Zusammenfassung Biologieprüfung BG/BRG Köflach Teil II
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energiequellen der meisten Zellen, ferner dienen sie als Reservestoffe, z.B. Stärke, und als Stützsubstanzen, z.B. Cellulose. Die meisten Kohlenhydrate sind Verbindungen mit der Summenformel Cx(H2O9)y. Die Baueinheiten (Monomere) aller Kohlenhydrate sind die Monosaccharide (Einfachzucker).
Viele der einfachen Kohlenhydrate schmecken süß, sie werden dann auch als Zucker bezeichnet.
Monosaccharide
Wichtigster Vertreter sind der Traubenzucker (Glucose) und der Fruchtzucker (Fructose).
Disaccharide
Entstehen durch Zusammenlagerung von zwei Monosaccharid- Molekülen unter Wasserabspaltung. Malzzucker (Maltose), Rohrzucker (Saccharose)
Polysaccharide (Vielfachzucker)
Sind aus zahlreichen Monosacchariden aufgebaute, kettenförmige Moleküle.
Meist in kaltem Wasser nicht löslich, aber quellfähig. Zu den Polysacchariden gehört die Stärke, der wichtigste pflanzliche Reservestoff, der aus tausenden von Glucosemolekülen aufgebaut ist.
Nucleinsäure
Nucleinsäuren sind Träger der Erbinformation, kettenförmige Makromoleküle.
Aufnahme und Verarbeitung von Sinnesreizen
Sinneszellen informieren über Vorgänge in der Umwelt und im Körperinneren. Sie werden durch adäquate Reize (z.B. Licht, Schall) erregt, wodurch ein Rezeptorpotential und, wenn der Schwellenwert überschritten wird, auch ein Aktionspotential entsteht.
Lichtsinn
Licht wird durch Sehfarbstoffe in Lichtsinneszellen (Sehzellen) absorbiert.
Den Vorgang des Sehens kann man in drei Teilprozesse aufteilen:
° Abbildung der Umwelt auf der Netzhaut. In der Netzhaut befinden sich die Lichtsinneszellen.
° Die Erregung der Lichtsinneszellen. Unter ihnen dienen die relativ lichtempfindlichen Stäbchen dem Hell- Dunkel- Sehen, die weniger lichtempfindlichen Zapfen dem Farbsehen.
° Verarbeitung der Erregung im Nervensystem.
Blinder Fleck
Als Blinder Fleck wird die Stelle des menschlichen Gesichtsfelds bezeichnet, auf die sich die Papille projiziert. Diese Stelle liegt etwa 15° temporal (schläfenwärts) vom Fixierpunkt (der Gesichtsfeldmitte). Da sich auf der Papille keine Lichtrezeptoren befinden, ist der Mensch für diese Gesichtsfeldregion blind.
Akkommodation
Die Lichtstrahlen, die von einem Gegenstand in das Auge einfallen, werden durch die Hornhaut, den Glaskörper, aber vor allem durch die Linse gebrochen, sodass auf der Netzhaut ein verkleinertes, verkehrtes Bild entsteht. Die Brechkraft der Linse kann verändert werden, um entweder sehr nahe oder sehr weit entfernte Gegenstände scharf auf der Netzhaut abzubilden.
Adaption
Die Adaption beschreibt das Anpassen an die Umgebungshelligkeit.
Dies wird gesteuert mit der Iris, der Regenbogenhaut. Bei hellen Lichtverhältnissen verengt sie sich indem sich ihre Muskeln zusammenziehen und somit weniger licht ins Auge eintreten lässt. Bei Dunkelheit weitet sie sich, indem sich die Muskeln entspannen, damit mehr licht auf die Netzhaut fällt.
Aufbau der Netzhaut
Die Netzhaut zählt zur mittleren Schicht der Augapfelwand. In ihr liegen die Photorezeptoren, die durch die Aufnahme von Licht- und Farbreizen das Sehen ermöglichen. Die Photorezeptoren unterteilen sich in Zapfen und Stäbchen.
Die insgesamt etwa sechs bis sieben Millionen Zapfen dienen dem Farbensehen bei Tag, die insgesamt etwa 120 Millionen Stäbchen dem Schwarz-Weiß-Sehen bei Dunkelheit.
Über verschiedene Schaltstellen und Nervenfasern in der Netzhaut werden die Signale der Photorezeptoren über den Sehnerven an die Sehbahn im Gehirn weitergeleitet. Das Zentrum der Netzhaut, die so genannte Makula oder "gelber Fleck", ist der funktionell wichtigste Anteil der Netzhaut.
Die Makula ist für das hohe Auflösungsvermögen und das Farbensehen verantwortlich. Hier ist die Rezeptorendichte am höchsten, sie gilt als Bereich des schärfsten Sehens.
