Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Biologie

Biomembranen: Eine notwendige Bedingung des Lebens

Eine notwendige Bedingung des Lebens ist die Existenz einer Barriere, die den Zellinhalt von der Umwelt trennt. Zellen müssen ein internes Umfeld aufrechterhalten, das für die zahlreichen chemischen Reaktionen geeignet ist, die für das Leben erforderlich sind.

Funktionen von Biomembranen:

• Zellen sind der Ort, an dem viele chemische Reaktionen stattfinden.
• Sie regulieren den Ein- und Austritt von Materialien aus der Zelle.
• Einige Membranen sind selektiv durchlässige Barrieren, die den Fluss der Moleküle in das Innere der Zelle und nach außen regeln.
• Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen der internen und externen Umgebung der Zelle.
• Sie sind Teil eines Systems des Transfers und der Energiespeicherung.

Der Aerobe Stoffwechselweg

Nach der Glykolyse folgen zwei Hauptetappen der aeroben Atmung:

Der Citratzyklus (Krebs-Zyklus)

Dieser Stoffwechselweg findet in den Mitochondrien statt. Eine Verbindung, die aus zwei Kohlenstoffatomen gebildet wird, wird zu Kohlendioxid abgebaut. Die dabei freigesetzte Energie wird in ATP gespeichert.

Die Atmungskette

Dieser Prozess findet ebenfalls in den Mitochondrien statt. Die durch Glucose freigesetzte Energie wird genutzt, um ATP-Moleküle zu synthetisieren. Sauerstoff dient als letzter Elektronenakzeptor und wird dabei zu Wasser reduziert.

Zellorganellen und ihre Funktionen

Chloroplasten

Chloroplasten sind Zellorganellen in eukaryotischen Organismen, die für die Durchführung der Photosynthese verantwortlich sind.... Weiterlesen "Zelluläre Energie und Stoffwechsel: Glykolyse, Atmung und Photosynthese" »

Peroxisomen und Glyoxysomen

Peroxisomen sind den Lysosomen sehr ähnlich, enthalten jedoch anstelle von Hydrolasen Oxidase-Enzyme, insbesondere Peroxidase und Katalase.

Funktion der Peroxisomen

Innerhalb der Peroxisomen finden Oxidationsreaktionen statt, die denen in den Mitochondrien ähneln. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die Energie hier als Wärme freigesetzt wird. Bei diesen Prozessen oxidiert die Peroxidase verschiedene Substrate. Eine weitere wichtige Funktion ist die Entgiftung, also das Entfernen giftiger Substanzen.

Glyoxysomen

Glyoxysomen sind eine spezielle Klasse von Peroxisomen, die Enzyme des Glyoxylsäurezyklus enthalten. Dieser Zyklus ermöglicht die Synthese von Kohlenhydraten aus Lipiden.

Mitochondrien

Mitochondrien... Weiterlesen "Zellorganellen: Peroxisomen, Mitochondrien und Chloroplasten" »

Stoffwechsel: Grundlagen

Der Stoffwechsel umfasst alle chemischen Umwandlungen und Energieprozesse, die in lebenden Organismen auftreten. Jede dieser Transformationen erfordert die Beteiligung eines Enzyms, das das Substrat in ein Produkt umwandelt, welches wiederum in andere Reaktionen, wie z. B. die Proteinsynthese, einfließen kann.

Wichtige Akteure im Stoffwechsel

Enzyme: Biologische Katalysatoren

Enzyme sind biologische Katalysatoren, die spezifische Reaktionen beschleunigen. Wichtige Klassen sind:

• Hydrolasen
• Lyasen
• Transferasen
• Isomerasen
• Oxidoreduktasen
• Synthetasen

Vitamine

Vitamine sind wichtig für den Stoffwechsel von Biomolekülen. Sie werden unterteilt in:

• Wasserlöslich: B-Komplex und Vitamin C
• Fettlöslich: Vitamin A, D, E, K

Aerobe Atmung

Die... Weiterlesen "Stoffwechsel und Aerobe Atmung: Phasen & Energiebilanz" »

Nukleinsäuren: Speicherung und Übertragung genetischer Information

Nukleinsäuren sind Makromoleküle, die durch die Vereinigung mehrerer einfacher Einheiten, genannt Nukleotide, gebildet werden.

Bestandteile der Nukleotide

Ein Nukleotid (die Kette von Nukleotiden) besteht aus:

• Kohlenhydrat (Pentose): Ribose in RNA, Desoxyribose in DNA.
• Phosphat (P)
• Stickstoffbasen (BN): Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Thymin (T) und Uracil (U).

Unterschiede zwischen DNA und RNA

Die Hauptunterschiede liegen in der Pentose und den enthaltenen Basen:

• DNA (Desoxyribonukleinsäure): Enthält Desoxyribose als Pentose und die Basen A, G, C, T.
• RNA (Ribonukleinsäure): Enthält Ribose als Pentose und die Basen A, G, C, U.

