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DNA lernzettel

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 Bioarbeit //Themen
Mittwoch, 2. Desember 2000 09:35
Was Wissen ist.
.8 Merkmale des Lebendigen
Bau eines Procaryoten ohne Zellkern (urban)

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Bioarbeit //Themen Mittwoch, 2. Desember 2000 09:35 Was Wissen ist. .8 Merkmale des Lebendigen Bau eines Procaryoten ohne Zellkern (urban) Bau und Funktion von 3. STOFFWECHSEL En Lebewesen 1 Fuition and Bau eines Zellorganells 2 Unterschiede der Tierischen- und Pflanzlichen Bauder D Endoplasmatische Re Tierische- & Pflanzlichezellen: Tierzelle: Endoplasmatisches Ritkulon Golgaparat Dyction) s Mitachondrien • Zellmembran-3 Pflanzlichezelle • Zellkern KENNZEICHEN DES LEBENS Lebendige Um Lebewesen von einem Nicht-Lebewesenden können muss man die Merkmale beren aufwellen. Aber diese fennechen müssen alle zusammen auftreten eines deser Vorzeichen muss es sich nicht Endoplasmatisches Reticolare Ribosomes 1. GESTALT Dante enchen eines Lebewesen Ass. Doch auch das Körper, ein Ba den en argebaut. Die Grundeinheit des Lebens ist als die Gelaparat (Dyn Zelm 2. BEWEGUNG Aullende muss ein Lebewesen in der Lage sein einen anderen Ort durch sitive Bewegung Auindig maches na Auch Plauen bewegen sich in die Richtung der Sonne, wie die Sonnenblume, det er ne Daher auch die Bewegung ein Merkmal des lebendigen Fahrung findet nur durch organische Verbindungen statt, welche von Pfancen bei der Fotostheseas anorganischen Stuffen hergestellt werdes Stoffwechsel hat die Kongasemen Emahrung Aung und Ausscheidung. Auch Schwebenbetreiben Stafwechselbeim Stoffwechse werden Stoffe aufgenommen, umgewandelt und freiges Daschent en top Bebpiel für ein Lebwesen Merkmale von Lebewesen erkennen. So schitt de Pantofler wie jedes andere Lewesen seine lebenwichtigen Funktionen. Genauso wie What re 4. REIZBARKEIT Alsebarkeit berechnet man in der Biologie die Eigenschaft verwungen der Umwelt dafür ist der Betspiel Benung mit den 5. FORTPFLANZUNG Die Coraf ist ein weiterer wichtiger Punkt. Da die Vermehrung und das erhöhen der individues wichtig für das Überleben...

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und die Anpassung ist. Ein gutes Beispiel dafür ist der Rinderbandwurm der sich andere Lebewesen fortpflanzen muss um die Existen der Regenbandwärmer zu sichern 6. WACHSTUM/ENTWICKLUNG Beren Schoe Dandert sich das Aussehen(e) des Lebens letzte Merkmal ist die Anpassung an de Urewet. Es geht darum dass sich die Lebweses an Ihre Umgebung Wie zum Beispiel der Kaktus. Dieser musste dafür sorgen dass er in einer trocken Unwet oberleben kann, dies schaft er nich nur durch Anpassung Wachstum beruht auf den geregele Menschen Keele rasens de Chren Den erneuern sich unsere Zellen ständig, so keine unsere Zelen (Anname Nervenodien ater als 7 lavets gibt auch Tiere de realebens wachen, 18 de Mandfische inside Lebewesen. Sie zeigen die Kennzeichen des Lebens nicht oder nurschränkt. Da sie aber ONA oder RNA beszem vermutet man, dass sich Viren durch extreme Anpassung an Dan Kakhetserreger immer mehr angepasst und the form vereinfacht haben Ida Ihre Wirtszellen immer meh Aufgaben ihres Stoffwechsels übernahmen) bisnur noch ihre heute Form: Shule und Erbsubstane übrig bli 7. Zellen: Es wird Leben bereichnet wenn es aus Zellen besteht. Die Zelle de leite seltständige Einheit in einem Lebewesen Zusammenfassung • Eukaryoten sind Lebewesen mit Zellkern. Ihre Zellen werden als Euzyte bezeichnet. 