Grundlagen der Biologie, Geologie und Zellbiologie

1. Evolution der Atmosphäre

Die Atmosphäre ist eine Gasmischung, die die Erde bis in 1.000 km Höhe umgibt. Je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt, desto geringer ist die Dichte. In der Frühphase der Planetenentstehung kollidierten Gase und Eis mit dem Planeten. Während der letzten Phase der Erstellung stießen Vulkane riesige Mengen an Gasen aus, die sich aufgrund der Schwerkraft schichteten: Die dichtesten Gase sammelten sich unten, die weniger dichten oben.

In der ersten Phase, als die Erdkruste abkühlte, enthielt die Atmosphäre vor allem CO2, CO, Methan, Ammoniak und Wasserdampf. Durch die Abkühlung kondensierte der Wasserdampf und bildete Meere und Ozeane, die Ammoniak und Salze enthielten. Unter dem Schutz des Wassers vor UV-Strahlen entstanden erste Lebensformen, die CO2 in Sauerstoff umwandelten (Photosynthese). Dies führte zur Bildung der Ozonschicht, die UV-Strahlung blockierte und das Leben an Land ermöglichte.

2. Methoden der Erderkundung

Grundlagen

• Aktualismus: Prozesse, die heute ablaufen, sind der Schlüssel zur Interpretation der Vergangenheit.
• Datierung: Relative Datierung ordnet Ereignisse chronologisch, absolute Datierung bestimmt das Alter in Jahren.

Methoden

• Direkte Methoden: Beobachtung von Materialien aus dem Erdinneren an der Oberfläche (z. B. Minen, Bohrungen, Vulkane).
• Indirekte Methoden: Rückschlüsse auf innere Eigenschaften durch Datenanalysen (z. B. seismische Methoden).

Seismische Methode

Basierend auf der Ausbreitung von Erdbebenwellen:

• P-Wellen: Schnelle Longitudinalwellen, die Gestein komprimieren und dehnen.
• S-Wellen: Langsamere Transversalwellen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen.

3. Konvergenz der Lithosphärenplatten

Bei der kontinentalen Konvergenz trifft eine ozeanische Platte auf eine kontinentale. Sobald die ozeanische Lithosphäre vollständig abgetaucht ist, kommt es zur Kollision zwischen zwei Kontinenten, was zur Gebirgsbildung führt.

4. Konzept der Minerale

Ein Mineral ist eine natürliche, homogene, anorganische Substanz mit definierter chemischer Zusammensetzung und meist kristalliner Struktur. Wenn Minerale ohne Störung wachsen, bilden sie geometrische Kristalle.

5. Diagenese

Die Diagenese umfasst alle Prozesse, durch die Sedimente zu Sedimentgestein verfestigt werden.

6. Glukosestoffwechsel

Der Abbau von Glukose erfolgt über spezifische Stoffwechselzyklen.

7. Sekundärstruktur von Proteinen

Die Sekundärstruktur beschreibt die Faltung der Polypeptidkette durch Wasserstoffbrücken:

• Alpha-Helix: Spiralförmige Aufrollung der Kette.
• Beta-Faltblatt: Zick-Zack-Struktur, die durch interchenare Wasserstoffbrücken stabilisiert wird.
• Beta-Turns: Kurze Sequenzen, die eine 180-Grad-Wende ermöglichen.
• Kollagen-Helix: Besonders starre Struktur in Bindegewebe.

8. Unterschiede zwischen DNA und RNA

• Zucker: DNA enthält Desoxyribose, RNA enthält Ribose.
• Basen: DNA nutzt Thymin, RNA nutzt Uracil.
• Struktur: DNA ist meist doppelsträngig (Doppelhelix), RNA ist meist einzelsträngig.

9. Struktur der prokaryotischen Zelle

• Zellmembran: Trennt die Zelle von der Umgebung.
• Kernäquivalent: Enthält die Erbsubstanz.
• Zytoplasma: Besteht aus Zytosol (Wasser, Salze, Moleküle) und Ribosomen (RNA und Proteine).

10. Aerobe Atmung und Krebs-Zyklus

Nach der Glykolyse wird Pyruvat in die Mitochondrien transportiert. Unter aeroben Bedingungen erfolgt eine Decarboxylierung zu aktivierter Essigsäure (Acetyl-CoA), die in den Krebs-Zyklus eintritt, um Energie (GTP, NADH, FADH2) zu gewinnen.

11. Lichtphase der Photosynthese

Findet in der Thylakoidmembran statt. Lichtenergie wird genutzt, um ATP zu synthetisieren, Wasser zu spalten (Freisetzung von O2) und H-Ionen für die nächste Phase bereitzustellen.

12. Anaphase der Mitose

Die Spindelfasern verkürzen sich und ziehen die Chromatiden jedes Chromosoms zu den entgegengesetzten Zellpolen. Die Chromatiden nehmen dabei eine V-Form an.

13. Vor- und Nachteile der Fortpflanzung

• Geschlechtlich: Höherer Energieaufwand, aber genetische Variabilität, die die Evolution und Anpassung an Umweltveränderungen fördert.
• Ungeschlechtlich: Schnell und einfach, ermöglicht schnelle Besiedlung, aber keine genetische Variabilität (Klone), was die Anpassungsfähigkeit bei Umweltänderungen einschränkt.

14. Alkoholische Gärung

Bei der alkoholischen Gärung (z. B. durch Hefe) wird Pyruvat decarboxyliert und zu Acetaldehyd reduziert, woraus Ethanol entsteht.

15. Klassifizierung der Wirbellosen

Die Einteilung erfolgt nach morphologischen und genetischen Merkmalen.