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

Die Zelle: Baustein des Lebens

Die Zelle ist die strukturelle und funktionelle Einheit aller Lebewesen. Alle Organismen bestehen aus einer oder mehreren Zellen. Sie ist die kleinste Einheit der Materie, die grundlegende Lebensfunktionen ausführt. Jede Zelle leitet sich dabei von einer anderen Zelle ab.

Strukturelle Einteilung der Zellen

Zellen können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden:

• Eukaryoten: Diese besitzen DNA, die in einem echten Zellkern durch eine Doppelmembran vom restlichen Zytoplasma getrennt ist (z. B. tierische und pflanzliche Zellen).
• Prokaryoten: Die DNA ist nicht durch eine Membran vom Zytoplasma getrennt, sondern liegt frei darin vor (z. B. Bakterien).

Bestandteile und Organellen der Zelle

Zellmembran und Zytoplasma

Zellmembran

Golgi-Apparat: Aufbau und Reifung

Der Golgi-Apparat besteht aus flach ausgebildeten Einheiten, den sogenannten Zisternen, die durch glatte Membranen gebildet werden. Fünf bis acht Zisternen bilden eine Gruppe, die als Dictyosom bezeichnet wird. An den Rändern der Zisternen findet eine Abschnürung statt, bei der Vesikel mit Produkten freigesetzt werden.

Dictyosomen weisen eine zweiseitige Ausbildung auf:

• Die cis-Seite (Ausbildungsseite)
• Die trans-Seite (Reifungsseite)

Diese Seiten entstehen aus korrespondierenden Bläschen.

Lysosomen: Hydrolytische Enzyme und pH-Wert

Lysosomen sind charakteristisch für tierische Zellen. Sie besitzen eine glatte Membran und enthalten im Inneren hydrolytische Enzyme (etwa 40 Arten) für ein breites Spektrum der Verdauung...

Chloroplasten

Chloroplasten sind Zellorganellen, die in eukaryotischen photosynthetischen Organismen vorkommen und an der Photosynthese beteiligt sind. Sie werden von einer Hülle aus zwei konzentrischen Membranen begrenzt. Im Inneren befinden sich Vesikel, die Thylakoide, in denen Pigmente (wie Chlorophyll, ein essentieller Bestandteil) und andere Moleküle organisiert sind, die Lichtenergie in chemische Energie umwandeln. Die Photosynthese läuft in zwei Phasen ab: der Lichtphase und der Dunkelphase. Chloroplasten sind auch für die Biosynthese von Fettsäuren aus Kohlenhydraten und die Reduktion von Nitrat zu Nitrit verantwortlich.

Raues Endoplasmatisches Retikulum (RER)

Das RER ist eine Organelle, die hauptsächlich für die Synthese und den...

Glykolyse

Glykolyse: In zehn Reaktionen wird Glucose (6C) zu zwei Molekülen Brenztraubensäure (Pyruvat, 3C) abgebaut. Der Prozess findet im Zytoplasma (Hyaloplasma) statt und ist ein anaerober Prozess. Pro Glucose-Molekül entstehen 2 ATP und 2 NADH + H⁺.

Schritte

1. 1 – Phosphorylierung von Glucose unter Verbrauch von ATP zu Glucose-6-Phosphat (Hexokinase)
2. 2 – Isomerisierung zu Fructose-6-Phosphat (Isomerase)
3. 3 – Phosphorylierung unter Verbrauch von ATP zu Fructose-1,6-Bisphosphat (6C) (Kinase)
4. 4 – Spaltung in zwei Moleküle: Glycerinaldehyd-3-Phosphat und Dihydroxyacetonphosphat
5. 5 – Dihydroxyacetonphosphat ist das Aldose-Isomer von Glycerinaldehyd-3-Phosphat; durch Isomerisierung entstehen so 2 Moleküle Triosephosphat
6. 6 – Durch die Glycerinaldehyd-

Das menschliche Genom

Das Genom eines Organismus ist die Gesamtheit aller genetischen Informationen. Es besteht aus Genen (ca. 2 %) und aus den restlichen ca. 98 % aus RNA-Genen, intronischen Sequenzen (Introns, also DNA-Sequenzen, die nicht zur Proteinbildung genutzt werden) und sogenannter Junk-DNA.

In der DNA unterscheidet man im Wesentlichen folgende Bestandteile:

Aufbau von Genen: Exons und Introns

Exon: Der Teil der DNA innerhalb eines Gens, der die Information zur Proteinbildung kodiert.

Intron: Der Teil der DNA innerhalb eines Gens, der nicht an der Proteinsynthese beteiligt ist (wird bei der Prozessierung der prä-mRNA entfernt).

