Grundlagen der Biologie: Bausteine, Zellen und Vielfalt des Lebens

Bioelemente: Bausteine des Lebens

Bioelemente sind die chemischen Elemente, aus denen Lebewesen bestehen.

Primäre Bioelemente

C, O, H, N, P, S (sehr reichlich vorhanden, machen etwa 98% der lebenden Materie aus). Kohlenstoff (C) ist das charakteristischste Element, da es lange Ketten bilden kann, die die grundlegende Struktur von Lebewesen bilden.

Sekundäre Bioelemente

Ca, Na, K, Mg, Cl

Spurenelemente

Auch rudimentäre Elemente genannt. Sie machen weniger als 0,1% aus. Beispiel: Fe

Biomoleküle: Wasser und Mineralien

Biomoleküle sind organische und anorganische Moleküle, die in Lebewesen vorkommen.

Wasser

Die Menge an Wasser hängt von der Art, dem Alter und der Gewebeart ab. Funktionen von Wasser sind:

• Es ist die Umgebung, in der Biomoleküle chemische Reaktionen durchführen.
• Ein unverzichtbares Transportmittel.
• Ein wichtiges chemisches Reagenz.

Mineralien

Mineralien liegen gelöst und ionisiert (löslich) oder gefällt (unlöslich) vor.

Funktionen der löslichen Mineralien:

• Regulierung osmotischer Prozesse.
• Ionen sind an chemischen Reaktionen beteiligt.
• Pufferung von pH-Veränderungen im Körper.

Unlösliche Salze bilden Skelettstrukturen.

Die Zelle: Grundbaustein des Lebens

Die Zelle ist die morphologische, strukturelle und funktionelle Grundeinheit des Lebens, d.h. der kleinste Teil eines Organismus, der alle Vitalfunktionen ausführen kann.

Zelltheorie und ihre Prinzipien

Schleiden und Schwann formulierten die Zelltheorie für Pflanzen und Tiere, die besagt, dass alle Organismen aus einer oder mehreren Zellen bestehen. Virchow stellte fest, dass alle Zellen aus bereits existierenden Zellen entstehen.

Die Zelle ist somit eine lebendige Einheit von anatomischem/strukturellem, physiologischem/funktionellem und genetischem Ursprung.

Merkmale und Eigenschaften der Zelle

• Eine semipermeable Membran.
• Zytoplasma, das aus Biomolekülen in kolloidaler Suspension besteht, wo die Reaktionen des Lebens stattfinden.
• Eukaryoten besitzen Organellen und eine Kernmembran.
• Alle Zellen enthalten DNA und RNA.

Die Form der Zelle ist an ihre Funktionen angepasst. Die Abmessungen sind variabel. Obwohl die Größe von Zelltyp zu Zelltyp variiert, bleibt sie innerhalb desselben Zelltyps konstant (Gesetz des konstanten Zellvolumens).

Taxonomie: Klassifizierung des Lebens

Die Taxonomie ist eine wissenschaftliche Disziplin, die für die Klassifizierung und Benennung von Lebewesen verantwortlich ist.

Grundlagen der Taxonomie

Ihre Ursprünge liegen im 18. Jahrhundert bei Linnaeus, der die polynomischen Namen für Pflanzen einführte.

Das Binomialsystem von Linnaeus

Dieses System, bekannt als binomiale Nomenklatur, bestand aus einem Wort für den Gattungsnamen und einem weiteren für die Artbezeichnung. Es war sehr einfach und effektiv.

Taxonomische Klassifikation der Lebewesen

Die Hierarchie der Taxonomie

Die Hauptstufen der taxonomischen Hierarchie sind:

1. Königreich (Reich)
2. Stamm / Abteilung
3. Klasse
4. Ordnung
5. Familie
6. Gattung
7. Art

Reiche und ihre Unterteilungen

Reich Monera

Umfasst Bakterien und Archaeen.

Reich Protista (Protoctista)

• Stamm Protozoen: Sarcodina, Flagellaten, Ciliaten und Sporozoa.
• Stamm Algen: Einzellige und mehrzellige Algen (z.B. Chlorophyta (Grünalgen), Phaeophyta (Braunalgen) und Rhodophyta (Rotalgen)).
• Stamm Schleimpilze.

Reich Fungi (Pilze)

• Abteilungen: Zygomycetes, Deuteromycetes, Ascomycetes und Basidiomycetes.

Reich Plantae (Pflanzen/Metaphyta)

• Abteilung Bryophyta (Moose)
• Abteilung Tracheophyta (Gefäßpflanzen):
  • Klasse Pteridophyta (Farne)
  • Klasse Spermatophyta (Samenpflanzen):
    • Gymnospermen
    • Angiospermen (z.B. Familien Monokotyledonen und Dikotyledonen)

Reich Animalia (Tiere/Metazoa)

• Stämme:
  • Porifera (Schwämme)
  • Cnidaria (Nesseltiere)
  • Platyhelminthes (Plattwürmer)
  • Nematoda (Fadenwürmer)
  • Annelida (Ringelwürmer)
  • Mollusca (Weichtiere):
    • Klassen: Gastropoda (Schnecken), Cephalopoda (Kopffüßer), Bivalvia (Muscheln)
  • Arthropoda (Gliederfüßer):
    • Klassen: Myriapoda (Tausendfüßer), Arachnida (Spinnentiere, z.B. Spinnen, Skorpione, Milben), Insecta (Insekten), Crustacea (Krebstiere, z.B. Krebse, Asseln, Zehnfußkrebse)
  • Echinodermata (Stachelhäuter)
  • Chordata (Chordatiere):
    • Klassen: Cyclostomata (Rundmäuler), Pisces (Fische, z.B. Knorpelfische und Knochenfische), Amphibia (Amphibien), Reptilia (Reptilien, z.B. Echsen, Schildkröten, Schlangen, Krokodile), Aves (Vögel), Mammalia (Säugetiere)
    • Unterklassen der Säugetiere: Prototheria (Ursäuger), Metatheria (Beuteltiere), Eutheria (Plazentatiere)

Nutzen der biologischen Vielfalt

Der Nutzen der biologischen Vielfalt umfasst ökologische, ökonomische, ethische und ästhetische Aspekte.