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Leitfäden und Tipps
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RLP Zusammenfassung Bio Abi aller Themen, Grafiken und Mindmaps von Biologie, Naturphänomene und Technik (BNT)

-Mind map von den Zusammenhängen der Themen (mit Unterthemen) -Zusammenfassung zum Thema: Zellbiologie, Stoff- und Energiewechsel, Molekular Genetik, klassische Genetik, Enzymatik, Ökologie, Evolution, Neurobiologie

Art: Grafiken und Mindmaps

2023/2024

Zum Verkauf seit 05.01.2024

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Zusammenfassung Biologie
Abitur 2024
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Zusammenfassung Biologie

Abitur 2024

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Zellbiologie

Ze!theorie :

  1. Organismen sind immer aus Ze!en zusammengesetzt
  2. die Ze!e ist die Grundeinheit des Lebens
  3. Ze!en entstehen immer aus vorher existierenden Ze!en
    • die Ze!e ist die kleinste Einheit des Organismus
    • mehrere Ze!en bilden das Gewebe
    • ein Verbund aus Geweben bildet ein Organ
    • Organe bilden das Organsystem
    • die Organsysteme bilden den Organismus
    • Ze!en sind je nach Aufgabe spezialisiert (ausdi"erenziert)
    • Größe : 5um (0,001 mm) im Durchschnitt

Fachbegri"e/ Erklärungen/ De#nitionen :

  • Tonoplast: Biomembran, die die zentralvakuole vom Cytoplamsa abgrenzt
  • Doppelmembran: 2 Membranen über-, hinter-, … einander
  • Nucleos: Ze!kern
  • Eukaryot: Ze!e mit Ze!kern
  • Prokaryot: Ze!e ohne Ze!kern
  • Photosynthese: lichtbedingte Umwandlung von Kohlensto"dioxid und Wasser zu Zucker und Sauersto"

    bei zu viel Zucker entstehen Stärkekörner

  • Endozytose: Aufnahme von Ze!fremden Material in die Ze!e
  • Exozytose: Ausschleusen aus der Ze!e
  • Fototaxis: durch Licht(reiz) ausgelöste, bestimmte Bewegung, Orientierung von Organismen (z.B. Euglena, der Augen#eck)
  • Cytoplasma: Ze!plasma
  • Enzym: steuert/ verschne!ert Sto"wechsel; meisten Enzyme sind Proteine
  • Dictosom: 4-10 #ache, membran umhü!te Holräume in Ze!e = Gesamtheit = Golgi-Apparat
  • Exoterm: chemische Reaktion: wenn mehr Energie freigesetzt wird, als Aktivierungsenergie zugeführt wurde
  • autotroph: von anorganischen Sto"en ernährend z.B; Fotosynthese
  • heterotroph: von p#anzlichen und tierischen Sto"en ernährend
  • osmotische Konzentration: wenn die Teilchenkonzentration innen Höher ist als außen, sorgt die Osmose dafür, dass das überschüssige Wasser raus transportiert wird, weil die Ze!e sonst platzt
  • Symbiose: Zusammenleben verschiedener Arten gegenseitigen Nutzen

Ober$ächenvergrößerung:

  • am Beispiel der Darmze!wand: Härchen, Richtung Darmlumen sind nicht gerade nach oben geste!t, sondern gewölbt

    durch Wölbung können mehr Salze, Mineralien und Nährsto"e aufgenommen werden, weil mehr Fläche vorhanden ist —> eine größere Darm$äche kann viel mehr in die Darmste!e transportieren

  • das selbe Biologische Prinzip bei Mitochondrien: in der Membran ist eine Faltung

dadurch kommt es zu vermehrter Reaktion: mehr Sto"e (in kürzerer Zeit) werden abgebaut -> mehr freigesetzte Energie gilt für Sto"wechsel

Grundlagen

Abbildung Ze!e :

A

NVM sieht aus wie gefaltet

Ze!wand (^) • Feste äußere Hü!e

  • aus Ze!ulose, Kork oder Holzsto" (Proteine)
    • Festigkeit
    • Formgebung
    • Sto"austausch
    • Schutz

Ze!membran • sehr dünn

  • durchlässig für verschiedne Sto"e (Wasser, Salze,…)

    z.B. selektiv permeable Membran

  • duscht unter Ze!wand
    • Abgrenzung
    • Sto"austausch
    • Schutz

Mitochondrien •^ farblos, länglich (Doppelmembran)

zwei Lipiddoppelschichten

  • ähnlich groß wie Chloroplast
    • “Kraftwerk der Ze!e” (bildet ATP = Energieliferant)
    • je größer der Energiebedarf, desto mehr Mitochondrien

