Biologie - 1. Semester ZHAW
Biologie im 1. Semester des Studiums Biotechnologie an der ZHAW Wädenswil. Es wird keine Verantwortung für Vollständigkeit und Richtigkeit der Kärtchen übernommen. Fragen und Anregungen bitte an silvannessler@gmail.com.
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Flashcards
Was sind die Unterschiede zwischen Eukaryoten und Prokaryoten?
Eukaryoten:
- haben Zellorganelle (abgetrennte Reaktionsräume)
- 46 Chromosome (beim Menschen)
- Plastide
- Zellkern
- generell grosse Zellen
- relativ komplexe Zellen
Prokaryoten:
- keine Zellorganelle
- 1, manchmal 2 Chromosome
- Plastide (ringförmige DNA)
- kein Zellkern
- kleine Zellen
- einfacher strukturiert
Was ist die Bedeutung von DNA?
- Erbfaktoren bestehen aus DNA, sie werden von Eltern verebt
- Chromosome beherbergen tausende Gene
- DNA steuert Wachstum und Erhalt eines Organismus
- Je nach Zelle werden verschiedenen Gene exprimiert, obwohl überall das gleiche Erbgut vorliegt. Dieser Vorgang ist durch die methylierung der Promoterregionen reguliert.
In welche drei Domänen können Organismen eingeteilt werden?
- Eukarya
- Archaea
- Bacteria
Welches sind die grundlegeneden Eigenschaften von Wasser?
- biologischer Grundstoff der Erde
- wird von allen Lebewesen benötigt (Zellen bestehen aus 70-95 % Wasser)
- Durch die Polarität von Wasser können H-Brücken ausgebildet werden
Welche Eigenschaften von Wasser ermöglichen Leben?
- Kohäsion (Anziehungskräfte von Wasserolekülen untereinander)
- Adäsion (Anziehungskräfte zwischen anderen Stoffen (Beispiel Kapillaren in Bäumen))
- Hohe spez. Wärmekapazität (kann gut Temperatur ausgleichen, schafft bedingung für marines Leben)
- Ausdehnung beim Gefrieren (ansonsten wären Polkappen durchgefroren)
- Vielseitigen Lösungsmittel
Welche Bedeutung haben Wasserstoffbrücken?
Wasserstoffbrücken geben Energie ab, wenn sie sich bilden und nehmen Energie auf, wenn sie sich auflösen. Dadurch können sie Temperaturschwankungen gut ausgleichen.
Wieso ist Wasser ein gutes Lösungsmittel?
Wasser ist ein polares Molekül. Bei ionischen Verbundungen ist deshalb jedes Molekül von einer Wasserschicht umgeben. uch Zucker oder Proteine sind zumindest teilweise Wasserlöslich.
Welches sind die Eigenschaften und die Bedeutung von Kohlenstoff?
- Sämtliche Lebewesen bestehen aus chemischen Verbindungen mit Kohlenstoff als Grundlage.
- Kohlenstoff kann vier Bindungen eingehen, weshalb komplexe Bildungen möglich sind.
- Kohlenstoff ist der Grundbaustein von DNA, Kohlenhydraten etc.
Welche funktionellen Gruppen gibt es?
- -OH: Hyrdoxylgruppe
- -CO: Carbonylgruppe
- -COOH: Carboxylgruppe
- -NH2: Aminogruppe
- -SH: Sulfhydrylgruppe
- -PO3-: Phosphorylgruppe
- -CH3 Methylgruppe
Welche Bedeutung haben Funktionelle Gruppen?
Funktionelle Gruppen nehmen Einfluss auf die Molekülform und damit auf die physikalischen Eigenschaften. Bsp. Östrogen und Testosteron: praktisch gleiches Grungerüst, jedoch andere funktionelle Gruppen, weshalb das Hormon ganz unterschiedliche Sachen bewirkt.
Welche Arten von Polymeren gibt es?
- Kohlenhydrate
- Lipide
- Proteine
- Nucleinsäuren
- (organische Cofaktoren)
Wie sind Polymere aufgebaut?
Polymere sind aus tausenden von Monomeren aufgebaut. Monomere können beispielsweise Glucosemoleküle sein. Die Struktur der Polymere ist für deren Funktion zugeschnitten.
Welche Funktionen haben Polysaccharide?
Polysaccharide dienen als Speichestoff (Amylose, Amylopektin etc.) oder als Baumaterial (Cellulose)
Die Struktur der Polymere wird dabei durch die Art der glycosidischen Verknüpfung bestimmt (a1,2; a1,4 etc.)
