Biologie
Prüfung BKFH
Prüfung BKFH
Ateriosklerose
krankhafte Einlagerung von Cholesterin(nestern) und anderen Fetten in die innere Wanschicht von ateriellen Blutgefäßen
- Ursache:
ensteht als Reaktion auf eine Schädigung, der an das Blut angrenzende Schicht der Aterienwand. Die Schädigung können durch mechanische Verletzungen, Bakteriengifte, Viren oder Immunreaktionen ausgelöst werden.
- Risikofaktoren:
- Erhöhter Cholesterinspiegel
- Diabetes mellitus
-hoher Blutdruck
-Nikotin
-langjähriger Stress
- Symptome:
-koronare Herkrankheit: verengte Herzkranzgefäße, Engegefühl im Brustkorb, linkseitige Brustschmerzen - Bluthochdruck-Nierenfunktion ist eingeschränkt - gestörter Blutfluss -> Blutgerinnsel -> Herzinfarkt/ Schlaganfall - periphere aterielle Verschlusskrankheit -> Durchblutungsstörung -> Beinschmerzen/ Impotenz
Hypertonie
Blutdruckwellen sind dauerhaft erhöht
Welche Arten von Hypertonie gibt es?
1) Primäre Hypertonie
- 90% aller Blutdruckfälle
- keine Grunderkrankung
2) Sekundäre Hypertonie
- Bluthochdruck, ist die Folge einer vorherigen Erkrankung
- Nierenkrankheit
-Funktionsstörung der Schilddrüse
Was sind die Ursachen einer Sekundäre Hypertonie?
- Vererngungen an der Nierenaterie
- chronischen Nierenleiden
- Schlafapnoe - Syndrom
- Medikamente
- Störungen des Hormonhaushaltes
Welche Risikofaktoren verstärken das Risiko für eine Hypertonie?
- Übergewicht BMI: >25
- hoher Salzkonsum
- Bewegungsmangel
- hoher Alkoholkonsum
- niedrige Kaliumzufuhr
- Rauchen
- höheres Alter: Männer >55 J. /Frauen > 65 J.
- familiäre Neigung
Welche Symptome weißen auf eine Hypertonie hin?
- Schwindelgefühl
- Kopfschmerzen
- Schlafstörung
- Ohrensausen
- Nervosität
- Kurzatmigkeit
- gerötetes Gesicht
- Übelkeit
- Nasenbluten
- Müdigkeit
- Engegefühl
Welche Folgen hat eine Hypertonie?
- Herzschwäche
- koronare Herzerkrankung
- Herzrythmusstörung
- Schlaganfall
- vaskuläre Demenz
- chronische Nierenschwäche
- Nierenversagen
Herzinfarkt
Blutgefäße des herzmuskels (Herzkransaterie) ist verschlossen. Der Herzmuskel ist von der Sauerstoffversorgung abgeschnitten und kann seine Arbeit nicht mehr verrichten.
Welche Faktoren erhöhen das Risiko auf einen Herzinfarkt?
- Blutgerinnsel
- Ablagerung von Fett und Kalk -> Plaques
- Genetische Veranlagung
- Geschlecht / Hormone
- alter -> höherer Grad an Aterienverkalkung
- Übergewicht
- ungesunde Ernährung -> fettreiche und energiereiche Nahrungsmittel
- Bewegungsmangel
- Rauchen
- Bluthochdruck
- Diabetes mellitus
- erhöhter Cholesterinspiegel
Welche Symptome können auf einen Herzinfarkt hin deuten?
- starke Brustschmerzen (drückend, stechend, brennend) -> vorderer linker Brustbereich/ hinter dem Brustbereich
- Schmerzen im linken Arm; Oberbauch; Rücken; Schulter; Kiefer
- Beklemmungs- oder Engegefühl -> Angstgefühl / Todesangst
- blasse Gesichtsfarbe, kalte Haut
- plötzlich schwere Atemnot; Bewusstlosigkeit oder starkes Schwindelgefühl
- Übelkeit und Erbrechen
Welche Folgen kann ein Herzinfarkt haben?
