Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Biologie

Gewässergüteklassen und das Saprobiensystem

Die bis hier besprochenen Untersuchungen der Wassergüte, des Überdüngungsgrades und des Saprobienindex lassen sich in der Gewässergüte zusammenfassen. Der Belastungszustand von Fließgewässern wird dabei in vier Hauptklassen unterteilt:

• Güteklasse I: Unbelastet bis sehr gering belastet
• Güteklasse II: Gering belastet
• Güteklasse III: Mäßig belastet
• Güteklasse IV: Stark belastet

Die Qualität der Gewässer wird über eine Beurteilung und Bestandsaufnahme der vorhandenen Organismen (Indikator- oder Zeigerorganismen) festgelegt (das Saprobiensystem). Die vier Gewässergütestufen des Saprobiensystems werden durch drei Zwischenstufen ergänzt, sodass eine biologische Klassifikation eines Fließgewässers... Weiterlesen "Gewässergüteklassen: Das Saprobiensystem und Indikatoren" »

Der Weg der Tablette im Körper: Pharmakokinetik verstehen

1. Tablette schlucken: Die Tablette wird mit viel Flüssigkeit geschluckt und gelangt über die Speiseröhre in den Magen.
2. Magen: Im Magen zerfällt die Tablette und setzt den Wirkstoff frei (*Liberation*).
3. Dünndarm: Die Wirkstofflösung wird im Magen- oder Darmsaft aufgenommen. Der Wirkstoff gelangt durch die Blutgefäße der Dünndarmwand in den Blutkreislauf (*Absorption*).
4. Pfortader: Über die Blutgefäße des Magens und Darms wird der Wirkstoff zur Leber transportiert.
5. Leber: In der Leber erfolgt die Umwandlung durch Leberenzyme (*First-Pass-Effekt*). Manche Wirkstoffe werden hier erst aktiviert, andere abgebaut (*Metabolisierung*).
6. Blutkreislauf: Der Wirkstoff wird im Blutkreislauf transportiert,

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" »

Aufbau und Funktion der Synapse

Synapse: Die Synapse ist die Verbindungsstelle zwischen einem Nerv und einem Neuron, einer Muskelzelle oder einer Drüsenzelle.

Bau: Sie besteht aus dem synaptischen Spalt zwischen dem Endknöpfchen des Axons und der Membran der Folgezelle. Das Axon bildet dabei die präsynaptische Membran und die Folgezelle die postsynaptische Membran.

Vorgänge an der Synapse

• A: Ein Aktionspotenzial (AP) erreicht das Endknöpfchen. Dies führt zur Öffnung der spannungsgesteuerten Ca²⁺-Poren und einem Ca²⁺-Ioneneinstrom ins Innere des Endknöpfchens.
• B: Es folgt die Verschmelzung vieler synaptischer Bläschen mit der präsynaptischen Membran und die Ausschüttung des Transmitters Acetylcholin in den synaptischen Spalt.
• C: Die Transmittermoleküle

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