Biologie: Grundlage und Zellbiologie

Lebewesen entwickeln sich, d. h., die Gestalt und der innere Bau verändern sich im Verlauf ihres Lebens aktiv und planmässig. Die Entwicklung beginnt meist mit einer Zelle, die bei der Fortpflanzung gebildet wird.

Die Enzymaktivität zeigt sich in der Zahl der Substrat-Moleküle, die ein Enzym in einer Sekunde umsetzt (Wechselzahl). Sie wird von der Temperatur sowie von Aktivatoren oder Hemmstoffen beeinflusst. Häufig wird sie durch das Substrat erhöht und durch das Produkt vermindert.

Enzyme sind Eiweisse, die eine bestimmte biochemische Reaktion katalysieren. Sie senken die aufzuwendende Aktivierungsenergie so stark, dass die Reaktion bei Körpertemperatur abläuft.

Enzyme werden wie alle Eiweisse an den Ribosomen durch die Verknüpfung von Aminosäuren in der von der mRNA diktierten Reihenfolge hergestellt. Die Synthese eines Enzyms wird vom Kern durch die Bildung der entsprechenden mRNA in Gang gesetzt, sobald das Enzym in der Zelle gebraucht wird. Der Kern regelt den Zellstoffwechsel über die Enzymsynthese.

Das Substrat-Molekül wird an die aktive Stelle des Enzyms gebunden und verändert sich dabei so, dass es gespalten wird oder mit einem anderen Teilchen reagiert. Enzyme sind wirkungsspezifisch und substratspezifisch.

Die Erbinformation ist die Information für den Bau und die Leistungen des Lebewesens. Sie ist in der DNA gespeichert und wird bei der Fortpflanzung an die Nachkommen vererbt.

Als essenziell (essentiell, frz.: wesentlich) bezeichnet man Stoffe, die in der Nahrung eines Lebewesens enthalten sein müssen, weil sie im Körper nicht aufgebaut werden können. Für den Menschen sind es acht Aminosäuren und einige Fettsäuren.

Die Ethologie (ethos, gr.: Gewohnheit) erforscht das Verhalten der Lebewesen.

Eucyten (eu, gr.: gut, schön, cytus, nlat.: Zelle) sind die Zellen der Eukaryoten. Sie besitzen Organellen, die durch Membranen begrenzt sind (<-> Procyte).

Eukaryoten sind Lebewesen mit Eucyten, die u.a. einen Zellkern besitzen (eu, gr.: gut, schön, karyon, gr.: Kern). Zu ihnen zählen Tiere, Pflanzen, Pilze und Einzeller(<-> Prokaryoten).

Durch Exocytose (exo, gr.: ausserhalb) geben die Zellen Stoffe aus Vakuolen ab. Die Vakuole kommt an die Oberfläche, dockt an die Zellmembran an und öffnet sich nach aussen. Ihre Membran fügt sich in die Zellmembran ein und ihr Inhalt gelangt dadurch nach aussen (<-> Endocytose).

Bei exothermen Vorgängen wird Energie frei (exo, gr.: ausserhalb), weil die Produkte energieärmer sind als die Edukte (<-> endotherm).

Ein Experiment ist ein unter definierten Bedingungen willkürlich herbeigeführter Vorgang zur Untersuchung oder Demonstration von Gesetzmässigkeiten.

Fakten sind Tatsachen, die durch Beobachten in der Natur oder durch Experimente ermittelt wurden. Sie müssen überprüfbar und reproduzierbar sein.

Als Feed-back bezeichnet man die Rückmeldung in einem Regelkreis, die dazu dient, bestimmte Regelgrössen laufend zu korrigieren. So hemmt das Endprodukt einer Reaktion meist die Bildung des Enzyms, das seiner Produktion dient.

Im festen Zustand haben Stoffe eine fixe Forme und ein fixes Volumen. Sie bilden oft Kristalle. Die Teilchen sind dicht und regelmässig gepackt und durch starke Kräfte zusammengehalten.

Fette dienen den Lebewesen als Speicher- und lsolationsmaterial. Ihr Energieinhalt ist mit (39 kJ/g) mehr als doppelt so hoch wie der Energieinhalt der Kohlenhydrate.

Ein Fett-Molekül wird aufgebaut aus einem Molekül Glycerin und drei Fettsäure-Molekülen.

Fettsäuren sind Bestandteile der Fette. Einige sind für uns essenziell.

Lebewesen tauschen ständig Stoffe und Energie mit ihrer Umgebung aus. Sie stehen im Fliessgleichgewicht, d. h., sie regulieren ihren Stoffwechsel so, dass ihre Zusammensetzung konstant bleibt.

