Biologie
Lernkarten zu Biologiethemen
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Was ist Zellamtumg?
Bereitstellung von Energie durch Abbau organischer Stoffe (sie wird anhand des Glukosemoleküls erklärt)
Was ist die chemische Formel der Zellatmung?
C6H1206 plus 602 plus 6H2O -> 6CO2 plus 12H2O
Was passiert mit der Glukose?
Die Glukose wird zu Kohlenstoffdioxid abgebaut. wasserstoffatome der Nährstoffe werden auf das CoEnzym NADplus übertragen und zum Sauerstoff transportiert, sodass Wasser entsteht. Die freigesetzte Energie wird als ATP gespeichert.
Was ist eine Oxidation?
Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen abgibt. Ihre Oxidationszahl wird dabei erhöht.[1] Ein anderer Stoff nimmt die Elektronen auf und wird reduziert. Beide Reaktionen zusammen werden als Teilreaktionen einer Redoxreaktion betrachtet.
Oxidation:
Stoff A gibt ein Elektron ab.
Was sind die drei großen Teilkomplexe der Zellatmung?
Glycolyse, Citratzyklus, Amtungskette (Mitrochondrien sind der Ort der Zellatmung) Citratzyklus lüft in der Matrix ab und Atmungskette an der inneren Mitrochondrienmembran
Wie verläuft die Glykolyse?
Die Glykolyse verläuft im Cytosol. Ein Glucose(C6) Molekül wird zu zwei Molekülen Pyruvat (C3).
Energieinvestitionsphase: ATP überträgt eine Phospatgruppe auf Glucse (Posphorlierung) Es entsteht Glycose-6-phosphat. Es wird eine weitere Phospatgruppe übertragen-> Fructosesediphospat (Investition von zwei ATP Molekülen). Vortei: Kann Zellmembran nicht mehr passieren und ist leichter spaltbar.
Energiebereitstellungsphase: Fructosediphospat wird in zwei Moleküle gespalten. Glycerinaldehytphospat überträt Elektronen und Protonen auf das Coenzym (NADplus) -> NADH plus Hplus (Dieses Gleichgewicht wird NADplus/NADH plus Hplus Elektronenschaukel bezeichnet. (Oxidation)
Es entstehen zwieGlycerin-1,3-Diphosphate. Diese übertragen jeweils ein Phospat auf ein ADP -> 2 ATP Moleküle. Wasser wird abgespalten und es entsteht das instabile Phosphoenolpyruvat. Eine weitere Phospatgruppe wird auf ADP übertragen-> Energieausbeute. Es entsteht Pyruvat
Was passiert beim Pyruvatabbau?
Das Molekül ist noch sehr energiereich. Es wird in die Mirtochondrienmatrix transportiert. Es wird Co2 abgesplaten und der Acetylreyt verbindet sich mit dem Coenzym A. Gleichzeitig ensteht eine Oxidation (NADplus -> NADH plus Hplus) Der Enzymkomplex Pyruvat-Dehydrogenase katalisiert die gesamte Umwandlung -> tritt nun in Cirtratcyclus ein
Was sind die Abläufe bei einem Citratzyklus?
Der Acetylrest wird vollständig zu Co2 oxidiert. Im Citratzyklus entstehen nacheinander verschiedene Säuren. Acetylrest des Acetyl COAs wird unter Freisetzung des Acetyls freigesetzt und auf Oxalacetat übertragen -> es entsteht Citrat (C6 Verbingung) zwie C Atome werden in Form von Co2 abgespalten. Außerdem werden NADH und FADH2 sowe ein ATP Molekül gebildet -> schließlich entsteht wieder Oxalacetat, das wieder bereit steht. (Zyklus)
Bilanz-> Acetyl-CoA plus 3NADplus plus 3H2O plus ADP plus Pi -> 2Co2 plus 3NADH plus 3Hplus plus CoA-SH plus ATP plus FADH2
Erkläre die Atmungskette
Die aus dem Citratzyklusentstandene Coenzyme (NADH und FADH2) übertragen ihre Elektronen auf die Enzymkomplexe der Atmungkette. Komplex 1 nimmt Elektronen von NADH auf. Das Zentralion wird reduziert: 2Fe3plus plus 2e- -> 2Fe2plus
Die Elektronen übernimmt nun Komplex 2, dessen Elektronenaffinität größer ist. So wandern Elektronen von Enzymkomplex zu Enzymkomplex bis ans Ende. Dort werden sie von Sauerstoff aufgenommen: 1/2 O2 plus 2e- -> O2-
Die entstehende Sauerstoffionen reagieren mit den Protonen zu Wasser: 2Hplus pus O2- -> H2O
Die frei werdende Energie wird in der Chemiosmose in ATP gebunden. Dies dient zur entfernung der Protonen (Hplus) in den Coenzymen (Aus matrix in Membraninnenraum) Es entsteht ein Hplus gradient. Nun diffundieren die Protonen (nach dem Konzentrationsgefälle) zurück in die Matrix. Ist aber nur für Protonen durch ATp Synthasen durchlässig. Während diese Enzyme passieren, wird Phosphat an ADp gebunden (ATP-Synthase)
Was ist ATP? Wie dient es als Energieträger?
