Prüfung Gymnasium Leistungskurs Biologie Sachsen 2003: Genetik

Leistungskurs: Prüfung 2003

Aufgabe B: Genetik - Malaria

Der Malaria-Erreger Plasmodium falciparium ist ein eukaryontischer Parasit, der mit dem Stich der Anopheles-Mücke auf den Menschen übertragen wird. Diese Mücken gehören zur Familie der Stechmücken (Culicidae).
Die Weibchen der Stechmücken benötigen für die Eierprodukton Bluteiweiß. Sie werden durch Hungergefühl in Unruhe versetzt und suchen umherfliegend nach potenziellen Opfern. Durch verschiedene chemische, thermische und optische Reize finden sie zu ihrem Wirt. Dot setzen sie sich auf die Haut und betasten diese mit ihrem Stechrüssel, um eine günstige Einstichstelle zu finden. Mit Hilfe empfindlicher Sinneszellen finden die Stechmücken unter der Haut verlaufende Blutgefäße, stoßen ihren Stechrüssel hinein und saugen sich voll Blut. Bei jedem Einstich werden Speicheldrüsensekrete in die Wunde abgegeben, um die Blutgerinnung zu unterbinden. Dabei kommt es aber auch zur Übertragung von Krankheitserregern.
In den fünfziger und sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts war es bereits gelungen, die Anopheles-Mücke mit dem Insektizid DDT sehr erfolgreich zu bekämpfen. Die Malarie schien besiegt zu sein. Doch dann reagierten sowohl Anopheles-Mücke als auch Plasmodium-Parasit mit Resistenzbildung gegen Insektizide. Auch zunächst erfolgreiche Malariemedikamente verloren bald ihre Wirkung. Zurzeit arbeiten daher Wissenschaftler an der Entschlüsselung der Genome und der Struktur bestimmter Proteine von Plasmodium falciparum und Anopheles-Mücke, um neue Angriffsziele für Medikamente und Impfstoffe zu finden.
Für die Impfstoffentwicklung ist u. a. das Oberflächenprotein PfEMP1 interessant, mit dem Plasmodium die Hülle infizierter Blutzellen markiert. Der Erreger besitzt jedoch etwa 50 verschiedene Genvarianten des PfEMP1, die er zu unterschiedlichen Zeitpunkten seines Lebenszyklus aktiviert, wodurch es ihm gelingt das menschliche Immunsystem zu verwirren.

1.
Erstellen Sie ein Fließbild zur Realisierung der genetischen Information eines PfEMP1-Gens des Malaria-Erregers. Geben Sie dabei auch die entsprechenden Reaktionsorte an.
(5 BE)

2.
Erklären Sie ein Modell zur differenziellen Regulation der Aktivität von Genen.
(4 BE)

3.
Erläutern Sie den Zusammenhang zwischen der hohen Anzahl von Genvarianten des PfEMP1 und dem Aussschalten der menschlichen Immunabwehr durch Plasmodium falciparum bie einer Malariaerkrankung.
(5 BE)

4.
Stellen Sie Bedingungen und Verlauf von Instinkthandlungen im Sinne der klassischen Ethologie am Beispiel des Stechaktes der Stechmücken in einem Fließbild dar.
(4 BE)

5. Erklären Sie die mögliche Bedeutung von zwei verschiedenen Evolutionsfaktoren bei der Resistenzbildung der Anopheles -Mücke gegenüber Insektiziden im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie.
(2 BE)