- Herzrythmusstörung
- Depression
- chronische Herzschwäche
- beeinträchtigte Herzfunktion -> Narbengewebe
- Kammerflimmern
- Tod
Lymphsystem
Bestandteile 10
Lymphsystem
Hormonsystem ( beteiligte Organe)
beteiligte Organe
Genaktivierungs Mechanismus
Hormone
-> Herstellung
-> bei Steroidhormonen
-> wie ein Suchaufruf im Radio wenn man das Nervensystem als Telefonanruf sieht
- Steroidhormone schalten in ihren Zielzellen Gene ein, während die Peptidhormone in ihren Zielzellen Enzyme aktiviert
- benötigt Transportproteine um im Blut transpotiert zu werden (lipophil)
- Transportprotein binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Membran-Rezeptor
- Steroidhormone werden durch das binden an den Membran-Rezeptor freigesetzt
2nd messenger Mechanismus
-> Aktivierung
-> bei Peptidhormonen und Aminosäurederivate
- hydrophile Peptidhormone binden an spezifische Membranrezeptor
- Enzym Adenylatcyclase wird aktiviert
- Adenosintriphosphat (ATP) wird in cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP) umgewandelt
-> Peptidhormon induziert die Zunahme der cAMP-Konzentration -> first massanger
- cAMP aktiviert ein Enzym im Cytoplasma -> führt zu spezifische Reaktion in der Zelle
Mitose Kreislauf
Mitose Phasen
Virus Eigenschaften
- Ohne eigenen Stoffwechsel
- können sich nur in lebenden Zellen vermehren
- befallen je nach Art Menschen, Tiere, Pflanzen oder Bakterien (Bakteriophagen)
Vermehrung Viren
Beispiel Bakterien
T4-Phage Aufbau
Aufbau
HIVirus
Aufbau
Benennen Sie 1 bis 10 und bestimmen sie was das Schaubild darstellt
TIERISCHE ZELLE
1 - Nucleolus
2 - Golgi Apparat
3 - Zellmembran
4- Cytoskelett
5 - Lysosomen
6 - Ribosomen
7 - Raues ER (=Endoplasmatisches Retiklum)
8 - Zellkern
9 - Mitochondrien
10- Cytoplasma
Zellkern
( = Nukleus)
- > größtes Organell der Zelle
Bau: - Kernhülle
↳enthält Kernporen
↳Verbindung zum ER
- Kernplasma
↳ enthält den Nucleolus zur Herstellung von Ribosomen
↳ enthält das Chromatin (DNA + Protein)
=> Steuerzentralle für alle Prozesse der Zelle
Endoplasmatisches Retikulum
Bau:
- netzartiges Hohlraumsystem im Cytoplasma mit Verbindung zum Zellkern
- Bildung von Reaktionsräumen, Abgrenzungen vom Plasma
=> glattes ER
↳ synthese von Lipiden
↳synthese von Geschlechtshormonen (Steroide)
↳Entgiftung und Abbau von Arzneimitteln
=> raues ER
↳ weitertransport von in den Ribosomen hergestellten Proteinen
Ribosomen
Bau:
↳ besteht aus rRNA und Proteine
↳ befinden sich frei im Cytoplasma, sind an das ER gebunden
=> synthese körpereigener Proteine (Proteinbiosynthes) z.B Enzyme
Golgi-Apparat
= Gesamtheit der Dictyosomen
Bau:
↳ besteht aus Dictyosomen (= Membranstapeln), die Vesikel (= Transportblässchen) abschnüren können
=> Produkte des ER´s (z. B. Proteine) werden abgewandelt/ modifiziert, gespeichert, konzentriert und in Vesikel verpackt
Lysosomen
(= Verdauungsvesikel)
↳ enthalten Enzyme die Makromoleküle abbauen -> Verdauungsorganellen
=> Autolyse
↳ programmierter Zelltod; d.h Selbstauflösung der Zelle durch Lysosomen
Was ist das? Bennene und beschrifte
Mitochondrien
1 - Cristae (= Einstülpung)
2 - innere Membran
3 - äußere Membran
4 - 70s Ribosomen
5 - Lipidtropfen
6 - DNA
=> Energiegewinnung (ATP) durch Zellatmung d.h. energiereiche Nährstoffe werden mithilfe des Sauerstoffes abgebaut
! Häufig an Muskel- und Leberzellen -> hoher Energieverbrauch)
Vakuloe
(= Zellsaftraum)
Bau:
↳ von einer Membran, dem Tonoplast umgeben
↳enthält Wasser, gelöste Salze, Zucker, Giftstoffe und Abfälle
=> Regulation des Wasserhaushaltes, sorgt für Stabilität, (der Druck = Turgor) durch Druck
Die Zellmembran (Aufbau)
- Die Phospholipidmoleküle bilden durch ihren hydrophilen Kopf und ihren lipophilen Schwanz eine Lipiddoppelschicht, die zwei wässrige Kompartimente voneinander trennt
- Proteine: In der Membran befinden sich integrale Proteine, z.T mit Kanälchen (= Tunnelproteine oder Carrier) und aufgelagerte, periphere Proteine
- Tierische Zellen besitzen zusätzlich außen Kohlenhydratketten, z. B. zur Zell-Zell-Erkennung oder zu Bindung von Stoffen an der Zellmembran
Zellwand
Bau: Hauptsächlich aus Zellulosefasern und Pektinen (= Polysaccaride)
=> Gerüstfunktion, Stabilität
Bennene den Zelltyp und beschrifte diesen
1 - Chromoplast
2 - Ribosomen
3 - Zellkern
4 - Endoplasmatisches Retikulum
5 - Mitochondrien
6 - Zellwand
7 - Zellmembran
8 - Chloroplast
9 - Nukleolus
10 - Golgi- Apparat
11 - Vakuole
12 - Cytoplasma
Nur in pflanzlichen Zellen enthaltene Organellen
Plastide, Zellwand, Vakuole
Funktion der Zellmembran
a) Abgrenzung der Zelle nach außen, Zusammenhalt der Zelle
b) Zellerkennung, Kommunikation. Verknüpfung der Zellen ( zellverbindende Proteine).
