Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Übungen für Biologie für Gymnasiale Oberstufe

Chronologie der Klassifikationen

Ursprünglich wurden Lebewesen in zwei Königreiche eingestuft: Animalia (Tiere) oder Plantae (Pflanzen). Mit der wissenschaftlichen Entwicklung zeigte sich jedoch, dass einige Wesen keiner der beiden Gruppen zugeordnet werden konnten. Ernst Haeckel schlug daher die Errichtung des Reiches Protista vor, um alle einzelligen Organismen zusammenzufassen, deren Merkmale weder zu Tieren noch zu Pflanzen passten.

Einschließlich der Bakterien wurde später das Reich Monera für einzellige, prokaryotische Organismen abgetrennt. Die von Whittaker vorgeschlagene Klassifikation der fünf Königreiche basierte auf dem Zelltyp, der Zellzahl und der Art der Ernährung. Er unterteilte alle Lebewesen in: Tiere, Pflanzen, Pilze,

Das Nephron

Das Nephron ist die funktionelle und anatomische Einheit der Nieren, die für die Filterung des Blutes und die Reabsorption von Substanzen verantwortlich ist, die für den Körper notwendig sind.

Anatomische Bestandteile des Nephrons

• Bowman-Kapsel: Das Ende des Nephrons ist topfförmig und umgibt ein Netzwerk von Kapillaren, den Glomerulus. Dieser ist mit einer zuführenden (afferenten) und einer abführenden (efferenten) Arteriole verbunden.
• Proximaler gewundener Tubulus (proximaler Tubulus): Er ist stark gewunden und deshalb serpentinartig.
• Schleife von Henle: Ein verengter Abschnitt des Tubulus mit einem absteigenden und einem aufsteigenden Ast.
• Distaler Tubulus und Sammelrohr: Der distale Tubulus ist eine Fortsetzung der Henle-Schleife

Ebenen der biologischen Organisation

Die Ebenen der Organisation umfassen: Quarks, Atome, Makromoleküle, subzelluläre Strukturen, Gewebe, Organe, Apparate und Systeme, Individuen, Populationen, Gemeinschaften, Ökosysteme und die Biosphäre.

Merkmale von Lebewesen

• Chemische Zusammensetzung: Lebewesen bestehen aus zwei oder mehr Bioelementen.
• Struktur: Wir bestehen aus einer oder mehreren Zellen; die Zelle ist die Einheit für Struktur, Funktion, Genetik und evolutionäre Herkunft.
• Stoffwechsel: Die Summe aller Vitalfunktionen basierend auf chemischen Reaktionen, Wachstum, Anpassung, Reizbarkeit, Fortpflanzung und Homöostase.

Bioelemente und anorganische Moleküle

Lebewesen besitzen 27 Bioelemente mit drei Grundfunktionen: Schaffung von Form oder...

Organspende und Transplantation

Eine Organspende ist die Entnahme eines erkrankten Organs oder Gewebes, das das Leben einer Person, des sogenannten Empfängers, gefährdet, und dessen Ersatz durch ein anderes, das ordnungsgemäß funktioniert. Der Spender ist in der Regel eine hirntote Person, deren Herzschlag künstlich aufrechterhalten wird. Es kann aber auch eine lebende Person sein.

Spanische Gesetzgebung zur Organspende

1. Definition des Hirntods als wissenschaftliches, rechtliches und ethisches Konzept.
2. Respekt vor dem Willen des Verstorbenen, ob er spenden möchte oder nicht.
3. Die Diagnose des Todes wird von einem Ärzteteam gestellt, das unabhängig vom Transplantationsteam ist.
4. Die Spende erfolgt altruistisch und darf nicht kommerzialisiert

Der Zellkern (Nucleus)

Der Zellkern ist das wichtigste Organell eukaryotischer Zellen, sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen. Er enthält das Genom der Zelle und ist der Ort der DNA-Replikation sowie der RNA-Synthese. Die meisten Zellen besitzen einen einzelnen Zellkern, wobei es Ausnahmen gibt: Säugetier-Erythrozyten besitzen beispielsweise keine Kerne, Hepatozyten können zwei Kerne aufweisen und Osteoklasten sind oft mehrkernig.

Interphase-Kern

In tierischen Zellen nimmt der ruhende Kern meist eine zentrale Stellung ein, während er in Pflanzenzellen aufgrund der Vakuolen oft exzentrisch liegt. Er gliedert sich in: Kernmembran, Kernplasma, Chromatin und Nukleolus.

Kernhülle

Die Kernhülle trennt den Kerninhalt vom Zytoplasma und besteht aus:...

