Aufgabe 3 - Enzyme, Stofftransport und Zellatmung · Abitur NRW Biologie GK · Weißklee 2025

Thema: Enzyme, Stofftransport und Zellatmung · Aus der Prüfung GK · Weißklee (2025)

Aufgabenstellung

Stoffwechsel beim Weißklee

Der Weißklee ( Trifolium repens) ist eine in Europa, Nordafrika, Südwest- und Zentralasien weit verbreitete Pflanze, die wie alle Lebewesen von abiotischen Faktoren in Wachstum und Entwicklung beeinflusst wird.

Material 3: Bildung von Cyanid-Ionen bei der cyanogenen Form des Weißklees

Vom Weißklee sind eine giftige und eine ungiftige Form bekannt. Bei der giftigen cyanogenen Form ist ein ungiftiges Glykosid innerhalb der Vakuole eingelagert, welches erst bei Verletzung der Zellen durch Frost oder Fressfeinde (z. B. Schnecken) u. a. zu giftigen Cyanid-Ionen umgewandelt wird (Abb. 3).

Cyanid-Ionen blockieren die Cytochrom-c-Oxidase. Diese ist ein zentraler Bestandteil der Atmungskette der Zelle, die in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist. Das Vorhandensein von Cyanid-Ionen macht die Blätter bitter und ungenießbar. Die Wirkung der Cyanid-Ionen ist von der aufgenommenen Menge abhängig. Bei geringen Mengen zeigen Tiere und Pflanzen nur geringe Vergiftungserscheinungen.

(in Anlehnung an: Ballhorn, 2007)

3 Beschreiben Sie den Stoffwechselweg zur Bildung der Cyanid-Ionen (M 3). Erläutern Sie die Funktion der eingelagerten ungiftigen Glykoside für den Weißklee und in diesem Zusammenhang die Bedeutung der Kompartimentierung (M 3).

[9 BE]

Aufgabenstellung: Aufgabe 3 - Enzyme, Stofftransport und Zellatmung · Abitur NRW Biologie GK · Weißklee 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Beschreiben Sie den Stoffwechselweg zur Bildung der Cyanid-Ionen (M 3).

Lösung: Die giftige Form des Weißklees speichert in ihren Vakuolen ein ungiftiges Glykosid sowie in der Zellwand das Enzym β-Glykosidase. Bei Verletzung der Zelle und Vakuole gelangt die β-Glykosidase ins Cytoplasma und das Glykosid wird in das Cytoplasma freigesetzt. Nun erfolgt die enzymatische Spaltung des Glykosids in Glukose und Hydroxynitril. Hydroxynitril wird weiterverarbeitet, wobei Cyanid-Ionen gebildet werden.

Erläutern Sie die Funktion der eingelagerten ungiftigen Glykoside für den Weißklee und in diesem Zusammenhang die Bedeutung der Kompartimentierung (M 3).

Lösung: Funktion der Glykoside als Fraßschutz: Die vom Fressfeind aufgenommenen Cyanid-Ionen blockieren die Cytochrom-c-Oxidase der Atmungskette. Die Endoxidation und somit die ATP-Synthese wird gestört. Der Fressfeind (z. B. Schnecken) zeigt durch ATP-Mangel verursachte leichte Vergiftungssymptome und wird abgewehrt. Bedeutung der Kompartimentierung: Die Ausgangsstoffe für die Bildung der giftig wirkenden Cyanid-Ionen sind zunächst räumlich getrennt gespeichert, um eine Selbstvergiftung der Pflanze zu verhindern. Bei Aufhebung dieser Kompartimentierung wird durch Bildung des für Fressfeinde giftigen Produkts ein Fraßschutz ausgelöst.

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