8. Evolution: Meistens wird auch die Evolution also die Weiterentwicklung Lebewesen und die Anpassung an die Umgebung als Merkmal des Lebens qsehen. . Zu den Eukaryoten gehören Einzeller, Algen, Pflanzen, Pilze, Tiere und Mensch. Zellwand • Der Zellkern beeinhaltet und schützt bei Eukaryoten die Erbsubstanz (DNA) der Zelle. Bei Prokaryoten schwimmt die DNA frei im Cytoplasma. . Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat kommen ausnahmslos bei Eukaryoten vor. Prokaryoten verfügen nicht über diese Zellorganellen. • Das Zytoskelett sorgt in der Euzyte für die Aufrechterhaltung der Zellform. Es besteht aus Proteinverbindungen. Fortbewgary Kesmembra Kergoaren Mitochonden Speicherung des Eukaryoten Euhany of illum Zellkern (Nacho) Cried pyromen Mitochondrian Peroxisomen Riboromen Verital Zellhem Airl -Ribosoman -Chromatin Eukaryoten Prokaryoten Zellname Euzyte Prokozyte Brp. Menschen Bakterien & Frere Pibre Archacen Algen Eizeller F!!! Ribosomen Zellmembran Zellgrüße 10-15m 1-20 ут Zelltem vorhanden nicht vorhanden. Ort der Erbgut im Zelbum freischwimmend Суворовита Pflanzenzeller Aversellen + Chloroplantin ER Groly Appert Chlororam Leukoplerton) Flagellum AER O -Karyoplasma Procaryoten ohne Zellkern Bakterienchromosom Plasmid- in mehrer try Batterien chromosom chromosomen & den Plasmiden. vorhanden DNA Aufbau& Funktion DNA-Desoxyribonucle Die Erbinformationen liegen im Zellkern auf den Chromosomen Desoxybirose (Zuckermolekül) Phosphorsäure • +2 Pyrimidin Basen (Cytosin/Thymian) • +2 Purin Basen. (Adenin/Guanin) • 5' Kohlenstoffatom Ende . 3 Kohlenstoffatom Ende NHIỆM Flagellenm Base+Desoxybirose+Phosphorsäure 2 Doppelhelix auspiralisiert Надплает Michotil, Plasmid Ribosomen Thelahoid Die DNA (Desoxyribonukleinsäureja kannst du auch als Träger unserer Erbinformation bezeichnen. Sie beeinflusst unser Aussehen (-Phänotyp) und Stoffwechsel, da sie den Bauplan für uns Lebewesen enthält. RanerER (Eruloplasmatiches Reticulum) Aufgebaut ist die DNA als Makromolekül was bedeutet, dass sie aus sehr vielen zusammengesetzten Einzelbausteinen den sogenannten Nukleotiden (Zucker +Phosphatgruppen + organische Base) besteht. Daraus ergibt sich der genaue DNA Aufbau: Sie liegt als doppelsträngiges Molekül, dass sich um seine eigene Achse wie eine Schraube windet (= Doppelhelix) Pilus (Härchen) • Prokaryoten sind Lebewesen ohne Zellkern. Ihre Zellen werden als Protocyte bezeichnet. • Zu den Prokaryoten gehören Bakterien und Archaeen. • Im Gegensatz zu Eukaryoten befindet sich die DNA bei Prokaryoten freischwimmend im Zytoplasma. Dieser Ort wird in Anlehnung an den Zellkern bei Eukaryoten auch Kernäquivalent genannt. • Die DNA liegt bei Prokaryoten in Form des Bakterienchromosoms (kreisförmig-abgeschlossen und doppelsträngig) vor. Die DNA kommt in jeder Zelle deines Körper vor und ist das Kennzeichen aller Lebewesen. • Die Zellwand hält die Form der Protocyte aufrecht, schützt sie vor osmotischem Druck. Bakteriophagen (Viren) und sich bei den • Außerhalb an der Zellwand befinden sich bei den meisten Prokaryoten Flagellen (Fortbewegungsfunktion) und Pili (Adhäsionsfunktion). Bei den Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze) befindet sie sich hauptsächlich in den Chromosomen im Zellkern. Zurammenfarrend Flagellum Nuclotil Bei den Prokaryoten hingegen schwimmt sie frei im Cytoplasma herum. -Zellwand -Kapsel Zellmembran -Cytoplasma -Zell- wand Nukleotid als kleinster Baustein der DNA Der molekulare Grundbaustein der DNA ist das sogenannte Nukleotid. In einem DNA Molekül sind viele dieser Nukleotide aneinandergereiht. Betrachten wir zunächst aber die Zutaten, die wir für ein Nukleotid benötigen: Zucker Beginnen wir mit dem Zuckermolekül-der sogenannten