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

Reproduktion

Asexuelle Reproduktion

• Vor ca. 3500 Millionen Jahren
• Verbunden mit Mitose
• 1 Elternteil
• Normale Zellen
• Einfaches und effizientes Reproduktionssystem
• Genetisch identische Individuen
• Rekombination von Genen, nicht von Merkmalen
• Schnelle Zunahme der Individuenzahl

Sexuelle Reproduktion

• Vor ca. 1500 Millionen Jahren
• Verbunden mit Meiose
• Meist 2 Elternteile
• Spezielle Zellen (Gameten)
• Aufwendige und sehr komplexe Reproduktion mit hohem materiellem Aufwand
• Genetisch unterschiedliche Individuen
• Einfache Genrekombination
• Merkmalsvielfalt

Parthenogenese (Jungfernzeugung)

Eine Variante der sexuellen Fortpflanzung, bei der sich ein Ei ohne Befruchtung zu einem Embryo entwickeln kann.

Bivitelline Zwillinge

Entstehen aus zwei oder mehr gleichzeitig befruchteten Eizellen...

DNA. Die Zelle ist die kleinste, handlungsfähige und autonome Einheit eines lebenden Organismus. Trotz der vielen Unterschiede im Aussehen und der Funktion verschiedener Lebewesen enthalten alle Zellen Informationen, die in DNA-Molekülen codiert sind. Diese Informationen steuern die Aktivität der Zelle, sorgen für ihre Vervielfältigung und die Weitergabe von Merkmalen an die Nachkommen (Vererbung). Die Chemie des lebenden Organismus wird von chemischen Verbindungen dominiert, die aus großen Molekülen oder Makromolekülen bestehen, welche durch die Verkettung kleinerer Untereinheiten entstehen. Die Eigenschaften dieser chemischen Verbindungen ermöglichen es Zellen und Organismen zu wachsen und sich zu reproduzieren. Die wichtigsten Arten...

Asexuelle Fortpflanzung

Asexuelle Fortpflanzung: Sie erfolgt durch Mitose aus einer einzelnen Zelle oder einem Elternteil. Sie ist ein einfaches und effizientes Verfahren, das zu genetisch identischen Individuen führt und eine schnell wachsende Anzahl von Personen hervorbringt.

Sexuelle Fortpflanzung

Sexuelle Fortpflanzung: Sie erfolgt durch Meiose, meist unter Beteiligung von zwei Elternteilen und spezialisierten Zellen (Keimzellen). Sie ist aufwendiger, führt aber zu genetisch verschiedenen Individuen durch die Rekombination von Genen.

Parthenogenese

Die Parthenogenese ist eine Variante der sexuellen Fortpflanzung, bei der sich eine Eizelle ohne Befruchtung bis zum Embryo entwickeln kann.

Bivitelline und univitelline Zwillinge

Bivitelline Zwillinge:

Besondere Arten der Zellteilung

• Knospung (Gemmatio): Hierbei erfolgt eine asymmetrische Verteilung des zytoplasmatischen Materials. Die Tochterzelle entsteht als Knospe an einer Seite der Mutterzelle, wie es bei Hefen oder Schwämmen der Fall ist.
• Sporulation: Mehrere aufeinanderfolgende Mitosen erfolgen ohne Zytokinese, wodurch vielkernige Zellen gebildet werden, zum Beispiel bei Pilzen und Protozoen.

4. Meiose

Die Chromosomen verdichten sich, um besser sichtbar zu sein.

Meiose I

Etappen der Prophase I: Dies ist die komplexeste Stufe mit fünf Sub-Phasen:

1. Leptotän: Die Chromosomen verdichten sich, bis sie unter dem Lichtmikroskop sichtbar werden. Jedes besteht aus zwei Chromatiden.
2. Zygotän: Homologe Chromosomen paaren sich, bis sie auf ihrer gesamten

pH-Regulation und Puffersysteme

Die Regulierung des pH-Werts ist essenziell für das Leben. Sie erfordert, dass zelluläre und organische Flüssigkeiten innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Andernfalls würde dies zu einer Strukturveränderung vieler Biomoleküle und zur Alteration chemischer Reaktionen führen.

In wässrigen Lösungen sind lebende Organismen auf Puffersysteme angewiesen, die aus schwachen Säuren und ihren konjugierten Basen bestehen.

Wichtige Puffersysteme

• Anorganisches Bicarbonat: HCO₃^- + H⁺ ⇌ H₂CO₃ ⇌ CO₂ + H₂O
• Phosphat: HPO₄^2- + H⁺ ⇌ H₂PO₄^-

Wichtige Zellorganellen und ihre Funktionen

Ribosomen

Membranlose Organellen, in denen die Proteinsynthese (Translation der genetischen Information in mRNA) stattfindet.

