Biologie Abiturvorbereitung 2023

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Belle • Bildung eiweißhaltige Sekrete 47 werden in vesikel verpackt & weiter transportiert Dictyosom Funktionen: schließt lebenden Inhalt der delle nach außen ab - verhindert zu starke Wasseraufnahme -festigt zelle → Stabilität 1 Q- Vesikel Zisteme d Vakuole Bildung Funktionen ·Cytoplasma füllt ganze zelle aus • Zell vergrößerung → kleine Hohlräume (mit zellsaft gefüllt kleine Vakuolen) Vakuden werden immer größer fließen ineinander große Vakuole fallt Großteil des Zellinneren aus > Cytoplasma an zellrand verdrängt - Stoffwechsel der Zelle • Reservestoffe (z. B. Kohlenhydrate) Stoffwechselendprodukte Linnere Sekretion von schädlichen Stoffwechselend produkten •Isolierung in der Vakuole Schute Cytoplasma / andere organelle Cytoplasma Bau: - wässrige Lösung von Salzen & niedermole bularen org. Verbindungen -Eiweiße als hauptsächliche hochmolekulare org. Grund bestandteile können kolloidale Lösungen bilden. Bedeutung: Schaffung Reaktionsräume für Stoffwechselreaktionen -Steuerung Stoffwechselreaktionen → Gel-/ solzustand -Aufrechterhaltung pH-Wert in der Zelle. kolloidale Lösung (gequollene Makromolekule) Ektoplasma: außen an der Zelle; zähflüssig Endoplasma: innerhalb der Zelle; dünn flüssig Sol- zustand -gequallene Makromolekule von vielen H₂0-Molekülen umgeben -dünnflüssig lechte Lösung) - hohe Stoffwechsel aktivitat Gel-Zustand -gequollene Makromolekule von wenig H₂0-Molekülen umgeben -dick flüssig (unechte Lösung) - niedrige Stoffwechsel aktivitat Plasmaströmung: - Vorgang: aktive Bewegung des Cytoplasmas (Endoplasma) - Stimulierung: durch Bewegung → 2.B. äußere Reize (Licht, mechanisch). - Bedeutung: Verteilung von substraten, Entymen GRolle eines einfachen interzellulären Kreislaufsystems • Bestandteile Cytoskelett: Protein filamente~> Mikrotubuli, Aktinfilamente, Intermediar filamente Zustände gehen ineinander über GWechsel der Viskosität (zahflüssigkeit) Biomembran Bau : -Bauelemente: Lipide (Phospholipide), Proteine, häufig geringe Mengen Kohlenhydrate besitzen hydrophilen & hydrophoben Teil 67 dadurch bilden sie in wässrigen Lösungen geordnete Molekülverbände Funktionen: -Abgrenzung von Zellen & Zellorganellen. -Regelung Stoff austausch zwischen Zellen & ihrer Umgebung -Regelung Stoffaustausch zwischen Organellen & Grundplasma -Einbau Enzyme & andere Proteine zum geordneten Ablauf von Reactions ketten -Aufbau elektrischer Potentiale Carriertransport Uniport @ Symport Antiport hypotonisch freie Diffusion --kleinere hydrophile bis mittelgroße lipophile Stoffe diffundieren - vom Ort der höheren konzentration zum Ort der niedrigeren konzentration -Konzentrationsgefalle bestiment Richtung •· Konzentrationsunterschiede -isotonisch: gleiche konzentration gelöster Teilchen -hypotonisch: geringere konzentration gelöster Teilchen -hypertonisch: höhere Kontentration gelöster Teilchen Stofftransport hypertonisch integrales Porenprotein Spezifischer Transport Carrier Endocytose / Exocytose Endocytose (Stoffaufnahme) -flüssige & feste Stoffe können von Zellmembran umschlossen werden (Membran stulpt sich ein) entstehendes Bläschen (Vesikel) trennt sich von der Membran & wandert ins zellinnere aktiver Transport -gegen konzentrationsgefalle - mit Energieverbrauch -primas aktivdirekter Energieverbrauch -sekundär aktiv indirekter Energieverbrauch peripheres Protein -Kohlenhydratbette integrates Protein passiver Transport - mit konzentrationsgefälle -ohne Energieverbrauch →Membranfluss: Membranfläche nimmt bei Einbau eines Vesikels zu und beim Abschnüren eines Vesikels ab (im Gleichgewicht → Membranfläche konstant) Lipid doppelschicht Phospholipid hydrophil hydrophob Exocytose (stoffabgabe) -Stoffwechsel produkte werden in vesikel verpackt -wandern zur Zellmembran & verschmelzen an Berührungsstelle - Vesikel öffnet sich nach außen asmose -Diffusion durch eine semipermeable Membran -Membran ist für Lösungsmittel durchlässig aber nicht für Stoffe - immer eine Membran (bei Diffusion nicht unbedingt Membran) Protocyte & Eucyte Zellkem Zellwand Mitochondrien Plastiden Zellmembran Ribosom Eucyte + Pot, To + + + Protocyte + + Bakterien sind besondere Untersuchungsobjekte der Genetik, weil: - geringer Platz- & Materialbedarf - kurze Generationsdauer einfaches Genom kernäquivalent (bein abgeschlossener Zellkern) Plasmolyse -hypertonisches Aupenmedium •Zellmembran & Cytoplasma lösen sich von der Zellwand ab Osmotischer Wasser austritt - Vakuolen schrumpfen -Z.B. Meerwasserfisch Wasser -Nachweismittel: H₂0-freies Cusou - Ergebnis: dunkelblaue Färbung Proteine - Nachweismittel: Glucose -Nachweismittel: Fehling I (II (1:1) - Ergebnis: Ziegelrote