Aufgabe 1 – Biochemie, Immunbiologie

Alljährlich sterben in Deutschland Menschen nach dem Verzehr des Grünen Knollenblätterpilzes (Amanita phalloides, Abbildung 1). Bereits ein einziger Pilz kann tödlich sein. Der Grüne Knollenblätterpilz enthält unter anderem das Gift $\alpha$ -Amanitin, ein kleines Peptid, bestehend aus nur acht Aminosäuren (Abbildung 2). $\alpha$ -Amanitin wird weder beim Kochen zerstört noch durch die Proteasen des Verdauungstraktes abgebaut.

Abb. 1: Grüner Knollenblätterpilz

Abb. 2: Struktur von alpha-Amanitin (schematisch)

1.1

Zeichne die Strukturformel eines möglichen Dipeptids, das aus den Aminosäuren Cystein (Rest: -CH $_2$ -SH) und Glycin (Rest: -H) besteht.

2 VP

1.2

Erläutere die Hitzedenaturierung von Proteinen und gib unter Berücksichtigung von Abbildung 2 eine Erklärung für die Hitzebeständigkeit von $\alpha$ -Amanitin.

2 VP

$\alpha$ -Amanitin verhindert die Transkription in Zellen des menschlichen Organismus. Acht bis zwölf Stunden nach dem Verzehr kommt es zunächst zu Übelkeit, Erbrechen und Durchfall. Im schlimmsten Fall führt die Vergiftung nach mehreren Tagen zum Tod durch Leberversagen.

2.1

Beschreibe den Ablauf der Transkription.

3 VP

2.2

Erläutere zwei mögliche Mechanismen, wie $\alpha$ -Amanitin die Transkription verhindern könnte.

2 VP

2.3

Erkläre, warum die tödliche Wirkung von $\alpha$ -Amanitin erst nach mehreren Tagen eintritt.

2 VP

Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums versuchen die Giftwirkung des $\alpha$ -Amanitins in der Krebstherapie einzusetzen. Es gelang ihnen im Experiment mit Mäusen, Tumore der Bauchspeicheldrüse effektiv zu bekämpfen. Abbildung 3 zeigt das Prinzip dieser gezielten Bekämpfung einer Krebszelle mit $\alpha$ -Amanitin-gekoppelten Antikörpern.

Abb. 3: Bekämpfung einer Krebszelle mit $\alpha$ -Amanitin-gekoppelten Antikörpern (stark vereinfacht)

Erläutere unter Berücksichtigung von Abbildung 3 und der Informationen aus den Vortexten das spezifische Absterben von Krebszellen bei dieser Therapie.

3 VP

Die ersten in dieser Krebstherapie bei Mäusen eingesetzten Antikörper stammten von Ratten. Diese therapeutischen Ratten-Antikörper führten nur kurzzeitig zu einem Therapieerfolg, da sie eine Immunantwort bei den Mäusen auslösten.

4.1

Beschreibe die humorale Immunantwort im Körper der Maus nach einer Injektion therapeutischer Ratten-Antikörper und erläutere, warum die Wirksamkeit der Therapie nach mehreren Behandlungen mit therapeutischen Ratten-Antikörpern stark nachlässt.

4 VP

Neben einem möglichen Wirkungsverlust treten bei der Krebstherapie mit $\alpha$ -Amanitin-gekoppelten Antikörpern manchmal erhebliche Nebenwirkungen auf.

4.2

Erläutere unter Berücksichtigung von Abbildung 3 eine mögliche Nebenwirkung beim Einsatz von $\alpha$ -Amanitin-gekoppelten Antikörpern in der Krebstherapie.

2 VP

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Bildnachweise [nach oben]

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Amanita_phalloides_1.JPG: Archenzo derivative work: Ak ccm (talk), 2009-05 Amanita phalloides crop, CC BY-SA 3.0