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Aufgabe 3

Aufgaben
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Aufgabe 3
Abb. 1: Schema eines Motoneurons.
Aufgabe 3
Abb. 1: Schema eines Motoneurons.
Polio-Viren besitzen eine Hülle aus Proteinen, das sogenannte Capsid. Das Erbgut besteht aus einer einsträngigen RNA. Um in eine menschliche Zelle eindringen zu können, benötigt das Polio-Virus an der Zelloberfläche den spezifischen Rezeptor CD155, an den es bindet. Dieser Rezeptor kommt nur bei wenigen menschlichen eines Motoneurons Zelltypen, zum Beispiel bei Nervenzellen, vor.
Aufgabe 3
Abb. 2: Schema der Vermehrung der Polio-Viren in einer Wirtszelle (vereinfacht)
ACHTUNG: Die Virus-RNA, hier in lila eingefärbt, ist in dem Original der Abituraufgabe als hell-dunkel grau gestrichelte Linie dargestellt und ebenfalls nicht in der Legende. Vermutlich handelt es sich um Virus-RNA, die äquivalent zu der anderen Virus-RNA ist.
Aufgabe 3
Abb. 2: Schema der Vermehrung der Polio-Viren in einer Wirtszelle (vereinfacht)
ACHTUNG: Die Virus-RNA, hier in lila eingefärbt, ist in dem Original der Abituraufgabe als hell-dunkel grau gestrichelte Linie dargestellt und ebenfalls nicht in der Legende. Vermutlich handelt es sich um Virus-RNA, die äquivalent zu der anderen Virus-RNA ist.
2.1
Beschreibe die Vermehrung von Polio-Viren in der Wirtszelle anhand der Schritte 1 bis 8 in Abbildung 2.
(4P)
Nach einer Infektion mit Polio-Viren läuft im Körper die spezifische Immunantwort ab.
2.2
Stelle die humorale Immunantwort nach einer Infektion mit dem Polio-Virus in Form eines Verlaufsschemas dar.
(4P)
Impfungen haben dazu geführt, dass in Deutschland seit 1992 keine weiteren Polioerkrankungen aufgetreten sind. Als Impfstoff wurde lange Zeit „Sabin“ verwendet. Hierbei wurden der Person abgeschwächte Viren, d. h. Viren, die eine geringere Vermehrungsrate aufweisen, verabreicht.
3.1
Nenne mithilfe von Abbildung 2 zwei mögliche Veränderungen des Virus im Impfstoff „Sabin“ und erläutere, wie diese zu einer verringerten Vermehrungsrate führen können.
(3P)
3.2
Gib eine mögliche Erklärung, weshalb „Sabin“ heute in Europa nicht mehr empfohlen und stattdessen der Impfstoff „Salk“ verwendet wird, der nur aus Virus-Bruchstücken besteht.
(2P)
Polio-Viren haben wie HI-Viren RNA als Erbsubstanz. Im Gegensatz zu Polio-Viren gehören die HI-Viren zur Gruppe der Retroviren, d.h. sie verfügen über das Enzym reverse Transkriptase.
4
Beschreibe die Funktion der reversen Transkriptase und erläutere zwei Vorteile, die Retroviren durch das Vorhandensein dieses Enzyms haben könnten. Begründe in diesem Zusammenhang, weshalb das Krankheitsbild AlDS im Gegensatz zur Kinderlähmung oft erst nach vielen, fast symptomfreien Jahren auftreten kann.
(4P)

(20P)
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Tipps
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3.1
In dieser Aufgabe sollst du zuerst die angegebene Abbildung beschriften und anschließend erklären, wieso die Funktion eines Motoneurons durch die Struktur der Zelle verbessert wird. Dabei sollst du auf explizite Beispiele eingehen.
Ein Motoneuron ist eine Nervenzelle, die Aktionspotenziale an einen Muskel weiterleitet. Dabei legt der Reiz große Strecken zurück. Überlege dir für die Erläuterung des Struktur-Funktions-Zusammenhangs, wie diese Erregungsleitung durch den Aufbau des Neurons verbessert wird.
