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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 1 von 7I Erläuterungen \nVoraussetzungen gemäß KCGO und Abiturerlass in der für den Abiturjahrgang geltenden \nFassung \n \nStandardbezug \nDie nachfolgend ausgewiesenen Kompetenzen sind für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabe beson-\nders bedeutsam. Darüber hinaus können weitere, hier nicht ausgewiesene Kompetenzen für die Bear-\nbeitung der Aufgabe nachrangig bedeutsam sein, zumal die Kompetenzen in engem Bezug zueinander \nstehen. Die Operationalisierung des Standardbezugs erfolgt in Abschnitt II. \n \nAufgabe Kompetenzen \nF1 F2 E1 E2 E3 K1 K2 K3 B1 B2 \n1 X \n2 X X X \n3 X X X \n4 X X \n5 X X X \n6 X X X \n7 X X \n8 X \n9 X X \n10 X X X \n \nInhaltlicher Bezug \nQ1: Genetik und Gentechnik \nverbindliche Themenfelder: Von der DNA zum Protein (Q1.1), Gene und Gentechnik (Q1.2) \nQ2: Ökologische und stoffwechselphysiologische Zusammenhänge \nverbindliche Themenfelder: Strukturierung von Ökosystemen an einem Beispiel (Q2.1), Grundlegende \nStoffwechselprozesse: Fotosynthese und Grundlagen der Zellatmung (Q2.2) \n \nII Lösungshinweise und Bewertungsraster \nIn den nachfolgenden Lösungshinweisen sind alle wesentlichen Gesichtspunkte, die bei der Bearbei-\ntung der einzelnen Aufgaben zu berücksichtigen sind, konkret genannt und diejenigen Lösungswege \naufgezeigt, welche die Prüflinge erfahrungsgemäß einschlagen werden. Lösungswege, die von den \nvorgegebenen abweichen, aber als gleichwertig betrachtet werden können, sind ebenso zu akzeptieren.",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 2 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n1 Unterrichtsbezogene Angabe der Gesamtsummengleichung sowie der Ausgangs-\nstoffe, Energieäquivalente und Produkte der Teilabschnitte: \nGesamtsummengleichung: C 6H12O6 + 6 O 2 + 6 H 2O → 6 CO 2 + 12 H 2O \n– Glykolyse: Aus Glucose (sowie NAD+ und ADP+P i) entstehen Pyruvat sowie \nNADH+H+ und ATP. \n– Oxidative Decarboxylierung: Aus Pyruvat (und CoA sowie NAD+) entstehen CO 2 \nund Acetyl-CoA sowie NADH+H+. \n– Citratzyklus: Aus Acetyl-CoA (und H 2O sowie NAD+, ADP (bzw. GDP) + P i und \nFAD) entstehen CO 2 (und CoA) sowie NADH+H+, FADH 2 und ATP (bzw. GTP). \n– Endoxidation: Aus NADH+H+, FADH 2, ADP+P i und O 2 entstehen H 2O, NAD+, \nFAD und ATP. 10 \n2 \n Darstellung der Besonderheiten der abiotischen Faktoren des Biotops Spülsaum für \ndie dort vorkommenden Pflanzen: \nDer Boden im Bereich des Spülsaums ist nährstoffreich aufgrund des Eintrags von \norganischem Material durch die Winterstürme. \nDie Bodentemperaturen können kurzfristig stark schwanken, einerseits durch Über-\nflutung mit Meerwasser, andererseits durch Aufheizen des Sandes durch Sonnenein-\nstrahlung. \nStarker Wind erhöht die Transpiration. \nDer Wassergehalt des Bodens wechselt stark wegen der geringen Fähigkeit des San-\ndes, Wasser zu speichern. \nDer Salzgehalt des Bodens schwankt aufgrund des salzhaltigen Bodenwassers und je \nnach Häufigkeit und Menge der Überflutung des Spülsaums sowie unterschiedlicher \nNiederschlagsmengen. \nWind und Sandverfrachtungen stellen zudem eine mechanische Belastung für in die-\nsem Bereich vorkommenden Pflanzen dar. 5 \n Analyse der Keimungsexperimente im Zusammenhang mit Material 1, auch in Bezug \nzu den Bedingungen an möglichen natürlichen Standorten des Meersenfs: \nAbb. 2.1: Die Samen des Meersenfs keimen am besten ohne Salz. Zunehmender \nSalzgehalt