c) Kompartimentierung = Schaffung von Abgegrenzen Reaktionsräumen im inneren der Zelle
d) Stofftransport
- bestimmte Stoffe selektiv durchlassen, andere abhalten (= semipermeabel)
- bestimmte Stoffe aktiv durchpumpen, d.h. einseitig anreichern
e) Empfangen von Informationen ( Hormonsystem, Nervensystem)
Diffusion
=> gleichmäßige Verteilung von Gasen und Flüssigkeiten
- Gibt man Farbstoff (z.B. Kaliumpermanganat) in eine Schüssel mit Wasser, verteilt sich dieser gleichmäßig
↳Die Verteilung erfolgt aufgrund von der Brown´schen Molekularbewegung
-> Die Diffusion tritt überall dort ein, wo zwischen mischbaren Stoffen ein Konzentrartionsgefälle besteht
-> Angestrebt wird immer ein Konzentrationsausgleich
Diffusionsgeschwindigkeit
Abhängig von:
-> Größe und Masse der Teilchen (je kleiner, desto schneller)
-> Höhe des Konzentrationsgefälles (je größer, desto schneller)
-> Temperatur ( je höher, desto schneller)
Osmose
-> Diffusion durch semipermeable Membran
-> Die Zellwand ist vollpermeabel
Passiver Transport
(= ohne Energie)
-> nur entlang eines Konzentrationsgradienten möglich
a) Osmose (-> freie Diffusion) -> semipermeable Membran
- lipophile Stoffe (Teilchen) diffundieren zwischen den sich bewegenden Membranlipide durch
- kleine polare Teilchen (H2O) und unpolare Moleküle (CO2)
b) erleichterte Diffusion
- Mittels Tunnelproteine
↳ Häufig Ionen- bzw. Molekülspezifisch, d.h. nur in Gegenwart dieser Stoffe öffnet sich der Kanal
↳ Es gibt spezielle Kanäle für wasser (Aquaporine)
- Mittels Carrier ( Trägerproteine)
↳ "Drehtürprinzip; Schleuse"
↳spezifisch für bestimmte Stoffe
↳Substrat (= zu transpotierender Stoff) bindet sich an Carrier -> Konformationsänderung
- Substrat wird durch die Membran geschleust und auf der Membran Innenseite wieder abgegeben
Aktiver Transport
(= unter Energieeinfluss)
-> gegen ein Konzentrationsgefälle
a) Primär
- ATP als Energiequelle
↳ z.B. bei Ionenpumpe oder Natrium Kalium Pumpe
- uniport, symport und antiport
- Stoff wird direkt Transpotiert
b) Sekundär
- Protonenpumpe (H+) bauen zunächst unter Energieaufwand ein Ladungsgefälle. Beim Zurückströmen der Protonen kann Sekundär der zutranspotierende Stoff (z.B. Glukose) transpotiert werden.
Transport im Vesikel
-> Endo- und Exocytose
↳ Aufnahme bzw. Abgabe von Stoffen in die Zelle mithilfe von Transportbläschen / -vesikel)
Phagocytose
Substratpartikel wird von der Plasmamembran umschlossen und in ein Vesikel verpackt. An das Vesikel wir ein Lysosom angehängt, welches das Substrat verdaut. Lysosom und Substratpartikel bilden das Verdauungsorganell.
