ein RNA-Virus.
1.1
Erläutern Sie den Vermehrungszyklus des Coronavirus SARS-CoV-2 anhand von Material 1 und begründen Sie die Notwendigkeit von Schritt 5.
(12 BE)
1.2
Sie sind auf der Suche nach einem Medikament, das bei einer vorliegenden Corona-Infektion eingesetzt werden kann.
Leiten Sie auf Grundlage von Material 1 drei mögliche Ansatzpunkte für Medikamente ab und diskutieren Sie Wirkungsweise und mögliche Nebenwirkungen.
(8 BE)
1.3
Material 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Antikörperbildung eines Corona-Infizierten. Beschreiben und erläutern Sie die Kurvenverläufe.
(7 BE)
1.4
Als Impfstoffe kommen z. B. virale RNA oder abgeschwächte Viren in Betracht. Abgeschwächte Viren sind zwar noch vermehrungsfähig, haben aber einige ihrer Virulenzfaktoren verloren.
Erläutern Sie für die beiden Impfstoffe die Vorgänge in der Zelle, die dazu führen, dass schließlich die infizierte Zelle durch die Immunzellen angegriffen wird, und zeigen Sie Vor- und Nachteile der beiden Impfstoffe auf.
Hinweis: Die RNA wird mit bestimmten Lipidstoffen umhüllt, sodass sogenannte Lipidnanopartikel mit mRNA entstehen, die nach Injektion über Membranfusion in die Zelle gelangen.
(9 BE)
1.5
Menschen mit Defekten des Immunsystems sind besonders anfällig und müssen vor Infektionen geschützt werden. Material 3 zeigt drei verschiedene Immundefekte.
Diskutieren Sie, ob die Betroffenen mit Impfstoffen aus viraler RNA, mit Impfstoffen aus abgeschwächten Viren und / oder mit synthetisch gewonnenen Antikörpern gegen Corona-Viren geimpft werden können.
(12 BE)
Bezeichnung
T-Zellen
B-Zellen
NK-Zellen
SCID Form 1
fehlen
vorhanden
fehlen
SCID Form 2
fehlen
fehlen
fehlen
Agammaglobulinämie
vorhanden
fehlen
vorhanden
Hinweis: SCID = schwerer kombinierter Immundefekt (engl. severe combined immunodeficiency), T-Zellen = im Thymus reifende Lymphozyten, B-Zellen = im Knochenmark (engl. bone marrow) reifende Lymphozyten, NK-Zellen = Natürliche Killerzellen.
Lösung
Nach den offiziellen Korrekturhinweisen
1.1 Erläutern Sie den Vermehrungszyklus des Coronavirus SARS-CoV-2 anhand von Material 1 und begründen Sie die Notwendigkeit von Schritt 5.
Lösung: Ausführliche Erläuterung der Schritte 1 bis 9 des Vermehrungszyklus sowie Begründung der Notwendigkeit der Synthese der Plusstrang-RNA aus der Minusstrang-Vorlage.
1.2 Leiten Sie auf Grundlage von Material 1 drei mögliche Ansatzpunkte für Medikamente ab und diskutieren Sie Wirkungsweise und mögliche Nebenwirkungen.
Lösung: Drei Ansatzpunkte: Blockade des ACE2-Rezeptors, Blockade des viralen Spike-Proteins, Hemmung der viralen mRNA-Replikase.
1.3 Material 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Antikörperbildung eines Corona-Infizierten. Beschreiben und erläutern Sie die Kurvenverläufe.
Lösung: Beschreibung des Verlaufs von IgM und IgG über die Tage 7 bis 17 sowie immunologische Erläuterung der Primärantwort (Pentamere IgM vs. hochaffine Dimere/Monomere IgG).
1.4 Erläutern Sie für die beiden Impfstoffe die Vorgänge in der Zelle, die dazu führen, dass schließlich die infizierte Zelle durch die Immunzellen angegriffen wird, und zeigen Sie Vor- und Nachteile der beiden Impfstoffe auf.
Lösung: Erläuterung der intrazellulären Virusantigenprozessierung und MHC-I-Präsentation zur T-Killerzell-Aktivierung sowie Gegenüberstellung von Vor- und Nachteilen von Lebend- und mRNA-Impfstoffen.
1.5 Diskutieren Sie, ob die Betroffenen mit Impfstoffen aus viraler RNA, mit Impfstoffen aus abgeschwächten Viren und / oder mit synthetisch gewonnenen Antikörpern gegen Corona-Viren geimpft werden können.
Lösung: Diskussion für SCID Form 1, SCID Form 2 und Agammaglobulinämie bezüglich Lebendimpfstoff, RNA-Impfstoff und passiver Immunisierung mit synthetischen Antikörpern.
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