Desoxyribonukleinsäure (DNA)

Die DNA enthält... Weiterlesen "Nukleinsäuren: DNA & RNA einfach erklärt – Struktur, Funktion und Replikation" »

Primärstruktur von Proteinen

Die Primärstruktur ist die einfachste Form der Organisation von Proteinen. Sie wird durch die Aminosäuresequenz der Proteinkette bestimmt, also die Anzahl der Aminosäuren und die Reihenfolge, in der sie über Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. Die Aminosäure-Seitenketten ragen von der Hauptkette ab. Per Konvention wird die Reihenfolge vom Amino-Terminus zum Carboxy-Terminus geschrieben. Eine charakteristische Zick-Zack-Anordnung entsteht durch die Planarität der Peptidbindung und die Rotation, die die Aminosäuren in ein energetisches Gleichgewicht bringt.

Sekundärstruktur

Die Sekundärstruktur beschreibt die räumliche Anordnung der lokalen Faltung innerhalb der Polypeptidkette. Sie wird durch die... Weiterlesen "Struktur und Eigenschaften von Proteinen: Ein Überblick" »

Hauptmerkmale der DNA-Replikation

• Semikonservativ: Jedes neu gebildete DNA-Molekül besteht aus einem ursprünglichen (elterlichen) und einem neu synthetisierten Strang. Die Synthese erfolgt durch die Addition von Mononukleotiden in 5'→3'-Richtung.
• Bidirektional: Von einem Startpunkt aus bilden sich zwei Replikationsgabeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Bei Bakterien und Viren gibt es einen einzigen Replikationsursprung, während bei Eukaryoten mehrere Replikons existieren. Jedes Replikon ist ein DNA-Fragment, das von einem eigenen Ursprung aus repliziert wird.
• Semidiskontinuierlich: An einem Strang (dem Leitstrang) erfolgt die Synthese kontinuierlich in relativ großen Fragmenten, während am anderen Strang (dem Folgestrang)

Entwicklung des Verdauungsapparates

Durch die laterale und kraniokaudale Faltung des Embryos wird ein Teil des Dottersack-Endoderms in den Embryo aufgenommen und bildet den primitiven Darm. Dieser unterteilt sich in drei Abschnitte: Vorderdarm, Mitteldarm und Enddarm. Der Mitteldarm kommuniziert vorübergehend über den Ductus omphaloentericus mit dem Dottersack.

Vorderdarm

Er erstreckt sich von der Rachenmembran bis zum zweiten Teil des Duodenums (Papilla duodeni major).

Ösophagus

Die Anlage entsteht etwa in der 4. Woche aus der Tracheopulmonalknospe. Das Endoderm verschließt zunächst das Lumen, welches sich gegen Ende der Embryonalperiode wieder öffnet, wobei sich das Endoderm in mehrschichtiges Plattenepithel differenziert. Die Muskulatur... Weiterlesen "Entwicklung des menschlichen Verdauungssystems" »

Grundlagen der Genetik

Mendelsche Regeln

Die Vererbung von Merkmalen folgt bestimmten Gesetzmäßigkeiten, die von Gregor Mendel entdeckt wurden:

1. 1. Mendelsches Gesetz: Uniformitätsregel

   Kreuzt man zwei reinrassige Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, so sind alle Individuen der ersten Tochtergeneration (F1) in Bezug auf dieses Merkmal identisch.

2. 2. Mendelsches Gesetz: Spaltungsregel

   Allele für ein Merkmal trennen sich während der Keimzellenbildung und werden bei der Befruchtung zufällig neu kombiniert.

3. 3. Mendelsches Gesetz: Unabhängigkeitsregel

   Gene für verschiedene Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt, sofern sie auf unterschiedlichen Chromosomen liegen.

Grundlegende Begriffe der Genetik

Allel

Ein Allel ist eine der... Weiterlesen "Grundlagen der Genetik: Mendelsche Regeln, Mutationen und Vererbung" »

Die Zelle: Grundeinheit des Lebens

Alle Lebewesen sind aus Zellen aufgebaut. Zellen sind die Grundeinheiten des Lebens, die in der Lage sind, anatomische (strukturelle), physiologische (funktionelle) und genetische (Vererbungs-) Prozesse auszuführen, sich zu ernähren, zu interagieren und sich zu reproduzieren.

Zelltypen

• Prokaryoten: Besitzen keinen Zellkern. Die DNA ist frei im Zytoplasma verteilt. (z. B. Bakterien)
• Eukaryonten: Besitzen einen Zellkern, in dem die DNA enthalten ist. (z. B. Tiere, Pflanzen)

Zellorganellen und ihre Funktionen

Plasmamembran

Begrenzt die Zelle, isoliert sie aber nicht vollständig und steuert den Ein- und Austritt von Materialien. Pflanzen, Bakterien und Pilze besitzen zusätzlich eine Zellwand (oft aus Zellulose).

Zytoplasma

Das