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Cartes-fiches
Enzymreaktion
1) Substrat bindet sich an aktives Zentrum
2) Substrat wird durch Katalysator in das Produkt überführt/umgewandelt
3)das Enzym steht für eine weitere Substratumsetztung bereit
Aktives Zentrum:
-> der Bereich eines enzyms, der für die katalytische Wirkung zuständig ist
-> Substrat = Stoff, der durch Enzym umgesetzt wird
Enzymaktivität
Ein Maß für die Wirksamkeit, wird dadurch definiert, wie viel Substrat in einer bestimmten Zeitraum umgesetzt wird. Spiegelöt somit die Reaktionsgeschwindigkeit der katalysierten Reaktion
=> umgesetze Substratmenge pro Zeiteinheit
- je mehr Substrat vorhanden ist, desto höher die Geschwindigkeit der Reaktion
- wenn mehr Enzyme vorhanden sind, ist es egal, Enzymaktivität übersteigt nicht
Aktivierungsenergie
Die Aktivierungsenergie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Teilchen aus einem bestimmten Energieniveau (getrennte Energie) in ein höheres Energieniveau zu überführen, in dem ein Teilchen eine zuvor nicht gegebene "Aktivität" erhält.
Je niedriger die Aktivierungsenergie, desto schneller die Reaktion.
Enzymhemmung
Was bedeutet Inhibitor?
Eine Substanz, die chemische Vorgänge einschränkt oder verhindert.
Reversible Hemmung
Enzymhemmung, kann wieder aufgehoben werden
Irreversible Hemmung
Enzym ist für den Organismus verloren und muss neu gebildet werden
kompetetive Hemmung
ein Agonist und ein Antagonist konkurrieren um die Besetztung eines Rezeptors
nichtkompetetive Hemmung (= allosterische Hemmung)
Bindung des Inhibitors erfolgt nicht am aktiven Zentrum sondern am allosterischen Zentrum. Form wird so geändert, dass das Substrat sich nur noch schwer oder gar nicht an das aktive Zentrum des Enzyms binden kann.
Enzymhemmung
Welche Arten gibt es?
Enzymhemmungs arten
Peptidbindung
-> Die Carboxylgruppe der einen Aminosäure reagiert mit der Aminogruppe (Basengruppe) , der Anderen Aminosäure unter Wasserabspaltung (=Kondensation) zu einem Dipeptid.
3 Aminosäuren -Tripeptid
2-10 AS - Ogliopeptid
> 10 AS - Polypeptid
Hydrolyse
Spaltung zweier Aminosäuren durch hinzufügen von Wasser
Strukturformen von einem Protein
1) Primärstruktur
141 - 146 Aminosäuren
2A) Sekundärstruktur α-Helix
- schraubenförmige Anordnung
- sehr dehnbar, stabil und reißfest
z.B. Federn, Haare, Sehnen
2B) Sekundärstruktur β- Faltblatt
- Antiparallele Faltblattstruktur
- nicht dehnbar und nicht reißfest
z.B. Naturseide
3) Teritärstruktur
- übergeordnete Raumstruktur
-> Konformation ist abhängig von der Primärstruktur
4) Quartärstruktur
- mehrere Polypeptidketten in Teritärstruktur können zusammen schließen um eine besondere biologische Funktion zu erfüllen
= Hämoglobin -> 4 Polypeptidketten -> Transportmolekül für Sauerstoff
Struktur von Proteinen
1) Primärstruktur
141 - 146 Aminosäuren
2) Sekundärstruktur α-Helix
- schraubenförmige Anordnung
- sehr dehnbar, stabil und reißfest
z.B. Federn, Haare, Sehnen
3) Sekundärstruktur β- Faltblatt
- Antiparallele Faltblattstruktur
- nicht dehnbar und nicht reißfest
z.B. Naturseide
4) Teritärstruktur
- übergeordnete Raumstruktur
-> Konformation ist abhängig von der Primärstruktur
5) Quartärstruktur
- mehrere Polypeptidketten in Teritärstruktur können zusammen schließen um eine besondere biologische Funktion zu erfüllen
= Hämoglobin -> 4 Polypeptidketten -> Transportmolekül für Sauerstoff
homologe Chromosomen
= Chromosomenpaar, das identisch ist in Größe, Bänderung und Lage des Zentromers
Geschlechtschromosomen (Gonosomen)
Chromosomenpaar, das das Geschlecht bestimmt
männlich: XY
weiblich: XX
Autosomen
sind die 22 Chromosomenpaar die nicht das Geschlecht vorgeben
diploid
