Abiturprüfung 2009
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Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW BI LK HT 2<br />
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Unterlagen für die Lehrkraft<br />
Abiturprüfung <strong>2009</strong><br />
Biologie, Leistungskurs<br />
1. Aufgabenart<br />
Bearbeitung fachspezifischen Materials mit neuem Informationsgehalt<br />
2. Aufgabenstellung<br />
Thema: Adipositas (Fettleibigkeit)<br />
II.1 Beschreiben Sie das Ziel und den Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion, und beziehen<br />
Sie dabei die Abbildung 1 in Material A ein.<br />
(12 Punkte)<br />
II.2 Ermitteln Sie die Art der aufgetretenen Mutationen auf dem codogenen Strang der DNA<br />
für die drei Fallbeispiele, indem Sie von der mRNA auf die DNA zurückschließen.<br />
Leiten Sie die Aminosäuresequenz der gebildeten Proteine ab (Material B, E).<br />
Entwickeln Sie pro Fallbeispiel eine Hypothese, wie sich die Mutation auf die Struktur<br />
und die Funktion der gebildeten Proteine auswirken wird.<br />
(21 Punkte)<br />
II.3 Stellen Sie die Regulation der Nahrungsaufnahme (Material C) unter Berücksichtigung<br />
der unterschiedlichen Körperregionen in einer Skizze dar. Erklären Sie für jeden der<br />
drei Patienten (Material B), ob eine regelmäßige Injektion von Leptin oder MSH als<br />
Therapie bei Fettleibigkeit geeignet ist.<br />
(21 Punkte)<br />
II.4 Erörtern Sie am Fall der Familie Smith, welche Probleme bzw. welche Handlungsmöglichkeiten<br />
sich aus dem positiven Gentest ergeben könnten (Material D).<br />
(12 Punkte)<br />
3. Materialgrundlage<br />
• Feldmann, D. (2005). Untersuchung zu Mutationen in Kandidatengenen für die Adipositas<br />
in einem Kollektiv von Patienten mit extremem Übergewicht. Inaugural-Dissertation,<br />
Julius-Maximilian-Universität Würzburg, 46 ff.<br />
• Gibson, W. et al. (2004). Congenital Leptin Deficiency Due to Homozygosity for the 133G<br />
Mutation: Report of Another Case and Evaluation of Response to Four Years of Leptin<br />
Therapy. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 89, No. 10, 4821 – 4826<br />
• Hebebrand, J. et al. (2006). Gene, die wahren Dickmacher. Biologie in unserer Zeit 36 (4),<br />
208 – 210<br />
• Hebebrand, J. (2005). Genetische Faktoren der Adipositas im Kindes- und Jugendalter.<br />
Praxis der Naturwissenschaften Biologie 54 (8), 8 – 11<br />
• Hebebrand, J. et al. (2005). Genetik und Gen-Umwelt-Interaktionen. In: Wabitsch, M. et<br />
al. Adipositas bei Kindern und Jugendlichen, Springer-Verlag, Berlin, 27 – 36<br />
• Nottebom, K. (2003). Mutationsanalyse des Pro-Opiomelanocortin-Gens bei extrem adipösen<br />
Kindern und Jugendlichen. Inaugural-Dissertation, Philipps-Universität Marburg, 7 ff.<br />
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4. Bezüge zu den Vorgaben <strong>2009</strong><br />
1. Inhaltliche Schwerpunkte<br />
Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen<br />
• Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung<br />
– Replikation, Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten, Mutagene und<br />
Mutationen<br />
– Regulation der Genaktivität am Beispiel der Prokaryonten<br />
• Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug<br />
– Stammbaumanalyse und Erbgänge in der humangenetischen Beratung<br />
• Angewandte Genetik<br />
– Werkzeuge und Verfahrensschritte der Gentechnik am Beispiel der PCR und des<br />
genetischen Fingerabdrucks<br />
– Methoden der Bakteriengenetik<br />
2. Medien/Materialien<br />
• entfällt<br />
5. Zugelassene Hilfsmittel<br />
• Wörterbuch zur deutschen Rechtschreibung<br />
6. Vorgaben für die Bewertung der Schülerleistungen<br />
Teilleistungen – Kriterien<br />
a) inhaltliche Leistung<br />