Stärke in Pflanzen besteht vollständig aus Glucose-Monomeren, wodurch sie sehr gut verwertbar sind.
Zellwände bestehen aus beta-1,4 glykosidisch verknüpften Glucoseeinheite, welche für den Menschen nicht verdaubar sind (Kühe haben dafür Bakterien).
Was sind die Eigenschaften von Lipiden?
- keine Polymere
- schlecht/gar nicht wasserlöslich und dementsprechend hydrophob
- wichtigste Vertreter sind: Fette, Phospholipide und Steroide
Was sind die Unterschieden von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren?
gesättigte Fettsäuren:
- keine Doppelbindungen
- relativ hoher Schmelzpunkt
- maximale Anzahl H-Atome
ungesättigte Fettsäuren:
- mind. eine Doppelbindung
- erniedrigen Schmelzpunkt des Fetts
Wie ist die prinzipielle Funktionsweise von Enzymen?
- Enzyme sind katalytisch wirksame Proteine, d.h. sie beschleunigen chemische Reaktionen.
- Enzyme sind unverbräuchlich.
- haben einen aktiven Bereich, bei dem das Substratmolekül gebunden wird und während der Reaktion umgesetzt wird.
- benötigen oft einen Kofaktor (beispiel Mg2+).
Welche vier Ebenen der Proteinstruktur gibt es?
- Primärstruktur: Abfolge der Aminosäuren.
- Sekundästruktur: Wicklungen und Faltungen der Polypeptidkette
- Tertiärstruktur: Wechselwirkungen von Seitenketten (Disulfidbrücken)
- Quartärstruktur: bei komplexen Proteinen: Zusammenlagerung mehrerer Polypeptidketten
Zusätzlich können physik. und chem. Umgebungsfaktoren die Proteistruktur beeinflussen. Bei einer Denaturierung geht die Struktur verloren.
Welche Bedeutung hat die Proteinfaltung?
- Nur richtig gefaltete Proteine können ihre Aufgabe wahrnehmen (1/3 wird wegen falscher Struktur wieder abgebaut).
- Die Faltung basiert meistens nicht nur auf der Primärstruktur, sondern kann mehrere Zwischenschritte beinhalten.
- Chaperones sind Helferproteine, die die (richtige) Faltung gewisser Proteine unterstützen. Sie bilden eine abgeschlossene Zelle, in der sich das Protein falten kann.
Was sind die Funktionen von Nukleinsäuren?
- speichern Erbinformationen aller Lebewesen (DNA und RNA)
- DNA enthält Anweisung für ihre eigene Verdopplung, die Synthese der DNA (erfolgt durch Ribosome)
- DNA und RNA werden als Polynukleotide bezeichnet, sie bestehen aus Monomeren:
- Nucleinbase (Stickstoffhaltig)
- Zuckerrest (Ribose)
- Phosphosäurerest
Wieso hat der DNA Strang eine Richtung?
- 5' und 3' Ende geben der DNA eine Richtung
- Wenn das 5. C Atom des Zuckers frei ist, wird dieses Ende als 5'-Ende bezeichnet.
- Wenn das 3. C Atom des Zuckers frei ist, wird dieses Ende als 3'-Ende bezeichnet.
- Die Polymerase verlängert den Strang am freien 3'-Ende
Wie ist die DNA-Doppelhelix aufgebaut?
- Viele Monomere (Nukleinsäuren) verbunden ergeben das Polymer DNA
- Zwei Stänge der DNA antiparalell miteinander gebunden.
- Das Ruckgrad der DNA bilden die Phosphatgruppen zusammen mit den Desoxyribosen. An die Ribosen sind jeweils die Nukleinsäuren gebunden.
Reihenfolge der Grösse folgender Moleküle und Organismen:
Ribosomen, Atome, Pflanzen- und Tierzellen,Viren, kleine Moleküle, Proteine, Mitochondrium, Lipide, Zellkern, meisten Bakterien, kleinste Bakterien
- Pflanzen- und Tierzellen
- Zellkern
- die meisten Bakterien
- Mitochondrium
- die kleinsten Bakterien (ab hier fast nur noch mit Elektronenmikroskop)
- Viren
- Ribosomen
- Proteine
- Lipide (mit neuesten Lichtmikroskopen)
- kleine Moleküle
- Atome
Unterschied tierische und pflanzliche Zellen.
pflanzliche Zellen:
- Zellwand
- Vakuole
- Chloroplasten
tierische Zelle:
- Zellmembran
- Mitochondrien
Welche Organelle gehören zum Membransystem?