Adenonin-Tiphospat besteht aus Adenin, dass an einer Ribose gebunden ist. An der Ribose sind drei anorganische Phospatgruppen angelagert. Reagiert AtP mit Wasser wird eine Phospatgruppe abgesplaten -> ADP (bei dieser Reaktion wird Energie freigesetzt). Vorgang ist exergon= Enegie wird freigesetzt erhält ein negatives Vorzeichen, weil die Energie an das System abgegeben wird. Endergonisch bezeichntet Reaktionen die nur mit Energiezufuhr laufen kann.
Was sind Enzyme
Sie sind Biokataliysatoren (Beschleunigt chemische Reaktion ohne gleich verändert zu werden). Ohne Enzyme verlaufen chemische Reaktionen extrem langsam (metastabil) Enzyme setzten die Aktivierungsenergie herunter um so die Reaktionsgschwindigkeit zu erhöhen.
Wie ist ein Enzym aufgebaut?
Das Enzym ist ein Protein. Es besitzt ein aktives Zentrum->katalytische wrksame Reaktion. Es umschließt das Substarat nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip. Die Passgenauigkeit zwischen Substrat und Enzym bewirkt eine Supstratspezifität. Enzym katalisiert nur eine bestimmte Reaktion -> Wirkungsspezifität.
Was sin Coenzyme?
Coenzyme besitzen nicht proteinartige Cofaktoren. Diese verbinden sich mit Enzym.
exergonische Reaktion?
unter Energiefreisetzung laufende Reaktion
endergonische Reaktionen?
Energiegehalt nach der Reaktion höher als vorher
Welche Faktoren beeinflussen Enzymaktivität?
Temperatur- steigende Temperaturen beschleunigen die Aktivität (bis zum Temperaturoptimum) RGT-Regel- Pro 10 C wird die teilchen bewegung erhöht. Verdopplung des Stoffumsatzes)
pH-Wert - Jedes Enzym ist bei einem bestimmten pH-Wert am aktivsten (6 und 8)-> Führt zu veränderung der Ladungsmuster von Aminosäuren
Konzentration - Steigt die Konzentration der Enzyme steigt auch die Warscheinlichkeit, dass ein Enzym auf ein Substrat trifft.
Was ist die Lehre der Artenkonstanz
Lebewesen leben ewg und unveränderlich
Was besagt die Katastrophentheorie?
Aufgrund von Fossilfunden, war Geotge de Cuvier der Meinung Tere starben an Katastrophen und darauf folgte die göttliche Neuschöpfung von Lebewesen
Was sind Evolutionstheorien die von der Schöpfung Gottes ausgehen?
Was war die Theorie Lamarcks?
Kontinuierlicher Artenwandel und Abstammung heutiger Lebewesen von früheren Formen:
-Innerer Trieb zur Vervollkommung
- Veränderliche Innere Bedürfnisse der Lebewesen
-Gebrauch stärkt Organe, Nichtgebrauch schwächt sie
-Erworbene Eigenschaften sind erblich
Das Prinzip von Charles Darwin
Naturgesetzte, die heute wirksam sind, auch in der Vergangenheit gewirkt haben:
-Variabilität
-Nachkommenüberschuss
-Auslese
-> natürliche Zuchtwahl, Selektion. Individuen stehen um knappe Ressourcen in Konkurrenz (struggle of live); In diesem Kampf kommt es zum Überleben des an die Umbegung am besten Angepasste (surival of the fittest)
-> natürliche Selektion führte zur Wandlung der Arten.
-> sexuelle Selektion
Unterschied von Lammarck und Darwin
Was ist die synthetische Theorie
Durch Zufallsprozesse wie Mutation und Rekombination sammeln sich im Genpool veränderungen an. (Genpol=Gesamtheit aller Allele).
An diesem Rphmaterial setzt die natürliche Selektion an mit Selektionsfaktoren wie Migration, Gendrift, Isolation etc.
Die Theorie vereint die Idee Darwins und die Erkenntnisse der Genetik.
Punktualismus?
Wer vertritt die Artenkonstanz?