bewirkt eine Verzögerung der Keimung und eine Verringerung des An-\nteils gekeimter Samen nach 9 Tagen. Ein Salzgehalt ab ca. 1,8% bewirkt eine fast \nvollständige Keimungshemmung. Das bedeutet, dass lediglich an der Ostsee eine \nKeimung möglich ist, da hier der Salzgehalt des Meerwassers entsprechend gering \nist. An Stränden des Mittelmeers, der Nordsee oder des Atlantiks können die Samen-\nkörner nur keimen, wenn das Meerwasser im Untergrund ausreichend verdünnt wird, \nz.B. durch Regen. \n \n5 \n Abb. 2.2: Salzhaltiges Wasser bewirkt aber nur eine Hemmung der Keimung, die Sa-\nmenkörner sterben nicht ab. Die Ergebnisse zeigen, dass die Samenkörner auch noch \nkeimen können, wenn der Salzgehalt zu einem späteren Zeitpunkt verringert wird, \nz.B. durch destilliertes Wasser im Versuch bzw. Regen in der Natur. 3",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 3 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n3 Prüfung der Eignung des Meersenfs als Nutzpflanze auf versalzenen Böden: \nDie Ergebnisse der Experimente lassen den Schluss zu, dass der Europäische \nMeersenf zum Anbau als Nutzpflanze auf nicht zu stark versalzenen Böden geeignet \nist: \nDie Pflanzen liefern bei einer NaCl-Konzentration von 0,29–0,59% den höchsten Er-\ntrag pro Pflanze an der im Öl enthaltenen wertvollen Erucasäure. Zwar ist die Masse \nder einzelnen Samen etwas geringer als bei einem Wachstum ohne NaCl, das wird \naber durch die deutlich erhöhte Zahl der Samen pro Pflanze sowie den höheren Ölge-\nhalt und den höheren Gehalt des Öls an Erucasäure mehr als kompensiert. \nBei Salzkonzentrationen über 0,59% steigt zwar der Anteil an Erucasäure noch etwas \nan. Dieser Effekt wird aber durch einen deutlich niedrigeren Ertrag an Samen pro \nPflanze und die geringere Masse der einzelnen Samen zunichte gemacht. 10 \n4 \n Beschreibung des Glyoxylatzyklus: \nAcetyl-CoA bindet an Oxalacetat. CoA wird freigesetzt und es entsteht Citrat, das in \nIsocitrat umgewandelt wird. Durch die Isocitrat-Lyase (IL) wird Isocitrat in Gly-\noxylat und Succinat gespalten. Das gebildete Succinat wird in den Citratzyklus ein-\ngeschleust. Glyoxylat reagiert mit Acetyl-CoA zu Malat, wodurch CoA freigesetzt \nwird. Malat wird zu Oxalacetat umgewandelt, wobei NAD+ zu NADH+H+ reduziert \nwird. 6 \n Darstellung der Unterschiede zum Citratzyklus: \nEs soll keine Beschreibung des Citratzyklus erfolgen, sondern die Unterschiede be-\nzüglich sinnvoll gewählter Kategorien dargestellt werden. \nDer Glyoxylatzyklus enthält weniger Teilschritte als der Citratzyklus. \nNur im Citratzyklus entsteht (in zwei Schritten) CO 2. Im Glyoxylatzyklus wird dage-\ngen der C6-Körper (Isocitrat) in einen C2- und einen C4-Körper (Glyoxylat und Suc-\ncinat) gespalten, ohne dass CO 2 frei wird. \nIm Glyoxylatzyklus wird ein zweites Acetyl-CoA eingeschleust. \nIm Glyoxylatzyklus werden im Gegensatz zum Citratzyklus keine Energieäquiva-\nlente (ATP) gebildet. \nAls Reduktionsäquivalente entsteht im Glyoxylat-Zyklus pro Umlauf 1 NADH+H+, \nwährend im Citratzyklus pro Umlauf 3 NADH+H+ und 1 FADH 2 freigesetzt werden. \n8 \n5 \n Deutung der experimentellen Ergebnisse: \nIn den ersten Tagen der Keimung nimmt zum einen die Menge des Hauptreser-\nvestoffs Fett langsam ab, zum anderen sinkt auch die geringe Masse an gespeicherten \nKohlenhydraten (Zucker/Stärke) im Nährgewebe des Samenkorns, da beide Stoffe zu \nAcetyl-CoA abgebaut werden. Acetyl-CoA kann in den Citrat-Zyklus eingespeist \nwerden. Gleichzeitig