Meiose (Reifeteilung)
Bei der Befruchtung vereinigen sich zwei Geschlechtszellen und damit auch deren Chromosomensätze. Daher muss im Verlauf der Entwicklung die Chromosomenzahl bei der Geschlechtszellenbildung wieder halbiert werden, andernfalls würde sich die Chromosomenzahl von Generation zu Generation verdoppeln.
Dieser Vorgang, durch den dies erreicht wird, nennt man Meiose.
Phasen der ersten Reifeteilung
Prophase 1
die Chromosomen spiralisieren sich
die homologen Chromosome lagern sich zusammen ,es kommt zu einer Paarung und zu einem Austausch zwischen den Chromatiden
Metaphase 1
Anaphase 1
durch den Spindelapparat werden die Chromatide, per Zufall, an die Zellpole gezogen
das Zentromer teilt sich nicht, somit befinden sich an den Zellpolen nicht 46 Chromatide, sondern 23 (homologe) Chromosome
Telophase 1
zweite Reifeteilung:
Phasen der zweiten Reifeteilung
die zweite Reifeteilung verläuft wie eine einfache Mitose
Prophase 2
Metaphase 2
Anaphase 2
die Chromosomenpaare teilen sich an den Zentromeren
die Chromatide werden an die Zellpole gezogen
an den Zellpolen sind nun haploide Chromosomensätze
Telophase 2
Kernhülle bildet sich, danach teilt sich das Zytoplasma
bei der Spermatogenese (Bildung der Spermazellen) bilden sich 4 gleich große fruchtbare, haploide Spermien, bei der Oogenese (Eizellenbildung) bilden sich 3 kleine plasmaarme, unfruchtbare Polkörperchen und eine große fruchtbare Eizelle
1. Mendelsches Gesetz- Uniformitätsgesetz
Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal unterscheiden, das beide Individuen reinerbig aufweisen, so sind die Individuen der F1- Generation im betrachteten Merkmal gleich. Uniformität der F1- Individuen tritt auch dann auf, wenn bei der Kreuzung das Geschlecht der Eltern vertauscht ist.
2. Mendelsches Gesetz- Spaltungsgesetz
Kreuzt man die F1- Individuen untereinander, so spalten in der F2- Generation die Merkmale in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf.
3. Mendelsches Gesetz- Gesetz von der Unabhängigkeit der Allele
Die einzelnen Erbanlagen sind frei kombinierbar, d.h., sie werden unabhängig voneinander vererbt und bei der Keimzellenbildung neu kombiniert. Den Vorgang, durch den neue Allelenkombinationen entstehen, nennt man Rekombination und die betreffenden Nachkommen Rekombinanten.
Allele- bezeichnet die mögliche Ausprägung eines Gens, das sich an einem bestimmten Ort auf einem Chromosom befindet.
Nervensysteme
Nervensysteme
Das Nervensystem verarbeitet die von den Sinneszellen kommenden Informationen und steuert die Tätigkeit der Organe.
Das Nervensystem gliedert sich in zwei Teile,
das Zentrale Nervensystem (ZNS) und
das Periphere Nervensystem (PNS).
Zum ZNS gehören das Gehirn und das Rückenmark.
Das PNS teilt sich noch einmal auf: Ein Teil ist das willkürliche Nervensystem, das alle willentlichen Muskelbewegungen steuert. Deshalb wird es auch oft motorisches Nervensystem genannt.
Dazu bedient es sich zwei unterschiedlicher "Systeme":
Der Sympathikus hat anregende und mobilisierende Funktionen. (befindet sich in Rückenmark, Wirbelsäule)
Mit dem Parasympathikus werden Funktionen beruhigt bzw. gebremst. (befindet sich im Hirnstamm und im unteren Bereich des Rückenmarks)
Stoffabbau und Energiegewinnung in der Zelle
Zellatmung
Pflanzen veratmen mithilfe des Sauerstoffs einen Teil der bei der Fotosynthese gebildeten Kohlenhydrate. Sie erlangen dabei chemische Energie oder bauen die Kohlenhydrate in eine große Zahl anderer organischer Stoffe um (Proteine, Nucleinsäure, Lipide).
Bei diesem als Atmung bezeichneten Vorgang wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt.
Gärung
Die Gärung ist der Atmung ähnlich, jedoch vollzieht sich der Abbau der Kohlenhydrate ohne Sauerstoff und daher unvollständig, sodass die Endprodukte der Gärungsvorgänge noch energiehaltig sind und der Energieumsatz daher geringer als bei der Atmung ausfällt.
Transkription und genetischer Code
Vorgang der Transkription
Bei der Transkription lagern sich an die Nucleotide des einen DNA- Strangs komplementäre Ribonucleotide an. Diese werden anschließend durch das Enzym RNA-Polymerase miteinander zur mRNA verknüpft. Die mRNA löst sich von der DNA und wandert als einsträngiges Molekül aus dem Zellkern zu einem Ribosom im Cytoplasma.