Das Endomembransystem in Eukaryoten

Das Endomembransystem von Eukaryoten umfasst neben der Plasmamembran auch die inneren Membranen und Organellen. Dazu gehören das Endoplasmatische Retikulum (ER), der Golgi-Apparat, Lysosomen, Peroxisomen und Vakuolen. Mitochondrien und Chloroplasten sind ebenfalls membranöse Organellen, jedoch mit Doppelmembran.

Das Endoplasmatische Retikulum (ER)

Das ER ist ein Netzwerk aus Tubuli und Säcken, das die Kontinuität zwischen den Membranen herstellt und sich in das Zytoplasma erstreckt. Es gibt zwei Hauptformen:

Glattes Endoplasmatisches Retikulum (GER)

• Das GER ist nicht mit Ribosomen besetzt und besteht hauptsächlich aus einem Labyrinth von Tubuli.
• Es ist besonders in quergestreifter Muskulatur vorhanden.
• Funktionen:

Proteine

Proteine bestehen aus linearen Ketten von Aminosäuren (NH₂-COOH). Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, die durch Tripletts (Codons) aus Nukleobasen kodiert werden. Da es 4x4x4 = 64 mögliche Tripletts gibt, können mehrere Tripletts für dieselbe Aminosäure kodieren. Dieser Code wird als degeneriert bezeichnet.

Genetischer Code

Der genetische Code beschreibt die Beziehung zwischen der Basenabfolge in der DNA und der Aminosäuresequenz in Proteinen:

• Stopp-Codons: Drei spezielle Tripletts (TAA, TAG, TGA) signalisieren das Ende der Translation.
• Start-Codon: Das Triplett ATG bestimmt den Beginn der Proteinbiosynthese.

Funktionen von Proteinen

• Transport: Transport von Stoffen (z. B. Hämoglobin).
• Abwehr: Unterstützung von Immunsystem-Mechanismen

Binäre Nomenklatur und Systematik der Tiere

Die binäre Nomenklatur (Gattung und Art) ordnet jede Tierart eindeutig ein. Am Beispiel des Menschen gilt folgende Systematik:

• Reich: Tierreich
• Stamm: Chordatiere
• Klasse: Säugetiere
• Ordnung: Primaten
• Familie: Hominidae
• Gattung: Homo
• Art: Homo sapiens

Wichtige Tiergruppen

Arthropoden (Gliederfüßer)

Arthropoden besitzen ein Außenskelett (Exoskelett) und gegliederte Extremitäten. Ein typisches Beispiel sind Insekten.

Weichtiere (Mollusken)

Weichtiere bestehen aus Schale, Eingeweidesack (Viszeralmasse) und Mantel. Der Körper gliedert sich in Kopf- und Fußende. Ein Beispiel ist die Schnecke.

Chordatiere (Chordatiere)

Chordatiere besitzen eine Chorda dorsalis und eine Cephalisation. Zu ihnen gehören die Wirbeltiere...

DNA-Replikation

DNA-Verdopplung: Der Prozess der Vervielfältigung eines DNA-Makromoleküls, bei dem zwei identische Kopien des Originals entstehen.

Arthur Kornberg untersuchte den DNA-Replikationsprozess im Jahr 1956. In Bakterien gibt es einen einzigen Replikationsursprung. Der Prozess beginnt mit einem Enzym namens Helikase. Dieses bricht die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Ketten auf und ermöglicht deren Trennung.

Durch die Trennung der beiden Stränge entstehen im restlichen Molekül Spannungen (Supercoiling). Andere Enzyme, die Topoisomerasen (wie die Gyrase), beseitigen diese Spannungen. Später sind stabilisierende Proteine (SSB-Proteine) beteiligt, deren Funktion es ist, die beiden komplementären Stränge getrennt zu halten....

Bioelemente und Biomoleküle

Bioelemente sind die chemischen Elemente, die die Materie von Lebewesen bilden. Biomoleküle entstehen, wenn sich Bioelemente verbinden, um die Moleküle der Lebewesen zu bilden.

Wirkung des Wassers

• Große Lösungskraft: Wasser ist ein hervorragendes Lösungsmittel für viele Stoffe, die in ihm gelöst durch den Körper transportiert oder in die Zellen aufgenommen werden.
• Hohe chemische Reaktivität: Wasser stellt die für Hydrolysereaktionen benötigten H+- und OH--Ionen sowie O₂ und H₂ in Oxidations-Reduktionsreaktionen bereit.
• Hohe spezifische Wärme: Wasser nimmt große Mengen an Wärme auf, ohne dass sich die Temperatur signifikant erhöht, und wirkt so als thermischer Puffer in Lebewesen.
• Hohe Verdampfungswärme: