Johannes-Scharrer-Gymnasium Nürnberg
Die „roten Fäden“ durch die Biologie
Grundwissen 5.-10. Klasse
Oberflä-che
Informa-tion
Evolu-tion
..............
Fortpflan-zung
Energie
Oberflä-che
Informa-tion
..............
Fortpflan-zung
Energie
Stoff- und Ener-
gieumwandlung
Variabilität und Angepasstheit
Struktur und
Funktion
Steuerung und
Regelung
Evolution Information
Reproduktion
Organisations-
ebene
Stoff- und Ener-gieumwandlung
Variabilität und Angepasstheit
Struktur und
Funktion
Steuerung und
Regelung
Evolution Information
Reproduktion
Organisations-ebene
Stoff- und Ener-gieumwandlung
Variabilität und Angepasstheit
Struktur und Funktion
Steuerung und Regelung
Evolution Information
Reproduktion
Organisations-
ebene
Struktur und Funktion Information Evolution seit
5./9. Jgst.
5a Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5./9. Jgst. 5a Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Teilchenmodell (Mittelstufe)
Alle Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen, die sich in Größe, Form und Masse unterscheiden. Teilchen ist ein Sammelbegriff für Atome, Moleküle und Ionen.
Zwischen den Teilchen ist nichts (Vakuum). Die kleinen Teilchen verschiedener Stoffe unterscheiden sich in Masse, Form, Größe und evtl.
Ionenladungszahl. Die kleinen Teilchen sind ständig in Bewegung. Beim Erwärmen einer Stoffportion nimmt ihre
(durchschnittliche) Bewegungsenergie zu, beim Abkühlen nimmt sie ab. Bei gleichbleibender Temperatur bleibt die Bewegungsenergie aller kleinen Teilchen zusammen genommen un-verändert.
Zusammenstöße zwischen zwei kleinen Teilchen verlaufen so, dass beide zusammengenom-men ihre Bewegungsenergie behalten.
Mit zunehmender Temperatur nimmt der Abstand zwischen den Teilchen meistens zu, oder der Druck den die Teilchen auf die Gefäßwand ausüben steigt an, weil sich die Zahl der Teil-chenstöße auf die Wandfläche erhöht.
Zwischen den kleinen Teilchen herrschen Anziehungskräfte, die stark vom Abstand abhängig sind. Je kleiner die Abstände zwischen den Teilchen sind, desto größer sind die Anziehungs-kräfte.
Wie jedes Modell ist auch das Teilchenmodell nicht perfekt, sondern hat Grenzen.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5./8. Jgst. 8 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5./8. Jgst. 8 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Eukaryot Zelle
Prokaryot
Zelle: kleinste lebensfähige Einheit
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5./9. Jgst. 10 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 5./9. Jgst. 10 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Nervensystem
Vom Reiz zur Reaktion:
Reiz
?
Reaktion
Struktur und Funktion Information Evolution seit
5./6./8./10.
Jgst. 13
Struktur und Funktion Information Evolution seit
5./6./8./ 10. Jgst. 13 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Stoffwechsel - Aufnahme von Stoffen
(Energieträger, Baustoffe, …)
- Umwandlung von Stoffen zum Aufbau und
für die Energieversorgung des Körpers
- Abgabe von nicht verwertbaren Stoffen
Umwandlung in
elektrische Signale
Sinneszelle
Reaktion
Fang
! im Sinnesorgan Ohr
elektrische
Weiterleitung
Sinnesnerv
elektrische
Weiterleitung
Bewegungsnerv
Verarbeitung im
Gehirn
Muskel
Schallwellen
als
Reiz
Umwandlung in
elektrische Signale
Sinneszelle
Reaktion
Fang
! im Sinnesorgan Ohr
elektrische
Weiterleitung
Sinnesnerv
elektrische
Weiterleitung
Bewegungsnerv
Verarbeitung im
Gehirn
Muskel
Schallwellen
als
Reiz
Umwandlung in elektr. Signale
Sinneszelle
Reaktion
elektrische
Weiterleitung
Sinnesnerv
elektrische
Weiterleitung
Bewegungsnerv
Verarbeitung im
ZNS
Muskel
Reiz:
Schallwellen
Rezeptoren
(Sinneszellen)
Reize
ZNS
(Gehirn + Rückenmark)
sen
sori
sch
e
Ner
ven
bah
n
moto
risc
he
Ner
ven
bah
n
Peripheres Nervensystem
animalisch vegetativ
(willkürlich) (unwillkürlich)
Effektoren
Reaktion
innere Organe,
Muskeln,
Drüsen
Skelett-
muskeln
Fang
!