farbung. +Kupfersulfat (Hitze *kontentrierte Salpetersäure NaOH, Cusou-Lösung •Natriumhydroxid erhitzen Skizze Protocyte: Bakteriengeisel EXPERIMENTE Bakterienchromosom -Ergebnis • Gerinnung) Reserve- Stoffe Deplasmolyse - hypotonisches Außenmedium -Vakuole dehnt sich mit umgebenden Plasma aus osmotischer Wasser eintritt -2.B. Süßwasserfisch Lipid tropfen Glykogenborn Polyphosphatborn -Pilus • intensive Gelbfärbung • rot-blauvidette Färbung. Plasmid Starke -Nachweismittel: Jod-kaliumiodid-Lösung - Ergebnis: blau-schwarze Färbung Zellulose -Nachweismittel: Chlor tinkiodidlösung → zutropfen · Ergebnis: Violettfärbung. Zellwand -Plasmamembran -Ribosom autropfen einfache Enzyme (ein Protein) Bau Proteide Apoenzym Cofaktoren (protein fremder Anteil) (Proteinanteil) beide nur zusammen katalytisch wirksam ! enzy enzymatische Reaktion Substratmolekul am aktiven Zentrum umgesetzt. 27 geht lockere Bindung mit Enzym ein (Enzym - Substrat - Komplex) Enzym verändert räumliche Struktur des substrates Bindungen werden gelockert -komplex zerfällt bei weiterer Reaktion in Produkte -Enzym bleibt unverandert & ist wieder frei Bedingungen enzymatische Reaktion Temperatur: -RGT-Regel -jedes Enzym hat Temperaturoptimum GÜberschreitung = Absinken Enzymaktivität -Ursache. Denaturierung Apoenzym Bindung zwischen As-Resten (die Tertiarstructur Stabilisieren) werden geläst →Strukturveränderung. vom aktiven Zentrum pH-Wert -jedes Entym hat pH-Wert - Optimum -pH-Werte anders → Absinken Enzymaktivität & Denaturisierung Apoentym durch Säuren & Basen ↳ Veränderung. Tertiärstruktur & Verlust Substratbindefähigkeit Schwermetallionen: ~nicht kompetitive Hemmung Metallionen - Magnesium-, Eisen-, Kupferionen,... -Verbindungsglied für Substrat ans Enzym - Stabilisierung Proteinstruktur Substrattontentration: durch erhöhte Substrat koncentration kann Enzymreaktion beschleunigt werden Cofaktoren ・Substrat ·Entym Org. Molekule -tragen chemische Gruppen, Atome, Elektronen werden während der enzymatischen Reaktion übertragen -Wasserstoff übertragende Moleküle 272.B. NAD+ Bedeutung -Meditin - energie übertragende Moleküle 472.B. ATP :↑ Produkt Wirkungsweise - Senkung Aktivierungsenergie •Erhöhung Reaktionsgeschwindigkeit - Substrat spezifisch -reaktionsspezifische -Lebensmittelindustrie Waschmittel -Textilindustrie √ Skizze Hemmung Bau Enzym Hemmung durch Bau Struktur Hemmstoff Bindung Hemmstoff erhöhte Substrat konzentr. Primārstruktur: -Aminosäurefrequent kompetitive Hemmung Substratspezifisches aktives Zentrum Malonsäure annlich wie Substrat J-Jnhibitor S- Substrat E- Enzym ans aktive Zentrum Hemmstoff kann verdrängt werden Proteine Allgemein .-Dipeptid. - viele AS = Polypeptid ab ca. 100 AS Protein Sekundarstruktur: -2 Raumstrukturen: Helix-Struktur, Faltblatt-Struktur -durch eine große Anzah! Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert bei Helix-Struktur: innerhalb einer Molekalkette gebildet ~bei Faltblatt-Struktur: liegen zwischen den verschiedenen ketten vor Tertiarstruktur: -Helix- & Faltblatt-Struktur werden zu höheren Organisationsformen, Spiralen, verdrent - zu Wasserstoffbrückenbindungen kommen weitere Bindungen hinzu (z. B. van der Waals träfte) Quartierstruktur: -mehrere AS-Ketten (die in Tertiarstruktur vorliegen) treten zu Riesenmaekül zusammen Ghöchster komplexitatograd nicht kompetitive Hemmung © aktives Zentrum & 2. Bindungsstelle Citronensaure keine strukturelle Annlichkeit mit Substrat außerhalb des aktiven zentrums an der 2. Bindungsstelle hemmende Wirkung wird nicht beeinflusst Faltblatt-Struktur: m Helix-Struktur: wasserstoffbrückenbindungen Tertiarstruktur: Abhängigkeit von außeren Faktoren - Temperatur: - Wasser: Gleichung 12H20+ 6 CO2 coH12O6 + 602 + 6H20 Redoxpotential •zu niedrige Temp. → keine Fotosynthese •Steigende Temp. bis zum Optimum → steigende Fotosyntheseleistung 27 danach fallt sie wieder ab -Licht: •je mehr Lichtenergie desto mehr Fotosyntheseleistung irgendwann Aufnahme durch Wurzeln muss vorhanden sein → Fotosynthese kann sonst nicht beginnen (wasserspaltung) • Überschreitung Optimum → Schädigung Pflanze . - Kohlendioxid: wert erreicht wo Fotosyntheseleistung nicht mehr steigen kann •Optimum bei meisten Pflanzen höher als in Luft vorhanden •überschreitung Optimum Schädigung Pflanze Lichtabhängige Reaktion 2 H₂O nichtzyklischer Elektronentransport ... zyklischer Elektronentransport (Wasserspaltung) Photolyse Wasserstoff 2H+ 2 OH- 2 OH 2 OH+2e 2 OH+H₂0+120₂ 4 Akzeptor. Photosystem II Elektroni FOTOSYNTHESE fotosynthese Lichtabhängige Reaktionen (Thylakoide) Elektronen- lücke wild dilekt abgegeben *P680 nregungen → autotrophe Assimilation (Aufbau körpereigener org. Stoffe aus anorg. Stoffen) P680 