Abitur Mecklenburg-Vorpommern Biologie 2026 · GK · Eisenspeicherkrankheit-GN

Die Eisenspeicherkrankheit – eine genetisch bedingte Erkrankung

Die Eisenspeicherkrankheit ist eine erblich bedingte Stoffwechselerkrankung, bei der es zu erhöhten Einlagerungen von Eisenverbindungen im Körper kommt. Diese Einlagerungen können zu Organschäden führen. Die Ursachen dieser Krankheit werden molekulargenetisch untersucht.

Material 1: Kennzeichen und Vererbung der Eisenspeicherkrankheit

Eisen ist für den Körper essenziell. Die Eisenspeicherkrankheit ist eine Erbkrankheit, bei der die Aufnahme von Eisen aus dem Dünndarm ins Blut erhöht ist. Eisen wird unter anderem in den Zellen von Leber und Herz eingelagert und dort gespeichert. Bei der Eisenspeicherkrankheit ist der Eisengehalt in den betroffenen Organen so hoch, dass diese geschädigt werden.

Ein Familienstammbaum einer von dieser Erbkrankheit betroffenen Familie ist in Abbildung 1 dargestellt.

Material 2: Das HFE -Gen

Das HFE -Gen ist bei Personen mit Eisenspeicherkrankheit mutiert. Dies führt zu einem Funktionsverlust des HFE-Proteins.

Die folgenden Sequenzen zeigen jeweils einen Ausschnitt (Basenpaar Nr. 6715 bis 6726) aus dem nicht-codogenen Strang des HFE -Gens. Der nicht-codogene Strang ist der Strang, der nicht transkribiert wird.

(Quelle: In Anlehnung an Horn, 2022, S. 5)

Sequenz aus dem nicht mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TGC CAG...3'

Sequenz aus dem mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TAC CAG...3'

Material 3: Die Aufnahme von Eisen ins Blut und deren Regulation

Aus der Nahrung wird Eisen in Form von Eisen-Ionen aufgenommen. Die Aufnahme dieser Eisen-Ionen ins Blut erfolgt durch Dünndarmzellen. Bei der Regulation dieser Aufnahme ist das in der Leber gebildete Protein Hepcidin von Bedeutung: Es verringert die Aufnahme der Eisen-Ionen ins Blut (Abb. 3).

Material 4: Der Einfluss des Eisengehalts im Blut auf die Produktion von Hepcidin

Mit dem Blut transportiert Transferrin die Eisen-Ionen zu den Organen. Vor allem Leberzellen nehmen Eisen-Ionen aus dem Blut auf (Abb. 4).

1 Leiten Sie die Art des Erbganges der Eisenspeicherkrankheit begründet ab (M 1).

Geben Sie für die Personen 1 - 7 die möglichen Genotypen an (M 1).

a)

b)

Die Eisenspeicherkrankheit – eine genetisch bedingte Erkrankung

Die Eisenspeicherkrankheit ist eine erblich bedingte Stoffwechselerkrankung, bei der es zu erhöhten Einlagerungen von Eisenverbindungen im Körper kommt. Diese Einlagerungen können zu Organschäden führen. Die Ursachen dieser Krankheit werden molekulargenetisch untersucht.

Material 1: Kennzeichen und Vererbung der Eisenspeicherkrankheit

Eisen ist für den Körper essenziell. Die Eisenspeicherkrankheit ist eine Erbkrankheit, bei der die Aufnahme von Eisen aus dem Dünndarm ins Blut erhöht ist. Eisen wird unter anderem in den Zellen von Leber und Herz eingelagert und dort gespeichert. Bei der Eisenspeicherkrankheit ist der Eisengehalt in den betroffenen Organen so hoch, dass diese geschädigt werden.

Ein Familienstammbaum einer von dieser Erbkrankheit betroffenen Familie ist in Abbildung 1 dargestellt.

Material 2: Das HFE -Gen

Das HFE -Gen ist bei Personen mit Eisenspeicherkrankheit mutiert. Dies führt zu einem Funktionsverlust des HFE-Proteins.

Die folgenden Sequenzen zeigen jeweils einen Ausschnitt (Basenpaar Nr. 6715 bis 6726) aus dem nicht-codogenen Strang des HFE -Gens. Der nicht-codogene Strang ist der Strang, der nicht transkribiert wird.

(Quelle: In Anlehnung an Horn, 2022, S. 5)

Sequenz aus dem nicht mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TGC CAG...3'

Sequenz aus dem mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TAC CAG...3'

Material 3: Die Aufnahme von Eisen ins Blut und deren Regulation

Aus der Nahrung wird Eisen in Form von Eisen-Ionen aufgenommen. Die Aufnahme dieser Eisen-Ionen ins Blut erfolgt durch Dünndarmzellen. Bei der Regulation dieser Aufnahme ist das in der Leber gebildete Protein Hepcidin von Bedeutung: Es verringert die Aufnahme der Eisen-Ionen ins Blut (Abb. 3).

Material 4: Der Einfluss des Eisengehalts im Blut auf die Produktion von Hepcidin

Mit dem Blut transportiert Transferrin die Eisen-Ionen zu den Organen. Vor allem Leberzellen nehmen Eisen-Ionen aus dem Blut auf (Abb. 4).

2 Geben Sie für die in Material 2 dargestellten DNA-Sequenzen die Aminosäuresequenzen sowie den Typ der Genmutation an (M 2).