Zellkern
energiereiche Stoffe
Traubenzucker
energiearme Stoffe Wasser, Kohlenstoffdioxid
Wärme,
ATP
Abbau ohne Sauerstoff
(anaerob)
weitere Abbauprozesse
Gärung
Alkohol oder Milchsäure
Abbau mit Sauerstoff
(aerob)
Zellatmung
Lichtenergie
Fotosynthese
heterotrophe Lebewesen nehmen diese auf von autotrophen Lebe-wesen selbst hergestellt
Ei energiereiche Stoffe Traubenzucker
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5. Jgst. 30 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 5. Jgst. 30 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Informations-entnahme
aus
Diagrammen
1. Gib an, was das Diagramm überhaupt darstellt. (hier: Das Diagramm zeigt die Körpertemperatur eines Igels in Abhängigkeit vom Jahresverlauf)
Regel: x-Achse: vorgegebene Werte, unabhängige Variable (hier: Jahreszeit)
y-Achse: gemessene Werte, abhängige Variable (hier: Körpertemperatur)
Es wird also immer der Wert auf der y-Achse in Abhängigkeit von dem Wert der x-Achse dargestellt.
2. Beschreibe das Diagramm abschnittweise, beginnend von kleinen Werten auf der x-Achse zu großen (hier: Von August bis Anfang Oktober bleibt die Körpertemperatur gleich, und zwar bei ca. 39°C)
3. Beschreibe nicht jeden kleinen „Huckel“, sondern bleibe beim Wesentlichen und gib den allgemeinen Trend an! Wichtig:
Trenne immer die Diagramm-Beschreibung von der -Auswertung/Interpretation! Beschreibe ein Diagramm so, dass ein anderer nach deiner Beschreibung eine
grobe Skizze des Diagramms anfertigen könnte!
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
5. Jgst. 31 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 5. Jgst. 31 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Anfertigen eines
Diagramms
1. Wähle den passenden Diagrammtyp (Säulen-, Linien-, Tortendiagramm …) aus. 2. Lege die Achsenbelegung fest (x-Achse: vorgegebene Werte; y-Achse: gemessene Werte) 3. Beschrifte die Achsen mit den Messgrößen und den Einheiten (hier:x-Achse: Jahreszeit [Monate]; y-Achse: Körpertemperatur [°C]) 4. Achsenskalierung: Sieh dir den kleinsten und den größten Wert einer Achse an und teile dann die Achse in gleich große beschriftete Abschnitte ein 5. Sind verschiedene Messwert-Reihen vorhanden, füge eine Legende hinzu. 6. Datenpunkte verbinden? Hängen die einzelnen Werte voneinander ab, dann kannst du die Datenpunkte verbinden, ansonsten darfst du das nicht!