Desoxyribose. Es handelt sich um eine Pentose, also ein Zuckermolekül bestehend aus fünf Kohlenstoffatomen. Desoxy" bedeutet ohne Sauerstoff, denn wie du in der Abbildung erkennen kannst, fehlt dieser am 2. Kohlenstoffatom. Bei der Ribose hingegen- dem Grundbaustein der RNA-ist der Sauerstoff dort vorhanden. Die Kohlenstoffatome am Zuckermolekül werden mit den Zahlen 1-5 im Uhrzeigersinn durchnummeriert. Das ist wichtig zur Orientierung, damit wir immer wissen, an welchem Kohlenstoffatom eine Verknüpfung erfolgt. Phosphatgruppe Die nächste Zutat für den Aufbau der DNA stellt eine Phosphatgruppe dar. Zucker und Phosphat kommen hier immer im selben Verhältnis (1:1) vor. Jedes Zuckermolekül ist also mit je einem Phosphatrest verbunden. Die Phosphatgruppe besitzt die chemische Zusammensetzung (PO43-). Sie entsteht, wenn Phosphorsäure (H3PO4) in wässriger Umgebung, wie sie in unseren Zellen vorliegt, Wasserstoffprotonen (H+) abgibt. DNA Basen Außerdem benötigen wir jetzt noch 4 organische, Stickstoffhaltige Basen: Adenin (A) Thymin (T) • Guanin (G) Cytosin (C) Sie können je nach chemischem Aufbau in die Stoffgruppen der Purine (Adenin und Guanin) und der Pyrimidine (Thymin und Cytosin) eingeteilt werden. Die Base Thymin ist hier einzigartig für die DNA. Nukleotid Aufbau Schauen wir uns nun an, wie die einzelnen Puzzleteile (,Base, Zucker und Phosphatgruppe") in einem Nukleotid miteinander verknüpft sind. Damit kommen wir den exakten DNA Aufbau schon ein Stück näher. Hierfür ist die Nummerierung der Kohlenstoffatome im Zuckermolekül- der Desoxyribose-wichtig. Der Zucker verbindet sich mit seinem C1- Kohlenstoffatom (1") mit einer der 4 stickstoffhaltigen Basen. Diese Bindung kannst du als sogenannte N-glykosidische Bindung bezeichnen. Darunter kannst du verstehen, dass sich das besagte Kohlenstoffatom des Zuckers mit der Aminogruppe (-NH-) der Base verknüpft. Du kannst die Verbindung aus einem Zucker und einer Base auch als Nukleosid bezeichnen. Ein sehr bekanntes Nukleotid ist übrigens auch das ATP-Molekül - der Energieträger unserer Zellen. DNA Strang Aufbau Machen wir nun auf der nächsten Ebene des DNA Aufbaus weiter: In der DNA bilden nun viele aneinander gereihte Nukleotide einen Strang, den du auch als Polynukleotid (.poly" viele) bezeichnen kannst. Doch wie lautet der genaue DNA Strang Aufbau? Wichtig ist, dass du dir merkst, dass der DNA Strang immer nur an seinem 3' Ende wachsen kann. An ihm befindet sich nämlich eine Hydroxygruppe (-OH), die sich mit einer weiteren Phosphatgruppe eines neuen Nukleotids verbinden kann. Das kannst du auch als komplementäre Basen bzw. Basenpaarung bezeichnen. Wenn du also einen Strang der DNA kennst, kannst du den anderen ergänzen. Aus der Basenpaarung ergibt sich außerdem, dass Adenin und Thymin sowie Cytosin und Guanin immer im selben Mengenverhältnis vorkommen (Chargaff Regel). Aufgrund dieser Bindungsverhältnisse ergibt sich eine sogenannte Antiparallelität der beiden Einzelstränge. Darunter kannst du verstehen, dass die beiden Stränge der DNA gegenläufig (antiparallel) angeordnet sind. Die eine Zucker- Phosphat-Kette verläuft vom 5' Ende zum 3' Ende (5"->3') während die andere verkehrtherum" vom 3' Ende zum 5' Ende (3'-> 5')verläuft. DNA Verpackung (Chromosomen) Da es sich bei der DNA um eine sehr lange Molekülkette handelt und unser Zellkern nur wenige Mikrometer groß ist, gibt es verschiedene Strategien, um die DNA dort unterzubekommen. Wie du bereits gelernt hast, ist die DNA im Zellkern in 46 Chromosomen ( 23 Chromosomenpaare) organisiert. Die komplette Erbsubstanz also alle 46 Chromosomen kannst du auch als