Vakuole • von Membran umschlossen (=Tonoplast)

  • enthält Ze!saft
    • Sto"speicherung

      Farbsto", Minerale, Zucker

Ze!kern •^ von Kernhü!e umschlossen (zweischichtig) ->Poren

  • enthält Erbsubstanz (=Chromosome)
    • steuert Sto"wechsel der Ze!e
    • trägt Erbsubstanz (DNA)

Ze!plasma • zäh#üssig, körnig

  • Plasmastörung ermöglicht Sto"transport
    • Sto"transport
    • Cytosol, was aus Salzen und Proteinen besteht

Chloroplast

Plastid

  • klein, linsenförmig
  • grün gefärbt (Chlorophy!)
    • Fotosynthese (Abfa!produkte = Sauersto", Zucker)

Microbodies • kleine Membranbläschen •^ Sto"wechselreaktion (z.B. Abbau von Ze!giften)

Ribosom • groß, kugelförmig

  • frei im Plasma am ER
    • freie bilden Proteine
    • ER Ribosome beteiligen sich bei Exportproteinen > Vermehrung der Ze!e

Lysosom • kleine Membran umhü!te Bläschen mit Enzymen (^) • Akte Organe!e werden durch Enzyme aufgebaut

Recycling

Golgi-Apparat •^ viele Stapel mit Dictosomen^ •^ Speicherung von Ze!wandbausteinen (Eiweißen)

für Transport in Golgi-Versikel

Zellaufbau/ Zellbestandteile

Ze!organe!en Aufbau/ Struktur (^) Funktion

Zellarten

P$anzliche Ze!en vs. Tierische Ze!en :

Ze!typ

Ze!membran

Ze!wand

Chloroplasten

Vakuolen

Lysosomen

Zytoskelett

Ernährungsweise

Tierze!e

Vorhanden

Nicht vorhanden

Nicht vorhanden

Nicht vorhanden

Vorhanden

Stark ausgeprägt

Heterotroph

P"anzenze!e

Vorhanden

Vorhanden

Vorhanden

Vorhanden

Nicht vorhanden

Schwach ausgeprägt

Autotroph

Tierze!en besitzen also keine Ze!wand und Vakuole. Dafür haben sie aber Lysosome. P"anzenze!en haben demgegenüber Plastiden (Chloroplasten).

beide Ze!en sind Eukaryoten

Eukaryotische und Prokaryotische Ze!en :

Eukaryotische Ze!en sind Ze!en mit Ze!kern (^) Prokaryotische Ze!en sind Ze!en, die keinen Ze!kern besitzen. Die DNA be#ndet sich frei im Plasma.

Vergleich

Beispiele

Ze!größe

Ze!kern

Ort des Erbguts

Ze!wand

Mögliche Organe!en

Fortbewegung

Eukaryoten

Menschen, Algen, Pilz, Tier

10-13 manche bis zu 100

Vorhanden

Ze!kern

Tierze!e (-) P"anzenze!e (+)

Cytoskelett, Ze!membran, Golgi- Apparat, Endoplasmatische Retikulum, Ze!kern, Mitochondrien, Lysosomen, Peroxisomen, Ribosomen, Vesikel

Ausstülpungen der Ze!membran als Geißeln

Prokaryoten

Bakterien

Nicht vorhanden

Freischwimmend im Zytoplasma

Vorhanden

Ze!wand, Nucleoid, Cytoplasma, Ribosomen, Ze!membran, Flage!um, Pili

Proteinfaden als Flage!en/Geißeln, Rotationsbewegung

um (^) um um

Eukaryot Prokaryot

  • bei Prokaryoten folgt auf die Transkription direkt die Translation
  • Eukaryoten haben einen Zwischenschritt zwischen der Transkription und Translation

posttranskriptione!e Modi#zierung

RNA wird nocheinmal kontro!iert und gegebenenfa!s geändert = bessere Qualität der Informationen

Bakterien : Bakterien sind kleine, einze!ige Mikroorganismen, die fast übera! vorkommen Sie zählen zu den Prokaryoten, da sie keinen Ze!kern haben

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einze!ige Organismen, die übera! zu $nden sind
  • Haben eine einfache Struktur ohne Ze!kern -> genetisches Material liegt frei im Ze!plasma
  • Vermehrung durch bakterie!e Zweiteilung, bei der sich eine Bakterienze!e in zwei identische Tochterze!en teilt
  • Können Krankheiten verursachen, indem sie Toxine produzieren
  • Antibiotika sind Medikamente, die das Wachstum von Bakterien hemmen oder sie abtöten -> Antibiotikaresistente Bakterien sind besonders Gefährlich und schädlich
  • Sporenbildende Bakterien können durch gute Hygiene abgetötet werden
  • Bakterien unterteilen sich in Kokken, Bazi!en und Spiri!en