- Zellkernhülle
- Endoplasmatisches Retikulum
- Golgi-Apparat
- Lysosomen
- Vakuolen
- Endosome
Welche Aufgaben hat das Endoplasmatisches Retikulum?
raues ER :
- Synthese von Proteinen,
- bildet und streut Transportvesikel,
- bildet die Membran,
- bildet Ribosomen, die die Glykosilierung an Glykoproteinen vornehmen. Dabei hängen sie kovalent gebundene Kohlenhydratketten an das Protein.
glattes ER:
- detoxitizierung,
- teilweise Biosynthese von Enzymen für Lipide
- bewirkt Kohlenhydratstoffwechsel
- entgiftet Fremdstoffe, speichert Ca2+-Ionen (Fremdstoffe sind oft hydrophob, weshalb ihnen eine OH-Gruppe und Glucaronsäure angehängt wird.
Innenraum des ER wird Lumen genannt und ist vom Cytosol getrennt. Benötigt viel Platz. Nur raues ER hat Ribosomen auf der Oberfläche.
Welche Aufgaben hat der Golgi-Apparat?
- modifiziert chemische Produkte (u.a. Proteine des ER)
- synthetisiert Makromoleküle, z.B. Kohlenhydrate
- sortiert und bildet Transportvesikel
- hat cis- und trans Seite: cis: vesikel vom ER, trans: Abgabe der modifizierten Proteine
- Proteine können mehrmals zurück zur cis-Seite befördert werden -> Reifungsprozess
Welche Aufgaben hat ein Lysosom?
- enthält ~40 hydrolytische Enzyme, mit deren Hilfe Makromoleküle abgebaut werden (alle 40 müssen Funktionieren)
- hydrolyse von Kohlenhydraten, Lipiden oder Kernsäuren
- Zerstören durch Phagocytose den Fremdkörper (Dendriten)
- Enzyme werden in die Nahrungsvakuole abgegeben
- Bei der Autophagie werden eigene (beschädigte) Zellbestandteile verdaut
Welche Aufgabe haben Vakuolen?
- Pflanzen und Pilzzellen können mehrere Vakuolen enthalten
- Nahrungsvakuolen bilden sich bei der Phagocytose
- Kontraktile Vakuolen steuern den Elektrolyt und Wasserhaushalt
- Zellsaftvakuolen enthalten organische Teile und Wasser
Welche Aufgaben haben Mitochondrien?
- bilden ATP aus oxidativem Abbau von KH, Fetten und Proteinen
- haben eine Doppelmembran:
- Innere Membran: Cristae -> grosse Oberfläche
- Innenraum ist die Matrix, der Zwischenraum der Intermembranraum
- In der Matrix befinden sich Enzyme, die Schritte in der Zellatmung katalysieren
Welche Aufgaben habe Chloroplasten?
- Herstellung von Zucker aus CO2 und Wasser mithilfe von Sonnenlicht.
- gehören zu den Plastiden
- grüne Farbe vom Chlorophyl
- Thylakoidinnenraum ist von 3 Membranen umgeben: Thylakoidmembran und 2 Hüllmembrane
- Stroma ist der Innenraum der Chloroplasten
Welche Aufgaben haben Peroxisome?
- nur einen Membran
- produzieren Wasserstoffperoxid
- verdauen Fettsäuren durch oxidativen Abbau mithilfe von Sauerstoff
- hohe Dichte an Enzymmolekülen
Welche Aufgaben hat das Cytoskellet und woraus besteht es?
- Maschenwerk aus Proteinfasern, erstreckt sich über das ganze Cytoplasma
- Organisation und Koordination der Zellaktivität
- besteht aus drei Typen Supramolekularar Strukturen:
- Mikrotubuli (gross, Röhrenartig, am stärksten, an Chromosomenaufteilung beteiligt)
- Mikrofilamente (oder Actinfilament, neutralisieren Zugspannung)
- Intermediärfilamente (mittelgross, Cytoskelletproteine)
- festigt Zelle
- "Schienennetzwerk" für Vesikeltransport
- Mithilfe von Motorproteinen können sich Zelle an extrazellulären Fasern entlangbewegen (ähnlich wie intrazellulär die Vesikel)
- Reguliert biochemische Aktivitäten (durch mechanische Reize)
- hilf bei der Ausstülpung der Plasmamembran
Welche Aufgaben haben Centrosome und Centiolen?
- bilden in gewissen Zellen die Miktotubulis aus
- organisieren die Mikrotubulis
- Centrosom ->2x Centriolen -> jeweils 9 Mikotubuli-Dreiergruppen (zu eiem Ring angeordnet)