Genom bezeichnen. Jedes Chromosomen besteht aus einem langen DNA Doppelstrang und verschiedenen Proteinen, wie den Histonen. Diese positiv geladenen Proteine verbinden sich mit negativen Phosphatgruppe der DNA, wobei der lange DNA Faden zweimal um jeweils acht Histone gewickelt wird. Das kannst du dir wie bei einem Lockenwickler vorstellen, bei dem die Haare den DNA-Faden darstellen. Zellkem • Von einer Hülle umgeben Kernporen • Nucleus Es entsteht jetzt quasi eine Art Perlenkette, die aus DNA-Faden und Histonkomplexen zusammengesetzt ist. Einen einzelnen Histonkomplex mit DNA kannst du übrigens auch Nukleosom (Perle= Nukleosom) nennen. Diese Perlenkette" ist außerdem zu einer Spirale gewunden, die zu einer noch größeren Spirale verdrillt vorliegt. Am Ende entsteht dann eine Art Wollknäul-das Chromosom. Durch dieses Aufwickeln ist die DNA etwa 40.000-fach kompakter als unverpackte DesoxyribonukleinsäureDesoxyribonukleinsäure. 1. Enthält DNA 2. Steuert die Lebensvorgänge Zusammenfassung • Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) kommt als doppelsträngige, schraubförmige Helix (Doppelhelix) vor. Er Ribosomen Chromatin Nucleoplasma Funktion: Endoplasmatisches Reticolum Miteinander verbundene Membran angrenzende Röhren sowie flachen Membransäckchen (Zisternen) Funktion: 1. Abbau von • Die kleinste molekulare Einheit der DNA ist das Nukleotid (Zucker +Phosphatgruppe + organische Base) • Der Doppelstrang ist über Wasserstoffbrückenbindungen der einzelnen DNA Basen verbunden (Adenin + Thymin und Guanin +Cytosin = komplementäre Basenpaarung) Medikamenten/Giften 2. Lipide/Hormone bilden 3. Synthetisieren • Im Zellkern der Eukaryoten liegt die DNA mit Proteinen verpackt als Chromosomen vor. Ribosomen • Schwimmen im Zellplasma Gerüst aus ribosomaler DNA+Proteinen Polypepdketten-2Proteine entstehen (Ribosomen). Funktion & Bau eines Zellorganells Der Zellkern ist eine Zellorganelle. Funktion: 1. Transportieren Proteine Mitochondrien Das entstehende Nukleosid verbindet sich nun über über das 5. Kohlenstoffatom (5') mit einer Phosphatgruppe. Hierbei entsteht eine Ester bindung zwischen dem besagten Kohlenstoffatom (C) der Desoxyribose und dem Sauerstoffatom (O) des Phosphatrestes. Insgesamt besitzt die menschliche DNA übrigens einen Durchmesser von 2 nm und besteht aus aus circa 3,2 Milliarden Nukleinbasenpaaren. Stäbchenförmige Zellorganells • DNA +Ribosomen in der Matrix • Innere Membran • Intermembranraum Äußeremembran Funktion: 1. Stoffwechsel 2. Energiereiche Stoffe werden abgebaut (Zellatmung) Das jetzt entstehende Molekül aus Zucker, Base und Phosphatgruppe kannst du auch als Nukleotid bezeichnen. Es ist die kleinste Baueinheit der DNA Wie du bereits gelernt hast ist die Desoxyribonukleinsäure als Doppelstrang aufgebaut, den du mit dem Aufbau einer Strickleiter vergleichen kannst. Die Holmen stellen hier zwei parallel verlaufende Molekülfäden, abwechselnd aus Zucker und Phosphat, dar. Sie sind über die jeweiligen Basen über Wasserstoffbrückenbindungen verknüpft. Diese Querverbindung entspricht den Sprossen der Strickleiter. Komplementäre DNA Basen Chloroplasten DNA, Thylakoia, Stroma Ribosomen im Inneren. Innere Membran Intermembranraum • Äußere Membran Funktion: 1. Fotosynthese 2. Enthält die grüne Blattfarbe Golgi-Apperat Zisternen Es kommt hier aber immer nur zu einer Basenpaarung zwischen einer Purinbase und einer Pyrimidinbase. Genauer gesagt verbinden sich nur die Basen Adenin-Thymin (2 Wasserstoffbrückenbindungen) und Cytosin-Guanin (3 Wasserstoffbrückenbindungen) miteinander. . Vesikel Funktion: 1. Abgabe von Sekreten Vakuole Doppelhelix Mittels