steigt die Menge der Isocitrat-Lyase an. Das zeigt, dass zuneh-\nmend die Glyoxisomen aktiviert werden, sodass der Glyoxylatzyklus ablaufen kann. 5 \n Nach drei Tagen beginnt die Masse des Fettes rapide zu sinken, weil das Fett ver-\nstärkt abgebaut wird. Aus dem entstehenden Acetyl-CoA werden im Glyoxylatzyklus \nGlyoxylat und Succinat gebildet, wodurch zusätzliches Oxalacetat entsteht, welches \nzur Gluconeogenese verwendet werden kann. Die Kohlenhydratmenge im Nährge-\nwebe steigt trotzdem zunächst nicht an, was sich mit dem Abtransport der gebildeten \nKohlenhydrate in den Keimling erklären lässt. Erst wenn sich durch die stark zuneh-\nmende IL-Menge die Gluconeogenese zusätzlich beschleunigt, steigt die Kohlenhyd-\nratmenge an (ab dem 5. Tag). 7",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 4 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n Ab Tag 9 steigt die IL-Menge nicht entscheidend weiter und nimmt ab Tag 12 rapide \nab. Dies liegt daran, dass die Glyoxysomen und deren Enzyme (IL) abgebaut werden, \nweil die Fettreserven aufgebraucht sind. Der Gehalt des Nährgewebes an Kohlenhyd-\nraten sinkt infolgedessen ab Tag 12, da kaum noch Gluconeogenese erfolgt und die gebildeten Zucker in den Keimling transportiert werden. 4 \n6 \n Erklärung der Bedeutung der Regulation der Aktivitäten der Enzyme IDH und IL\nwährend der Keimung: \nWährend der Keimung ist eine Regulation der Aktivitäten von IDH und IL erforder-\nlich, da Citrat- und Glyoxylatzyklus gemeinsame Zwischenprodukte verwenden. \nBei Bedarf der Zellen an ATP muss bevorzugt der Citratzyklus ablaufen, da hier so-\nwohl direkt ATP (bzw. GTP) gebildet wird als auch Reduktionsäquivalente entste-\nhen, die in der Endoxidation zur ATP-Bildung verwendet werden. Dies wird erreicht, \nindem ATP-Mangel die IDH stimuliert und die IL hemmt, sodass bevorzugt die De-\ncarboxylierung des Isocitrats im Citratzyklus abläuft. \nBei ausreichendem Angebot an ATP wird dagegen die IDH inaktiviert. ATP stimu-\nliert außerdem die IL, wodurch das Isocitrat bevorzugt gespalten wird und der Gly-\noxylatzyklus abläuft. Dadurch kann die für den Keimling wichtige Gluconeogenese \nmöglichst effektiv verlaufen. \nDurch den Verbrauch von ATP in der Gluconeogenese und die Hemmung des Ci-\ntratzyklus kann aber wiederum ein ATP-Mangel resultieren, was sich wiederum för-\nderlich auf IDH auswirkt. 8 \n7 \n Unterrichtsbezogene Beschreibung der Translation: \nZu Beginn lagern sich die große und kleine Untereinheit der Ribosomen und die \nmRNA zusammen. Am Startcodon AUG beginnt die Proteinsynthese. \nIn einem sich wiederholenden Zyklus bindet eine tRNA, die spezifisch mit einer \nAminosäure beladen ist, über ein Anticodon an die mRNA. In einer komplexen Re-\naktion verschiebt sich das Ribosom um ein Codon und eine weitere beladene tRNA \ntritt hinzu. Zeitgleich findet eine Verknüpfung der einzelnen Aminosäure mit der \nwachsenden Polypeptidkette statt. Die frei gewordene tRNA verlässt das Ribosom. \nErreicht ein Stoppcodon innerhalb der mRNA die tRNA-Bindungsstelle, kommt es \nzur Beendigung der Translation. Der Translationskomplex zerfällt und das Polypep-\ntid wird freigesetzt. 9 \n8 \n Angabe der Sequenz der beiden DNA-Stränge: \ncodogener Strang: 3´ ... AAC CGA ATA CAC ... 5´ \nnicht-codogener Strang: 5´ ... TTG GCT TAT GTG ... 3´ 4 \n Angabe der Aminosäuresequenz des Proteins: \n…. Leu Ala Tyr Val .