2e ADP+P Licht- energie Photosystem I Akzeptor Elektronen- lücke. POROSKOON/00000 Ferredoxin Redoxsysteme 000000000000000000 ATP *P700 2e pooo P700 5 Abgabe Elektron Photophosphorylierung 2 e Ablauf 1. Licht abhängige Reaktion (Lichtreaktion) 2. Lichtunabhängige Reaktion (Dunkelreaktion) Lichtenergie Photolyse -Spaltung Wasserstoff molekul -Produkte: 2 Wasserstoffmolekule, 2 Elektronen, 1/2 Sauerstoff molekul -findet an Enzymkomplex statt der ans F2II gekoppelt ist -Sauerstoff molekül wird direkt abgegeben (→Abfallprodukt) - Elektron wird aufs FSII übertragen -Wasserstoffmoletal wird erst später wieder mit Elektronen zusammengeführt. Ort: Chloroplast -Lichtreaktion: Thylakoid membran -Dunkelreaktion: Stroma NADPH+H* 10 NADP+2H* @ Lichtunabhängige Reaktionen (Stroma) CALVIN- Zyklus (11) Ablauf lichtabhängige Reaktion nichtzyklischer Elektronentransport: -Elektron wird durch Lichtenergie angeregt -springt auf nohere Schale (in FS II) → Elektronenlücke entsteht →wird durch Elektronen aus Photolyse geschlossen -Elektron wird vom Akteptos wieder abgegeben -wandert durch Redorsysteme (Reduction & Oxidation) -das jetzt energiereiche Elektron gibt Energie ab (ADP+P) -diese wild mit Hilfe der ATP-Synthase zu ATP umgewandelt Photophosphorylisierung LATP-Synthase = kanalprotein was hinter Elektronentransportkette geschalten ist ( funktioniert wie eine Art rotierender Motor ) - nachdem Elektron durch Redox systeme gewandert ist in FS I -Elektron wird durch Lichtenergie angeregt & springt zu Akzeptor → Elektronenlücke entsteht -> wird durch Elektron in Elektronen transportlcette geschlossen -Elektron wird vom Akzeptor in FSI an Redoxsystem Ferredoxin abgegeben - von dort gelangen Elektronen zu NADP+ - NADP+ nimm+ 2 Elektronen & 2 Wasserstoff-Molekule (von Photolyse) auf -NADPH+H* entsteht zyklischer Elektronentransport: -dient nur zur ATP-Bildung -lauft as wenn mehr ATP benotigt wird als über den zyklischen Reaktionsweg bereitgestellt wird •beginnt & endet im FS I -durch Lichtenergie freigesetzles Elektron wandert zu Ferredoxin & dann über Redoxsysteme in der Elektronentransportkette Skitte Chloroplast Stärkekorn Grana- thylakoid Stroma Fotosystem Skizze -Lichtenergie Elektron 114- Stromathylatoid Lipidtröpfchen DNA ✓Chlorophyll- Holebal Doppelmembran Zwischenprodukte. -NADPH₂ → Reduktionsaquivalent → Energieaquivalent - ATP 27 werden für Dunkelreaktion benötigt Endprodukt -0₂ Ribosomen Chlorophyll-Moleküle nehmen Lichtenergie aut und leiten sie an andere weiter - 1. spezielles Chlorophyll-Molekül im Zentrum. des Folosystems nimmt so viel Energie auf dass es 1 Elektron abgibt. - Elektron aus Photolyse wird direkt auf dieses. Chlorophyll-Moletul übertragen Ablauf lichtunabhängige Reaktion 3x BADP 8 ATP 3. Regeneration. Calvinzyklus Ribulose - 1,5-bisphosphat 5x Glycerinaldehyd-3-phosphat Phase 1: Kohlenstoff-Fixierung -Ribulose - 1,5-bisphosphat liegt 3x vor -durch Zellatmung 3x CO₂ vorhanden -3x CO₂ & 3x RuBP gebunden 3 C6 körper L7sehr unstabil zerfällt in 6 Cz körper 6x entstanden -3-Phosphoglyceret 360₂ → Zellatmung CO₂ bindet RuBisCo (Enzym) 47366 1x Glucose Zucker 1x Phase 2: Reduktion -1 Phosphat wird an Phosphoglycerat gebunden 47 mit Hilfe von ATP 1,8 Bisphosphoglyceva+ -6ADP wird bei Lichtreaktion wiederverwendet - mit Hilfe von NADPH entsteht Glycerinaldehyd-3-phosphat G6 NADP+ wird bei lichtreaktion wieder verwendet -- davon wird 1 Zuckermolekül abgespalten (GBP 1x = Zucker) -- wird weiterverarbeitet z.B zu Glucose 1. ·Phase 2: Regeneration des CO₂ Akzeptors (RuBP) -5x Glycerinaldehyd-3-phosphat bleibt übrig -durch verschiedene zwischen Schritte & Verwendung von ATP wird wieder RuBP hergestellt Kohlenstoff-Fixierung 6x Glycerinaldehyd-3-phosphat sich an Akzeptormolekül (RuBP) 6x 3-Phosphoglycerat 6 ATP 6x 1,3-Bisphosphoglycerat 6 ADP >6 Pi 6 NADPH 6 NADP+ 2. Reduktion Ablauf 1. Glykolyse (2 ATP, ZNADH₂ = 6 ATP) =8 ATP 2. Oxidative Decarboxylierung (2 NADH₂ = 6ATP), 3. Citratzyklus (26GTP = 2ATP, 6 NADH₂ = 18 ATP, 2 FADH₂ = 4 ATP) = 24 AP 4. Atmungskette Glykolyse 2 NAD*. 