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Die Basiskonzepte der Biologie
14.11.2020
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Basiskonzepte Basiskonzepte erklären Basiskonzepte helfen dabei, die riesige kaum überschaubare Vielfalt, des biologischen Fachwissens zu strukturieren und einzuordnen. Die Basiskonzepte sind ein wichtiges Werkzeug, um sich eigenständig neue biologische Sachverhalte zu erschließen und die neu erworbenen Kenntnisse mit vorhandenem Wissen zu verknüpfen. Sie vereinen Prinzipien und Strukturen, die immer wieder in der Biologie auftauchen. Außerdem gliedern sie die einzelnen Themenbereiche so, dass man einen guten Überblick auf alle Sachverhalte erhält. Die acht Basiskonzepte 1. Struktur und Funktion 2. Kompartimentierung 3. Steuerung und Regelung 4. Stoff- und Energieumwandlung 5. Information und Kommunikation. 6. Reproduktion 7. Variabilität und Angepasstheit 8. Geschichte und Verwandtschaft 1. Struktur und Funktion Lebewesen und ihre Teile (Moleküle, Zellorganellen, Zellen, Organe) sind ihrer Struktur (Aufbau) an bestimmte Funktionen (Aufgaben, biologische Bedeutungen) angepasst. Lebewesen und Lebensvorgänge sind an Strukturen gebunden. Die Strukturen sind eng mit ihren Funktionen verbunden. Bsp. Baukastenprinzip, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Öberflächenvergrößerung, Mitochondrien und Chloroplasten 2. Kompartimentierung Biologische Systeme sind in abgegrenzte Teilräume untergliedert, in denen verschiedenen Vorgänge gleichzeitig und nebeneinander ungestört stattfinden können, ohne sich gegenseitig zu behindern. Bsp. Passiver und aktiver Transport, selektive Abgrenzung, Speicher, Entsorgungsräume in Zellen 3. Steuerung und Regelung Lebende Systeme halten bestimmte Zustände durch Regulation aufrecht und reagieren auf Veränderungen. Steuerung ist eine einseitig gerichtete Beeinflussung eines Vorgangs. Eine Regelung ist dagegen durch eine negative Rückkopplung charakterisiert. Bsp. Regulation des Stoffwechsels, Populationsdichte 4. Stoff- und Energieumwandlung Alle Lebewesen nehmen Stoffe auf, wandeln sie enzymatisch um und geben Stoffe ab....
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Alle Lebensvorgänge sind energiebedürftig und laufen unter Energieumwandlung ab. Bsp. Zellatmung, Fotosynthese, Redoxreaktionen, Nahrungsketten 5. Information und Kommunikation Lebewesen nehmen Informationen aus der Umgebung auf, speichern und verarbeiten sie und kommunizieren miteinander. Nicht nur zwischen zwei oder mehren Lebewesen finden Kommunikationen statt, sondern auch im Körper, in den einzelnen Zellen und in den Organen finden innerhalb Informationsübertragungen statt. Bsp. Stressrektion, Reizaufnahme, Hormone 6. Reproduktion Bei der Fortpflanzung werden Erbinformationen weitergegeben, die Grundlage für die Individualentwicklung eines Lebewesens sind. Mutationen in den Erbinformationen sind die Grundlage der genetischen Vielfalt von Lebewesen in der Stammesgeschichte. Bsp. Zellteilung, Meiose und Mitose, Fortpflanzung 7. Variabilität und Angepasstheit Lebewesen sind bezüglich Bau und Funktion an ihre Umwelt angepasst. Unter Variabilität versteht man die Veränderlichkeit von Merkmalen, die zur Vielfalt führt. Bsp. Genetische Vielfalt, Modifikation, natürliche Auslese, ökologische Nische 8. Geschichte und Verwandtschaft Ähnlichkeit und Vielfalt sind das Ergebnis stammesgeschichtlicher Entwicklungsprozesse. Alle Lebewesen stammen von gemeinsamen Vorfahren ab, sie sind stammesgeschichtlich miteinander verwandt. Die vielfältigen Arten von Lebewesen sind im Laufe der Evolution aus anderen Formen hervorgegangen. Bsp. Stammbäume, Evolution des Menschen, Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin) Schlüsselschlossprinzip Basiskonzepte Zwei oder mehrere komplementäre Strukturen können eine bestimmte Funktion nur erfüllen, wenn sie räumlich zueinander passen (z.B. Enzym, Substrat) Oberflächenvergrößerung Bei der Oberflächenvergrößerung im Darm ermöglichen Zotten und Mikrovilli eine effiziente Nährstoffaufnahme. Bausteinprinzip Alle Lebewesen sind aus Grundbausteinen (Zellen) aufgebaut, die auf verschiedene Weise immer wieder neu zusammengesetzt werden. Bestimmte Grundbausteine (z.B. Zellen) haben bestimmte Funktionen. (z.B. Stammzellen, Nervenzellen) Gegenspieler Prinzip Die Gegenspieler wirken gegengesetzt auf einen bestimmten biologischen Vorgang. Die Bedeutung des Prinzipes liegt daher in der Regelung biologischer Vorgänge. Bsp. Beuger und Strecker, Blutzuckerregelung (Insulin, Glukagon)