Endoplasmatisches

Mikrobielle Infektionskrankheiten

Theorie: Jede Krankheit wird durch einen spezifischen Organismus verursacht und jeder Organismus verursacht eine andere Krankheit.

Infektionserreger

Die meisten Mikroorganismen sind harmlos für andere Lebewesen, nur pathogene Mikroorganismen produzieren Infektionskrankheiten. Es gibt 4 Typen:

• Viren: Es sind zelluläre Organismen, ihre Struktur ist sehr einfach: Eine Kapsel, die ein Proteinmolekül Nukleinsäure (DNA oder RNA) beinhaltet. Sie leben nicht, ernähren sich nicht und vermehren sich nur.
• Bakterien: Es sind einzellige prokaryotische Organismen, sehr einfach und verschieden. Sie haben keinen Zellkern und keine membranösen Organellen. Schäden entstehen durch die Freisetzung von Toxinen, die Zellen zerstören,

Struktur des Kernporenkomplexes

Jeder Kernporenkomplex besteht aus zahlreichen Proteinen, den Nukleoporinen, die eine achtfache Anordnung aufweisen. Folgende Bestandteile lassen sich unterscheiden:

• Acht Säulenproteine, die die Seitenwände der Pore bilden. Jedes ist durch Verankerungsproteine am perinukleären Raum befestigt. Zusätzlich gibt es acht radiale Proteine, die von den Säulen in das Lumen ragen und einen zentralen Kanal oder eine Öffnung abgrenzen.
• Ein zytoplasmatischer äußerer Ring aus acht Einheiten und ein innerer nukleärer Ring, ebenfalls achtfach. Von jedem Ring gehen fibrilläre Proteine und Fasern aus, die auf der nukleären Seite zusammenlaufen und einen Kernkorb bilden.

Kleine Moleküle passieren die Kernporen durch...

Arten von Transplantaten

• Autologe Transplantate: Spender und Empfänger sind dieselbe Person.
• Isotransplantate: Spender und Empfänger sind eineiige Zwillinge.
• Xenotransplantation: Spender und Empfänger gehören verschiedenen Arten an.
• Allogene Transplantate: Spender und Empfänger gehören derselben Art an, sind aber nicht genetisch identisch.

Probleme bei Transplantationen

Die Immunabstoßung: Weiße Blutkörperchen erkennen fremdes Gewebe und versuchen, es zu zerstören. Wenn Spender und Empfänger nicht identisch sind, tritt eine Abstoßung auf. Um diese zu vermeiden, werden starke Medikamente, sogenannte Immunsuppressiva, eingesetzt.

• Organmangel.
• Technische Schwierigkeiten bei der Gewinnung von Organen und Geweben: Es ist derzeit nicht möglich,

Mendelsche Vererbung: Grundlagen

Gregor Mendel entdeckte durch Experimente an Erbsenpflanzen die Regeln, nach denen Merkmale von einer Generation zur nächsten übertragen werden. Die einfache Vererbung folgt dabei statistischen Normen.

Definition der Mendelschen Vererbung

Die Mendelschen Regeln beschreiben die Vererbung von Merkmalen (Charakteristika) von Organismen von einer Generation zur nächsten.

1. Mendelsches Gesetz (Uniformitätsregel)

Kreuzt man zwei Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinerbig sind, so sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) uniform (dominant und rezessiv).

2. Mendelsches Gesetz (Spaltungsregel)

Erbliche Faktoren trennen sich bei der Bildung von Gameten und führen zu neuen Merkmalskombinationen...

Transkription

Die Transkription erfolgt in 3 Stufen:

• 1. Einleitung

  Die RNA-Polymerase liest den Template-DNA-Strang. Promotoren signalisieren den Beginn des Prozesses. Die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor führt zur Öffnung des DNA-Doppelstrangs.

• 2. Dehnung

  Die RNA-Polymerase fügt Nukleotide einseitig (in 5' nach 3' Richtung) hinzu. Das Leseraster und die Polymerisation ähneln denen der Replikation. In Eukaryoten wird am 5'-Ende ein Stück namens Methylguanosinphosphat (Cap) angefügt, das als Startsignal für die Translation dient.

• 3. Termination

  Terminationssignale werden von der RNA-Polymerase gelesen, woraufhin sich die Transkriptionsblase schließt und die RNA-Polymerase sich löst. In Eukaryoten erfolgt das Terminationssignal oft