3.2.1
Hier sollst du anhand der dir gegebenen Abbildung den Prozess beschreiben, durch den sich das Polio-Virus in der Wirtszelle vermehrt.
Beginne deine Beschreibung bei Schritt 1 und arbeite dich weiter bis Schritt 8. Schreibe, was bei den jeweiligen Schritten passiert und verwende falls möglich die vorgegebenen Begriffe in der Legender der Abbildung.
3.2.2
In dieser Aufgabe sollst du die humorale Immunantwort des Körpers auf den Polio-Virus bildlich darstellen. Dabei sollst du jede Station der Immunantwort in einem Bild darstellen und die wichtigen Bestandteile benennen und erklären, was passiert.
Die humorale Immunantwort ist die Immunreaktion deines Körpers, die sich im flüssigen Medium, also z.B. in deinem Blut abspielt. Überlege dir, welche Zellen und Stoffe an dieser Art der Immunreaktion beteiligt sind und was ihre Aufgaben sind. Überlege anschließend in welcher Reihenfolge diese Prozesse ablaufen und stelle den ganzen Vorgang in Bildern da. Hierbei ist es nicht wichtig eine möglichst detaillierte Darstellung z.B. der beteiligten Zellen zu zeichnen, sondern die Abläufe deutlich darzustellen.
3.3.1
In dieser Aufgabe sollst du zwei verschiedene Wege, die Vermehrungsrate des Virus zu senken, angeben und deutlich machen, wie die Veränderung am Virus genau seine Vermehrungsrate senkt.
Wie sich der Virus vermehrt, hast du bereits in Aufgabe 3.2.1 beschrieben. Nun musst du dir überlegen, an welchen Stellen seiner Vermehrung du den Virus beeinträchtigen kannst, damit weniger Viren im gleichen Zeitraum gebildet werden. Achte dabei darauf, dass du die Vermehrung des Virus nicht komplett lahmlegst. Welchen Baustein des Virus kannst du verändern, sodass du dir sicher sein kannst, dass er sich in jeder Zelle schlechter vermehren kann? Du kannst dabei die Enzyme nicht direkt angreifen, da sie ja erst in der Zelle gebildet werden. Auch solltest du nicht die Außenhülle des Virus zum Ziel deines Angriffs machen, da diese Außenhülle, wie du bereits in Aufgabe 3.2.2 beantwortet hast, wichtig für die Erkennung des Virus ist. Veränderst du die Hülle, dann erkennen die Immunzellen deines Körpers den Virus nicht mehr als Polio-Virus.
3.3.2
In dieser Aufgabe sollst du nun einen möglichen Grund angeben, weshalb „Sabin“ heute nicht mehr als Impfstoff empfohlen wird. Dabei sollst du auch darauf eingehen, welche Vorteile der alternative Impfstoff „Salk“ gegenüber „Sabin“ hat.
In der Aufgabenstellung wurde bereits genannt, woraus der alternative Impfstoff „Salk“ besteht. Überlege dir, welche Auswirkung die Unterschiede zwischen „Sabin“ und „Salk“ haben können. Dabei solltest du auch deine Ergebnisse aus Aufgabe 3.2.2 berücksichtigen.
3.4
In dieser Aufgabe sollst du die Funktion der reversen Transkriptase beschreiben und die Vorteile nennen, die ein Retrovirus im Vergleich zu einem normalen Virus besitzt. Ausgehend von diesen Ergebnissen sollst du noch einen Grund angeben, wieso das Krankheitsbild AIDS erst nach vielen Jahren auftritt, während eine Polio-Viren-Infektion sich relativ schnell bemerkbar macht.
Die reverse Tranksriptase wurde so genannt, weil sie prinzipiell den Vorgang der Transkription umkehrt. Überlege dir, was normalerweise bei der Transkription passiert, welche Edukte und welche Produkte du hast und schließe daraus auf die Funktion der reversen Transkriptase.
Die reverse Tranksriptase verleiht dem Retrovirus zwei Vorteile. Auf den einen Vorteil kommst du, wenn du überlegst, wo das Produkt der reversen Transkriptase normalerweise in einer Wirtszelle auftritt und was das für Folgen haben könnte. Der zweite Vorteil der reversen Transkriptase liegt in ihren Funktionen, die sie besitzt und die sie nicht besitzt. Wie jede Polymerase ist sie in der Lage neue Erbgutstränge zu synthetisieren. Die Funktion die sie nicht besitzt ist das Finden und Korregieren von Fehlern. Überlege dir, was du in Aufgabe 3.2.1 gesehen hast, was bei der Translation von Virus-Erbgut entsteht und was ein Fehler bei diesem Vorgang für Folgen für den Virus und seine Bausteine haben kann.
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3.1
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du zuerst die angegebene Abbildung beschriften und anschließend erklären, wieso die Funktion eines Motoneurons durch die Struktur der Zelle verbessert wird. Dabei sollst du auf explizite Beispiele eingehen.
Ein Motoneuron ist eine Nervenzelle, die Aktionspotenziale an einen Muskel weiterleitet. Dabei legt der Reiz große Strecken zurück. Überlege dir für die Erläuterung des Struktur-Funktions-Zusammenhangs, wie diese Erregungsleitung durch den Aufbau des Neurons verbessert wird.
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du zuerst die angegebene Abbildung beschriften und anschließend erklären, wieso die Funktion eines Motoneurons durch die Struktur der Zelle verbessert wird. Dabei sollst du auf explizite Beispiele eingehen.
Ein Motoneuron ist eine Nervenzelle, die Aktionspotenziale an einen Muskel weiterleitet. Dabei legt der Reiz große Strecken zurück. Überlege dir für die Erläuterung des Struktur-Funktions-Zusammenhangs, wie diese Erregungsleitung durch den Aufbau des Neurons verbessert wird.
$\blacktriangleright$  Benennung der mit Ziffern gekennzeichneten Strukturen und Erläuterung des Struktur-Funktions-Zusammenhangs an einem Beispiel
Die in Abbildung 1 mit Ziffern markierten Strukturen werden wie folgt benannt:
  1. Zellkern
  2. Zellkörper/Zellplasma
  3. Dendriten
  4. Axonhügel
  5. Axon
  6. Ranvierscher Schnürring
  7. Myelinscheide
  8. Motorische Endplatte
Ein Beispiel für den Struktur-Funktions-Zusammenhang kann man bei den Myelinscheiden und Ranvierschen Schnürringen der Nervenzelle finden. Das Motoneuron muss ein Aktionspotenzial über lange Strecken leiten. Durch die Myelinscheiden, die von den Ranvierschen Schnürringen unterbrochen sind, ist diese Erregungsleitung optimiert. Die Myelinscheide senkt als dicke Isolierschicht die elektrische Kapazität, was zur Folge hat, dass ein Aktionspotenzial schneller geleitet wird. An den Ranvierschen Schnürringen finden sich besonders viele spannungsabhängige Ionenkanäle. Dadurch entsteht die saltatorische Erregungsleitung, durch die eine sehr schnelle Erregunsleitung von bis zu 100 $\frac{\text{m}}{\text{s}}$ möglich ist. Die bloße Struktur des Motoneurons optimiert also seine Funktion, indem sie die schnelle Weiterleitung eines Aktionspotenzials ermöglicht.
3.2.1
Tipp
Hier sollst du anhand der dir gegebenen Abbildung den Prozess beschreiben, durch den sich das Polio-Virus in der Wirtszelle vermehrt.
Beginne deine Beschreibung bei Schritt 1 und arbeite dich weiter bis Schritt 8. Schreibe, was bei den jeweiligen Schritten passiert und verwende falls möglich die vorgegebenen Begriffe in der Legender der Abbildung.
Tipp
Hier sollst du Anhand der dir gegebenen Abbildung den Prozess beschreiben, durch den sich das Polio-Virus in der Wirtszelle vermehrt.
Beginne deine Beschreibung bei Schritt 1 und arbeite dich weiter bis Schritt 8. Schreibe, was bei den jeweiligen Schritten passiert und verwende falls möglich die vorgegebenen Begriffe in der Legender der Abbildung.
$\blacktriangleright$  Beschreibung der Vermehrung von Polio-Viren
Die Vermehrung eines Polio-Virus in einer Wirtszelle läuft wie folgt ab:
  1. Das Virus bindet mit seinen Capsiden an den CD 155 Rezeptor und dringt in die Wirtszelle ein.
  2. Die im Virus befindliche Virus-RNA wird in die Zelle freigesetzt.
  3. Die RNA wird von der Wirtszelle translatiert und in ein Polyprotein umgesetzt.
  4. Das Polyprotein wird in ein verkürztes Polyprotein und die Virus-Protease gespalten.
  5. Die Virusprotease baut das Polyprotein in Capsid-Bausteine und Virus-RNA-Polymerasen ab.
  6. Die Virus-RNA-Polymerase synthetisiert komplementäre Virus-RNA und synthetisiert anschließend dazu komplementäre Virus-RNA.
  7. Aus den Capsid-Bausteinen und der Virus-RNA werden neue Viren gebildet.
  8. Die Zelle stirbt, bricht auf und setzt die neu gebildeten Viren frei. Der Prozess der Lyse findet statt.
3.2.2
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du die humorale Immunantwort des Körpers auf den Polio-Virus bildlich darstellen. Dabei sollst du jede Station der Immunantwort in einem Bild darstellen und die wichtigen Bestandteile benennen und erklären, was passiert.
Die humorale Immunantwort ist die Immunreaktion deines Körpers, die sich im flüssigen Medium, also z.B. in deinem Blut abspielt. Überlege dir, welche Zellen und Stoffe an dieser Art der Immunreaktion beteiligt sind und was ihre Aufgaben sind. Überlege anschließend in welcher Reihenfolge diese Prozesse ablaufen und stelle den ganzen Vorgang in Bildern da. Hierbei ist es nicht wichtig eine möglichst detaillierte Darstellung z.B. der beteiligten Zellen zu zeichnen, sondern die Abläufe deutlich darzustellen.
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du die humorale Immunantwort des Körpers auf den Polio-Virus bildlich darstellen. Dabei sollst du jede Station der Immunantwort in einem Bild darstellen und die wichtigen Bestandteile benennen und erklären, was passiert.
Die humorale Immunantwort ist die Immunreaktion deines Körpers, die sich im flüssigen Medium, also z.B. in deinem Blut abspielt. Überlege dir, welche Zellen und Stoffe an dieser Art der Immunreaktion beteiligt sind und was ihre Aufgaben sind. Überlege anschließend in welcher Reihenfolge diese Prozesse ablaufen und stelle den ganzen Vorgang in Bildern da. Hierbei ist es nicht wichtig eine möglichst detaillierte Darstellung z.B. der beteiligten Zellen zu zeichnen, sondern die Abläufe deutlich darzustellen.
$\blacktriangleright$  Darstellung der humoralen Immunantwort in einem Verlaufsschema
Aufgabe 3
Abb. 1: Verlaufsdiagramm der humoralen Immunantwort.
Aufgabe 3
Abb. 1: Verlaufsdiagramm der humoralen Immunantwort.
Durch z.B. eine Wunde gelangen Polio-Viren in unseren Körper. Die erste Immunatwort besteht aus den Riesenfresszellen, den Makrophagen. Sie fressen die Viren und präsentieren Bruchstücke deren Oberfläche auf ihrer eigenen Zellmembran. Anschließend kehren sie zu den T-Helferzellen zurück. Diese erkennen die präsentierten Bruchstücke und bilden B-Plasmazellen. Diese bilden Antikörper, die spezifisch gegen die präsentierten Bruchstücke wirken. Sie binden an die Polio-Viren und kleben sie aneinander, sodass sie einfacher von den Makrophagen gefressen werden können. Neben den B-Plasmazellen werden auch B-Gedächtniszellen gebildet, die bei einer zukünftigen Infektion mit dem Virus schneller die passenden Antikörper bilden und somit schneller reagieren können.
3.3.1
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du zwei verschiedene Wege, die Vermehrungsrate des Virus zu senken, angeben und deutlich machen, wie die Veränderung am Virus genau seine Vermehrungsrate senkt.