… 2 \n9 \n Zeigen der Regulation der Expression des IL-Gens: \nDie Messwerte (Abb. 7.3) zeigen, dass das Gen zu Keimungsbeginn so gut wie gar \nnicht transkribiert wird, erkennbar daran, dass der Anteil der IL-mRNA an der ge-\nsamten RNA sehr gering ist. Erst nach Beginn der Keimung wird das Gen aktiviert \nund in hohem Maße transkribiert, wodurch der Anteil der IL-mRNA stark ansteigt \nbis zum Maximum am zweiten Tag. Danach geht der Anteil der IL-mRNA bis zum \nfünften Tag wieder auf den Ausgangswert zurück, was auf eine Deaktivierung des \nGens schließen lässt. 6",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 5 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n10 \n Entwicklung einer Modellvorstellung zur Regulation der Expression des IL-Gens, die \nzur Erklärung des in Material 8 dargestellten Versuchsergebnisses geeignet ist: \nEs soll (unterrichtsabhängig) eine mögliche schlüssige Modellvorstellung entwickelt \nwerden, z.B.: \n– Acetat (oder Acetyl-CoA) bindet an einen Transkriptionsfaktor, der dadurch akti-\nviert wird. Der aktivierte Transkriptionsfaktor bindet an eine regulatorische DNA-\nRegion vor dem IL-Gen. Dadurch wird die Bindung der RNA-Polymerase er-\nleichtert, sodass das Gen verstärkt transkribiert und die mRNA anschließend \ntranslatiert werden kann. \n– Acetat bindet an einen Transkriptionsfaktor, der an einen Silencer gebunden ist \nund dadurch die Expression des IL-Gens unterdrückt. Durch die Bindung von \nAcetat wird der Transkriptionsfaktor inaktiviert und die Genexpression gefördert. \n– Acetat hemmt ein Enzym, das die DNA-Methylierung fördert, wodurch die Chro-\nmatinstruktur im Bereich des IL-Gens aufgelockert und für die RNA-Polymerase \nzugänglich wird. 8 \n 100 \n \n \nIII Bewertung und Beurteilung \nDie Bewertung und Beurteilung erfolgt unter Beachtung der nachfolgenden Vorgaben nach § 33 der \nOberstufen- und Abiturverordnung (OAVO) in der jeweils geltenden Fassung. Bei der Bewertung und \nBeurteilung der sprachlichen Richtigkeit in der deutschen Sprache sind die Bestimmungen des \n§ 9 Abs. 12 OAVO in Verbindung mit Anlage 9b anzuwenden. \n \nIn den modernen Fremdsprachen ist nach den Bestimmungen des § 9 Abs. 13 OAVO in Verbindung \nmit dem „Erlass zur Bewertung und Beurteilung von schriftlichen Arbeiten in allen Grund- und Leis-\ntungskursen der neu beginnenden und fortgeführten modernen Fremdsprachen in der gymnasialen \nOberstufe, dem beruflichen Gymnasium, dem Abendgymnasium und dem Hessenkolleg“ vom 7. Au-\ngust 2020 (ABl. S. 519) die sprachliche Leistung kriteriengeleitet zu bewerten. Bei der Bewertung und \nBeurteilung der Übersetzungsleistung in den Fächern Latein und Altgriechisch sind die Bestimmungen \ndes § 9 Abs. 14 OAVO in Verbindung mit Anlage 9c anzuwenden. \n \nDer Fehlerindex ist nach Anlage 9b zu § 9 Abs. 12 OAVO zu berechnen. Für die Ermittlung der \nPunkte nach Anlage 9a zu § 9 Abs. 12 OAVO sowie Anlage 9c zu § 9 Abs. 14 OAVO wird jeweils \nder ganzzahlige nicht gerundete Prozentsatz bzw. Fehlerindex zugrunde gelegt. \n \nDarüber hinaus sind die Vorgaben der Erlasse „Hinweise zur Vorbereitung auf die schriftlichen Abi-\nturprüfungen (Abiturerlass)“ und „Durchführungsbestimmungen zum Landesabitur“ in der für den \nAbiturjahrgang geltenden Fassung zu beachten. \n \nBei der Bewertung und Beurteilung ist auch die Intensität der Bearbeitung zu berücksichtigen. Als Be-\nwertungskriterien dienen über das Inhaltliche hinaus qualitative Merkmale wie Strukturierung, Diffe-\nrenziertheit, sprachliche Gestaltung und Schlüssigkeit der Argumentation. \n \nEin Prüfungsergebnis