Biologie (Fach) / Nawi 3. Klausur (Lektion)

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• Monosaccharide und Beispiele „Einfachzucker“ Monomere, die als Bausteine für größere Kohlenhydrate dienen unterschiedliche Anzahl an C-Atomen z.B.Glucose (Traubenzucker), Ribose, Fructose, Glycerinaldehyd, Desoxyribose, a-Mannose, a-Galactose
• Disaccharide zwei Monosaccharide die durch eine kovalente Bindung verknüpft sind z.B. Saccharose (Haushaltszucker) aus Glucose und Fructose Lactose (Milchzucker)
• Oligosaccharide 3-20 Monosaccharide verbunden durch glycosidische Verbindungen, verzweigt dienen als molekulare Etiketten
• Polysaccharide >20 Monosaccharide, große Polymere
• Triosen drei C-Atome, Glycerinaldehyd (kleinstes Monosaccharid) 
• Pentosen  fünf C-Atome, unterschiedliche chem. Eigenschaften und biologische AufgabenBeispiel: Ribose und Desoxyribose
• Hexosen sechs C-Atome, alle sind Isomere, Summenformel: C6H12O6, Glucose, Fructose, Mannose, Galactose
• Beschreiben Sie den Ablauf beim Übergang der Kettenform zur Ringform der Glucose. Welche funktionellen Gruppen (von welchen C-Atomen) sind beteiligt? alle D-Glucosemoleküle dieselbe Summenformel aber unterschiedliche StrukturformelnLineare Form und Ringform (dominiert, da stabiler) = Strukturisomere (Reaktion zwischen Aldehydgruppe und Hydroxylgruppe am C-Atom 5 führt zu Ringform)alpha und beta Ringform = Stereoisomere, keine Enantiomere (kann sich in wässriger Lösung umwandeln da kurzzeitig der Ring sich unter Bildung der linearen Form öffnet) (je nachdem ob OH Gruppe oben unter unten, Orientierung) 
• Was ist eine glykosidische Bindung? Monosaccharide werden durch Kondensationsreaktionen kovalent verknüpft (Dissaccharid hat eine glykosidische Bindung), H2O wird freigesetzt
• Stärke, Glykogen und Cellulose bestehen ausschließlich aus Glucose. Worin unterscheiden sie sich chemisch? Welche Folgen hat das für ihre Verwendung in Organismen? Stärke: Polysaccharide aus α-1,4 und α1,6-glykosidisch gebundener Glucose; Unterscheidung durch Grad der Verzweigung am C-Atom1 und 6; in Pflanzen wird Glucose in Stärke gespeichert, kann Wasser leicht binden, lässt sich hydrolisieren um Energie verfügbar zu machen Glykogen: wasserunlösliches, stark verzweigtes Polymer der Glucose, bei Tieren in Leber und Muskel als Glucosespeicher, lässt sich hydrolisieren um Energie verfügbar zu machen Cellulose: β-1,4 glykosidische Bindungen, unverzweigt/ linear; häufigstes Kohlenhydrat der Erde, widerstandsfähiger, übersteht auch ungünstige Umweltbedingungen ohne Veränderungen
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• Welche chemisch modifizierten Kohlenhydrate spielen bei Organismen eine wichtige Rolle? manche Kohlenhydrate zusätzliche funktionelle Gruppen (Phosphat- und Aminogruppen)Zuckerphosphat -> wichtige Zwischenprodukte im Energiestoffwechsel der ZelleAminozucker -> extrazelluläre Matrix, Zusammenhalt der GewebeChitin -> Außenskelett von Gliederfüßern, Zellwand von Pilzen
• Wann spricht man von Fetten, wann von Ölen? bei Raumtemperatur fest -> Fettebei Raumtemperatur flüssig -> Öle
• Was ist der Unterschied zwischen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren? gesättigte Fettsäuren: nur Einfachbindungen, relativ starr und gerade Kohlenstoffkette, lassen sich eng verpackenungesättigte Fettsäuren: eine oder mehrere Doppelbindungen, Knicke verhindern dichte Verpackung
• Beschreiben Sie den Aufbau von Triglyceriden. Glycerol (kleines Molekül mit drei Hydroxylgruppen, ein Alkohol) und 3 Fettsäuremolekülen (lange unpolare Kohlenwasserstoffkette und polare Carboxylgruppe -COOH), ab einer gewissen Länge hydrophob Synthese: 3 Kondensationsreaktionen, Carboxylgruppe der Fettsäure unter Wasserabspaltung kovalente Bindung mit Hydroxylgruppe von Glycerol -> funktionelle Gruppe „Ester“
• Unterschied Triglyceride und Phospholipide Phospholipide: eine der Fettsäuren durch eine von mehreren phosphathaltigen Verbindungen ersetzt, dadurch besonders amphipatische Eigenschaften
