Photosynthese, Zellatmung, Reize und Fortpflanzung: Biologie-Grundlagen

1. Photosynthese und Zellatmung: Grundlagen

Was ist Photosynthese?

Die Photosynthese ist ein Prozess, den Lebewesen wie Pflanzen, Algen und manche Bakterien durchführen. Durch die Nutzung der Sonnenenergie synthetisieren sie organische Moleküle aus anorganischen Molekülen, die sie aus der Umgebung aufnehmen.

• Ort der Photosynthese: Die Photosynthese findet hauptsächlich in den Blättern und Stielen der Pflanzen statt, wo sich das Chlorophyll befindet.

Was ist Zellatmung?

Die Zellatmung ist ein Prozess der Zersetzung von Glukosemolekülen zur Energiegewinnung, wobei Sauerstoff (O₂) beteiligt ist. Die Zellatmung tritt in den meisten Lebewesen auf.

• Mitochondrien: Dies sind spezialisierte Organellen, in denen die Zellatmung stattfindet. Sie sind in allen eukaryotischen Zellen vorhanden.

2. Abgrenzung: Atmung, Zellatmung und Gärung

Unterschied zwischen Atmung und Zellatmung

Die Zellatmung findet innerhalb der Zellen durch die Mitochondrien statt. Die Atmung (als physiologischer Prozess) umfasst den gesamten Atmungsapparat (Lunge, Bronchien, Luftröhre oder Kiemen, je nach Tier), in dem Sauerstoff von außen aufgenommen und über das Blut in alle Gewebe des Körpers verteilt wird.

Aerobe vs. Anaerobe Prozesse

Die Unterscheidung basiert auf der Verwendung von Sauerstoff:

• Aerobe Atmung: Verwendet Sauerstoff, um Glukosemoleküle abzubauen.
• Anaerobe Gärung (Fermentation): Verwendet keinen Sauerstoff, um Glukosemoleküle abzubauen.

Zellatmung vs. Gärung

Die Zellatmung ist aerob und verwendet Sauerstoff zum Abbau der Glukosemoleküle. Die Gärung ist anaerob und verwendet keinen Sauerstoff für den Glukoseabbau.

3. Reaktion von Pflanzen und Tieren auf Reize

Sowohl Pflanzen als auch Tiere zeigen unterschiedliche Reaktionen auf empfangene Reize, was zu Veränderungen in der vitalen Aktivität, Bewegung oder der Sekretion von Substanzen führen kann.

Reaktionen bei Pflanzen

• Mechanische Reize: Reaktionen auf Schwerkraft (Gravitropismus) sowie Kontakt oder Druck (Thigmotropismus).
• Chemische Reize: Reaktion auf die Anwesenheit von Wasser und anderen Mineralien, die für die Ernährung notwendig sind.
• Lichtreize: Die Fähigkeit, Licht zu erkennen (Lichtempfindlichkeit oder Phototropismus).

Reaktionen bei Tieren

Alle diese Empfindungen werden durch das Nervensystem verarbeitet:

• Chemische Reize: Wahrgenommen durch Geruch und Geschmack.
• Lichtreize: Wahrgenommen durch die Augen.

4. Asexuelle Fortpflanzung bei Pflanzen und Tieren

Asexuelle Fortpflanzung bei Pflanzen

Die asexuelle Fortpflanzung bei Pflanzen ist auch als vegetative Vermehrung bekannt. Die Vorläuferzellen, die für die Produktion der Nachkommen verantwortlich sind, werden als vegetative Zellen bezeichnet.

Bei Organismen wie Algen wird der Vorgang als Bipartition (Zweiteilung) bezeichnet, bei der sich die Mutterzelle teilt, um sich als separate Individuen zu entwickeln.

Asexuelle Fortpflanzung bei Tieren

Tiere mit einfacherer Struktur (z. B. Quallen, Seesterne) nutzen diese Art der Fortpflanzung. Wichtige Formen sind:

• Fragmentierung: Die Bildung eines Individuums aus einem Teil des Mutterorganismus.
• Knospung (Gemmation): Die Bildung eines Individuums aus einer Knospe oder einem kleinen Teil des Mutterorganismus, der sich ablöst, sobald seine Ausbildung beendet ist. Das neue Individuum kann auch mit dem Mutterorganismus verbunden bleiben.

5. Grundlagen der Akustik und Optik

Akustik: Nachhall und Reflexion

Probleme der Nachhallzeit

Probleme mit der Nachhallzeit können entstehen, wenn Objekte zu nah beieinander stehen.

Absorbierende Materialien

Absorbierende Materialien nehmen Schallwellen auf und verhindern deren Reflexion.

Diffuse Reflexion

Die diffuse Reflexion tritt auf, wenn die Oberfläche, auf der die Reflexion stattfindet, unregelmäßig ist. Dabei werden die Lichtstrahlen (oder Schallwellen) in verschiedene Richtungen reflektiert.

Wellenphänomene (Beugung)

Wellen können Hindernisse umgehen. Dieses Phänomen wird als Beugung bezeichnet.

Optik: Konvexe und Konkave Linsen

Unterschied zwischen Konvex- und Konkavlinsen

Der Unterschied liegt in der Form und der Wirkung auf Lichtstrahlen:

• Konkave Linsen: Sind in der Mitte dünner als an den Rändern. Sie streuen Lichtstrahlen (divergieren).
• Konvexe Linsen: Sind in der Mitte dicker als an den Rändern. Sie konzentrieren Lichtstrahlen (konvergieren).