2 NADH12H* ZADP 2ATP 2ATP 2ADP ZADP) 2ATP NAD+ NADHIH Fructose-1,6-bisphosphat! ↓ 2 Glycerinaldehyd-3-phosphat (3) Glucose (C Coenzym A. Oxidative Decarboxylierung Pyruvat (C₂) 2 3-Phosphoglycerat (3) 2 Pyruvat (Brenztrauben saure) ((3) Essigsäure (C₂ Citratzyklus Acetyl-CoA (C₂) ATMUNG Summengleichung ·C6H₁₂O6 + 6H₂O +60₂ 6CO₂ + 12H₂0 Ablauf: -Acetyl Coff in Citratzyklus eingespeist Energiebilanz 38 ADP + 38 Pi 38 ATP →Ort: im Lytoplasma Ablauf: Glucose wird unter ATP-Verbrauch aktiviert unter 2-facher Phosphorylierung wird aus Glucose Fructose-1,6-bisphosphat (energiereicher & somit reaktionsbereiter) Zellmembran für phosphorylierte Substanzen undurchlässig & Fructose-1,6-bisphosphat bleibt sicher in der Zelle -Fructose-1,6-bisphosphat wird in 2 C3-körper gespalten -2 ATP, 2 NADH+2H* & 2 Pyruvat wird gewonnen Summengleichung: C6H12O6 + 2ADP +2P; + 2NAD* → 2 Pyruvat + 2 ATP + 2NADH + 2H* Ablauf: -Pyruvat wird decarboxyliert -unter Bildung von NADH+H+ entsteht Essigsäure -Essigsäure reagiert mit COA wird in reaktionsfähigen Zustand versetzt -Acetyl LOA = aktivierte Essigsäure Summengleichung: Pyruvat + NAD+ + COA →→ Acetyl - COA + CO₂ + NAOH+H+ -wird unter Abspaltung von COA mit Oxalessigsäure zu Citronensäure - im Citratzyklus werden 2 CO₂ Molecule abgespalten & Oxal essig sâure regeneriert -Wasserstofftransportierende Coenzyme sind Speicher für freiwerdende Oxidationsenergie 6 diese Energie wird bei Atmungskette wieder freigegeben • wichtige Aufgabe Citratzyklus: Bildung von Wasserstofftransportierenden Coenzymen Summengleichung: Acetyl-CoA + 3 NAD* + FAD + ADP + P; + 2H₂O →→200₂ +5 NADH +SH* + PADH₂ + ATP Skizze Citratzyklus: NAO NACH+ H+ Innenraum (Matrix) Apfelsaure Almungskette Orf: innere Mitochondrienmembran innere Membran des Mitochondriums Fumarsaure FAD FACH ₂ Raum zwischen den beiden Mitochondrium- membranen Cu Ablauf -- NADH+H* gibt Elektronen ab -> oxidiert zu NAD*. --diese wandern durch die Elektronentransport kette Bernsteinsäure NADH+H* NAD Oxalessigsäure Abhängigkeit von faktoren: Temperatur: -durch Elektronentransport auch. Profonentransport. (Cu Cu Sauerstoff -- wenn Mangel →→ Hemmung biologische Oxidation H₂O -wenn innerhalb des Grendbereiches in dem Zelle lebensfähig ist -> RGT-Regel -drunter: Gefrieren Zell wasser --drüber: Gerinnung Eiweiß Acetyl-CoA (C₂) 67 werden energetisch "bergab" transportiert --Elektronen werden zusammen mit Wasserstoff auf Sauerstoff übertragen Wassermdetüle entstehen сог ADP+ Pi ATP Protonengradient - Protonen fließen am Gradient entrang & durch ATP-synthasen zurück in die Matrix L₂ Bildung von ATP → freigabe der Energie stufenweise (sonst knallgas reaktion) 2H"; 70₂ ATP Citronensaure ATP- ynthesi System ADP +P CO₂4 Bedeutung: -NADH+H¹ muss zu NAD+ regeneriert werden G Stoffwechselwege in der Zelle kommen sonst zum Erliegen of NAD* Zellwasser: Jsocitronensäure a-ketoglutarsaure NADHIH NAO+ NADH+H* Elektronen →→Protonen CO₂ -Erhöhung CO₂- konzentration - bremst Substratzerlegung (C5 Gradient: Anderung der Konzentration -Quellungszustand Zeliplasma hat Einfluss auf Stoffwechselreaktionen -bei sehr trockenen Pflanzenteilen (Samen) -> Atmung stark eingeschränkt Alkoholische Gärung Alblauf: GARUNG - Glykolyse - CO₂-Abspaltung Pyruvat ↳ Ethanal - Ethanal wird zu Ethanol LINADH+H wird zu NAD+ Milch sauregarung Abd auf: -Glykolyse Pyruvat wird zu Lactat. LZNADH+H+ wild zu 2 NAD* Summengleichung: Colt 12 06>200₂ +2 C₂H5OH Energiebilanz: 2 ADP PLATP Summengleichung: C6H12O6CH₂CHOHCOOH Energiebilant 2 ADP +2P 2ATP Reizbarkeit adaquater Reiz - ein der Sinneszelle entsprechender Reiz -Sinneszelle auf bestimmte Reizart spezialisiert - geringe Energiemenge reicht zur Erregungsauslösung -2.B. Lichtreit Lichtsinneszelle in adäquater Reit - der Sinneszelle nicht entsprechender Reiz -löst nur in manchen Fällen Erregung aus -wesentlich höhere Energie menge notwendig zur Auslösung Ruhe potential - zwischen Zellinneren & Zwischenzell flüssigkeit Spannung von -80 mV -Ursache: unterschiedliche Jonenverteilung - im Inneren: viele kalium- & org. Anionen -außerhalb: viele Natrium- & Chloridionen -kaliumionen diffundieren mit Konzentrationsgefälle nach außen -org. Anionen können nicht diffundieren -außen entsteht überschuss an positiv geladenen kaliumionen -innen Überschuss an negativ geladenen Anionen - elektrisches Feld entsteht bremst Kaliumausstrom - verhindert, dass Überschüsse weiter zunehmen -Gleichgewichtszustand entsteht → RP Bedeutung: -Lebensmittelherstellung (kase, Joghurt) -Haltbarmachung Lebensmittel (pH-Wert unter 4 ? viele Bakterien vertragen es nicht & Sterben) • Energiegewinnung im menschlichen körper Nervenzelle Skizze Dendriten -Soma: zellkern Zellkörper (Soma) Neurit Axonhügel Mark- Scheide - synapse: Funktionen: -Dendriten: •Aufnahme Informationen von anderen Nervenzellen Neuriton- Ranvierscher verzweig ungen Schnürring physiologische Erhaltung zelle • Verarbeitung informationen - Neurit: • Weiterleitung informationen - Ranviersche Schnüringe: •Erzeugung Aktionspotential Markscheide: •Isolation Neurit • Übertragung Information Aktionspotential •Erregung Nervenzelle durch überschwelligen Reiz -Membranspannung von -80mV +30mV 27 Ursache: Permeabilitätsänderung der Hembran "spannungsgesteuerte Natriumionenkanale Offnen sich schlagartig GNatriumionen diffundieren nach annen zellinneres jetzt