Teilaufgabe II.1<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 beschreibt sinngemäß als Ziel der PCR die gezielte Vervielfältigung ausgewählter<br />
DNA-Abschnitte, um genügend Material für weitere Analysen zu haben.<br />
2 beschreibt sinngemäß den Ablauf der PCR:<br />
• durch Angabe der Phasen der DNA-Denaturierung (Abbildung 1: A), der komplementären<br />
Anlagerung der DNA-Primer (Abbildung 1: B), der Vermehrung<br />
der DNA-Stränge (Abbildung 1: C) sowie der anschließenden erneuten DNA-<br />
Denaturierung (Abbildung 1: D) und ein wiederholtes Durchlaufen dieses Prozesses<br />
(Abbildung 1: E, F, G),<br />
• durch Zuordnung der Temperaturveränderungen zu den einzelnen Phasen.<br />
3 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (3)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB) 1<br />
3 (I)<br />
9 (I)<br />
1<br />
AFB = Anforderungsbereich<br />
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Teilaufgabe II.2<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 ermittelt sinngemäß als Art der aufgetretenen Mutation bei Fall 1 eine Deletion im<br />
Leptin-Gen, bei der es zum Verlust der Base Cytosin auf dem codogenen Strang der<br />
DNA kam und die zu einer Verschiebung des Leserasters führt.<br />
2 leitet aus den gegebenen Basensequenzen (Normalallel/mutiertes Allel) die Aminosäuresequenz<br />
des codierten Proteins ab:<br />
AS-Sequenz (Normalallel): – Trp – Gly – Val –<br />
AS-Sequenz (mutiertes Allel): – Trp – Gly – Cys –<br />
3 entwickelt eine Hypothese, wie sich die Mutation auf die Struktur und die Funktion<br />
der gebildeten Proteine auswirken wird, wie z. B.:<br />
Die AS-Kette ist ab der Aminosäure Cystein aufgrund der Verschiebung des Leserasters<br />
(Rasterschub-Mutation) völlig verändert, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit<br />
eine Funktionsveränderung bzw. ein Funktionsverlust des Proteins resultieren wird.<br />
4 ermittelt sinngemäß als Art der aufgetretenen Mutation bei Fall 2 eine Punktmutation<br />
im POMC-Gen, bei der die im Ausschnitt des Normalallels an 7. Stelle positionierte<br />
Base Cytosin durch Adenin auf dem codogenen Strang der DNA ersetzt wurde<br />
(Substitution).<br />
5 leitet aus den gegebenen Basensequenzen (Normalallel/mutiertes Allel) die Aminosäuresequenz<br />
des codierten Proteins ab:<br />
AS-Sequenz (Normalallel): – Asp – Leu – Glu – His –<br />
AS-Sequenz (mutiertes Allel): – Asp – Leu Stop His –<br />
6 entwickelt eine Hypothese, wie sich die Mutation auf die Struktur und die Funktion<br />
der gebildeten Proteine auswirken wird, wie z. B.:<br />
Als Folge des Basenaustausches entsteht eine verkürzte Polypeptidkette (Nonsense-<br />
Mutation), so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Funktionsveränderung bzw.<br />
ein Funktionsverlust des Proteins resultieren wird.<br />
7 ermittelt sinngemäß als Art der aufgetretenen Mutation bei Fall 3 eine Punktmutation<br />
im MC4-Rezeptor-Gen, bei der die im Ausschnitt des Normalallels an 7. Stelle positionierte<br />
Base Cytosin durch Thymin auf dem codogenen Strang der DNA<br />
ersetzt wurde (Substitution).<br />
8 leitet aus den gegebenen Basensequenzen (Normalallel/mutiertes Allel) die Aminosäuresequenz<br />
des codierten Proteins ab:<br />
AS-Sequenz (Normalallel): – Lys – Arg – Val –<br />
AS-Sequenz (mutiertes Allel): – Lys – Arg – Ile –<br />
9 entwickelt eine Hypothese, wie sich die Mutation auf die Struktur und die Funktion<br />
der gebildeten Proteine auswirken wird, wie z. B.:<br />
Als Folge des Basenaustausches entsteht ein Protein mit einem Unterschied in nur<br />
einer Aminosäure. Dies kann schwerwiegende Folgen für die Funktion des Proteins<br />
haben, wenn z. B. das aktive Zentrum eines Enzyms betroffen ist, oder auch weniger<br />