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 32 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 32 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Evolutionstheorie
nach Darwin
Mutation
Evolution (Geschichte des Lebens)
Mutation Zufällige Veränderung der Erbinformation, die bei einem Lebewesen zu verän-derten Eigenschaften führen kann. Mutationen können sich positiv, negativ oder gar nicht auswirken.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 33 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 8. Jgst. 33 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Die 5 Reiche der Lebewesen
verschiedene Nachkommen
(durch Mutationen und
geschlechtl. Fortpflanzung)
Überproduktion an Nachkommen
Fortpflanzung
natürliche Selektion:
wegen der Konkurrenz überleben nur
die an die jeweiligen Umweltbedingungen
am besten Angepassten einer Art
Änderung der Umweltbedingungen
Abänderung der Art
bzw. Entstehung neuer Arten
Pflanzenzelle (Chloroplasten und
Mitochondrien)
Tierzelle (nur Mitochondrien)
Pilzzelle (nur Mitochondrien)
eukaryotische Einzeller (Mitochondrien, teilw. zusätzlich Chloroplasten)
z.B. Euglena
prokaryotische Einzeller (Bakterien) (weder Mitochondrien noch Chloroplasten)
Eukaryoten mit Zellkern
Prokaryoten ohne Zellkern
Jahreszeit [Monate]
Jahreszeit [Monate]
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 34 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 8. Jgst. 34 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Kennzeichen der
Gliederfüßer
Gliederfüßer Wirbeltiere
Körper-
gliederung
Kopf- Brust- Hinterleib Gegliederte „Füße“
(Insekten sechs; Spinnen acht; Krebse zehn)
aus Segmenten bestehend
Kopf-Rumpf- meist 4 Gliedmaßen
keine Segmente
Blutkreis-lauf
Röhrenherz und offener Blutkreislauf (keine Blutgefäße)
gekammertes Herz mit ge-schlossenem Blutkreislauf
(mit Blutgefäßen)
Nerven-system
Bauchmark Rückenmark
Skelett Außenskelett aus Chitin Innenskelett mit Wirbelsäule aus Kalk + Knorpel
Augen meist Facettenaugen Linsenaugen
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 35 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 8. Jgst. 35 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Unvollkommene Verwandlung
Vollkommene Verwandlung
Unvollkommene Verwandlung (z.B. Heuschrecken)
Die Insektenlarve entwickelt sich durch mehrere Wachstums- häutungen allmählich zu einem geschlechtsreifen Tier (Imago). Larve und Imago sehen verschieden aus.
Vorteil: geringerer Material- und Energieaufwand
Vollkommene Verwandlung (z.B. Schmetterlinge, Käfer)
Mit der vorletzten Wachstumshäutung der Insektenlarve wird eine Puppe (keine Nahrungsaufnahme) gebildet, in der die Verwandlung der Larve zu einem geschlechtsreifen Tier (Imago) stattfindet (Metamorphose). Larve und Imago sehen verschieden aus.
Vorteil: keine Nahrungskonkurrenz zwischen Larve und Imago
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 36 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 36 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Homologe Organe Analoge Organe
Homologe Organe sind bauplangleiche, teilweise funktionsverschiedene Orga-
ne. Zeichen von Verwandtschaft!
Beispiel: Vogelflügel und Menschenarm
Analoge Organe sind bauplanverschiedene, aber funktionsgleiche Organe. kein Zeichen von Verwandtschaft
Ursache: Angepasstheit an gleiche Umweltbedingungen
Beispiel: Vogelflügel und Insektenflügel
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
8. Jgst. 37 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 37 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Bau der Nervenzelle
Axon
Schwann´sche Zelle (Hüllzelle)
Soma (Zellkörper) mit Zellkern
Dendriten
Endknöpfchen ( Synapsen)
Ranvier´scher Schnürring
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 38 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 38 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Bau und Funktion der Synapse
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 39 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 39 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Genetische Information
Genetische Information
Der Informationsträger ist die Desoxyribonuklein-säure (DNS oder engl. DNA).
Sie enthält die gesamte Bauanleitung eines Lebe-wesens und steuert seine Lebensvorgänge.
Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, der den Bau-plan eines Proteins festlegt.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 40 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 40 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Bau der DNA
Das DNA- Molekül besteht aus einem Doppelstrang. Jeder Doppelstrang enthält den Zucker Desoxyribose
und Phosphatgruppen abwechselnd. An jedes Des-oxyribose-Molekül ist ein der Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin) gebunden.
Die beiden Stränge sind über die Basen miteinander verbunden.
Der DNA-Doppelstrang ist in Form einer Doppelhelix um eine gemeinsame, gedachte Achse gewunden.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 41 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 41 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Proteinbiosynthese
Proteinbiosynthese
Neubildung von Proteinen in Zellen durch Übersetzung der Informationen der DNA
Zwei Teilschritte: 1 Transkription: Von einem DNA-Abschnitt wird eine einsträngige Kopie angefertigt - die messenger-RNA (m-RNA); diese verlässt bei Eukaryoten den Zellkern 2 Translation: Informationen der m-RNA wird an den Ribosomen in eine Aminosäure-Sequenz ( Protein) übersetzt.