Viren : Im Gegensatz zu Tier- bzw. P"anzenze!en und Bakterien haben Viren keine Ze!organe!en und keinen Ze!kern. Sie haben daher keinen eigenen Sto$wechsek und sind biologisch gesehen nicht lebendig

Vermehrung Vermehren sich besonders schne!, deshalb läuft dieser Prozess in verschiedenen Schritten ab

  • Absorption: Viren docken mithilfe der Proteine des Kapsids an Wirtsze!e an
  • Penetration: je nach Virus gibt es zwei verschiedne Wege, über die der Erreger in eine Wirtsze!e eindringt -> Fusion: bei Viren mit einer Doppelschicht der Hü!e verschmilzt das Virus mit der Wirtsze!e -> Endozytose: Das Virus wird von der Ze!membran der Wirtsze!e umschlossen und gelangt so ins Innere der Ze!e
  • Erbgutfreisetzung: Die Schutzschicht um das Virenerbgut wird aufgelöst
  • Vervielfältigung: Die Wirtsze!e liest das Erbgut des Virus und Vermehrt es
  • Zusammenbau: Die Wirtsze!e produziert jetzt Virenbestandteile aus dem Erbgut - Virus kann sich neu zusammensetzen
  • Freisetzung: Neu produziertes Virus kann die Wirtsze!e verlassen und neue Ze!en befa!en (Wirtsze!e platzen in den meisten Fä!en)

Zellgerenzschichten

Die Ze!membran (Plasmamembran, Zytomembran) ist eine Struktur, die die Ze!e umschließt. Sie grenzt den Ze!inahlt von der Umgebung ab.

Zellmembran

De#nition :

  • trennt den Ze!innenraum (inneres Milieu) von ihrer Umgebung (Extraze!ulärraum)
  • 6-10nm dick (bei Eukaryoten und Prokaryoten)
  • Besteht meistens aus Doppe!ipidschicht, durch welche Sto"e transportiert werden
  • Signale werden mit anderen Ze!en darüber ausgetauscht
  • Besteht aus Proteinen
  • Ist semipermeable (nur bestimmte Sto"e können durch Membran transportiert werden)

Aufbau : Lipiddoppelschicht

  • Hauptsächlich aus Phospholipiden, welche die Phospholipid-Doppelschicht ausbilden

besitzen hydrophoben Teil (wassermeidend) und hydrophilen Teil (wasserliebend) besitzen einen Kopfteil mit zwei Schwanzteilen Membran bindet sich in der Regel in einer Umgebung, die sich größtenteils aus Wasser zusammensetzt

Köpfe, die Wasserliebend (hydrophil) zeigen nach außen Schwänze (hydrophob) zeigen nach innen, bilden Innenraum der Doppelschicht aus

Membranporteine :

  • Peripheren Proteine liegen außerhalb der Membran

innen oder äußeren Seite der Membran !können aber nicht durchwandern! “membranbeständige Proteine ”

  • Integrale Proteine sind in Membran integriert

be#nden sich in der Membran oder durchdringen sie komplett Beispiel: Kanalproteine, welche Membran einmal wie Kanal durchqueren und für den Austausch durch Membran zuständig sind

  • Lipidverankerte Proteine sind in einem Lipid (Fett) verankert und liegen an der Ober#äche

eher selten Durch Verankerung des Proteins durch Lipid an Membran wird Wechselwirkung zwischen Proteinen und Membran vereinfacht

Glykokalyx :

  • eine Schicht an der Außenseite der Membran
  • bei einze!igen Organismen wie schützende Kapsel, die Austrocknen und Eindringen von Partikeln verhindern kann und Befestigung an anderen Ober#ächen
  • Organsimen mit vielen Ze!en für Aufbau der Wand von Blutgefäßen

in prak motine

lipidvermeripheren

prominen

Funktion :

  • Abgrenzen des Innenraums
  • Verknüpfung zu anderen Ze!en
  • Senden von Signalen
  • durchlassen von verschiedenen Molekülen = Membrantransport
    • Abgrenzung des Ze!inneren vom Äußeren der Ze!e, um Sto"e zu $ltern