Röntgenstrahlung konnte noch eine weitere wichtige Erkenntnis hinsichtlich der räumlichen Struktur der DNA gewonnen werden. Sie kommt nämlich nicht in Form einer linearen Strickleiter, sondern als schraubig gewundener Doppelstrang vor. Nach seinen Entdeckern handelt es sich um das Watson Crick Modell... Der DNA Strang windet sich nach je zehn Basenpaaren um die [imagināre) Achse der Schraube. Die „DNA-Schraube" kannst du auch als DNA Doppelhelix oder DNA Helix bezeichnen, da das Wort ,Helix" im griechischen gewunden oder gebogen" bedeutet. Normalerweise handelt es sich um eine rechtsgängige DNA- Helix. Das kannst du dir veranschaulichen, indem du deine rechte Hand so hinhältst, dass der Daumen nach oben zeigt. Deine Finger stellen die Windung der Helix dar, die sich von unten nach oben windet. Einfache Membran Funktion: 1. Speicherort für Abfall- reserve- und Farbstoffe Vesikel • Ovale bläschen Funktion: 1. Transport vieler Stoffe Zellwand Zellulosefasern Funktion: 1. Schutz und Stabilität Zellmembran • Innere & äußere Zellmembran Funktion: 1. Abschirmung zu anderen Zellen 2. Abgrenzung der Zellorganellen Für umfangreichere Informationen schaue dir hierfür gerne unsere Beiträge zu den Chromosomen und homologen Chromosomen Verweis an! Sie enthält das Erbmaterial, welches Stoffwechsel und die Zellteilung kontrolliert. Abgegrenzt durch die Kernhülle, die aus einer inneren und äußeren Membran besteht, findet nur durch die Kernporen ein Stoffaustausch mit dem Cytoplasma statt. i

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und die Anpassung ist. Ein gutes Beispiel dafür ist der Rinderbandwurm der sich andere Lebewesen fortpflanzen muss um die Existen der Regenbandwärmer zu sichern 6. WACHSTUM/ENTWICKLUNG Beren Schoe Dandert sich das Aussehen(e) des Lebens letzte Merkmal ist die Anpassung an de Urewet. Es geht darum dass sich die Lebweses an Ihre Umgebung Wie zum Beispiel der Kaktus. Dieser musste dafür sorgen dass er in einer trocken Unwet oberleben kann, dies schaft er nich nur durch Anpassung Wachstum beruht auf den geregele Menschen Keele rasens de Chren Den erneuern sich unsere Zellen ständig, so keine unsere Zelen (Anname Nervenodien ater als 7 lavets gibt auch Tiere de realebens wachen, 18 de Mandfische inside Lebewesen. Sie zeigen die Kennzeichen des Lebens nicht oder nurschränkt. Da sie aber ONA oder RNA beszem vermutet man, dass sich Viren durch extreme Anpassung an Dan Kakhetserreger immer mehr angepasst und the form vereinfacht haben Ida Ihre Wirtszellen immer meh Aufgaben ihres Stoffwechsels übernahmen) bisnur noch ihre heute Form: Shule und Erbsubstane übrig bli 7. Zellen: Es wird Leben bereichnet wenn es aus Zellen besteht. Die Zelle de leite seltständige Einheit in einem Lebewesen Zusammenfassung • Eukaryoten sind Lebewesen mit Zellkern. Ihre Zellen werden als Euzyte bezeichnet. 8. Evolution: Meistens wird auch die Evolution also die Weiterentwicklung Lebewesen und die Anpassung an die Umgebung als Merkmal des Lebens qsehen. . Zu den Eukaryoten gehören Einzeller, Algen, Pflanzen, Pilze, Tiere und Mensch. Zellwand • Der Zellkern beeinhaltet und schützt bei Eukaryoten die Erbsubstanz (DNA) der Zelle. Bei Prokaryoten schwimmt die DNA frei im Cytoplasma. . Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat kommen ausnahmslos bei Eukaryoten vor. Prokaryoten verfügen nicht über diese Zellorganellen. • Das Zytoskelett sorgt in der Euzyte für die Aufrechterhaltung der Zellform. Es besteht aus Proteinverbindungen. Fortbewgary Kesmembra Kergoaren Mitochonden Speicherung des Eukaryoten Euhany of illum Zellkern (Nacho) Cried pyromen Mitochondrian Peroxisomen Riboromen Verital Zellhem Airl -Ribosoman -Chromatin Eukaryoten Prokaryoten Zellname Euzyte Prokozyte Brp. Menschen Bakterien & Frere Pibre Archacen Algen Eizeller F!!! Ribosomen Zellmembran Zellgrüße 10-15m 1-20 ут Zelltem vorhanden nicht vorhanden. 