Erklären Sie den Funktionsverlust des HFE-Proteins (M 2).

a)

b)

c)

d)

Die Eisenspeicherkrankheit – eine genetisch bedingte Erkrankung

Die Eisenspeicherkrankheit ist eine erblich bedingte Stoffwechselerkrankung, bei der es zu erhöhten Einlagerungen von Eisenverbindungen im Körper kommt. Diese Einlagerungen können zu Organschäden führen. Die Ursachen dieser Krankheit werden molekulargenetisch untersucht.

Material 1: Kennzeichen und Vererbung der Eisenspeicherkrankheit

Eisen ist für den Körper essenziell. Die Eisenspeicherkrankheit ist eine Erbkrankheit, bei der die Aufnahme von Eisen aus dem Dünndarm ins Blut erhöht ist. Eisen wird unter anderem in den Zellen von Leber und Herz eingelagert und dort gespeichert. Bei der Eisenspeicherkrankheit ist der Eisengehalt in den betroffenen Organen so hoch, dass diese geschädigt werden.

Ein Familienstammbaum einer von dieser Erbkrankheit betroffenen Familie ist in Abbildung 1 dargestellt.

Material 2: Das HFE -Gen

Das HFE -Gen ist bei Personen mit Eisenspeicherkrankheit mutiert. Dies führt zu einem Funktionsverlust des HFE-Proteins.

Die folgenden Sequenzen zeigen jeweils einen Ausschnitt (Basenpaar Nr. 6715 bis 6726) aus dem nicht-codogenen Strang des HFE -Gens. Der nicht-codogene Strang ist der Strang, der nicht transkribiert wird.

(Quelle: In Anlehnung an Horn, 2022, S. 5)

Sequenz aus dem nicht mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TGC CAG...3'

Sequenz aus dem mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TAC CAG...3'

Material 3: Die Aufnahme von Eisen ins Blut und deren Regulation

Aus der Nahrung wird Eisen in Form von Eisen-Ionen aufgenommen. Die Aufnahme dieser Eisen-Ionen ins Blut erfolgt durch Dünndarmzellen. Bei der Regulation dieser Aufnahme ist das in der Leber gebildete Protein Hepcidin von Bedeutung: Es verringert die Aufnahme der Eisen-Ionen ins Blut (Abb. 3).

Material 4: Der Einfluss des Eisengehalts im Blut auf die Produktion von Hepcidin

Mit dem Blut transportiert Transferrin die Eisen-Ionen zu den Organen. Vor allem Leberzellen nehmen Eisen-Ionen aus dem Blut auf (Abb. 4).

3 Beschreiben Sie die in Abbildung 3A dargestellte Aufnahme von Eisen-Ionen ins Blut (M 3).

Erklären Sie die verringerte Aufnahme von Eisen-Ionen ins Blut bei Anwesenheit von Hepcidin (M 3).

a)

b)

Die Eisenspeicherkrankheit – eine genetisch bedingte Erkrankung

Die Eisenspeicherkrankheit ist eine erblich bedingte Stoffwechselerkrankung, bei der es zu erhöhten Einlagerungen von Eisenverbindungen im Körper kommt. Diese Einlagerungen können zu Organschäden führen. Die Ursachen dieser Krankheit werden molekulargenetisch untersucht.

Material 1: Kennzeichen und Vererbung der Eisenspeicherkrankheit

Eisen ist für den Körper essenziell. Die Eisenspeicherkrankheit ist eine Erbkrankheit, bei der die Aufnahme von Eisen aus dem Dünndarm ins Blut erhöht ist. Eisen wird unter anderem in den Zellen von Leber und Herz eingelagert und dort gespeichert. Bei der Eisenspeicherkrankheit ist der Eisengehalt in den betroffenen Organen so hoch, dass diese geschädigt werden.

Ein Familienstammbaum einer von dieser Erbkrankheit betroffenen Familie ist in Abbildung 1 dargestellt.

Material 2: Das HFE -Gen

Das HFE -Gen ist bei Personen mit Eisenspeicherkrankheit mutiert. Dies führt zu einem Funktionsverlust des HFE-Proteins.

Die folgenden Sequenzen zeigen jeweils einen Ausschnitt (Basenpaar Nr. 6715 bis 6726) aus dem nicht-codogenen Strang des HFE -Gens. Der nicht-codogene Strang ist der Strang, der nicht transkribiert wird.

(Quelle: In Anlehnung an Horn, 2022, S. 5)

Sequenz aus dem nicht mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TGC CAG...3'

Sequenz aus dem mutierten HFE -Gen:

5'...TAT ACG TAC CAG...3'

Material 3: Die Aufnahme von Eisen ins Blut und deren Regulation

Aus der Nahrung wird Eisen in Form von Eisen-Ionen aufgenommen. Die Aufnahme dieser Eisen-Ionen ins Blut erfolgt durch Dünndarmzellen. Bei der Regulation dieser Aufnahme ist das in der Leber gebildete Protein Hepcidin von Bedeutung: Es verringert die Aufnahme der Eisen-Ionen ins Blut (Abb. 3).

Material 4: Der Einfluss des Eisengehalts im Blut auf die Produktion von Hepcidin

Mit dem Blut transportiert Transferrin die Eisen-Ionen zu den Organen. Vor allem Leberzellen nehmen Eisen-Ionen aus dem Blut auf (Abb. 4).

4 Erklären Sie, wie die Veränderung des HFE-Proteins zu erhöhten Einlagerungen von Eisenverbindungen in Leberzellen führen könnte (M 3, M 4).