schwerwiegende, wenn z. B. Bereiche außerhalb des aktiven Zentrums betroffen sind.<br />
Es ist aber auch möglich, dass die Struktur des Proteins nur geringfügig betroffen ist,<br />
wenn die Eigenschaften der Aminosäurereste ähnlich sind.<br />
10 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (2)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
2 (II)<br />
2 (I)<br />
3 (II)<br />
2 (II)<br />
2 (I)<br />
3 (II)<br />
2 (II)<br />
2 (I)<br />
3 (II)<br />
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Teilaufgabe II.3<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 stellt die Regulation der Nahrungsaufnahme in einer Skizze dar, wie z. B.:<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
9 (II)<br />
Eine Darstellung der genaueren zytologischen Zusammenhänge wird nicht erwartet.<br />
2 erklärt sinngemäß bezüglich der Injektion von Leptin oder MSH bei Fall 1, dass sowohl<br />
die regelmäßige Injektion von Leptin (bewirkt eine vermehrte MSH-Ausschüttung)<br />
als auch von MSH geeignet sind.<br />
3 erklärt sinngemäß bezüglich der Injektion von Leptin oder MSH bei Fall 2:<br />
• Nur MSH ist aufgrund der Bindung an den MC4-Rezeptoren und die daraus<br />
resultierende Appetithemmung zur Therapie geeignet.<br />
• Die Injektion von Leptin führt lediglich dazu, dass mehr MSH mit veränderter<br />
AS-Sequenz gebildet wird, das aber nicht an den MC4-Rezeptor binden kann.<br />
4 erklärt sinngemäß bezüglich der Injektion von Leptin oder MSH bei Fall 3:<br />
• Weder die Injektion von Leptin noch von MSH sind zur Therapie geeignet.<br />
• Beide können nicht an den aufgrund einer Mutation veränderten MC4-Rezeptor<br />
binden.<br />
5 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (2)<br />
4 (II)<br />
4 (II)<br />
4 (II)<br />
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Teilaufgabe II.4<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
1 erörtert am Fall der Familie Smith die Handlungsmöglichkeiten, die sich aus einem<br />
positiven Gentest ergeben könnten, wie z. B.:<br />
• Entscheidung über gezielte therapeutische Intervention (z. B. Medikamente,<br />
Diät; Sport/Bewegung),<br />
• Konsequenzen für die weitere Familienplanung.<br />
Es werden auch andere plausible Erklärungen zugelassen.<br />
2 erörtert am Fall der Familie Smith die Probleme, die sich aus einem positiven<br />
Gentest ergeben könnten, wie z. B.:<br />
• Problem der psychischen Belastung, die sich z. B. aus der Diagnose einerseits<br />
und der Ungewissheit einer phänotypischen Ausprägung andererseits ergibt,<br />
• Probleme beim Umgang mit Gewichtszunahmen beim Kind (z. B. bessere Einschätzung<br />
des Erfolgs schon kleiner Gewichtsabnahmen, bei einer erkrankten<br />
Person schnellere Rechtfertigung einer Gewichtszunahme).<br />
Es werden auch andere plausible Erklärungen zugelassen.<br />
3 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. (2)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
6 (III)<br />
6 (III)<br />
b) Darstellungsleistung<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
• führt seine Gedanken schlüssig, stringent und klar aus.<br />
• strukturiert seine Darstellung sachgerecht.<br />
• verwendet eine differenzierte und präzise Sprache.<br />
• gestaltet seine Arbeit formal ansprechend.<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
9<br />
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7. Bewertungsbogen zur Prüfungsarbeit<br />
Name des Prüflings:____________________________________ Kursbezeichnung:____________<br />
Schule: _____________________________________________<br />
Teilaufgabe II.1<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1 beschreibt sinngemäß als … 3 (I)<br />
2 beschreibt sinngemäß den … 9 (I)<br />