positiv geladen, zwischen tellflüssigkeit negativ →Depolarisation -nach 1ms Offnen sich spannungsgesteuerte kaliumionenkanale kaliumionen stromen nach außen -Natriumionenkanäle schließen sich -kaliumionen ausstrom kompensiert Natriumionenpotential →→RP wird wieder hergestellt (Repolarisation) -es kann kurzzeitig zur Hyperpolarisation commen -von Beginn der Umpolung bis Herstellung RP - Refraktärphase Synapse marklose Nervenfasern markchaltige Nervenfasern -gleitende/ kontinuierliche Erregungsleitung - springende / saltatorische Erregungsleitung -neues AP direkt neben alten AP → hoher Energieverbrauch -AP nur an Schnurringen geringerer Energieverbrauch -relativ langsam → 0₁2- 2 m/s. -Schnell → 120 mls vor allem wirbellose Lebewesen synaptisches Bläschen, enthält ca. 7000 Acetylcholin-Moleküle Calciumkanäle: Catt Acetylcholin- Rezeptor lonen- kanal Aktions- potenzial ARSEN Axon- Endknöpfchen 4.- Axon 5.- Myelinscheide Acetyl-CoA synaptische Membran zu post- synaptische Membran Cholinesterase 1.- Schwann'sche Zelle 2.-Axon -Endigung (+ synaptische Vesikel) 3.-Muskelfasermembran Funktionsweise erregende Synapse -AP erreicht Endknäpfchen Myelinisierung -Umwicklung des Axons mit einer Gliazelle GAxon wird an der entsprechenden Stelle isoliert ermöglicht sprunghafte Erregungsleitung - Calciumionenkanale offnen sich kurzzeitig -synaptische Blaschen verbinden sich mit prasynaptischer Membran -Freisetzung von Acetylcholin Diffusion durch Spalt -Acetylcholin bindet sich an Rezeptoren -Calciumionenkanale schließen sich -Offnung Natrium- kaliumionenkanale LNatriumionen stromen ein, Kaliumionen aus motorische Endplatte Ort der Erregungsübertragung von Nervenzelle zu Muskelfaser Funktion -AP kommt an Synapse an → Ausschüttung Acetylcholin -Membran Muskelfaser wird kurtzeitig durchlässig für Natrium & Kaliumionen -Bildund Endplattenpotential -> Ausbreitung über gesamte faser -im Inneren der Faser werden calciumionen ausgeschüttet ·Peigentliche Muskelkontraktion wird ausgelöst -Acetylcholin durch Acetylcholinesterase gespalten 47-Jonenpumpe muss nur an Schnürringen arbeiten 6-Muskelfaser 7.-2-Streifen 8-Sarkomer -Potential aufbau in der Empfänger zelle -Acetylcholinesterase spallet Acetylcholin in Cholin & Essigsäure 45 Spaltstücke wondern zurück ins synapsenendknöpfchen →Resynthese Acetylcholin g.-Myosinfilament 10.-Actinfilament Calciumionen stromen ins Endknöpfchen Synapsengifte Dauererregung: -hoher Natrium- Einstrom (langanhaltend) -Acetylcholin-konzentration hoch -Acetylcholinesterase gehemmt. Gleitfilamentmodell 4. Das Myosinköpfchen nimmt seine ursprüngliche Lage ein. ATP-Spaltung xxxx ATP 3. Das Myosinköpfchen löst sich vom Actinfilament ab. MUSKEL Actinfilament xxxxxx Myosinköpfchen Myosinfilament ADP+ 10 nm Lahmung -kein Natrium-Einstrom Bau anatomisch -ENS Gehim & Rückenmark bewusstes Erleben •Sitz Gedächtnis •Auswertung der Heldungen der Sinnesorgane • Bewegung der Selettmuskulatur -kein Acetylcholin - Calciumionenkanäle gehemmt 1. Myosinköpfchen und Actinfilament nehmen Kontakt auf. ADP+ 2. Das Myosinköpfchen klappt um. NEDUNCUSTS M nervensyssem FILIVYLIUJJILIT Beeinflussung: -somatisches NS willkürliches NS -Unwillkürliches NS → Symphatikus, Parasymphatikus, Eingeweide -VS •vegetatives NS → Symphaticus, Parasymphaticus, Eingeweide-NS •Steuerung der inneren Organe peripheres NS → sensorische, motorische Nervenbahnen •1. führen Informationen von Sinnes organen zu auswertenden zentren •2. leiten ausgehende Informationen an Muskeln vegetatives Nervensystem Sympathikus -aktiv bei körperlicher Leistung, Angst, Stress -sorgt für Leistungssteigerung -fördert alle Organe die gesteigerte körperliche Aktivität ermöglichen. -hemmt alle Organe die die Höchstleistung des Körpers behindern Energiebereitstellung -eintige direkte Energiequelle →ATP -im Muskel nur genug für 10 kontraktionen vorhanden Abbau von Glucose (zB. Atmungskette) -kreatinphosphat (regeneriert AMP) - ubertragt Phasphat gruppe auf ADF -Abbau Glucose → Milchsäure gårung. Antagonisten Parasympathikus: -aktiv wenn man entspannt ist -fordert alle Systeme die der Erhaltung Regeneration von Körperreserven dienen Rückenmark Bau: Hirnstamm Rückenmark Rückenwirbel Großhirn Cauda equina Gehirn Zwischenhirn Thalamus Hypothalamus- Hypophyse Hormone Rückenmark Sensorische Nervenbahn Sensorische (hintere Wurzel Balken Spinalnerv Rückenmarkstruktur Hirnrinde Stammhirn Mittelhirn Kleinhirn Motorische Nervenbahn -Motorische (vordere) Wurzel Rückenmark Brücke Nachhimn Bau: 1.Rückenmark 2. Wirbelkörper 3. Bandscheibe 4. sensibbler Nerv Funktion: - wichtige verbindung zwischen Körper & Gehirn, -dort befinden sich lebensnotwendige Reflexzentren Reflexe sensorische Nerven Rezeptor 1 5. motorischer Nerv 6. Nervenstrange 7. weiße Substanz 8. graue Substanz Reiz Reflexzentrum motorische Nerven Effektor Reaktion ) Epiphyse →Melatonin (Steuerung Schlaf-Wach-Rhythmus) Hypothalamus → Releasing - Hormone (Steuerung Hypophyse) 33 Hypophyse → Somatotropes Hormon (Wachstumsprozesse) unbedingter Reflex: -angeborene Reaktion auf Reit - zum Überleben Schutzfunktion -28 Lidschluss, Hustenreflex bedingter Reffex: -nicht angeboren → erlernt -bessere Anpassung an Umwelt Nebenschilddrüse Parathormon (Calciumionen -Spiegelsenkung) 5 Schilddrüse → Thyroxin (Gesamtstoffwechsel, Entwicklung, Sympathikusforderung) -6 Thymusdrüse → Thymusdrüsenhormon (Wachstum). 