Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Aufgaben für Biologie

Grundlagen der Genetik: Was ist Vererbung?

Die Einheit der Vererbung wird als Gen bezeichnet. Gene sind Informationseinheiten, die nach bestimmten Regeln oder Gesetzen übertragen werden. Gene sind auf Chromosomen lokalisiert, Strukturen im Zellkern, die das genetische Material enthalten. Geschlechtsgene oder Geschlechtschromosomen bestimmen in den meisten lebenden Organismen das Geschlecht.

Genotyp und Phänotyp

• Genotyp: Die genetische Konstitution eines Individuums, bezogen auf ein einzelnes Merkmal oder die gesamte Genausstattung.
• Phänotyp: Der äußere Ausdruck des Genotyps; das tatsächlich sichtbare Merkmal des Individuums.

Allele und ihre Kombinationen

Jede der Varianten eines Gens wird als Allel bezeichnet. Jedes Individuum besitzt ein Paar...

Grundlagen des Stoffwechsels und der freien Energie

Der Stoffwechsel ist die Gesamtheit der chemischen Reaktionen, die in der Zelle stattfinden. Durch diese Prozesse gewinnt die Zelle Energie und nutzt sie, um Ionenkonzentrationen aufrechtzuerhalten, Moleküle kontinuierlich zu regenerieren und Strukturen abzubauen. In der Thermodynamik misst man mit der freien Energie, ob eine chemische Reaktion spontan abläuft. Chemische Reaktionen treten spontan auf, wenn die reaktiven Substrate mehr freie Energie enthalten als die Produkte.

Exergone und endergone Reaktionen

Exergone Reaktionen (Abbau): Diese Reaktionen laufen spontan ab. Bei diesen Abbaureaktionen wird Energie frei, die genutzt werden kann, um Arbeit in der Zelle zu verrichten. Die Produkte...

Wirbeltiere (Vertebrata)

Wirbeltiere haben ihren Namen von der Wirbelsäule. Bei Erwachsenen ersetzt diese starre interne Skelett, das Halt und Mobilität bietet, die Chorda dorsalis.

Klassifikation der Wirbeltiere

• Fische: Aquatische Lebewesen mit Kiemen zur Atmung. Sie besitzen Flossen. Haie gehören zu den Knorpelfischen (Skelett aus Knorpel), während die meisten Fische Knochenfische sind, bei denen der Knorpel im Erwachsenenalter durch Knochen ersetzt wird.
• Amphibien: Leben meist an Land, benötigen aber feuchte Umgebungen und kehren zur Fortpflanzung ins Wasser zurück. Sie besitzen vier Gliedmaßen (Tetrapoden). Beispiele sind Frösche und Salamander.
• Reptilien: Waren die ersten Wirbeltiere, die den Wasserverlust kontrollieren konnten und

Grundlagen des Lebens

Die Hauptkomponenten des Lebens sind Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff. Sie machen etwa 98% unseres Körpers aus.

Wasser ist ein gutes Lösungsmittel.

Energie für das Leben

Energie für das Leben wird aus chemischen Reaktionen gewonnen. Organische Stoffe, die diese Energie liefern, werden hauptsächlich durch Photosynthese von Pflanzen, Algen und einigen Bakterien hergestellt.

Um die in der Photosynthese synthetisierte organische Substanz zur Energiegewinnung für das Leben zu nutzen, ist ein Prozess namens Zellatmung erforderlich.

Autotrophe und Heterotrophe Organismen

Je nachdem, woher ein Organismus seine organische Substanz bezieht, unterscheidet man autotrophe und heterotrophe Organismen.

Evolution und Anpassung

Die...

Die molekulare Struktur der DNA

Die molekulare Struktur der DNA wurde 1953 von J. Watson und F. Crick entdeckt. Die Doppelhelix der DNA besteht aus zwei Strängen in Form einer Spirale (Helix). Jeder Strang bildet eine Kette, die sich wie die Holme einer Leiter gegenüberliegen und durch die Basenpaare verbunden sind.

Nukleotide

Jedes Nukleotid besteht aus einer der vier Basen: A (Adenin), T (Thymin), C (Cytosin) und G (Guanin).

DNA-Polymerase

Die DNA-Polymerase ist ein Enzym, das die DNA-Replikation durchführt. Es ist das wichtigste Enzym in diesem Prozess. Ausgehend von einem Primer fügt die DNA-Polymerase komplementäre Nukleotide an den neuen DNA-Strang an, um diesen zu verlängern.