Befruchtung
einer Eizelle
1n
1n
Trennung der
Zweichromatid-Chromosomen
1n
Verdopplung der
Einchromatid-Chromosomen
2n
Urspermienzelle
2n
Trennung der homologen
Zweichromatid-Chromosomen
1n
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 42 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 42 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Mitose
Mitose in Körperzellen (Kernteilung bei der Entstehung zweier identischer Tochterzellen)
Bedeutung
Ungeschlechtliche Fortpflanzung und Wachstum Ergebnis
Zwei identische / erbgleiche (Tochter)zellen mit doppeltem Chromosomensatz (2n)
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 43 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 9. Jgst. 43 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Meiose
Meiose in Urgeschlechtszellen (Erzeugung von Keimzellen)
Bedeutung
geschlechtliche Fortpflanzung
Halbierung des Chromosomensatzes zur
Erhaltung der arttypischen Chromoso-menzahl (Reduktionsteilung)
Schaffung genetischer Vielfalt
Ergebnis
Vier erbungleiche Zellen (Eizelle/Spermien bzw. Pollen) mit einfachem Chromosomensatz (1n)
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 44 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
9. Jgst. 44 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Werkzeuge der Gentechnik
Die Gentechnik umfasst sowohl die theoretischen Grundlagen als auch die praktischen Methoden zur Analyse, gezielten Veränderung und Übertragung von Erbmaterial. Die Werkzeuge der Gentechniker: Enzyme
Restriktionsenzyme („verschiedene biologisch selektive Scheren“) erkennen auf der DNA eine bestimmte Basen-abfolge und schneiden die DNA an dieser auf.
Ligasen („biologisch aktive Kleber“) kleben DNA-Stücke aneinander.
Vektoren z.B. Bakterien: Plasmide der Bakterien transportieren das eingesetzte DNA-Stück
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 45 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 45 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Verdauung
2n
Verdopplung der
Einchromatid-Chromosomen
2n
Körperzelle
2n
Trennung der
Zweichromatid-Chromosomen
in Einchromatid-Chromosomen
Fett-Molekül
Protein-Molekül (Ausschnitt)
Stärke-Molekül (Ausschnitt)
Wasser-Molekül
Lymphgefäß
Blutgefäß
Dickdarm
Wasserentzug
und Ausscheidung
Dünndarm
Verdauung
und Resorption
Magen
Vorverdauung
Mundraum
Vorbereitung
und Vorverdauung
Aminosäure
Einfachzucker-Molekül
(z.B. Glucose)
Fettsäure
Glycerin
Bauch-
speicheldrüse
Verdauung:
Zerlegung der Nährstoffteilchen in kleinere Bestandteile, um die
Aufnahme ins Blut/Lymphe zu ermöglichen
Vier Prinzipien der Verdauung: 1 Zerkleinerung
2 Resorption 3 Wasserrückgewinnung 4 Ausscheidung
Wassermoleküle
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 46 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 46 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Enzyme
Enzyme
Proteinmoleküle als „Nanowerkzeuge“, die den Auf-, Um- und Abbau aller von der Zelle benötigten Teilchen bei Körpertemperatur beschleunigen bzw. erst ermöglichen. Substratspezifität: nur ein bestimmtes Substrat wird umgesetzt
Wirkspezifität: nur eine bestimmte Reaktion wird katalysiert
Biokatalysator: verringert die Aktivierungsenergie (EA), liegt nach der Reaktion unverändert vor
pH-Abhängigkeit pH-Optimum
Reaktionsgeschwindigkeit ist temperaturabhängig (RGT-Regel: „Bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C verdoppelt bis vervierfacht sich die Reaktionsgeschwindigkeit“)
Temperaturoptimum Inaktivierung durch Denaturierung (Veränderung der Raumstruktur)
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 47 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 47 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Diffusion Osmose
Diffusion: Teilchen bewegen sich in Flüssigkeiten oder Gasen von Orten höherer zu Orten niedrigerere Konzentration bis zum Konzenztrationsausgleich.