Die Nucleotidsequenz der mRNA enthält die an der DNA abgelesene Information.
Die Nucleotid- Tripletts der DNA, die für Aminosäuren codieren, bezeichnet man als Codogene. Dem Codogen entspricht nach der Transkription ein Codon der mRNA. Die Gesamtheit der Codogene bezeichnet man als genetischen Code.
RNA- Ribonucleinsäure
mRNA- wird das RNA-Transkript eines zu einem Gen gehörigen Teilabschnitts der DNA bezeichnet
RNA- Polymerase- sind Enzyme (Polymerasen), die die Synthese von Ribonukleinsäuren (RNA) bei der Transkription der DNA katalysieren.
Codon- Als Codon bezeichnet man die Abfolge einer Sequenz von drei Nukleobasen (Basentriplett) der mRNA, die im genetischen Code für eine Aminosäure codiert.
Verdauung
Die Verdauung beginnt im Mund mit dem Zerkauen der Nahrung. Hier wird Speichel beigemischt.
Der Magen sammelt in unregelmäßigen Zeitabständen die Nahrung und gibt sie dann portionsweise an den Darm weiter.
Die Magensäure tötet Keime ab und lässt Nahrungseiweiß quellen. Durch die im Magen befindlichen Enzyme wird das Eiweiß gespalten.
Die durchschnittliche Verweildauer der Nahrung im Magen beträgt 2-4 Std.
Die hauptsächliche Arbeit der Nahrungsverwertung erfolgt im Dünndarm. Die Nahrung wird gespalten, und Nährstoffe gelangen in das Blut- und Lymphsystem.
Bauchspeicheldrüsengang und Gallengang münden in einen Teil des Dünndarms, der Zwölffingerdarm genannt wird. Die Bauchspeicheldrüse produziert Bauchspeichel, der wichtige Verdauungsenzyme enthält.
Der Dickdarm ist für die Rückgewinnung des Wassers zuständig. Er dickt die nicht verwertbaren Nahrungsreste ein. Im Mastdarm wird der bakterienreiche Darminhalt gesammelt und als Kot ausgeschieden.
Verhaltensbiologie
Grundlagen
Die Ursachen eines beobachteten Verhaltens kann man in zwei Kategorien einteilen.
° proximate Ursachen- bewirken unmittelbar die Art und das Auftreten eines Verhaltens.
° ultimate Ursachen- Evolutionsfaktoren, auf denen ihre phylogenetische Entwicklung beruht.
Phylogenese- die stammesgeschichtliche Entwicklung der Gesamtheit aller Lebewesen
Verhaltensphysiologie
Wichtige Grundelemente des Verhaltens sind relativ starre, in ihrer Form konstante Bewegungsfolgen, die weitgehend ererbt sind. Dazu zählen Reflexe und Erbkoordinationen. Erbkoordinationen werden im Allgemeinen durch Schlüsselreize ausgelöst, die über angeborene, auslösende Mechanismen wirken.
Die meisten Verhaltensweisen werden während der Individualentwicklung eines Organismus im Zusammenspiel von ererbten und umweltbedingten Faktoren gebildet. Verhaltensweisen, bei denen individuelle Lernvorgänge keine Rolle spielen, nennt man angeboren. Verhaltensweisen, die bei verschiedenen Individuen einer Art einheitlich ausgebildet sind, bezeichnet man als artspezifisch.
Man unterscheidet verschiedene Formen des Lernens:
Assoziatives Lernen- Bezeichnung für die Bildung neuronaler Verknüpfungen zwischen einem neutralen Reiz und einem zweiten Stimulus, der entweder positive oder negative Auswirkungen auf den Organismus hat.
Nicht- assoziatives Lernen- Es tritt eine Verhaltensänderung auf sich wiederholende Reize ein, die weder positive noch negative Konsequenzen haben.
Verhaltensökologie
Nur solche Verhaltensweisen erweisen sich im Verlauf der Evolution als beständig, die das Überleben und den Fortpflanzungserfolg eines Individuums sichern.
Vorgang der Fotosynthese
Bei der Fotosynthese baut die Pflanze mithilfe der Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Kohlenhydrate auf.
Es handelt sich dabei um Stärke. Gleichzeitig wird Sauerstoff ausgeschieden.
Da Stärke aus Glucose- (Traubenzucker-) Einheiten aufgebaut ist, gibt man in vereinfachten Reaktionsgleichungen als Fotosyntheseprodukt Glucose an:
G gibt den Energiebetrag an der zum Aufbau von einem Mol Traubenzucker aus CO2 und H2O erforderlich ist.
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