Primer

Ein Primer ist eine kurze Nukleinsäuresequenz, die...

Ausscheidungsorgane bei Wirbellosen

Bei primitiven Tieren erfolgt die Ausscheidung außerhalb spezialisierter Organe durch Diffusion über die Körperoberfläche.

Protonephridien

Diese finden sich in Strudelwürmern. Es handelt sich um stark verzweigte Röhren, deren innere Enden in einer Zelle mit Geißeln enden. Diese sogenannten Flammenzellen liegen in der Interzellularflüssigkeit. Abfallstoffe gelangen durch Diffusion zu den Zellen und von dort in die Tubuli, wo sie durch die Bewegung der Geißeln aus der Flüssigkeit heraustransportiert werden. Am äußeren Ende befinden sich Ausscheidungsporen.

Metanephridien

Vorkommen bei Anneliden (Ringelwürmern) und Weichtieren. Ein Metanephridium ist ein langes Rohr, dessen internes Ende trichterförmig...

Grundlagen der Genetik und Molekularbiologie

Vor dem 19. Jahrhundert: Die Mischtheorie

Vor dem 19. Jahrhundert glaubte man an die Vererbung durch das Mischen von Zellen. Das sexuelle Erbmaterial kombiniert sich wie Farben. Gemäß dieser Theorie gilt: Schwarzes Tier + weißes Tier = alle Nachkommen mittelgrau.

Mitte des 19. Jahrhunderts: Gregor Mendel

Gregor Mendel (1821–1884) begründete die moderne Genetik. Vererbte Eigenschaften sind auf individuelle Faktoren zurückzuführen, die an jede Generation übertragen werden. Das Erbgut vermischt sich nicht (kein Kompott), sondern bleibt als eigenständige Einheiten organisiert.

A. Mendels Versuche

Experimente mit glatten und runzeligen Erbsen:

• Elterngeneration (P): Glatte Erbse (50%) + runzelige Erbse

Grundfunktionen des Lebens

Ernährungsfunktion und Stoffwechsel

Ernährungsfunktion: Man unterscheidet zwei Typen:

• Autotrophie: Organismen stellen aus einfachen anorganischen Molekülen der Außenwelt die benötigten organischen Moleküle selbst her.
• Heterotrophie: Diese Organismen sind nicht in der Lage, organische Moleküle selbst zu synthetisieren. Sie beziehen diese von anderen Organismen und sind auf das von autotrophen Organismen synthetisierte Material angewiesen.

Zellstoffwechsel: Nährstoffe unterliegen einer Reihe komplexer chemischer Reaktionen. Diese Kettenreaktionen werden Stoffwechselwege genannt. Alle Stoffwechselprozesse sind katalysierte Reaktionen, wobei die meisten davon Redoxreaktionen sind. Ein wichtiger Typ ist der Anabolismus...

Lungenatmung und Atemwege

Lungenatmung: Der Gasaustausch erfolgt in den Lungen. Die Lungen sind über die Nasenlöcher und den Mund mit der Außenwelt verbunden und weiter durch Rachen, Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien mit dem Inneren des Körpers verbunden. Lungenatmung kommt bei Wirbeltieren vor: Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren.

Evolution der pulmonalen Atemwege

Wichtige Entwicklungen bei der Evolution der Lungen und Atemwege sind:

• Erhöhung der Austauschfläche (größere Oberfläche für Gasaustausch).
• Akquisition von Ventilationsmechanismen (Effizienzsteigerung der Luftbewegung).
• Verbesserung der Lungen-Kreislauf-Kopplung zur besseren Gasversorgung des Blutes.
• Bei Vögeln und Säugetieren sind die Systeme besonders effizient

Fluss der Genetischen Information

Die Übertragung der genetischen Information erfolgt im Kern (Transkription). Für die Proteinsynthese ist ein Molekül notwendig, das als Vermittler zwischen DNA und Ribosomen dient. Dieses Intermediär ist die mRNA (messenger RNA), deren Bildung als RNA-Transkription bezeichnet wird.

Bei der Translation wird eine Peptidkette (Protein) synthetisiert, basierend auf den in der mRNA enthaltenen Informationen. Daran beteiligt sind die rRNA und die tRNA, welche die Aminosäuren (AA) zu den Ribosomen transportiert.

Der genetische Informationsfluss von den Eltern auf die Kinder basiert auf der Komplementarität der stickstoffhaltigen Basen, die bei der Replikation kopiert, bei der Transkription in mRNA übersetzt und...