Grundlagen Biologie der Organismen - Cheatsheet.pdf

Zellstruktur: Aufbau und Funktion der Zellorganellen

Definition:

Zellstruktur umfasst die Organisation und Funktion der verschiedenen Zellorganellen, die in einer Zelle vorhanden sind.

Details:

• Zellmembran: selektive Barriere, reguliert Stoffaustausch
• Zellkern: enthält DNA, steuert Zellaktivitäten
• Ribosomen: Proteinbiosynthese
• Endoplasmatisches Retikulum (ER): Synthese und Transport von Proteinen und Lipiden
• Golgi-Apparat: Modifikation, Sortierung und Verpackung von Proteinen
• Mitochondrien: Energieproduktion (ATP)
• Lysosomen: Abbau von Zellabfall
• Chloroplasten (nur in Pflanzenzellen): Photosynthese
• Vakuolen: Speicherung von Stoffen und Abfallprodukten
• Zytoskelett: Struktur und Transport innerhalb der Zelle

Zellmembran: Transportmechanismen und Signaltransduktion

Definition:

Plasmamembran ermöglicht selektiven Stofftransport und Signalübertragung zur Zellkommunikation.

Details:

• Transportmechanismen:
  • Passiver Transport: Diffusion, erleichterte Diffusion, Osmose
  • Aktiver Transport: Primär aktiv (z.B. Na⁺/K⁺-Pumpe), sekundär aktiv (z.B. Symport, Antiport)
  • Vesikulärer Transport: Endozytose, Exozytose
• Signaltransduktion:
  • Rezeptoren: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, Tyrosin-Kinase-Rezeptoren
  • Intrazelluläre Signalmoleküle: cAMP, Ca²⁺, IP₃
  • Signalwege: MAP-Kinase-Weg, PI3K/Akt-Weg

Mitose und Meiose: Zellteilung und genetische Variation

Definition:

Mitose: Teilung einer Zelle in zwei genetisch identische Tochterzellen. Meiose: Bildung genetisch unterschiedlicher Geschlechtszellen durch zwei Teilungen.

Details:

• Mitose: 1 Teilung (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase)
• Meiose: 2 Teilungen (Meiose I und II) – Crossing-over in der Prophase I
• Endprodukte: Mitose = 2 diploide Zellen, Meiose = 4 haploide Zellen
• Genetische Variation: Rekombination (Meiose, Crossing-over)

Genexpression: Transkription und Translation

Definition:

Genexpression erfolgt in zwei Hauptphasen: Transkription und Translation.

Details:

• Transkription: DNA wird in mRNA umgeschrieben durch RNA-Polymerase.
• Initiation: RNA-Polymerase bindet an den Promotor.
• Elongation: RNA-Kette wird verlängert.
• Termination: Transkription endet bei einem Terminator.
• Translation: mRNA wird in ein Polypeptid übersetzt durch Ribosomen.
• Initiation: Ribosom bindet an mRNA.
• Elongation: tRNA bringt Aminosäuren zu Ribosom; Peptidkette wächst.
• Termination: Translation endet bei einem Stop-Codon.

Embryogenese: Vom Befruchtungsstadium zur Organbildung

Definition:

Details:

• Befruchtung: Verschmelzung von Spermium und Eizelle, Zygote entsteht.
• Furchung: Schnelle Zellteilungen ohne Wachstum, Bildung der Morula.
• Blastula: Hohlkugel mit Blastocoel (Flüssigkeitsgefüllter Raum).
• Gastrulation: Zellbewegung führt zur Bildung der Keimblätter (Ektoderm, Mesoderm, Endoderm).
• Neurulation: Ausbildung des Nervensystems aus dem Ektoderm.
• Organogenese: Bildung und Differenzierung von Organen aus den Keimblättern.
• Wichtige Prozesse: Zellproliferation, Zelldifferenzierung, Zellmigration, Apoptose.
• Signalstoffe und Morphogene wie BMP, Sonic Hedgehog, Wnt spielen zentrale Rolle.

Natürliche Selektion: Mechanismen und Auswirkungen

Definition:

Prozess, bei dem sich Organismen mit vorteilhaften Merkmalen eher fortpflanzen und diese Merkmale häufiger in zukünftigen Generationen auftreten.

Details:

• Variation: Individuen innerhalb einer Population unterscheiden sich in ihren Merkmalen.
• Vererbung: Unterschiede in Merkmalen sind genetisch bedingt und können an Nachkommen weitergegeben werden.
• Selektionsdruck: Umweltfaktoren beeinflussen, welche Merkmale vorteilhaft sind.
• Reproduktionserfolg: Organismen mit vorteilhaften Merkmalen haben höheren Fortpflanzungserfolg.
• Anpassung: Populationen entwickeln über Generationen Merkmale, die ihre Überlebens- und Fortpflanzungschancen erhöhen.

Symbiose: Interaktionen zwischen verschiedenen Arten

Definition:

Symbiose bezeichnet die enge, oft langfristige Interaktion zwischen zwei verschiedenen Arten zu gegenseitigem Nutzen.

Details:

• Mutualismus: Beide Partner profitieren (z.B. Bienen und Blütenpflanzen).
• Kommensalismus: Ein Partner hat Vorteile, ohne dem anderen zu schaden (z.B. Epiphyten auf Bäumen).
• Parasitismus: Ein Partner profitiert auf Kosten des anderen (z.B. Bandwürmer im Darm).
• Endosymbiose: Eine Art lebt in der Zelle oder im Körper einer anderen (z.B. Mitochondrien in tierischen Zellen).
• Ektosymbiose: Eine Art lebt auf der Oberfläche einer anderen (z.B. Flechten auf Baumrinde).

Mutation: Arten, Ursachen und Auswirkungen

Definition:

Eine Mutation ist eine dauerhafte Änderung der Nukleotidsequenz im Genom eines Organismus.

Details:

• Arten von Mutationen: Punktmutationen, Insertionen, Deletionen, Duplikationen, Inversionen, Translokationen
• Ursachen: spontane Fehler bei der DNA-Replikation, mutagene Chemikalien, Strahlung (z.B. UV, Röntgen), Viren
• Auswirkungen: neutral (keine Auswirkung), schädlich (Krankheiten wie Krebs), vorteilhaft (evolutionäre Anpassungen)
• Punktmutation: Änderung einzelner Basenpaare
• Insertion/Deletion: Hinzufügen/Entfernen von Basenpaaren, kann Leserastermutation verursachen
• Chromosomenmutation: strukturelle Veränderungen von Chromosomen
• Genommutation: Veränderung der Chromosomenzahl
• Beispiel für Punktmutation: Sichelzellenanämie durch Änderung im \beta-Hämoglobin-Gen
• Wichtige Formel: Mutationsrate \( μ = \frac{Anzahl\ der\ Mutationen}{Genomgröße \times Generationszeit} \)