Osmose: Diffusion durch eine semipermeable Membran, die nur bestimmte Teilchen durchlässt.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 48 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 48 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Aktiver und passiver Transport durch die
Biomembran
benötigt keine Energie benötigt
Energie
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 49 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 49 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
ATP als „Zellakku“
Energie-Übertragung auf ATP
(Kurzzeit-Energiespeicher/-träger)
Das Adenosintriphosphat-Molekül (ATP) wird wie ein Akku ständig entladen (gespalten) und wieder geladen (regeneriert).
semipermeable Membran (z.B. durchlässig für Wasserteilchen , aber nicht für Zuckerteilchen)
nach einiger Zeit
• Wasserteilchen
• Zuckerteilchen nach einiger Zeit
= Enzym
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 51 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 51 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Umweltfaktoren
abiotische Faktoren (aus der unbelebten Umwelt) z.B.
biotische Faktoren (aus der belebten Umwelt) z.B.
Temperatur Fressfeinde
Licht Nahrung
Boden Konkurrenz
Wasser Krankheitserreger
Luft Parasiten
… Nahrungspflanze
…
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 52 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 52 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
ökologische Potenz
Konkurrenzausschlussprinzip
ökologische Potenz
Fähigkeit eines Organis-mus, Schwankungen eines Umweltfaktors bei natürlicher Konkurrenz zu ertragen.
(Im Pessimum ist das Lebewesen noch überlebens-fähig, aber pflanzt sich nicht
mehr fort.)
Konkurrenzausschlussprinzip
Arten, die um dieselben Ressourcen konkurrieren, können auf Dauer nicht im gleichen Lebensraum existieren.
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 53 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 53 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Ökologie
Ökologische Nische
Ökologie
= Wechselwirkungen der Lebewesen untereinander und zu ihrer Umwelt
Organismus
Population
Ökosystem
Biotop + Biozönose
Ökologie
= Wechselwirkungen der Lebewesen untereinander und zu ihrer Umwelt
Umwelt
Art
ökologische
Nische
Umweltansprüche
Umwelt-
faktoren
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 50 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 50 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Mitochondrien
Ökologische Nische: Nutzen der biotischen und abiotischen Um-weltfaktoren durch eine Art
Zellatmung
Kohlenhydrate
Glucose
ATP
Stoffwechselreaktionen, die Energie benötigen
Sauerstoff
Wasser +
Kohlenstoffdioxid
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 54 Struktur und Funktion Information Evolution
seit 10. Jgst. 54 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung
Steuerung und Regelung Methoden
Stoffkreislauf
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 55 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 55 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Energiefluss durch die verschie-
denen Trophie-Ebenen
Alle Energie auf der Erde kommt von der Sonne (Ausnahme: Kernenergie). Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden (Energieerhaltung). Sie lässt sich von einer Form in eine andere umwandeln (Energieumwand-
lung).
Bei jedem Umwandlungsschritt wird ein Teil der Energie in nicht mehr nutzbare (= zurückverwandelbare) Wärme umgewandelt (Energieentwer-tung).
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 56 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 56 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Fressfeind-Beute-Beziehungen
„Balanciertes Ungleichgewicht“
Bottom-up-Regulation: Beute-Population reguliert Fressfeind-Population
+: „je mehr, … desto mehr“ oder: „je weniger, … desto weniger“
-: „je weniger, …desto mehr“ oder: „je mehr, … desto weniger“
Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 57 Struktur und Funktion Information Evolution
seit
10. Jgst. 57 Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Fortpflanzung
Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Methoden
Symbiose
Parasitismus
Symbiose
Beziehung zwischen artverschiedenen Lebewesen zum ge-genseitigen Nutzen („Kampfgleichgewicht“)
z.B. Einsiedlerkrebs/Nesseltier Vorteil: Krebs: Schutz / Nesseltier: neue Nahrungsgründe
Parasitismus
Beziehung zwischen artverschiedenen Lebewesen
zum Nutzen der einen Art (Parasit) und zu Lasten der ande-ren (Wirt)
z.B. Zecke und Säugetier/Mensch
+
+
+
-
Population
Beute
Population
Fressfeind
+
-
Produzenten Konsumenten
Destruenten
lebende org. Substanz als Nahrung
CO2 O2
CO2 O2
O2 CO2
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