G2: Das Darm-Mikrobiom

1
Darm und Darmwand sind geschätzt von 40 Billionen Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen besiedelt. Sie bilden eine komplexe Lebensgemeinschaft und leisten wichtige Aufgaben im menschlichen Organismus. Die Zusammensetzung des Mikrobioms ist bei jedem Menschen einzigartig und für die Verdauung sowie das Immunsystem lebensnotwendig.
Fertige eine beschriftete Skizze zum Bau der Biomembran nach dem Flüssig-Mosaik-Modell an. Erläutere zwei Struktur- und Funktionszusammenhänge am Beispiel der Dünndarmzellmembran.
(9 BE)
2
Darmbakterien der Gattung Bifidobacterium synthetisieren Tryptophan, eine Aminosäure, die sie für den Aufbau ihrer Eiweiße verwenden.
Erläutere unter Nutzung von Material 1 die Regulation der Genexpression bei Bifidobakterien bei An- und Abwesenheit von Tryptophan.
(10 BE)
3
Clostridium difficile ist im Normalfall ein harmloser Mitbewohner im Darm. Nach einer Antibiotikabehandlung kann das Gleichgewicht der Mikroben durcheinandergeraten. Das Bakterium kann überhandnehmen und für Beschwerden wie chronischen Durchfall im Verdauungstrakt sorgen.
3.1
Erkläre mithilfe von Material 2 die Wirkung von Antibiotika auf das Bakterium an drei selbst gewählten Beispielen.
3.2
Analysiere die Zunahme antibiotikaresistenter Bakterien auf der Grundlage der synthetischen Evolutionstheorie mithilfe der Materialien 3 A und 3 B. Leite Folgen für den medizinischen Einsatz von Antibiotika beim Menschen ab.
(23 BE)
4
Das Spektrum der Darmerkrankungen ist breit und reicht von harmlosen Infekten bis hin zu lebensbedrohlichen Zuständen.
Werte die Materialien 4 A und 4 B zusammenhängend aus und formuliere davon ausgehend eine Hypothese zu den Auswirkungen des sich verändernden Mikrobioms auf den menschlichen Organismus.
(8 BE)

(50 BE)

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