    Man nennt eine solche Membran semipermeable, da sie halb durchlässig ist - Für die Signalübertragung besitzen Ze!en Rezeptorproteine an Ze!membran > Signalmoleküle docken durch das Schlüssel-Schloss Prinzip an Rezeptoren an, wodurch die bestimmte Kanäle ö"nen > Informationen und Signale wandern dann durch die Kanäle zu anderen Ze!en - Ze!en können sich miteinander verbinden > mit Glykokalyx relevant -> Schicht bildet eine Art Kapsel, durch die sich die Ze!en aneinander halten können

Membrantransport :

  1. einfache Di"usion: nur kleine, umpolare Sto"e, sowie Sauersto" oder Kohlensto"dioxid können die Membran auf diese Art durchqueren
  2. erleichtere Di"usion: Ionentransport durch Kanalproteine

    sind spezi#sch für Ionensorten, abhängig von große und Ladung

  3. gesteuerter Ionenkanal: durch Signalsto"e oder Ladungsänderungen geö"net oder geschlossen werden

    wegen Porengröße nur für kleine Sto"e

  4. Carrierproteine: es können große Moleküle transportiert werden

    funktionieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip "ndet passiv, entlang des Konzentrationsgefä!es statt

  5. Aktiver Transport: durch Carrierprotein können Teilchen gegen das Konzentrationsgefä!e transportiert werden

    “primär aktiver Tranport” = es wird direkt Energie aufgewendet Natrium-Konzentrationsgradient dient als Energieque!e für aktiven Transport anderer Sto#e

  6. sekundär aktiver Transport: unter Energieverbrauch werden Teilchen von außen nach Innen gepumpt

    Teilchen streben wieder in Ze!e hinein, um Konzentration auszugleichen (verbrauchen dabei keine Energie) nehmen ein anderes Teilchen mit, was dann auch gegen das Konzentrationsgefä!e transportiert wird = verbraucht also nicht direkt Energie, weil das Konzentrationsgefä!e unter Energieverbrauch aufgebaut wurde, das wird aber wieder genutzt, deshalb heißt es sekundär

Teritärwand

  • be$ndet sich zwischen der Ze!membran und der Sekundärwand

besteht aus Hemice!ulosen, Pektinen und Lignin und ist dünner als die Sekundärwand Ihre Ober$äche hat viele kleine Erhebungen -> Da sie viel Lignin enthält, ist ihre Stabilität jedoch sehr hoch.

Funktion :

  • Schutz vor äußeren Ein#üssen, damit der Innenraum der Ze!e (Zytoplasma und die Ze!organe!en) nicht beschädigt werden
  • schützt vor den Ein#üssen von Viren, Pilzen oder Bakterien, durch die Krankheiten ausbrechen können
  • die in ihr eingelagerten Kohlenhydrate werden freigegeben

Sto"wechsel kann reguliert werden

Transport vorgänge

Diffusion Einfache Di"usion :

  • kleine Teilchen können ungehindert durch die Membran wandern

um Konzentrationen auszugleichen, sodass sie auf beiden Seiten ungefähr ausgeglichen ist

  • Automatisch
  • bei kleinen, fettlöslichen Teilen

Sauersto", Kohlensto"dioxid, Sticksto"

  • Geschwindigkeit abhängig von Teilchengröße
  • Treibende Kraft: Konzentrationsunterschied

Gerichtete Di"usion :

  • Teilchen sind zu groß (sie können die Membran nicht einfach passieren)

oft Ionen (geladene Teilchen) wie Kalium, Natrium und Calcium

  • Für den Transport dieser Sto"e braucht man Kanäle

Kanalproteine Carrier (Transportproteine) -> langsamer als Kanalproteine

Osmose Vorraussetzungen :

  • Lösungsmittel (z.B. Wasser)
  • gelöster Sto" (z.B. Zucker)
  • semipermeable Membran

Ablauf :

  1. Ein Gefäß oder Körper getrennt durch semipermeable (halbdurchlässige) Membran
  2. auf beiden Seiten der Membran gleiche Konzentration an Wasser (Lösungsmittel)
  3. auf einer Seite mehr Zucker (gelöster Sto")
  4. Osmose beginnt
  5. da Membran nur durchlässig für Wasser -> Wasser bewegt sich zur Seite der höheren Zuckerkonzentration
  6. Wasserpegel steigt

Beispiel Kirschen :

  • In Kirschen viele Zuckerteilchen
  • Regenwasser auf Kirschen wi! Konzentrationsausgleich scha"en
  • Wasser di"undiert in Kirsche
  • Druck in Kirsche wird groß, sie platzt

Stoff- und Energiewechsel

Stoff- und Energiewechsel

Enzyme Aufbau :

  • bestehen zum Großteil aus Proteinen

besitzen aktives Zentrum, in dem ein Sto! (Substrat) binden und reagieren

  • manche Enzyme brauchen noch Coenzyme, um zu wirken

Holoenzyme oder A"oterische Enzyme

Funktion und Wirkung :