Zelle mit doppeltem Chromosomesatz (Mensch -> 2n= 46)
haploid
Zelle mit einfachem Chromosomensatz
(= Eizelle oder Spermien)
-> befruchtete Eizelle hat einen diploiden Chromosomen 1x haploid vom Mann und 1x haploid von der Frau = 2 haplide Chromosomen
Chromosomensatz
Gesamtheit aller Chromosomen in einer Zelle
Gameten
Geschlechtszellen ( = Eizelle oder Sperma)
ŋ
bezeichnung für die Anzahl der Chromosomen, des haploiden Chromosomensatzes
(Mensch: ŋ=23)
Leitstrang
"Neuer" Strang, der kontinuierlich synthetisiert wird
Folgestrang
"Neuer" Strang, der diskontinuierlich ( in Okazaki-Fragmente) synthetisiert wird
Matrizenstrang
Vorlage zur Replikation
Aufbau eines Chromosom´s
Chromosom
Lage des Chromosoms und einzelner Aufbau
Chromosomenlage
Im Zellkern
Bau der DNA
DNA = Desoxyribonukleinsäure
1) Basen: Guanin - Cytosin
-> komplementäre Basen
Thymin - Adenin
Adenin / Guanin -> Purinbasen
Thymin / Cytosin -> Pyrimedinbasen
2) Zucker (Pentase): Desoxyribose
3) Phosphat: P
Nukleotid
Phosphat + Desoxyribose + 1 von 4 Basen
P + fünfeck + Basensymbol
Replikation
Bevor die Meiose oder Mitose ablaufen kann, muss eine Zelle ihre DNA verdoppeln, dies geschieht durch die Replikation. Der elterliche Doppelstrang wird in seine zwei Einzelstränge geteilt, die als Kopiervorlage für die Synthese von jeweils einem komplimentären Tochterstrang dienen.
-> Semikonservativer Mechanismus
1 Schritt der Replikation
Topoisomerase -> Entspiralisierung
Helicase -> öffnet den DNA-Doppelstrang durch auflösen der H-Brücken zwischen den komplementären Basen
Primase -> bildet RNA-Primer ( Startpunkt der DNA- Polymerase III)
2 Schritt der Replikation
DNA-POlymerase- III: synthetisiert die Tochterstränge in dem die DNA-Bausteinee (Nukleotide) an den Elternstrang komplementär angeknüpft werden
Polymerase arbeitet nur in 5´ - 3´ Richtung -> des neugebildeten Stranges
3 Schritt der Replikation
Ligase: verbindet die Okazaki-Fragmente
DNA-Polymerase I -> ersetzt RNA- Primer durch DNA
Neukombination
Bei der 1. Reifeteilung werden diese homologen Chromosomen gepaart und als ganze Chromosomen auf die neuen Zellen verteilt. Da dies zufällig passiert gibt es 4 verschiedene Möglichkeiten.
n= 23 und 2 Chromosomen ( 1 Vater und 1 Mutter) = 223 = 8.388.608 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten
-> Bei der Befruchtung verschmelzen Keimzellen auch wieder zufällig miteinander, dadurch ergeben sich ca. 35 Billionen Kombinationsmöglichkeiten
-> Die Möglichkeiten können, jedoch durch Mutationen und Crossing-over nochmals erhöht werden.
Mutation
Veränderung des erbgutes, häufig durch Mutagene ausgelöst
Crossing-over
Im Verlauf der Meiose ordnen sich die homologen Chromosomen eng gepaart in der Äquatorialebene an (= Tetraden). Dabei überlagern sich die Chromatiden der homologen Chromosomen. Während dieser Phase können Teile der Chromatiden abbrechen. Die Bruchstellen werden anschließend zum Teil "über Kreuz" (= crossing-over) wieder zusammengesetzt. Dadurch werden ganze Chromosomenbereiche zwischen zwei CHromosomen ausgetauscht.
-> zwei genetische Nachkommen zu zeugen ist, außer bei eineiigen Mehrlingen, nahezu unmöglich
Vergleich Mitose und Meiose
Mitose und Meiose
Meiose
Prophase I
- Erbmaterial spiralisiert sich zu Chromosomen
-Kernhülle wird aufgelöst
- Spindelapparat beginnt sich auszubilden
-homologe Chromosomen bilden Chromatidentetrade
Meiose
Metaphase I
- Chromatidentetrade der homologen Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an
Meiose
Anaphase I
- homologe Chromosomen werden voneinander getrennt und wandern zu den Polen
Meiose
Telophase I
- Spindelapparat löst sich auf
- Kernhüllen werden gebildet
- die Cytokinese findet statt
- zwei haploide Tochterzellen entstehen