3 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (3)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe II.1 Teilaufgabe 12<br />
Lösungsqualität<br />
EK 2 ZK DK<br />
Teilaufgabe II.2<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1 ermittelt sinngemäß als … 2 (II)<br />
2 leitet aus den … 2 (I)<br />
3 entwickelt eine Hypothese … 3 (II)<br />
4 ermittelt sinngemäß als … 2 (II)<br />
5 leitet aus den … 2 (I)<br />
6 entwickelt eine Hypothese … 3 (II)<br />
7 ermittelt sinngemäß als … 2 (II)<br />
8 leitet aus den … 2 (I)<br />
9 entwickelt eine Hypothese … 3 (II)<br />
10 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (2)<br />
……………………………………………………………<br />
……………………………………………………………<br />
Summe II.2 Teilaufgabe 21<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
2<br />
EK = Erstkorrektur; ZK = Zweitkorrektur; DK = Drittkorrektur<br />
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Teilaufgabe II.3<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1 stellt die Regulation … 9 (II)<br />
2 erklärt sinngemäß bezüglich … 4 (II)<br />
3 erklärt sinngemäß bezüglich … 4 (II)<br />
4 erklärt sinngemäß bezüglich … 4 (II)<br />
5 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (2)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe II.3 Teilaufgabe 21<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Teilaufgabe II.4<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
(AFB)<br />
1 erörtert am Fall … 6 (III)<br />
2 erörtert am Fall … 6 (III)<br />
2 erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium: (2)<br />
……………………………………………………………..<br />
……………………………………………………………..<br />
Summe II.4 Teilaufgabe 12<br />
Summe der II.1, II.2, II.3 und II.4 Teilaufgabe 66<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Darstellungsleistung<br />
Anforderungen<br />
Der Prüfling<br />
• führt seine Gedanken …<br />
• strukturiert seine Darstellung …<br />
• verwendet eine differenzierte …<br />
• gestaltet seine Arbeit …<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
Summe Darstellungsleistung 9<br />
9<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Summe insgesamt (inhaltliche und Darstellungsleistung) 75<br />
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Festlegung der Gesamtnote (Bitte nur bei der letzten bearbeiteten Aufgabe ausfüllen.)<br />
maximal<br />
erreichbare<br />
Punktzahl<br />
Übertrag der Punktsumme aus der ersten bearbeiteten Aufgabe 75<br />
Übertrag der Punktsumme aus der zweiten bearbeiteten Aufgabe 75<br />
Punktzahl der gesamten Prüfungsleistung 150<br />
aus der Punktsumme resultierende Note<br />
Note ggf. unter Absenkung um ein bis zwei Notenpunkte<br />
gemäß § 13 Abs. 2 APO-GOSt<br />
Lösungsqualität<br />
EK ZK DK<br />
Paraphe<br />
ggf. arithmetisches Mittel der Punktsummen aus EK und ZK: ___________<br />
ggf. arithmetisches Mittel der Notenurteile aus EK und ZK: _____________<br />
Die Klausur wird abschließend mit der Note: ________________________ (____ Punkte) bewertet.<br />
Unterschrift, Datum:<br />
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Grundsätze für die Bewertung (Notenfindung)<br />
Für die Zuordnung der Notenstufen zu den Punktzahlen ist folgende Tabelle zu verwenden:<br />
Note Punkte Erreichte Punktzahl<br />
sehr gut plus 15 150 – 143<br />
sehr gut 14 142 – 135<br />
sehr gut minus 13 134 – 128<br />
gut plus 12 127 – 120<br />
gut 11 119 – 113<br />
gut minus 10 112 – 105<br />
befriedigend plus 9 104 – 98<br />
befriedigend 8 97 – 90<br />
befriedigend minus 7 89 – 83<br />
ausreichend plus 6 82 – 75<br />
ausreichend 5 74 – 68<br />
ausreichend minus 4 67 – 58<br />
mangelhaft plus 3 57 – 49<br />
mangelhaft 2 48 – 40<br />
mangelhaft minus 1 39 – 30<br />
ungenügend 0 29 – 0<br />
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