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RanerER (Eruloplasmatiches Reticulum) Aufgebaut ist die DNA als Makromolekül was bedeutet, dass sie aus sehr vielen zusammengesetzten Einzelbausteinen den sogenannten Nukleotiden (Zucker +Phosphatgruppen + organische Base) besteht. Daraus ergibt sich der genaue DNA Aufbau: Sie liegt als doppelsträngiges Molekül, dass sich um seine eigene Achse wie eine Schraube windet (= Doppelhelix) Pilus (Härchen) • Prokaryoten sind Lebewesen ohne Zellkern. Ihre Zellen werden als Protocyte bezeichnet. • Zu den Prokaryoten gehören Bakterien und Archaeen. • Im Gegensatz zu Eukaryoten befindet sich die DNA bei Prokaryoten freischwimmend im Zytoplasma. Dieser Ort wird in Anlehnung an den Zellkern bei Eukaryoten auch Kernäquivalent genannt. • Die DNA liegt bei Prokaryoten in Form des Bakterienchromosoms (kreisförmig-abgeschlossen und doppelsträngig) vor. Die DNA kommt in jeder Zelle deines Körper vor und ist das Kennzeichen aller Lebewesen. • Die Zellwand hält die Form der Protocyte aufrecht, schützt sie vor osmotischem Druck. Bakteriophagen (Viren) und sich bei den • Außerhalb an der Zellwand befinden sich bei den meisten Prokaryoten Flagellen (Fortbewegungsfunktion) und Pili (Adhäsionsfunktion). Bei den Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze) befindet sie sich hauptsächlich in den Chromosomen im Zellkern. Zurammenfarrend Flagellum Nuclotil Bei den Prokaryoten hingegen schwimmt sie frei im Cytoplasma herum. -Zellwand -Kapsel Zellmembran -Cytoplasma -Zell- wand Nukleotid als kleinster Baustein der DNA Der molekulare Grundbaustein der DNA ist das sogenannte Nukleotid. In einem DNA Molekül sind viele dieser Nukleotide aneinandergereiht. Betrachten wir zunächst aber die Zutaten, die wir für ein Nukleotid benötigen: Zucker Beginnen wir mit dem Zuckermolekül-der sogenannten Desoxyribose. Es handelt sich um eine Pentose, also ein Zuckermolekül bestehend aus fünf Kohlenstoffatomen. Desoxy" bedeutet ohne Sauerstoff, denn wie du in der Abbildung erkennen kannst, fehlt dieser am 2. Kohlenstoffatom. Bei der Ribose hingegen- dem Grundbaustein der RNA-ist der Sauerstoff dort vorhanden. Die Kohlenstoffatome am Zuckermolekül werden mit den Zahlen 1-5 im Uhrzeigersinn durchnummeriert. Das ist wichtig zur Orientierung, damit wir immer wissen, an welchem Kohlenstoffatom eine Verknüpfung erfolgt. Phosphatgruppe Die nächste Zutat für den Aufbau der DNA stellt eine Phosphatgruppe dar. Zucker und Phosphat kommen hier immer im selben Verhältnis (1:1) vor. Jedes Zuckermolekül ist also mit je einem Phosphatrest verbunden. Die Phosphatgruppe besitzt die chemische Zusammensetzung (PO43-). Sie entsteht, wenn Phosphorsäure (H3PO4) in wässriger Umgebung, wie sie in unseren Zellen vorliegt, Wasserstoffprotonen (H+) abgibt. DNA Basen Außerdem benötigen wir jetzt noch 4 organische, Stickstoffhaltige Basen: Adenin (A) Thymin (T) • Guanin (G) Cytosin (C) Sie können je nach chemischem Aufbau in die Stoffgruppen der Purine (Adenin und Guanin) und der Pyrimidine (Thymin und Cytosin) eingeteilt werden. Die Base Thymin ist hier einzigartig für die DNA. Nukleotid Aufbau Schauen wir uns nun an, wie die einzelnen Puzzleteile (,Base, Zucker und Phosphatgruppe") in einem Nukleotid miteinander verknüpft sind. Damit kommen wir den exakten DNA Aufbau schon ein Stück näher. Hierfür ist die