Im flüssigen Zustand haben Stoffe (bei konstanter Temperatur) ein fixes Volumen, aber eine variable Form. Sie lassen sich praktisch nicht zusammendrücken, passen sich aber der Form des Behälters an. Die Teilchen können sich gegeneinander verschieben, aber kaum voneinander entfernen. Sie werden durch relativ starke Anziehungskräfte zusammengehalten.

Nach dem Flüssig-Mosaik-Modell besteht die Biomembran aus einer flüssigen Doppelschicht von Lipid-Molekülen, in der Eiweiss-Moleküle schwimmen. Die hydrophilen Köpfe der Lipid-Moleküle sind nach aussen, die lipophilen Schwänze nach innen gerichtet. Die Eiweiss-Moleküle schwimmen in der Lipidschicht, wobei sie mehr oder weniger tief eintauchen oder quer durch die ganze Membran hindurch reichen.

Eine chemische Formel ist eine Kurzschreibweise für Teilchen und für Stoffe. Die Formel einer Verbindung (z.B. NaCI, H₂O) besteht aus den Symbolen der gebundenen Elemente und tiefgestellten Zahlen, die das Zahlenverhältnis der Ionen im Salz (Salzformel) bzw. die Zahl der Atome in einem Molekül (Molekülformel) angeben.

Lebewesen pflanzen sich fort, d. h., sie bilden gleichartige Nachkommen. Die Fortpflanzung dient der Vermehrung und der Bildung neuer Varianten. Fortpflanzung und Sterblichkeit ermöglichen die Anpassung an die Gegebenheiten der Umwelt. Fortpflanzung kann geschlechtlich oder ungeschlechtlich sein.

Fotolyse ist die Zersetzung einer Verbindung (Analyse) durch Licht, z. B. Fotolyse des Wassers in den Lichtreaktionen der Fotosynthese.

Die Fotosynthese ist die bei den autotrophen Pflanzen übliche Form der Kohlenstoff-Assimilation. Die Chloroplasten stellen aus Kohlendioxid und Wasser Traubenzucker und Sauerstoff her. Die nötige Energie wird mit Hilfe des Chlorophylls dem Licht entnommen.

Der Fruchtzucker ist ein Einfachzucker, der in Früchten vorkommt und noch süsser schmeckt als Traubenzucker. Er hat dieselbe Formel wie Traubenzucker (C₆H₁₂O₆), denn seine Moleküle bestehen aus den gleichen Atomen. Diese sind aber anders angeordnet.

Gameten oder Keimzellen sind die bei der geschlechtlichen Fortpflanzung gebildeten haploiden Zellen. Zwei Gameten vereinigen sich zu einer Zygote, die sich dann zum Nachkommen entwickelt. Meist werden zwei Gametensorten mit unterschiedlichem Geschlecht gebildet: Eizellen und Spermien.

Bei den meisten Lebewesen sind die Körperzellen diploid, die Gameten haploid. Bei der Gametenbildung findet eine Meiose statt.

Gärungen sind anaerobe Dissimilationen von Traubenzucker, bei denen (auch) organische Produkte wie Alkohol oder Milchsäure entstehen. Sie verlaufen im Plasma und setzen viel weniger Energie in Form von ATP frei als die Zellatmung.

Im gasförmigen Zustand verteilen sich Stoffe durch Diffusion gleichmässig in jedem Raum. Sie haben keine fixe Form und das Volumen ändert sich mit dem Druck und mit der Temperatur. In Gasen sind die Teilchen frei beweglich, weil ihre Abstände so gross sind, dass praktisch keine Kräfte zwischen ihnen wirken.

Geisseln sind lange fadenförmige Fortsätze von Zellen. Sie dienen zur Fortbewegung. Geisseln von Eucyten sind membranumhüllte Plasmafortsätze mit einer charakteristischen 9+2-Anordnung von Mikrotubuli. Zur Bewegung werden die Mikrotubuli durch Motorproteine unter ATP-Spaltung in Längsrichtung gegeneinander verschoben;

Gemische bestehen aus mehreren Reinstoffen, die sich beim Herstellen und beim Trennen des Gemisches nicht verändern. Gemische haben eine variable Zusammensetzung und variable Eigenschaften, z.B.: Luft, Lösungen.

Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation (gennan, gr.: erzeugen). Es ist ein Abschnitt der DNA, der die Information für den Bau eines Eiweisses (bzw. einer RNA) .enthält. Ein Genbestimmt oder beeinflusst ein Merkmal des Lebewesens.