Aufgabe 4 – Blutgruppen
Im Jahre 1930 erhielt der Österreicher KARL LANDSTEINER für die Entdeckung des AB0-Blutgruppensystems den Nobelpreis für Medizin. Beim Menschen gibt es die Blutgruppen A, B, AB und 0 . Die Ursache hierfür sind unterschiedliche Kohlenhydratketten, die an Proteine (Glycophorine) in der Zellmembran von Erythrozyten (Rote Blutzellen) gebunden sind. Bei den unterschiedlichen Blutgruppen kommen verschiedene Kohlenhydratketten vor.
Tab. 2: Prozentuale Verteilung der AB0-Blutgruppen in verschiedenen Populationen
1
Erstelle eine beschriftete Schemazeichnung der Zellmembran eines Erythrozyten auf der Grundlage des Flüssig-Mosaik-Modells (Größe ca. 
Seite).
Die Glycoproteine der Blutgruppen unterscheiden sich in ihrem Aufbau (Abb. 1).
3 VP
Abb. 1: Glycoproteine l bis lll des AB0-Systems
Tab. 1: Enzyme zur Bildung der Glycoproteine des AB0-Systems
2
Vergleiche den Aufbau der drei verschiedenen Glycoproteine I bis III und ordne diese mithilfe von Tabelle 1 den Erythrozyten der vier Blutgruppen begründet zu.
Das Enzym NAGT (N-Acetyl-Galactosaminyl-Transferase) besteht aus 354 Aminosäuren. Die Abbildung 2 zeigt einen Ausschnitt des codogenen Strangs des NAGT-Gens, der für die Aminosäuren 10 bis 16 codiert. Der Austausch des Guanin-Nukleotids (siehe Unterstreichung) durch eines der anderen Nukleotide führt bei homozygot betroffenen Personen zu unterschiedlichen Auswirkungen bei der Ausprägung der Blutgruppe.
4 VP
Abb. 2: Ausschnitt des codogenen Strangs des NAGT-Gens
3
Ermittle mithilfe der Codesonne (siehe Anlage) die zugehörige Aminosäuresequenz. Erläutere die Auswirkungen der drei auf einem Nucleotidaustausch beruhenden möglichen Punktmutationen auf die Ausprägung der Blutgruppe einer von der jeweiligen Mutation homozygot betroffenen Person.
4 VP
Im AB0-System liegen bei Erwachsenen Antikörper gegen die nicht körpereigenen Blutgruppen-Glycoproteine vor. Dies trifft auch ohne vorherigen Kontakt mit dem Blut einer anderen Blutgruppe zu.
Es wird vermutet, dass Menschen im frühen Säuglingsalter mit Bakterien und Viren in Kontakt kommen, die auf ihrer Oberfläche Molekülstrukturen besitzen, die den Glycoproteinen des AB0-Systems stark ähneln. Bei der darauffolgenden Immunantwort werden Antikörper vom Typ IgM (Abb. 3) gebildet, die ausschließlich an körperfremde Strukturen binden können. Die Antikörperausstattung bei unterschiedlichen Blutgruppen ist folglich verschieden. Obwohl sich die Glycoproteine (Abb. 1) der Erythrozyten-Membran nur wenig unterscheiden, werden die Glycoproteine II und III als unterschiedliche Antigene erkannt und es werden spezifische Antikörper gebildet. Gegen das Glycoprotein I werden jedoch keine Antikörper gebildet.
Es wird vermutet, dass Menschen im frühen Säuglingsalter mit Bakterien und Viren in Kontakt kommen, die auf ihrer Oberfläche Molekülstrukturen besitzen, die den Glycoproteinen des AB0-Systems stark ähneln. Bei der darauffolgenden Immunantwort werden Antikörper vom Typ IgM (Abb. 3) gebildet, die ausschließlich an körperfremde Strukturen binden können. Die Antikörperausstattung bei unterschiedlichen Blutgruppen ist folglich verschieden. Obwohl sich die Glycoproteine (Abb. 1) der Erythrozyten-Membran nur wenig unterscheiden, werden die Glycoproteine II und III als unterschiedliche Antigene erkannt und es werden spezifische Antikörper gebildet. Gegen das Glycoprotein I werden jedoch keine Antikörper gebildet.
Abb. 3: IgM-Antikörper (schematisch)
4.1
Benenne die Strukturen 1 bis 4 der schematischen Darstellung eines IgM-Antikörpers (Abb. 3) mit den entsprechenden Fachbegriffen. Erkläre die Funktion der Struktur 3.
2 VP
4.2
Gib eine mögliche Erklärung, weshalb es im Blut keine Antikörper gegen Glycoprotein I (Abb. 1) gibt.
Pockenviren tragen auf ihrer Oberfläche dem Antigen A ähnliche Antigene.
2 VP
5
Erläutere, was in Bezug auf die Verteilung der Blutgruppen des AB0-Systems in Populationen zu erwarten wäre, die früher wiederholt von Pocken betroffen waren.
Die Blutgruppen sind in verschiedenen Populationen nicht gleichmäßig verteilt (Tabelle 2).
3 VP
Tab. 2: Prozentuale Verteilung der AB0-Blutgruppen in verschiedenen Populationen
6
Formuliere eine Hypothese zur Entstehung der in Tabelle 2 dargestellten prozentualen Verteilung der Blutgruppen bei den australischen Ureinwohnern im Vergleich zu anderen Populationen.
2 VP
20 VP