11 Hoden Testosteron (Ausbildung männl. Geschlechtsmerkmale) 7 Bauchspeicheldrüse → Insulin (Senkung Blutzuckerspiegel) ) Nebennierenmark -> Adrenalin (Förderung sympathikus) 9 Nebennierenrinde → Corticoide ( Gesamtstoffwechsel) (10) Elerstocke -> Ostradiol (Ausbildung weibl. Geschlechtsmerkmale, Ablaut Genital zyklen) Wirkungsweisen nicht artspezifisch; wirkungsspezifisch, kleinste konzentrationen. C-AMP Mechanismus (außerhalb der zelle) ATP Kern Enzym inaktiv -Harmon Gen-Akti- vierung CAMP Hormon- Rezeptor- komplex Rezeptomolekul Blutbahn Membran Adenylatcyclase Zellinnenraum -ⒸC-AMP -Glucore Ⓒsexualhormon. Blutbahn Membran Zellinnenraum ⒸRibosom ⒸmRNA @geschlechts- specifische Reaktion Regelung Blutzuckerkonzentration Hypophysen hormone Sympathiku Parasympathikus Bauchspeicheldrüse Ⓒ Insulin (B-zellen) -Ⓒ Glucagon (A-Zellen) Nebenniere Adrenalin Schilddrüse. Thyroxin Stellglieder Distress & Eustress Distress: -Hormon wird freigesetzt. (ins Blut) -bindet sich an passendes Rezeptormolekul -durch Hormon-Rezeptormolekul Adenylatcyclase aktiviert →dabei wird ATP zu C-AMP •C-AMP aktiviert Genaktivierungsmechanismus: (innerhalb der zelle) -Sexualhormon durchdring+ Zellmembran -im Plasma bindet sich Hormon an Hormon-Rezeptor- komplex -dieser wandert an Genaktivierungs kem → bewirkt Aktivierung / Hemmung bestimmter Gene 100 mg/dl. Sollwert Regler vorerst inaktives Enzym Glykogen wird zu Glucose gespalten. →gelangt zurück ins Blut Ⓒ6zwischen hin Glucose- Rezeptoren Blutzuckerspiegel Regelstrecke Istwert Hypophyse Muskel- arbeit Kohlen- 1. hydratzuführ Eustress: -positiver Stress -Glückshormone Störgrößen -bei Nahrungsaufnahme zusätzliche Glucose im Blut -Inselzellen der Bauchspeicheldrüse registrieren angestiegenen Wert -Bauchspeicheldrüse reagiert auf Erhöhung mit Freisetzung von Insulin bewirkt an Leber- & Muskelzellen verstärkte Glucoseaufnahme I Umwandlung in Glykogen -Blutzuckerspiegel sinkt wieder auf soll-Wert Folgen: - Adrenalin & Noradrenalin werden ausgeschüttet - beschleunigt Herzschlag -negativer Stress -Unruhe, Schlafstörungen, Nervosität -Steigert körperliche / psychische Leistung Biozonase • Gesamtheit aller in einem geographisch abgegrenzten Raum vorkommende Organismen Biotop • räumlich abgegrenzter Lebensbereich Biosystem •Biozonase & Biotop bilden eine funktionelle Einheit wasser Feuchtlufttiere: -abhängig von Feuchtigkeitsgehalt ihrer Umgebung -benötigen Wasser | hone Feuchtigkeit - besitzen keinen verdunstungsschutz -2B.: Bergmolch, Grasfrosch (7alle Amphibien) Pflanzenarten Xerophyten (weitgehend trocken) -kleine Blätter -dicke kutikula -eingestulpte Spaltoffnungen ökologie. Hydrophyten Lebensraum Wasser) - keine kutikula wenige (keine Spaltöffnungen Einfluss Licht - Energiequelle Fotosynthese -Vogeluhr - Orientierung (ZB Sonnenstand) Aktivität Tiere Trockenlufttiere: -relativ unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt ihrer Umgebung verdunstungsschutz: Fell, Schuppen, Panzer.... Ausscheidungsprodukte wasserarm - alle Reptilien, Vogel, Sâugetiere Sukkulente (extrem trocken) -dicke kutikula -wenige, eingesenkte Spaltöffnungen Mesophyten (mittel feucht) -Spaltöffnungen meistens oben Klimaregeln Bergmannsche Regel: Hygrophyten (feucht) -dunne, große Blatter -herausgehobene Spalt öffnungen -meist keine kutikula -Drüsenhaare -einige Vögel / Säugetiere (gleichwarme Lebewesen) sind in kalten klimazonen großer als nahe verwandte Arten in wärmeren klimazonen -große Tiere haben im Verhältnis zum volumen eine kleinere Oberfläche als kleinere Tiere (strahlen relativ weniger. Wämme ab) Allensche Regel: - einige Vögel (Säugetiere besitzen in kalten Klimazonen kürzere Ohren, Schwänze, Extremitaten als nahe verwandte Arten in warmeren KZ RGT-Regel: -wenn die Temp sich um 10k erhöht (verdoppelt sich die Reaktion geschwindigkeit gleichwarme Lebewesen -erzeugen Eigenwärme -halten körpertemp. unabhängig von Außentemp. konstant -Schutzeinrichtungen → Haar-/Federkleid, Fetischicht -in der Lage extreme Temperatur bedingungen zu