Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Biologie

Kläranlage: Die Biologische Reinigungsstufe

Biologische Stufe: Grundlagen der Reinigung

Die Vorgänge in der biologischen Stufe laufen ähnlich wie bei der Selbstreinigung der Gewässer ab. Im Belüftungsbecken können aerobe Kleinstlebewesen (Bakterien, Hefen) unter ständiger Luftzufuhr die im Abwasser noch enthaltenen biologischen Verunreinigungen abbauen. In diesem Verfahrensteil werden durch Mikroorganismen die organischen Stoffe des Abwassers abgebaut und anorganische Stoffe teilweise oxidiert. Hierzu wird gezielt Luft in das Becken gepumpt.

Das Belebtschlammverfahren und das Belebungsbecken

Der Großteil der kommunalen Kläranlagen in Mitteleuropa wird nach dem Belebtschlammverfahren betrieben. Dabei werden in sogenannten Belebungsbecken... Weiterlesen "Biologische Abwasserreinigung: Belebtschlammverfahren & Faulturm" »

Enzyme: Biokatalysatoren

Bau

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp, zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren.

Substratspezifität

Enzyme sind Biokatalysatoren, welche wie Katalysatoren generell nicht an der Reaktion, die sie beschleunigen, teilnehmen. Im Vergleich zu anderen Katalysatoren wirken Enzyme mit hoher Spezifität. Ein bestimmtes Enzym katalysiert nicht jede beliebige Reaktion, sondern setzt nur ganz bestimmte Substrate zu ganz bestimmten Produkten um. Diese Eigenschaft nennt man Substratspezifität.

Wirkungsspezifität

Enzyme... Weiterlesen "Enzyme: Biokatalysatoren mit Substrat-, Wirkungs- und Milieuspezifität" »

Biomembran (Flüssig-Mosaik-Modell)

Aufbau

Funktion der Biomembran

Die Hauptfunktion ist der Stofftransport von Nährstoffen und Abfallstoffen zwischen dem Zellinneren und der Umgebung (von außen nach innen und umgekehrt).

Stofftransport durch die Biomembran

Passiver Stofftransport

• Erfolgt entlang des Konzentrationsgefälles (von hoch nach niedrig).
• Keine Energie notwendig.

Einfache Diffusion

• Beinhaltet Osmose.
• Ist langsam und für manche Stoffe nicht passierbar (z.B. nur O₂/ CO₂).

Erleichterte Diffusion

Erfolgt mithilfe von Transportproteinen:

Kanäle

• Transportieren z.B. H₂O (Aquaporine).
• Tunnelproteine sind nur für bestimmte Moleküle und Ionen durchlässig (abhängig von Größe und Art).
• Öffnen sich auf bestimmte Signale (Hormone, Reize).

Carrier (Transporter)

Zellatmung: Energieproduktion und Gärungsprozesse

Unter der Zellatmung versteht man den Abbau von Kohlenhydraten, beginnend mit Glucose. Dabei wird Energie frei, die in Form von ATP gebunden werden kann.

1. Die Glykolyse

• In den ersten Schritten der Glykolyse werden zwei ATP verbraucht.
• Nur eines dieser Moleküle kann direkt weiterverarbeitet werden; das andere muss sich erst umformen, bevor es ebenfalls weiterverarbeitet wird.
• In der zweiten Hälfte der Glykolyse werden vier ATP und zwei NADH+H⁺ gewonnen (je zwei ATP und ein NADH+H⁺ pro C₃-Körper).
• Da in der ersten Hälfte der Glykolyse jedoch zwei ATP verbraucht wurden, entstehen netto bei der Glykolyse nur zwei ATP und zwei NADH+H⁺.
• Insgesamt entstehen pro Glucosemolekül zwei Moleküle Pyruvat,

Einführung: Antibiotika und die Darmflora

Antibiotika töten nicht nur schädliche Bakterien ab, sondern auch nützliche oder „gute“ Bakterien, die in unserem Körper existieren. Dies kann zu Nebenwirkungen wie Magen-Darm-Problemen oder Pilzinfektionen führen.

Die Translation: Von RNA zum Protein

Die Translation ist der entscheidende Prozess, bei dem die genetische Information, die in der mRNA gespeichert ist, in Proteine umgewandelt wird. Dies geschieht mithilfe des genetischen Codes, der aus Basentripletts (Codons) besteht. Jedes Codon codiert für eine spezifische Aminosäure. Die Translation findet an den Ribosomen statt und gliedert sich in drei Hauptphasen: Initiation, Elongation und Termination.

