Grundlagen der Biologie, Geologie und Ökologie

Eukaryotische Zellen und Organellen

Eukaryotische Zellen sind die komplexesten Zellformen. Sie enthalten:

• Ribosomen: Proteinbiosynthese
• Endoplasmatisches Retikulum: Stofftransport und Abbau
• Mitochondrien: Zellatmung
• Golgi-Apparat: Stoffspeicherung und -transport
• Lysosomen: Verdauung
• Vakuole: Speicherung von Nährstoffen
• Zytoskelett: Stabilität durch Mikrotubuli
• Chloroplasten: Photosynthese (in Pflanzen)
• Zentriolen: Beteiligt an der Zellteilung

Kern und Funktionen der Organellen

Der Zellkern ist der wichtigste Teil der Zelle und enthält die DNA.

• Kernhülle: Schutzhülle mit Ribosomen
• Kernplasma: Nukleare Flüssigkeit
• Nucleolus: Bildung von Ribosomen-Komponenten
• Chromatin: Besteht aus DNA-Strängen und Proteinen

Zellbewegungen

• Amöben: Bildung von Pseudopodien (Scheinfüßchen)
• Wimpern/Geißeln: Vibration durch Filamente
• Kontraktile Bewegungen: Verkürzung oder Verlängerung durch kontraktile Filamente

Stofftransport durch die Membran

• Diffusion: Für kleine Stoffe
• Proteinkanäle: Transport geladener Moleküle durch Pumpen und Kanäle
• Vesikel: Transport sehr großer Teilchen durch Membranumschließung

Zellvermehrung

• Zweiteilung: Stammzelle teilt sich in zwei gleiche Tochterzellen
• Knospenbildung: Mutterzelle erzeugt eine kleine Knospe
• Sporulation: Mutterzelle teilt Kern und Plasma in viele Sporen

Nukleinsäuren

Nukleinsäuren bestehen aus C, H, O, N und Phosphor. Sie setzen sich aus Nukleotiden zusammen (Stickstoffbasen: Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin, Uracil; Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen; Phosphatgruppe).

• DNA: Im Zellkern, bildet das Chromatin
• RNA: Im Zytoplasma und Zellkern

Mitose

• Prophase: Chromatin kondensiert zu Chromosomen, Zentriolen wandern zu den Polen, Spindelapparat bildet sich, Kernmembran löst sich auf.
• Metaphase: Chromosomen ordnen sich in der Mitte an.
• Anaphase: Chromatiden werden getrennt und zu den Polen gezogen.
• Telophase: Chromatiden erreichen die Pole, Kernmembran bildet sich neu, Chromosomen dekondensieren zu Chromatin.

Meiose

• Meiose I: Homologe Chromosomen paaren sich und tauschen Fragmente aus (Rekombination). Trennung der Chromosomenpaare.
• Meiose II: Ähnlich der Mitose, Trennung der Schwesterchromatiden.

Mendelsche Regeln

1. Uniformitätsregel: Kreuzung homozygoter Individuen führt zu identischen Hybriden.
2. Spaltungsregel: Merkmale werden durch zwei unabhängige Faktoren kontrolliert, die bei der Gametenbildung getrennt werden.
3. Unabhängigkeitsregel: Verschiedene Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt.

Beweise für die Evolution

• Anpassung: Vererbbare Variationen innerhalb einer Population.
• Paläontologie: Fossilienfunde als Beleg für evolutionäre Prozesse.
• Biogeografie: Verbreitung von Arten.

Ökologische Sukzession

Ein dynamischer Prozess, bei dem Populationen komplexere Beziehungen in Ökosystemen aufbauen.

• Primärsukzession: Auf unbesiedeltem Boden (z. B. Dünen).
• Sekundärsukzession: Auf bereits besiedeltem Boden nach Störungen.

Wilson-Zyklus

Beschreibt den Lebenszyklus ozeanischer Becken von der Kontinentalfragmentierung bis zur Kollision und Gebirgsbildung.

Erdbeben

Entstehen durch plötzliche Freisetzung elastischer Energie in Gesteinen.

• Oberflächenwellen: L-Wellen (horizontal) und R-Wellen (vertikal).
• Interne Wellen: P-Wellen (schnell, longitudinal) und S-Wellen (langsam, transversal).

Vulkane

Entstehen durch Magmaaufstieg. Produkte: Gase, Lava und pyroklastisches Material (Asche, Lapilli).

Karstformen

Entstehen durch die Lösung von Kalkstein durch kohlensäurehaltiges Wasser (Dolinen, Höhlen, Stalaktiten, Stalagmiten).

Glossar der Fachbegriffe

• Gen: DNA-Abschnitt mit Information für ein Merkmal.
• Phänotyp: Erscheinungsbild basierend auf Genotyp und Umwelt.
• Ökosystem: Biotop und Lebensgemeinschaft in Wechselwirkung.
• Plattentektonik: Bewegung der Lithosphärenplatten über dem Erdmantel.