folerieren Okologische Nische -System von Wechselbeziehungen zwischen Organismus & Umwelt -artspezifisch - alle biotischen | abiotischen Faktoren die für 1 Art wichtig sind Merkmale von Ökosystemen -Offener Charakter - räumliche & zeitliche Struktur -Stoffkreislauf -Energiefluss -Selbstregulation -Sukzession Kohlenstoffereislauf co₂ kann so gapeichert werden zersetzt Caco Reduzenten +2.B. Vulkane tote Lebe- wesen CO₂ Almung Ursachen Ungleichgewicht: -Verbrennung fossiler Rohstoffe -Brandredung -Abholzung von Wäldern Stoffkreislauf fossile Brennstoffe Gwenn verbrannt 00₂ Destruenten totes org. Material banorg. Nährsalze Produzenten anorg. Verbindungen Gorg. Verbindungen. Folosynthese (Konsumenten Produzenten) → (O₂ zu org. Stoffe wechselwarme Lebewesen. -wenig Eigenwärme -nehmen Umgebungstemp. auf -Umgebungstemp. = Körpertemp. - geben warme meist ungehindert an Umgebung ab Konsumenten körperfremde org. Stoffe Gkörpereigene org. Stoffe Stickstoffkreislauf schließen kleistenl N₂ Pflanzen Atmosphäre Denitrifizierende Bakterien wandem wieder zu Stickstoff um B: Boden C: Destruenten + toto NH D: NO ₂ Nitritbakterien wandelnum. Tiere Stickstoffbindende Bakterien -bauen NO -Ammoniumionen Nitratbakterien wandeln un in Boden Ggut für Pflanzen Hauptaufnahmequelle Pflanze B Wachstum Populationen -intaktes Ökosystem = kein unbegrenztes Wachstum -1. exponentielle Phase • Geburtenrate > Sterberate •Vermehrungsrate konstant ..geringer Umweltwiderstand -2. stationäre Phase • Geburtenrate -0 ・größerer Umwelt widerstand -3. Absterbephase • Population stirbt ab Lotka - Volterra-Regeln - Individuen von Räuber & Beute schwanken auch bei konstanten Bedingungen - Maxima der Populationsgrößen phasenverschoben Sukzession -primare sukzession (erstmalige Besiedlung) Besiedlung erstarrter Lava -sekundare Sukzession (Wiederbesiedlung) nach kanischlag, Brandrodung -trotz schwankungen Durchschnittsgrößen der Populationen konstant -wenn Räuber & Beute prozentual gleich reduziert Beute erholt sich schneller Chromosom Chromatid fortschre ·D-Arm Centromer identische Replikation RNA- Primer -g-Arm Telomer Helicase Primase Synthese s Primers Auffüllen der Lücken OKAZAKI- Stück Nucleinsäuren Adenin D Guanin Gbei RNA uracil Regulation Populationsdichte -dichtealchangige Faktoren: innerartliche Konkurrent (&B Nahrungsmenge). ·artspe tifische Feinde (Rauber, Parasiten) ansteckende krankheiten -dichteunabhängige Faktoren: Ligase DNA-Polymerase DNA-Polymerase DNA-Polymerase • Klima • nicht spezifische Feinde (Rauber die eig andere Beute bevorzugen) • nicht ansteckende krankheiten Generik Sukzessionsstadien kahlschlag -1. 1-jährige kräuter 27 immer mehr von mehrjährigen Kräutern abgelöst -2. erste Pflanzengesellschaften (+ tierische Organismen) -3. Gebüschvegetation -4. Baume -6. Klimarwald (End stadium) -6. Populationen miteinander vernetzt → stabiles Ökosystem -7. Aut & Abbauvorgänge ausgeglichen -8. Wald kann Jahrhunderte gleich bleiben Thymin cytosin 5' DNA G A G Nucleotid zucker Phosphat Zucker Bau 4 Desoxyribose Verknüpfen -Primase befestigt Primer am Strang der OKAZAKI-Stücke - DNA -Paymerase heftet dort komplementare Basen an Garbeitet nur in 5¹ zu 3' Richtung (Leitstrang) -beim Folgestrang in 2' 5' Richtung - immer neue Primer angefügt G diskontinuierliche Verlängerung mit Lücken ->Okazaki-Fragmente Ligase schließt Lücken -Helicase entwindet Doppelstrang→ Replikationsgabel (wasserstoffbrückenbindungen getrennt)" Vergleich RNA, DNA DNA Adenin, Cytasin, Guanin, Thymin Mitose Doppelhelix Nucleinsäure Desoxyribose Interphase: -61-Phase: · Wachstum telle -S-Phase: Replikation Erbsubstanz -G2-Phase: RNA Adenin, Guanin, Cytosin, uracil meistens Einfach helix Nucleinsäure Ribose •Zeit von Replikation bis Beginn Prophase 2. Prophase: -feine fädige Bündel (Chromosomen) -nehmen Form von 2-C-C an Schrauben sich auf -Kernhülle löst sich auf -Spindelapparat bildet sich 3. Meiose -das oben 2x -beim 1. Durchlaut homologe Chromosomenpaare (diploid) -beim 2. haploid Telophase: -neue Kernhulle baildet sich -Chromosomen entfaltet → färdig - 2 Zellkeme - Zyto kenese Transkription im Zellkern -Startpunkt: Promoter (spezifische Basensequent) RNA-Polymerase setzt sich an DNA & fährt sie ab (5'-3') 4 Metaphase: -maximaler Verkürzungsgrad Chromosomen. -Aquatorial ebene → Aquatorialwand -Spindelfasern binden sich an Centromer Ana phase: - Chromosomen trennen sich in 2- Chromatid-satze -werden zu jeweiligen Pol transportiert -bei Promator angekommen: Entwirrung /Aufspaltung Doppelnelik -Wasserstoffbrückenbindungen gelöst -2 Strange codogener Strang wird abgelesen von Polymerase jeder Base wird komplementare Base gegenüber gesetzt bis Stopsignal - RNA-Polymerase löst sich "DNA wieder Doppelhelix -Prozessierung : mRNA erhält 2 Enden (kappe & Schwanz) vor Abnutzung schützen → Introns werden rausgeschnitten, Exons (wichtige Abschnitte) bleiben Translation ⒸOO --Beginn am Startcodon (AUG) --P.