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Viren befallen Zellen

Zwei Aufgaben zu Viren — mit dem HI-Virus und dem Membranfluss beim Grippevirus.

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Das HI-Virus unter der Lupe

AFB I–II

Das HI-Virus (HIV) hat einen Durchmesser von etwa 100 nm. In seinem kegelförmigen Kapsid liegen zwei RNA-Stränge und mehrere Enzyme. Die Hüllmembran trägt das Glykoprotein gp120. Nach Jahren ohne Behandlung sinkt die Zahl der T-Helferzellen im Blut von etwa 1 000 auf unter 200 pro µl.

  1. Beschreibe den Bau des HI-Virus.
  2. Erläutere die Schritte Andocken, Fusion und reverse Transkription.
  3. Erkläre, warum HIV nur bestimmte Zellen befällt.
  4. Begründe, warum der Verlust der T-Helferzellen die gesamte spezifische Abwehr schwächt.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Von innen nach außen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Welche Moleküle sind jeweils beteiligt?
Hinweis zu Aufgabe c)
Schlüssel und Schloss.
Hinweis zu Aufgabe d)
Welche Zellen werden von T-Helferzellen aktiviert?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Kapsid aus Proteinen mit zwei RNA-Strängen und Enzymen (reverse Transkriptase, Integrase, Protease); außen Hüllmembran aus Lipiden der Wirtszelle mit dem Glykoprotein gp120.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Andocken: gp120 bindet an CD4 und einen Korezeptor. Fusion: Hüllmembran und Zellmembran verschmelzen (Membranfluss), das Kapsid gelangt ins Cytoplasma. Reverse Transkription: Die reverse Transkriptase schreibt die RNA in DNA um.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

gp120 passt nur zum Rezeptor CD4; ihn tragen T-Helferzellen und Makrophagen. Zellen ohne CD4 bieten keine Andockstelle (Wirtsspezifität).

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

T-Helferzellen aktivieren über Interleukine B-Zellen und zytotoxische T-Zellen. Sterben sie, bleiben humorale und zelluläre Antwort aus; harmlose Erreger können schwere Krankheiten auslösen (AIDS).

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Membranfluss beim Grippevirus

AFB II–III

Grippeviren werden nach dem Andocken per Endozytose aufgenommen. Im sauren Inneren des Vesikels ändert das Hämagglutinin seine Form, und die Virushülle verschmilzt mit der Vesikelmembran. Neue Viren verlassen die Zelle durch Knospung. Forschende markieren die Membranlipide einer Zelle mit einem Farbstoff und infizieren sie anschließend.

  1. Stelle den Weg der Membran bei Aufnahme und Ausschleusen des Virus in einer beschrifteten Skizze dar.
  2. Stelle eine Vermutung auf, wo man den Farbstoff bei den neu gebildeten Viren findet.
  3. Vergleiche die Vermehrung des Grippevirus mit der von HIV.
  4. Beurteile die Aussage: „Viren sind Lebewesen, weil sie sich vermehren.“

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Zwei Pfeilrichtungen: nach innen, nach außen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Woraus besteht die Hülle neuer Viren?
Hinweis zu Aufgabe c)
Reverse Transkriptase, Provirus, Ort der Vermehrung.
Hinweis zu Aufgabe d)
Kennzeichen des Lebendigen, Stoffwechsel.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Skizze: Zellmembran stülpt sich um das angedockte Virus ein → Vesikel im Cytoplasma → Verschmelzen von Virushülle und Vesikelmembran, RNA frei; später: Kapside unter der Zellmembran → Ausstülpung → Abschnürung neuer umhüllter Viren. Beschriftung Endozytose, Fusion, Knospung.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

In der Hülle der neuen Viren, weil sie beim Knospen Zellmembran mitnehmen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Gemeinsam: Andocken über Glykoprotein und Rezeptor, Proteinsynthese an Zell-Ribosomen, Knospung. Unterschiede: HIV fusioniert direkt an der Zellmembran, Influenza nach Endozytose; HIV schreibt RNA in DNA um und baut ein Provirus ein, Influenza vervielfältigt RNA im Kern ohne Einbau.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Viren vermehren sich nur mithilfe einer Wirtszelle; eigenständig haben sie keinen Stoffwechsel, wachsen nicht und reagieren nicht auf Reize. Nach den Kennzeichen des Lebendigen gelten sie meist nicht als Lebewesen; die Aussage greift nur ein Kennzeichen heraus und ist deshalb nicht stichhaltig.