Biologie Grundlagen: Tiere, Verdauung & Pflanzentransport

Merkmale der Arthropoden

• Sie haben bilaterale Symmetrie.
• Das Nervensystem liegt ventral.
• Das Herz liegt dorsal und die Zirkulation ist offen.
• Sie besitzen ein äußeres Chitin-Skelett. Zum Wachstum muss dieses abgestreift und ein neues gebildet werden (Häutung).
• Die Sinnesorgane sind sehr weit entwickelt (Kopf und Gliedmaßen).

Merkmale der Chordaten

• Der Darm besitzt Drüsen zur Erleichterung der Verdauung: Speicheldrüsen, Pankreas und Leber.
• Das Zentralnervensystem ist ein dicker dorsaler Nervenstrang, der Gehirn und Rückenmark bildet und von dem Nerven abzweigen.
• Die Geschlechter sind meist getrennt. Die Entwicklung erfolgt meist in Eiern, aber Säugetiere und Vögel sind vivipar.
• Die Atmung erfolgt über Kiemen oder Lungen, beide Organe sind mit dem Blutkreislauf verbunden.
• Der Kreislauf ist geschlossen, das Blut verlässt die Gefäße nicht.
• Das Herz liegt ventral.

Verdauung von Kohlenhydraten

Sie beginnt im Mund, wo die Amylase der Speicheldrüsen Stärke in kleinere Bruchstücke (Dextrin, Maltose) umwandelt. Im Magen wird die Amylase durch die Salzsäure denaturiert, die Hydrolyse der Stärke ist dort langsam.

Im Dünndarm setzt die Amylase des Pankreassaftes die Spaltung der Stärke fort. Im Darmsaft sind Enzyme wie Maltase, Lactase und Saccharase, die Disaccharide spalten. Diese Enzyme spalten die Disaccharide in Monosaccharide (Glukose, Fruktose, Galaktose), die von den Darmzotten aufgenommen werden.

Verdauung von Proteinen

Sie beginnt im Magen durch die Wirkung von Pepsin, unterstützt durch Salzsäure.

Im Dünndarm enthält der Pankreassaft Trypsin, Chymotrypsin und Carboxypeptidasen, die Peptide weiter abbauen. Im Darmsaft sind Aminopeptidasen, die Peptide zu Aminosäuren abbauen. Diese werden von den Darmzotten aufgenommen.

Der Darmsaft enthält Enterokinase, die Trypsinogen in Trypsin umwandelt.

Transport des Phloemsafts

Gelöste Stoffe (Zucker) bewegen sich von den Quellzellen in die Siebzellen. Die Siebzellen nehmen durch Osmose Wasser aus dem Xylem auf, was den Druck in den Siebzellen erhöht.

An den Zielzellen (Senken) werden die gelösten Stoffe entnommen. Dadurch sinkt der osmotische Druck in den Siebzellen, Wasser fließt zurück ins Xylem, und der Druck in den Siebzellen sinkt.

Verdauung von Fetten

Sie beginnt im Dünndarm und erfordert die Wirkung der Galle, die Fette in kleine, in Wasser suspendierte Tröpfchen emulgiert, auf die Verdauungsenzyme einwirken können. Der Verdauungsprozess ist langsam.

Der Pankreassaft enthält Lipasen. Der Darmsaft enthält Enterolipase. Diese Enzyme hydrolysieren Fette zu Glycerin und Fettsäuren, die von den Darmzotten aufgenommen werden. In den Darmepithelzellen werden Glycerin und Fettsäuren wieder zusammengefügt.

Wichtige Verdauungsenzyme

• Amylase: Spaltet Stärke in Maltose und Dextrin.
• Pepsin/Trypsin/Chymotrypsin: Spalten Proteine/Peptide in kleinere Peptide.
• Aminopeptidasen/Carboxypeptidasen: Spalten Peptide in Aminosäuren.
• Lipasen (Pankreas/Darm): Spalten Fette in Glycerin und Fettsäuren.
• Maltase: Spaltet Maltose in Glukose.
• Lactase: Spaltet Lactose in Glukose und Galaktose.
• Saccharase: Spaltet Saccharose in Glukose und Fruktose.

Wasser- und Mineralstoffaufnahme der Wurzel

Die Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen, die den Rohsaft bilden, erfolgt in den Wurzeln auf zwei Wegen:

1. Über die Interzellularen der Rindenzellen (apoplastischer Weg).
2. Durch Eindringen in die Wurzelhaare und dann von Zelle zu Zelle (symplastischer Weg).

Wasser dringt durch Osmose ein, Salze durch aktiven Transport. Es wird die Endodermis erreicht, wo ein wasserdichter Streifen (Casparyscher Streifen) das Wasser zwingt, den symplastischen Weg zu nehmen. Nach Passage der Endodermis wird der Zentralzylinder mit dem Xylem erreicht.

Transport im Xylem (Rohsaft)

Die Wände der Xylemgefäße sind mit Lignin in Form von Ringen und Spiralen verstärkt (Holzgefäße).

Zwei Mechanismen, Transpiration und Wurzeldruck, sowie die Eigenschaft des Wassers, der molekulare Zusammenhalt, sind für den Aufstieg des Rohsaftes verantwortlich.

• Die Transpiration erfolgt über die Spaltöffnungen. Kavitation (Blasenbildung) wird verhindert.
• Die molekulare Struktur des Wassers führt zu hoher Kohäsion, die zusammen mit der Enge der Xylemrohre ein Abreißen der Wassersäule verhindert.
• Der osmotische Wurzeldruck ist konstant, wenn Wasser verfügbar ist und die Spaltöffnungen geschlossen sind. Er erzeugt Guttation (Schwitzen).

Struktur und Transport im Phloem

Kohlenhydrate, Proteine und andere Biomoleküle bilden den Siebröhrensaft.

Für den Transport des Siebröhrensaftes ist das Phloem verantwortlich. Es besteht aus langen, dünnen Röhren, die aus lebenden Zellen gebildet werden, den Siebzellen, deren Endwände perforiert sind. Jede Siebzelle hat eine Geleitzelle, die ihre Funktion unterstützt.

Der Transport des Siebröhrensaftes von photosynthetisch aktiven Zellen (Quellen) zu nicht-photosynthetischen Zellen (Senken) wird Translokation genannt. Er basiert auf Druckunterschieden.