Nenne die Evolutionsfaktoren
Genetische Variabilität, Gendrift, Selektion, Hardy-Weinberg-Gesetz, Isolation
Erkläre die Genetische Variabilität
Neue Genne sind Folge einer Mutation, sie entstehen spontan und ungerichtet. -> Fluktationstest (Luria/Delbrück) Resistentebakterien.
Anpassung im Vorraus (Prädisposition)
Mutiationsrate 10^-4 - 10^-6
Rekombination: Durh zufällige verteilung der väterlichen und mütterlichen Chromosonen während der Meiose, Crossing over, zufällige Auswahl von Ei- und Spermienzellen während der Befruchtung (3. Mendelsche Regel)
-> Entwicklung der Sexualität als großer Evolutionärer Schritt
Gendrift?
Ein Träger mit einem bestimmten Allel stirbt ohne Nachkommen.
Flaschenhalseffekt: Katastrophen überleben nur einzelne Individuen. Wenige Überlebende sind dei Basis einer neuen Population. Sie repräsentieren nur noch einen kleinen Teil des ursprünglichen Genpols. -> Genetische verarmung kann schwere Folgen haben
Gründereffekt?
Besiedeln einzelne Individuen einer Stammpopulation zufällig einen neuen Lebensraum repräsentieren sie kleinen teil des ursprünglichen Genpols -> "Flaschenhalseffekt"
Was ist die Selektion?
Evolutionsfaktoren wie Gendrift etc. sind zufallsfaktoren. Sie bilden das Rohmaterial der Selektion.
Begünstigt sin die Individuen mit der größeren Fitness (Angepasstheit)
Welche Selektionsfaktoren gibt es?
abiotisch und binomische Faktoren, Sexuelle Selektion, Verwandtenselektion,
Was sind abiotische Selektionsfaktoren?
Temperatur, Wasser, Gifte, Wind, etc. (Faktoren der unbelebten Natur)
biotische Faktoren?
Fressfeine und Beute-> Anpassen durch Tarnung (Somatolyse, Mimese, Mimikry), Parasiten, Konkurrenten (Einischung )-> Konkurrenzausschlussprinzip= Haben zwei Arten die selber ökologische Niesche kann nur die fittere von beiden überleben.
Welche Selektionsformen gibt es?
Richtende oder transformierende Selektion, Stabilisierende Selektion, Spaltende oder disruptive Selektion
Sexuelle Selektion?
Durch Sexualdimorphismus lockt das Männchen das Weibchen durch ein "Handicap" zur Paarung an.
Verwandtschaftsselektion?
Sogenanntes alturistisches Verhalten: Verzicht auf eigene geschlechtliche Fortpflanzung um bei der Aufzucht der jüngeren Geschwister zu helfen. Es gibt nur die Individualselektion: Erhöhen ihrer indirekte fitness, da in manchen Kolonien starker Inzest besteht und der Verwandtschaftsgrad somit sehr hoch ist. Zu 75% mit Geschwistern verwandt. Steigerung der gesamt Fitness.
Was besagt das Hardy-Weinberg-Gesetz?
Berechnung der Veränderung der Allelhäufigkeit in Populationen -> ideale Population (sehr große Population, Panmixie(alle Individuen können sich beliebig paaren), keine Mutation, keine Selektion.
In einer Idealpopulation bleiben die Allelhäufigkeiten konstant .Mathematische Formulierung: p plus q = 1 (Allelhäufigkeit)
p^2 plus 2pq plus q^2 = 1
Was hat Artbiludnug mit Isolation zu tun?
Eine Isolation verhindert den Genfluss innerhalb einer Population, beschränkt Panmixie. Durch räumliche Trennung können auch unterschiedliche Selektionsfaktoren auf die Individuen wirken -> es entsteht eine neue Art (sexuelle trennung)
Neubildung von Arten: Allopartische Artbildung: Eine Population wird räumlich getrennt (geografische Isolation) -> es kommt zur reproduktiven Isolation
Sympartische Artbildung: Einige Individuen eine Art werden plötzlich durch eine Mutation von der Restpopulation reprodukti getrennt -> die Artbildung findet also innerhalb eines Verbreitungsgebietes ohne vorherige geografisce Isolation statt.
Arten von geografischen Isolationen
Klimatische Veränderung, Große Entfernung, Tektonische Veränderung
Reproduktive Isolation
1. präzygotische Isolation:
- Habitatsisolation, zeitliche Isolation
- Verhaltensisolation
- Mechanische Isolation (Unterschiede in der Form der Geschlechtsteie)
- Gametische Isolation: molekulare Erkennungssignale passen nicht zusammen.
2. postzygotische Isolation:
-Hybridsterblichkeit
-Hybridsterilität
-Hybridzusammenbruch