von 5 Punkten (ausreichend) setzt voraus, dass insgesamt 45% der zu verge-\nbenden BE erreicht werden. Ein Prüfungsergebnis von 11 Punkten (gut) setzt voraus, dass insgesamt \n75% der zu vergebenden BE erreicht werden.",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 6 von 7Gewichtung der Aufgaben und Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen \n \nAufgabe Bewertungseinheiten in den AnforderungsbereichenSumme AFB I AFB II AFB III \n1 10 10 \n2 13 13 \n3 8 2 10 \n4 5 9 14 \n5 6 10 16 \n6 4 4 8 \n7 9 9 \n8 6 6 \n9 6 6 \n10 4 4 8 \nSumme 30 50 20 100 \n \nDie auf die Anforderungsbereiche verteilten Bewertungseinheiten innerhalb der Aufgaben sind als \nRichtwerte zu verstehen. \n \n \nIV Quellen \nMaterial 1 basiert auf: \nURL: https://www.biologie-seite.de/Biologie/Europ%C3%A4ischer_Meersenf (abgerufen am 13.03.2019). \nURL: https://www.bund.net/themen/tiere-pflanzen/pflanzen/meersenf/ (abgerufen am 13.03.2019). \nURL: https://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4ischer_Meersenf (abgerufen am 13.03.2019). \nURL: https://www.pflanzen-deutschland.de/Cakile_maritima.html (abgerufen am 13.03.2019). \nJürgen Nieder und Thomas Landolt (Hg.): Europäischer Meersenf-ein Leben mit Salz, Sand und Trockenheit, in: Unterricht \nBiologie, Heft 366, Friedrich Verlag, Juli 2011, S. 8−10. \nAbbildung: \nURL: https://mapio.net/pic/p-565171/ (abgerufen am 18.04.2019). \n \nMaterial 2 basiert auf: \nJürgen Nieder und Thomas Landolt (Hg.): Europäischer Meersenf-ein Leben mit Salz, Sand und Trockenheit, in: Unterricht\nBiologie, Heft 366, Friedrich Verlag, Juli 2011, S. 8−10. \nURL: https://www.researchgate.net/publication/226774156_Salinity_Effects_on_Germination_Growth_and_Seed_Produc-\ntion_of_the_Halophyte_Cakile_maritima, S. 180-183 (abgerufen am 10.05.2020). \n \nMaterial 3 basiert auf: \nURL: https://www.researchgate.net/publication/256939531_Ecophysiological_and_genomic_analysis_of_salt_tole-\nrance_of_Cakile_maritima, S. 64, 68, 69 (abgerufen am 08.10.2019). \nURL: https://www.researchgate.net/publication/226774156_Salinity_Effects_on_Germination_Growth_and_Seed_Produc-\ntion_of_the_Halophyte_Cakile_maritima, S. 186 (abgerufen am 10.05.2020). \nURL: https://www.bund.net/themen/tiere-pflanzen/pflanzen/meersenf/ (abgerufen am 13.03.2019). \n \nMaterial 4 basiert auf: \nURL: https://de.wikipedia.org/wiki/Glyoxylatzyklus (abgerufen am 18.04.2019). \nURL: www.spektrum.de/lexikon/biologie/glyoxylatzyklus/28717 (abgerufen am 18.04.2019). \n \nMaterial 5 basiert auf: \nURL: https://etc.usf.edu/clipart/29700/29757/pineseed_29757.htm (abgerufen am 30.05.2019). \nURL: http://www.plantphysiol.org/content/plantphysiol/46/3/475.full.pdf, S. 477 (abgerufen am 01.05.2019).",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nLeistungskurs Vorschlag A \nSeite 7 von 7Material 6 basiert auf: \nURL: https://de.wikipedia.org/wiki/Isocitrat-Dehydrogenase (abgerufen am 24.2.2020).\nDavid Nelson, Michael Cox: Lehninger Biochemie, 3. Aufl. 1. korr. Nachdruck, Berlin 2005, S. 632, 636, 637. \nURL: https://www.pnas.org/content/pnas/86/22/8635.full.pdf, S. 8635 (abgerufen am 29.04.2019). \n \nMaterial 7 basiert auf: \nURL: http://www.plantphysiol.org/content/plantphysiol/86/2/527.full.pdf, S. 529–531 (abgerufen am 24.02.2020). \n \nMaterial 8 basiert auf: \nURL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1164768/pdf/biochemj00510-0163.pdf, S. 150 (abgerufen am \n09.10.2019).",
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