Phasen der Proteinbiosynthese

Initiation

In... Weiterlesen "Genexpression verstehen: Translation, RNA-Prozessierung und DNA" »

Viren: Aufbau, Lebenszyklus und Krankheiten

Ein Virus ist eine biologische Einheit, die eine Wirtszelle zur Reproduktion benötigt. Jeder Viruspartikel oder Virion ist ein potenziell infektiöses Agens, das aus einem Kapsid (einer Proteinhülle) um die Nukleinsäure (entweder DNA oder RNA) besteht. Die Form des Kapsids kann einfach (z.B. helikal), ikosaedrisch (polyedrisch oder annähernd kugelförmig) oder komplex sein, oft bestehend aus einem Kopf und einem Schwanz. Diese Struktur kann wiederum von einer viralen Hülle umgeben sein, einer Lipidschicht mit verschiedenen Proteinen, je nach Virustyp.

Der Lebenszyklus eines Virus ist immer auf die metabolische Maschinerie der infizierten Zelle angewiesen, um sein genetisches Material zu replizieren... Weiterlesen "Viren: Aufbau, Lebenszyklus, Krankheiten und Klassifizierung" »

Wasseraufnahme in der Wurzel

Wurzelzellen nehmen aktiv (ATP-Verbrauch) Mineralstoffe auf. Dadurch werden die Wurzelzellen hypertonisch (höhere Salzkonzentration als im Bodenwasser). Wasser strömt daraufhin durch Osmose in die Wurzeln.

Wassertransport in das Xylem

Der Transport vom Ort der Aufnahme bis in das zentrale Leitbündel (Xylem) kann auf zwei Wegen erfolgen:

• Apoplastischer Weg: Transport durch die Zellwände und Interzellulärräume (Zellzwischenräume).
• Symplastischer Weg: Transport durch das Cytoplasma der Zellen, verbunden über Plasmodesmen.

Mechanismen des Wassertransports im Xylem

Der Aufstieg des Wassers im Xylem wird durch mehrere Kräfte angetrieben:

1. Wurzeldruck: Aktiver Ionentransport in das Xylem senkt das Wasserpotenzial, Wasser

Ventilación/Belüftung

Inhalación (Einatmung): Entrada de aire rico en oxígeno.

Exhalación (Ausatmung): Salida de aire pobre en oxígeno.

Objetivo: Mantener los gradientes de concentración de gases (en los alveolos).

Requisito previo para el intercambio de gases.

Intercambio de gases

Difusión de oxígeno (O₂) y dióxido de carbono (CO₂) en los alveolos.

Respiración celular (Zellatmung)

Obtención de energía en las células (mitocondrias).

Aeróbica y anaeróbica.

Sistema de ventilación (Ventilationssystem)

• La ventilación es importante porque permite a los organismos obtener suficiente oxígeno para la respiración celular.
• Para los animales grandes es más difícil obtener O₂, pero, por ejemplo, los insectos u otros animales pequeños pueden

Sexuelle Selektion

Sexuelle Selektion lässt sich bei Arten beobachten, deren Geschlechter unterschiedliche Merkmale aufweisen. Das Geschlecht wählt Paarungspartner aufgrund der Ausprägung von Merkmalen aus. Merkmale geben Auskunft über die genetische Qualität eines Individuums. Nur fitte Männchen können die maximale Ausprägung leisten, da die Merkmale eigentlich nachteilig sind.

Gute-Gene-Hypothese

Gewählte Merkmale zeigen, dass ihre Träger gesund und kräftig sind. Höchstwahrscheinlich haben auch andere Gene eine hohe Qualität.

Handicap-Hypothese

Wenn ein Männchen mit einem nachteiligen Merkmal trotzdem überlebt, müssen seine Gene eine gute Qualität haben. Durch natürliche Selektion besteht eine "Eliminierungsgefahr".

Paarungssysteme

• Monogamie
• Polygamie
  • Polyandrie:

Homöostase und das Verdauungssystem

Homöostase: lebenswichtige Konstanz des inneren Milieus. Sie hängt von der Temperatur, dem pH-Wert, dem Salz- und Wasserhaushalt sowie dem Blutvolumen und der Blutzuckerkonzentration ab.

Wichtigste Teile des Verdauungssystems

• Mund, Speiseröhre, Magen, Leber, Dünndarm, Dickdarm.

• Im Mund wird die Nahrung mechanisch zerkleinert und flüssig gemacht.
• Der Speichel enthält Verdauungsenzyme (Amylase).
• Die Speiseröhre transportiert den Nahrungsbrei (NB) in den Magen.
• Der Kehldeckel verhindert, dass der Nahrungsbrei in die Luftröhre kommt.
• Die Salzsäure im Magen denaturiert Proteine und tötet Bakterien ab.
• Enzyme im Magensaft spalten Proteine.
• Im Zwölffingerdarm vermischt sich der Nahrungsbrei mit der Galle aus der