  • Enzyme sind Biokatalysatoren

beschleunigen Reaktionen durch Herabsetzen der Aktivierungsenergie sie sind wiederverwendbar und wirken oft nur für eine spezi!sche Sto"klasse (z.B. Alkohole) und eine spezi!sche Reaktion verantwortlich für knüpfen oder Spalten

  • substratspezi!sch: nur Substanzen (Substrate), die eine bestimmte, zum Enzym passende Struktur besitzen
  • wirkungsspezi!sch: ein Substrat, das an ein Enzym gebunden ist, kann nur auf eine ganz bestimmte Weise umgesetzt weden

“a#es was am Ende auf -ase endet ist ein Enzym ”

Ablauf einer Enzymreaktion :

  1. Substrat bindet an Enzym (“Induced-Fit”)
  2. im entstanden Enzym-Substrat-Komplex !ndet Reaktion statt
  3. das Produkt spaltet sich ab
  4. Enzym kann erneuert werden

Ein#ussfaktoren (Enzyme sind mi"euspezi$sch) : RGT-Regel und Denaturierung Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel: Erhöht sich die Temperatur um 10° Celsius, dann erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das Zwei- bis Dreifache. Die RGT-Regel gilt aber nur im Temperaturoptimum bis ca. 40°C, weil dann die Proteine denaturieren (ihre Struktur verlieren)

Introduced- Fit

gegenseitige Verformung aufgrund von Wechselwirkungen

Funktioniert nach Schlüssel-Schloss-Prinzip

  1. (^2) .S.

Anwendung :

c) a!ostorisch, Inhibitor bindet an a!ostorisches Zentrum, Substrat verändert Raumstruktur

Substrat kann nicht verdrängt werden, weil es andere Bindungsste!e hat (aktives Zentrum), es verringert also nur die Wirksamkeit des Enzyms und die maximale Enzymaktivität kann nicht erreicht werden

b) kompetitiv, durch Konkurrenz zweier Substrate muss die vo!e Enzymaktivität aufgebracht werden, um vo!e Substratkonzentration zu erhalten Sehr viel Substratkonzentration vorhanden

Erhöhung der Substratkonzentration = Hemmsto" kann verdrängt werden -> vo!e Enzymaktivität wird erreicht aber höherer Teil an Hemmsto"en, seine Wirkung immer stärker

ATP

Lebensprozesse, wie Bewegung, Atmung oder kognitive Prozesse benötigen Energie

Energie stammt aus unterschiedlichen Energiesystemen

ATP-ADP-System :

  • ATP ist chemisches Molekül, dass in a#en Ze#en begildiet wird

speichert Energie für verschieden

  • Bewegung
  • Lebensvorgänge (Atmung, Herzschlag, etc.)
  • Kognitive Prozesse
  • Molekulare Prozesse (z.B. Sto"transporte) Bei Eukaryoten wird ATP in den Mitochondrien generiert. Sie sind die Kraftwerke der eukaryotischen Ze!en. ATP ist der universe!e Energieträger der Natur! ATP (AdenosinTRIphosphat) verrät schon, dass ATP drei Phosphatgruppen besitzt

Wird eine Phosphatgruppe abgespalten entsteht AdenosinDIphosphat (ADP). Die Abspaltung oder Bindung der dritten Phosphatgruppe sorgt für die Energiefreisetzung und -speicherung

  1. Energiefreisetzung
  • Ausgangsmolekul: ATP
  • Abspaltung der dritten Phosphatgruppe
  • Energie wird frei (exergonisch)
  • Produkt: ADP + Phosphatrest (P;)
  1. Energiespeicherung
  • Ausgangsmoleküle: ADP + Phosphatrest (P;)
  • Bindung einer dritten Phosphatgruppe
  • Energie wird hinzugeführt und gespeichert (endergonisch)
  • Produkt: ATP Die Übertragung von Phosphatgruppen nennt man Phosphorylierung (Bindung) oder Dephosphorylierung (Abspaltung)

-> Es gibt Erkrankungen, bei denen die Energiegewinnung in den Mitochondrien gestört wird

mitochondriale Erkrankungen

Beispiele dafür sind:

  • Leigh Syndrom
  • MELAS-Syndrom Mitochondriale Krankheiten sind häu#g vererbbar und treten daher schon im frühen Kindesalter auf Chronische Symptome sind unter anderem:
  • Muskelschwäche
  • Diabetes
  • Schwerhörigkeit
  • Minderwuchs
  • A!gemein verzögerte Entwicklung