Aufgabe 4 – Mikrobiologie, Evolution
Laut eines Berichts der Europäischen Seuchenbehörde starben im Jahr 2015 ca. 30 000 Menschen in der EU an multiresistenten Bakterien, also an Bakterien, die gegen eine Vielzahl von Antibiotika resistent sind. Multiresistente Bakterien verursachten damit mehr Todesfälle als die Erreger von Grippe, Aids und Tuberkulose zusammen. Es wird erwartet, dass die Zahl tödlich verlaufender Infektionen mit multiresistenten Bakterien weiter steigen wird. Daher bedarf es intensiver Forschung, um der Entstehung multiresistenter Bakterien entgegenzuwirken bzw. diese effektiv zu bekämpfen. Abbildung 1 zeigt eine Schemazeichnung einer Bakterienzelle im Vergleich zu einer eukaryotischen Zelle.
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Abb. 1: Aufbau einer Bakterienzelle (links) und einer Eukaryotenzelle (rechts)
1.1
Benenne die in Abbildung 1 mit Ziffern bezeichneten Strukturen.
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1.2
Erläutere anhand der Struktur Nummer 6 den Zusammenhang von Struktur und Funktion (zwei Angaben).
Bereits in der Mitte des letzten Jahrhunderts führten die Forscher LURIA und DELBRÜCK Experimente zur Resistenzbildung bei Bakterien durch. Dabei stellten sie die Hypothese auf, dass die Resistenz gegen ein bestimmtes Antibiotikum nicht erst durch den Kontakt mit diesem, sondern unabhängig davon entsteht. Abbildung 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Experiments von LURIA und DELBRÜCK.
3 VP
Abb. 2: Experiment zur Resistenzbildung bei Bakterien
2.1
Erläutere, ob die Ergebnisse des Experiments (Abbildung 2) die im Vortext genannte Hypothese der Forscher belegen.
3 VP
2.2
Begründe, warum die Ergebnisse des Experiments die Aussagen LAMARCKs zur Evolution nicht unterstützen.
2 VP
2.3
Erkläre im Sinne der Evolutionstheorie DARWINs die Entstehung multiresistenter Bakterien, wie sie beispielsweise in Krankenhäusern auftritt.
Als Alternative zur Antibiotikatherapie wird hinsichtlich der Bekämpfung multiresistenter Bakterien auch vermehrt an der Therapie mit Bakteriophagen geforscht, die in Osteuropa schon lange zum Standard gehört und dort erfolgreich angewendet wird. Dabei werden den Patienten zum Krankheitserreger passende Bakteriophagen verabreicht. Bakteriophagen sind Viren, die gezielt prokaryotische Zellen befallen (Abbildung 3).
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Abb. 3: Vermehrungszyklus von Bakteriophagen
3.1
Beschreibe den Vermehrungszyklus von Bakteriophagen mithilfe der Abbildung 3.
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3.2
Erläutere einen Vorteil und einen Nachteil der Phagentherapie.
Antibiotika-Resistenzgene in Bakterien können in der Gentechnik als Markergene eingesetzt werden.
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4
Erläutere ein Verfahren zur Selektion transgener Zellen.
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