-Stelle Ribosom → passende +RNA dookt an (komplementares Basentriplett) -IRNA tragt AS am oberen Ende -weitere passende tRNA lagert sich an freie A-Stelle -AS von tRNA an P-Stelle löst sich und setzt sich an As von A-Stelle "Ribosom bewegt sich 1 Triplett weiter (†RNAS rutschen 1. Stelle weiter) -1. tRNA jetzt an E-stelle → löst sich vom Ribosom. I gent ins lytoplasma -an freie A-Stelle kann jetzt neue tRNA -Wachsende" tRNA auf A-Stelle nun auf P-Stelle •As werden wieder auf A-Stelle übertragen -Vorgang wiederholt sich lange kette an As -bis Stoppcodon -AS- Kette= Protein Mendelsche Regeln im Cytoplasma an Ribosomen 1. Uniformitätsregel: -2 Individuen einer Art unterscheiden sich in 1 Merkmal reinerbig -Nachkommen in diesem Merkmal gleich. G G g g gr gr 6g | Gg 6g | Gg GR GgRr Mutationen 3. Neukombination: - unterscheiden sich in mehreren Merkmalen reinerbig F₂ GR Gr gR F₁ → W GR GR Gr 9 gw gw gR gr gw gw Genmutation: - Veränderung 1 Gien - Punk+mutation 18ase ausgetauscht -Raster mutation Verlust/ Einschub 1 Baje Chromosomenmutationen: - mehrere Gene - Strukturveränderung an Chromosomen gr Genommutation: -Zahlenmäßige Veränderungen des Chromosomen bestands - Verlust / vervielfachung einzelner Chromosom (Aneuploidie) oder Änderung ganter Chromosomensätze (Euploidie) Eigenschaften Genetischer Code. -Triplet -Code -degeneriert (mehrere Tripletts für 1 AS) -komma-/überlappungsfrei universell 2. Spaltungsregel: -Kreuzung 2 Individuen aus F₁ G 9 G 66 69 9 Gg 99 Modifikationen fließende M: -Stufenlose Abwandlung der Merkmale g W 9 99 gw gw لراليا umschlagende H: -ab bestimmten Grenzwert andere Erscheinung ausgeprägt 67 Russentaninchen Gentechnik Mikroinjektion: - mit feiner kanule Fremd-DNA direkt in den Kern injiziert Liposomen: -Fremd-DNA von künstlich hergestellter Doppel-Lipid schicht eingeschlossen. - die so enstehenden vesikel →→Liposomen →verschmelzen mit Doppel- Lipid schicht der Zellmembran - entlassen DNA ins zellinnere -durch Bakterien können Pflanzen infiziert werden (krebsartige Wucherungen) -genetische Information für Wucherung in Plasmiden (nicht in Chromosomen) -wird trotzdem in Gentechnik verwendet (als Transportmittel um Gene in Pflanzen einzuschleusen) -Wucherung bildendes ten wird aus Plasmid herausgeschnitten (von Restrictionsentymen) → dafür wird jetzt gewünschtes Gen (Fremdgen) eingesetzt - durch Ligase Fremdgen & Plasmid geklebt. ABO- System Blutgruppe Antigene A Antikörper B A Allergische Reaktion B B A AB A,B O keine keine A,B 1. Sensibilisierung: -Aufnahme von 23 Erdbeere - wird verdaut Beispiele Antigene -Abwehrreaktionen auslösen Oberflächenstrukturen, die vom Jommunsystem als körper fremd erkannt werden Antikörper -Immunität (gegen krankheiten) komplexe Proteine -harmlose Bestandteile gelangen ins Blut - Fehler des Immunsystems: Produktion JgE-Antikörper Anlagerung Jg E- Antikörper an Mast zellen →Obefläche je damit besetzt 2. Allergische Reaktion: -wiederholter kontakt mit Allergen (Erdbeere) bindet an JgE- Antikörper -Offnung Vakuolen der Mastzellen ->Histamin freigesetzt -dieses wirkt auf Endothelzellen der Blutkapillare -Krankheitssymptome treten auf Antigen- Antikörper - Reaktion -Bindung Epitop & Antikörper (Schlüssel-schloss - Printip) - setzt sich an ZB Virus (dann kann dieser nicht mehr in telle eindringen) → unschädlich Immunantwort → spezifische Immunabwehr humorale Immunantwort -Erreger frei in körperflüssigkeiten zellulare Immunantwort - Erreger in zellen Erkennungsphase: - Makrophage nimm+ Erreger aut, macht ihn unschädlich & präsentiert dessen Antigene auf seiner Oberfläche. - Makrophage aktiviert T-Helferzellen (Antigen - spezifisch) -T- Helferzellen schütten Botenstoffen aus wodurch weitere Zellen aktiviert werden Zellulare Immunantwort (T-Lymphozyten) - durch Bolenstoffe von T-Helferzellen werden T-Unterdrückerzellen, T-Gedächtniszellen & T-killerzellen aktiviert -infizierte Körperzellen präsentieren Antigene auf ihrer Oberfläche -aktivierte T-Killerzellen teilen sich mehrmals & zerstoren infizierte körperzellen - Informationen über Antigene werden auf T-Gedächtniszellen gespeichert ermöglicht schnelle Abwehr bei erneuter Infektion. humorale Immunantwort: -durch Botenstoffe von 1-Helfer zellen werden B-Lymphozyten aktiviert -diese bilden B-Plasmazellen & B-Gedächtniszellen -Plasmazellen produzieren Antikörper -diese binden sich an Antigene der viren → Virus unschädlich - Informationen über Antigene werden von B-Gedächtniszellen gespeichert