Nummerierung der Kohlenstoffatome im Zuckermolekül- der Desoxyribose-wichtig. Der Zucker verbindet sich mit seinem C1- Kohlenstoffatom (1") mit einer der 4 stickstoffhaltigen Basen. Diese Bindung kannst du als sogenannte N-glykosidische Bindung bezeichnen. Darunter kannst du verstehen, dass sich das besagte Kohlenstoffatom des Zuckers mit der Aminogruppe (-NH-) der Base verknüpft. Du kannst die Verbindung aus einem Zucker und einer Base auch als Nukleosid bezeichnen. Ein sehr bekanntes Nukleotid ist übrigens auch das ATP-Molekül - der Energieträger unserer Zellen. DNA Strang Aufbau Machen wir nun auf der nächsten Ebene des DNA Aufbaus weiter: In der DNA bilden nun viele aneinander gereihte Nukleotide einen Strang, den du auch als Polynukleotid (.poly" viele) bezeichnen kannst. Doch wie lautet der genaue DNA Strang Aufbau? Wichtig ist, dass du dir merkst, dass der DNA Strang immer nur an seinem 3' Ende wachsen kann. An ihm befindet sich nämlich eine Hydroxygruppe (-OH), die sich mit einer weiteren Phosphatgruppe eines neuen Nukleotids verbinden kann. Das kannst du auch als komplementäre Basen bzw. Basenpaarung bezeichnen. Wenn du also einen Strang der DNA kennst, kannst du den anderen ergänzen. Aus der Basenpaarung ergibt sich außerdem, dass Adenin und Thymin sowie Cytosin und Guanin immer im selben Mengenverhältnis vorkommen (Chargaff Regel). Aufgrund dieser Bindungsverhältnisse ergibt sich eine sogenannte Antiparallelität der beiden Einzelstränge. Darunter kannst du verstehen, dass die beiden Stränge der DNA gegenläufig (antiparallel) angeordnet sind. Die eine Zucker- Phosphat-Kette verläuft vom 5' Ende zum 3' Ende (5"->3') während die andere verkehrtherum" vom 3' Ende zum 5' Ende (3'-> 5')verläuft. DNA Verpackung (Chromosomen) Da es sich bei der DNA um eine sehr lange Molekülkette handelt und unser Zellkern nur wenige Mikrometer groß ist, gibt es verschiedene Strategien, um die DNA dort unterzubekommen. Wie du bereits gelernt hast, ist die DNA im Zellkern in 46 Chromosomen ( 23 Chromosomenpaare) organisiert. Die komplette Erbsubstanz also alle 46 Chromosomen kannst du auch als Genom bezeichnen. Jedes Chromosomen besteht aus einem langen DNA Doppelstrang und verschiedenen Proteinen, wie den Histonen. Diese positiv geladenen Proteine verbinden sich mit negativen Phosphatgruppe der DNA, wobei der lange DNA Faden zweimal um jeweils acht Histone gewickelt wird. Das kannst du dir wie bei einem Lockenwickler vorstellen, bei dem die Haare den DNA-Faden darstellen. Zellkem • Von einer Hülle umgeben Kernporen • Nucleus Es entsteht jetzt quasi eine Art Perlenkette, die aus DNA-Faden und Histonkomplexen zusammengesetzt ist. Einen einzelnen Histonkomplex mit DNA kannst du übrigens auch Nukleosom (Perle= Nukleosom) nennen. Diese Perlenkette" ist außerdem zu einer Spirale gewunden, die zu einer noch größeren Spirale verdrillt vorliegt. Am Ende entsteht dann eine Art Wollknäul-das Chromosom. Durch dieses Aufwickeln ist die DNA etwa 40.000-fach kompakter als unverpackte DesoxyribonukleinsäureDesoxyribonukleinsäure. 1. Enthält DNA 2. Steuert die Lebensvorgänge Zusammenfassung • Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) kommt als doppelsträngige, schraubförmige Helix (Doppelhelix) vor. Er Ribosomen Chromatin Nucleoplasma Funktion: Endoplasmatisches Reticolum Miteinander verbundene Membran angrenzende Röhren sowie flachen Membransäckchen (Zisternen) Funktion: 1. Abbau von • Die kleinste molekulare Einheit der DNA ist das Nukleotid (Zucker +Phosphatgruppe + organische Base) • Der Doppelstrang ist über Wasserstoffbrückenbindungen der einzelnen DNA Basen verbunden (Adenin + Thymin und Guanin +Cytosin = komplementäre Basenpaarung) Medikamenten/Giften 2. Lipide/Hormone bilden 3. Synthetisieren • Im Zellkern der Eukaryoten liegt die DNA mit Proteinen verpackt als Chromosomen vor. Ribosomen • Schwimmen im Zellplasma Gerüst aus ribosomaler DNA+Proteinen Polypepdketten-2Proteine entstehen (Ribosomen). Funktion & Bau eines Zellorganells Der Zellkern ist eine Zellorganelle. Funktion: 1. Transportieren Proteine Mitochondrien Das entstehende Nukleosid verbindet sich nun über über das 5. Kohlenstoffatom (5') mit einer Phosphatgruppe. Hierbei entsteht eine Ester bindung zwischen dem besagten Kohlenstoffatom (C) der Desoxyribose und dem Sauerstoffatom (O) des Phosphatrestes. Insgesamt besitzt die menschliche DNA übrigens einen Durchmesser von 2 nm und besteht aus aus circa 3,2 Milliarden Nukleinbasenpaaren. Stäbchenförmige Zellorganells • DNA +Ribosomen in der Matrix • Innere Membran • Intermembranraum Äußeremembran Funktion: 1. Stoffwechsel 2. Energiereiche Stoffe werden abgebaut (Zellatmung) Das jetzt entstehende Molekül aus Zucker, Base und Phosphatgruppe kannst du auch als Nukleotid bezeichnen. Es ist die kleinste Baueinheit der DNA Wie du bereits gelernt hast ist die Desoxyribonukleinsäure als Doppelstrang aufgebaut, den du mit dem Aufbau einer Strickleiter vergleichen kannst. Die Holmen stellen hier zwei parallel verlaufende Molekülfäden, abwechselnd aus Zucker und Phosphat, dar. Sie sind über die jeweiligen Basen über Wasserstoffbrückenbindungen verknüpft. Diese Querverbindung entspricht den Sprossen der Strickleiter. Komplementäre DNA Basen Chloroplasten DNA, Thylakoia, Stroma Ribosomen im Inneren. Innere Membran Intermembranraum • Äußere Membran Funktion: 1. Fotosynthese 2. Enthält die grüne Blattfarbe Golgi-Apperat Zisternen Es kommt hier aber immer nur zu einer Basenpaarung zwischen einer Purinbase und einer Pyrimidinbase. Genauer gesagt verbinden sich nur die Basen Adenin-Thymin (2 Wasserstoffbrückenbindungen) und Cytosin-Guanin (3 Wasserstoffbrückenbindungen) miteinander. . Vesikel Funktion: 1. Abgabe von Sekreten Vakuole Doppelhelix Mittels Röntgenstrahlung konnte noch eine weitere wichtige Erkenntnis hinsichtlich der räumlichen Struktur der DNA gewonnen werden. Sie kommt nämlich nicht in Form einer linearen Strickleiter, sondern als schraubig gewundener Doppelstrang vor. Nach seinen Entdeckern handelt es sich um das Watson Crick Modell... Der DNA Strang windet sich nach je zehn Basenpaaren um die [imagināre) Achse der Schraube. Die „DNA-Schraube" kannst du auch als DNA Doppelhelix oder DNA Helix bezeichnen, da das Wort ,Helix" im griechischen gewunden oder gebogen" bedeutet. Normalerweise handelt es sich um eine rechtsgängige DNA- Helix. Das kannst du dir veranschaulichen, indem du deine rechte Hand so hinhältst, dass der Daumen nach oben zeigt. Deine Finger stellen die Windung der Helix dar, die sich von unten nach oben windet. Einfache Membran Funktion: 1. Speicherort für Abfall- reserve- und Farbstoffe Vesikel • Ovale bläschen Funktion: 1. Transport vieler Stoffe Zellwand Zellulosefasern Funktion: 1. Schutz und Stabilität Zellmembran • Innere & äußere Zellmembran Funktion: 1. Abschirmung zu anderen Zellen 2. Abgrenzung der Zellorganellen Für umfangreichere Informationen schaue dir hierfür gerne unsere Beiträge zu den Chromosomen und homologen Chromosomen Verweis an! Sie enthält das Erbmaterial, welches Stoffwechsel und die Zellteilung kontrolliert. Abgegrenzt durch die Kernhülle, die aus einer inneren und äußeren Membran besteht, findet nur durch die Kernporen ein Stoffaustausch mit dem Cytoplasma statt. i