Junk-DNA: Bezeichnet DNA-Sequenzen, die nicht zu codierenden Genen gehören. Ein Großteil der als "Junk-DNA"...

Eutrophierung: Ursachen und Folgen

Eutrophierung ist eine Erhöhung der primären Produktivität, verursacht durch die Einbringung von anorganischen und organischen Bionährstoffen, insbesondere Stickstoff- und Phosphorverbindungen, durch Einleitungen aus Landwirtschaft und Haushalten. Die Zufuhr von Phosphor und Stickstoff führt zu einem starken Wachstum von Plankton und Algen, wodurch die Lichtdurchdringung im Gewässer stark beeinträchtigt wird. Die photosynthetische Aktivität des Phytoplanktons generiert eine Erhöhung des Sauerstoffs an der Oberfläche, der in die Atmosphäre entweicht. Gleichzeitig führt die Anhäufung von abgestorbenen Lebewesen zu einer Intensivierung der Aktivität aerober Bakterien, die große Mengen Sauerstoff...

**DNA: Das Molekül des Lebens**

DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist das Biomolekül, das die genetische Information enthält. Sie ist ein Teil der Chromosomen und befindet sich im Kern der eukaryotischen Zellen. DNA gehört zu den Nukleinsäuren. Ein DNA-Nukleotid besteht aus einem Monosaccharid, einer Phosphorsäure und einer stickstoffhaltigen Base. DNA besteht aus vier Nukleotiden: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. DNA besteht aus zwei Ketten von Nukleotiden, die sich umeinander winden und eine Doppelhelix bilden. Adenin und Thymin sind komplementär, ebenso wie Cytosin und Guanin. Die Sequenz ist die Reihenfolge, in der die verschiedenen Nukleotide angeordnet sind. Bei der DNA-Replikation teilt sich die Zelle und erstellt eine exakte Kopie...

Die Vererbung von Eigenschaften

Lebende Organismen bestehen aus Molekülen, die aus Atomen aufgebaut sind. Sie sind in der Lage, Kopien von sich selbst zu erstellen und so Informationen über ihren Aufbau weiterzugeben.

Lebewesen und Evolution

Die Kopien von Lebewesen sind fast identisch. Diese geringfügigen Unterschiede sind der Schlüssel zur Vielfalt, die eine Anpassung an unterschiedliche Umgebungen ermöglicht. Dies ist die Grundlage für die natürliche Auslese, die das Überleben der Arten sichert.

Mendelsche Regeln

Mendel zeigte, dass Erbeinheiten (Gene), die Merkmale bestimmen, sich nicht vermischen und ihre Individualität bewahren. Mendels Fazit: Erbliche Faktoren behalten ihre Individualität über Generationen hinweg. Zudem werden...

Aktuelle Entwicklungen in der Stammzellforschung

Im Oktober 2007 fand in Spanien zum ersten Mal die Implantation von Stammzellen aus dem Patienten in infarzierte Herzen statt, mit hervorragenden Ergebnissen. Stammzellen wurden im erwachsenen Gehirn gefunden, die verschiedene Arten von Nervenzellen bilden können. Da sie in der Lage sind, Neuronen zu regenerieren, könnten viele Patienten mit einer Erkrankung des Nervensystems profitieren. Bisher wurden alle Erfolge mit adulten Stammzellen erzielt, jedoch keine Erfolge mit embryonalen Stammzellen. Es bleibt abzuwarten, die Mechanismen zu verstehen, die die Spezialisierung menschlicher Stammzellen ermöglichen, um gültiges spezialisiertes Gewebe für Transplantationen zu erhalten.

4.4 Klonen

Klonen...

Lysosomen, Peroxisomen und Vakuolen

Dies sind membrangebundene Organellen.

Struktur und Funktion der Lysosomen

Lysosomen sind Organellen, die Enzyme enthalten, um alle Arten von biologischen Polymeren abzubauen. Sie enthalten saure Hydrolasen und dienen als zelluläres Verdauungssystem, um aufgenommenes Fremdmaterial zu zersetzen.

• Endocytose: Wenn die Zelle Material aufnimmt, bildet sich ein Phagosom. Ein primäres Lysosom verschmilzt damit zu einem sekundären Lysosom (Phagolysosom), in dem Enzyme die Stoffe für die Zelle verwertbar machen.
• Autophagie: Wenn Material aus dem Inneren der Zelle verdaut werden muss, bildet sich ein Autophagosom, das mit einem primären Lysosom verschmilzt, um die Verdauung einzuleiten.

Struktur und Funktion der Peroxisomen

Peroxisomen...