Wie sich der Virus vermehrt, hast du bereits in Aufgabe 3.2.1 beschrieben. Nun musst du dir überlegen, an welchen Stellen seiner Vermehrung du den Virus beeinträchtigen kannst, damit weniger Viren im gleichen Zeitraum gebildet werden. Achte dabei darauf, dass du die Vermehrung des Virus nicht komplett lahmlegst. Welchen Baustein des Virus kannst du verändern, sodass du dir sicher sein kannst, dass er sich in jeder Zelle schlechter vermehren kann? Du kannst dabei die Enzyme nicht direkt angreifen, da sie ja erst in der Zelle gebildet werden. Auch solltest du nicht die Außenhülle des Virus zum Ziel deines Angriffs machen, da diese Außenhülle, wie du bereits in Aufgabe 3.2.2 beantwortet hast, wichtig für die Erkennung des Virus ist. Veränderst du die Hülle, dann erkennen die Immunzellen deines Körpers den Virus nicht mehr als Polio-Virus.
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du zwei verschiedene Wege, die Vermehrungsrate des Virus zu senken, angeben und deutlich machen, wie die Veränderung am Virus genau seine Vermehrungsrate senkt.
Wie sich der Virus vermehrt, hast du bereits in Aufgabe 3.2.1 beschrieben. Nun musst du dir überlegen, an welchen Stellen seiner Vermehrung du den Virus beeinträchtigen kannst, damit weniger Viren im gleichen Zeitraum gebildet werden. Achte dabei darauf, dass du die Vermehrung des Virus nicht komplett lahmlegst. Welchen Baustein des Virus kannst du verändern, sodass du dir sicher sein kannst, dass er sich in jeder Zelle schlechter vermehren kann? Du kannst dabei die Enzyme nicht direkt angreifen, da sie ja erst in der Zelle gebildet werden. Auch solltest du nicht die Außenhülle des Virus zum Ziel deines Angriffs machen, da diese Außenhülle, wie du bereits in Aufgabe 3.2.2 beantwortet hast, wichtig für die Erkennung des Virus ist. Veränderst du die Hülle, dann erkennen die Immunzellen deines Körpers den Virus nicht mehr als Polio-Virus.
$\blacktriangleright$  Nennung möglicher Veränderungen des Virus und Erläuterung, wie dieses zur verringerten Vermehrungsrate führen können
Im Folgenden werden zwei mögliche Wege angegeben, wie die Vermehrungsrate des Polio-Virus gesenkt werden kann. Beide Möglichkeiten greifen den Virus an seiner Virus-RNA an, die in jedem Virus vorhanden ist.
$\blacktriangleright\blacktriangleright$ Möglichkeit 1: Verringerung der Polymeraseaktivität
In Schritt 6 in Abbildung 2 auf dem Aufgabenblatt fertigt die Virus-RNA-Polymerase Kopien der ursprünglichen Virus-RNA an, indem sie zuerst eine komplementäre Virus-RNA synthetisiert und anschließend dazu eine komplementäre Kopie, die Virus-RNA, anfertigt. Die Virus-RNA-Polymerase stammt aus der Translation der Virus-RNA. Baut man nun in diese RNA kleine Fehler ein, sodass die Virus-RNA-Polymerase nicht mehr mit voller Effektivität arbeiten kann, dann fertigt sie langsamer Kopien der Virus-RNA an. Im Vergleich zur vollfunktionsfähigen Virus-RNA-Polymerase werden also im gleichen Zeitraum weniger neue Viren gebildet, wodurch die Vermehrungsrate geringer ist.
Alternativ kann auch ein zusätzliches Gen eingebaut werden, das einen reversiblen Inhibitor bildet, der die Virus-RNA-Polymerase hemmt. Somit würde auch die Aktivität dieses Enzyms gesenkt und weniger Viren gebildet werden.
$\blacktriangleright\blacktriangleright$ Möglichkeit 2: Verkürzung der Virus-RNA
In Schritt 5 in Abbildung 2 auf dem Aufgabenblatt teilt die Virus-Protease das verkürzte Polyprotein in einzelne Capsid-Bausteine und Virus-RNA-Polymerasen. Aus einem Polyprotein entstehen damit mehrere Bausteine für einen neuen Virus. Wenn die Virus-RNA entsprechend verkürzt werden würde, dann wäre es möglich, die Menge der gebildeten Bausteine zu reduzieren. Wenn also aus einem gebildeten Polyprotein z.B. nicht mehr 3 sondern 1 Virus-RNA-Polymerase und auch nicht mehr 18 sondern 10 Capsid-Bausteine gebildet werden würden, dann erhält man pro Translation der Virus-RNA weniger Bausteine und es können weniger Viren gebildet werden, was zu einer verminderten Vermehrungsrate des Virus führen würde.
3.3.2
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du nun einen möglichen Grund angeben, weshalb „Sabin“ heute nicht mehr als Impfstoff empfohlen wird. Dabei sollst du auch darauf eingehen, welche Vorteile der alternative Impfstoff „Salk“ gegenüber „Sabin“ hat.
In der Aufgabenstellung wurde bereits genannt, woraus der alternative Impfstoff „Salk“ besteht. Überlege dir, welche Auswirkung die Unterschiede zwischen „Sabin“ und „Salk“ haben können. Dabei solltest du auch deine Ergebnisse aus Aufgabe 3.2.2 berücksichtigen.
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du nun einen möglichen Grund angeben, weshalb „Sabin“ heute nicht mehr als Impfstoff empfohlen wird. Dabei sollst du auch darauf eingehen, welche Vorteile der alternative Impfstoff „Salk“ gegenüber „Sabin“ hat.
In der Aufgabenstellung wurde bereits genannt, woraus der alternative Impfstoff „Salk“ besteht. Überlege dir, welche Auswirkung die Unterschiede zwischen „Sabin“ und „Salk“ haben können. Dabei solltest du auch deine Ergebnisse aus Aufgabe 3.2.2 berücksichtigen.
$\blacktriangleright$  Erklärung, wieso „Sabin“ heute nicht mehr empfohlen wird und stattdessen „Salk“ verwendet wird
Der Impfstoff „Sabin“ besteht aus gehemmten Polio-Viren, die sich schlechter vermehren. Werden sie bei einer Impfung in den Körper des Patienten gespritzt, dann greifen sie dennoch dessen Immunsystem an. Die Impfung basiert auf der Annahme, dass das Immunsystem in der Lage ist, die Viren zu bekämpfen, bevor Symptome auftreten können. Ist das Immunsystem des Patienten jedoch durch z.B. eine andere Infektion bereits geschwächt, dann ist der Virus eventuell in der Lage sich dennoch stark genug zu vermehren, sodass Symptome der Krankheit auftreten. Die Wahrscheinlichkeit für eine Infektion mit Polio ist mit „Sabin“ weitaus geringer als beim normalen Virus, ist jedoch nachwievor möglich.
Dieses Problem tritt beim Impfstoff „Salk“ nicht auf. Es werden nur die notwendigen Bruchstücke der Viren-Hülle geimpft, sodass der Körper dagegen Antikörper bilden kann. Eine Infektion mit Polio ist hierbei ausgeschlossen, da die Impfung keinen funktionierenden Virus mehr enthält.
3.4
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du die Funktion der reversen Transkriptase beschreiben und die Vorteile nennen, die ein Retrovirus im Vergleich zu einem normalen Virus besitzt. Ausgehend von diesen Ergebnissen sollst du noch einen Grund angeben, wieso das Krankheitsbild AIDS erst nach vielen Jahren auftritt, während eine Polio-Viren-Infektion sich relativ schnell bemerkbar macht.
Die reverse Tranksriptase wurde so genannt, weil sie prinzipiell den Vorgang der Transkription umkehrt. Überlege dir, was normalerweise bei der Transkription passiert, welche Edukte und welche Produkte du hast und schließe daraus auf die Funktion der reversen Transkriptase.
Die reverse Tranksriptase verleiht dem Retrovirus zwei Vorteile. Auf den einen Vorteil kommst du, wenn du überlegst, wo das Produkt der reversen Transkriptase normalerweise in einer Wirtszelle auftritt und was das für Folgen haben könnte. Der zweite Vorteil der reversen Transkriptase liegt in ihren Funktionen, die sie besitzt und die sie nicht besitzt. Wie jede Polymerase ist sie in der Lage neue Erbgutstränge zu synthetisieren. Die Funktion die sie nicht besitzt ist das Finden und Korregieren von Fehlern. Überlege dir, was du in Aufgabe 3.2.1 gesehen hast, was bei der Translation von Virus-Erbgut entsteht und was ein Fehler bei diesem Vorgang für Folgen für den Virus und seine Bausteine haben kann.
Tipp
In dieser Aufgabe sollst du die Funktion der reversen Transkriptase beschreiben und die Vorteile nennen, die ein Retrovirus im Vergleich zu einem normalen Virus besitzt. Ausgehend von diesen Ergebnissen sollst du noch einen Grund angeben, wieso das Krankheitsbild AIDS erst nach vielen Jahren auftritt, während eine Polio-Viren-Infektion sich relativ schnell bemerkbar macht.
Die reverse Tranksriptase wurde so genannt, weil sie prinzipiell den Vorgang der Transkription umkehrt. Überlege dir, was normalerweise bei der Transkription passiert, welche Edukte und welche Produkte du hast und schließe daraus auf die Funktion der reversen Transkriptase.
Die reverse Tranksriptase verleiht dem Retrovirus zwei Vorteile. Auf den einen Vorteil kommst du, wenn du überlegst, wo das Produkt der reversen Transkriptase normalerweise in einer Wirtszelle auftritt und was das für Folgen haben könnte. Der zweite Vorteil der reversen Transkriptase liegt in ihren Funktionen, die sie besitzt und die sie nicht besitzt. Wie jede Polymerase ist sie in der Lage neue Erbgutstränge zu synthetisieren. Die Funktion die sie nicht besitzt ist das Finden und Korregieren von Fehlern. Überlege dir, was du in Aufgabe 3.2.1 gesehen hast, was bei der Translation von Virus-Erbgut entsteht und was ein Fehler bei diesem Vorgang für Folgen für den Virus und seine Bausteine haben kann.
$\blacktriangleright$  Beschreibung der Funktion und der Vorteile des Virus durch die reverse Transkriptase und Begründung der langen Zeit zwischen Infektion und auftreten von Symptomen bei HIV
Die reverse Transkriptase ist ein Enzym, welches aus einem RNA-Strang einen doppelten DNA-Strang synthetisiert. Dazu synthetisiert sie zuerst einen zum RNA-Strang komplementären DNA-Strang. Der RNA-Strang wird anschließend abgebaut und ein komplementärer Strang zum DNA-Strang synthetisiert.
Durch dieses Enzym erhält der Retrovirus zum einen den Vorteil, dass sein Genom in das Genom der Wirtszelle integriert werden kann. Dadurch können jederzeit neue Viren gebildet werden, während die ursprüngliche RNA eines Virus, wie z.B. des Polio-Virus mit der Zeit abgenutzt und abgebaut wird. Langfristig kann der Retrovirus also mehr Kopien von sich selbst erstellen, da sein Genom stabiler in die Zelle integriert wird.
Der zweite Vorteil der reversen Transkriptase ist ihre hohe Fehleranfälligkeit. Durch diese Eigenschaft kommt es bei der Herstellung neuer Viren häufig zu Mutationen, sodass die neugebildeten Viren sich von den ursprünglichen Viren unterscheiden. Das hat zur Folge, dass die vom Körper gebildeten Antikörper den Virus teilweise nicht mehr erkennen und neue Antikörper gebildet werden müssen. Der Virus ist also für den Körper schwieriger zu bekämpfen.
Da der Virus erst in das Genom seines Wirts integriert wird und dort eventuell erst eine Zeit lang vorliegt, bevor er neue Kopien von sich erstellt, verläuft eine HIV-Infektion viel länger als z.B. die Infektion mit dem Polio-Virus. Der HI-Virus setzt vorrangig auf eine sichere Unterbringung und auf eine gute Verbreitung. Andere Viren, wie z.B. das Polio-Virus vermehren sich dagegen so schnell wie möglich.
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