• Wie ist eine Phospholipid-Doppelschicht zusammen gesetzt? hydrophiler Kopf: Cholin und Phosphat, wird von polaren Wassermolekülen angezogenhydrophober Schwanz: Glycerol und Kohlenwasserstoffkette, meiden das Wasser Doppelschicht: in wässriger Umgebung orientieren sich Schwänze nach innen und Köpfe treten in Wechselwirkung mit dem Wasser (zwei Moleküllagen dick und wasserfreier Kernbereich)
• Welche Stoffe werden sonst noch zu den Lipiden gezählt? Carotinoide:Licht absorbierende Pigmente, beim Menschen in zwei Vitamin A gespalten Steroide: Bestandteil von Biomembran, Hormone Vitamine:kleine lebenswichtige Moleküle die der Organismus nicht komplett selbst synthetisieren kann, über Nahrung aufnehmen Wachse: Talgdrüsen in der Haut -> Wachsartiger Überzug,extrem unpolar
• Warum sind Zellen in der Regel sehr klein? Wenn sich ein Objekt vergrößert, nimmt das Volumen stärker zu als die Oberfläche  Zellen müssen ein großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis bewahren um funktionsfähig zu bleibenVolumen -> welche Menge an chemischer Aktivität pro ZeiteinheitOberfläche -> begrenzt Menge an Substanzen, die aufgenommen werden, sowie Abfallprodukte; Einschränkung des Energieaustauschs mit der Umgebung in kleinen Zellen schnellerer Transport
• Funktionen der Plasmamembran Plasmamembran = äußere Begrenzung jeder Zelle, schafft abgeschlossenes aber nicht isoliertes Kompartiment; besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht Funktion einer selektiv permeabelen Barriere (kleinere und unpolare Moleküle durchqueren sie leicht)Homöostase (Erhaltung des konstanten inneren Milieus) (aktiver Transport und passiver Transport)interzelluläre Kommunikation und Empfang extrazellulärer Signale (Kommunikation mit Nachbarzellen)Zell-Zell-Verbindungen (herausragende Proteine binden und heften sich an Nachbarzellen -> Formgebung und Reißfestigkeit)
• Welche Organismen werden zu den Prokaryoten gezählt? Nennen Sie Beispielorganismen. Archaea und Bacteria -> kein Zellkern, keine membranumhüllten inneren Kompartimente
• Zellwand Pflanzen/ Pilze/ Bakterien, außerhalb der Plasmamembran, wirkt als Stützskelett, bestimmt Form, Stabilität, Schutz (z.B. osmotischer Druck, Bakteriophagen, Fressfeinde)  Zwei-Komponenten-Aufbau: ein dominierendes, fibrilläres Makromolekül (Cellulosefibrillen) und einem gelartigen Medium, in das das Makromolekül eingebettet ist (komplexe Polysaccharide und Proteine)
• Kapsel bei manchen Bakterien, Schutz gegen Immunabwehr durch Leukozyten, vor dem Austrocknen (nicht essentiell)
• Innere Membran bei manchen Bakterien, Photosynthese (Energie des Sonnenlichts zur Herstellung von Kohlenhydraten)
• Geißel/ Flagelle bei manchen Prokaryoten, in der Plasmamembran und ggf. äußeren Membran, Motorprotein, dient zur Fortbewegung
• Pilus bei Prokaryoten, ragt aus der Zelloberfläche heraus, dient dem Anheften
• Cytoskelett einige Prokaryoten, unter der Plasmamembran,internes Netzwerk aus helikalen, fädigen Strukturen
• Zellorganellen membranumhüllte Kompartimente mit funktionellen Rollen Zellkern, Mitochondrien, eR, Golgi-Apparat, Lysosomen und Vakuolen, Chloroplasten
• Unterschiede Tier- und Pflanzenzellen Unterschiede: bei Pflanzenzellen Chloroplasten, Zellwand und Zentralvakuolen
• Zellkompartimente des Endomembransystems (+ Aufgaben) raues eR mit Ribosomen besetzt, chemische Modifikation von Proteinen,Transport von Proteinen glattes eR chemische Modifikation kleiner, aufgenommener Moleküle, Ort des Glykogenabbaus Ort der Lipid- und Steroidsynthese Golgi-Apparat modifiziert, konzentriert, sortiert, glykolisiert manche Proteine synthetisiert einige Polysaccharide der Zellwand Lysosomen primäre Lysosomen enthalten Verdauungsenzyme (Zerlegung in Monomere) Abbau von Substanzen und Partikeln
• Aufbau und Funktion eines Mitochondriums chemische Energie der Zwischenprodukte in die universell nutzbare Energieform der Zelle umzuwandeln (ATP = Adenosintriphosphat) Zellatmung = Bildung von ATP in den Mitochondrien mit Verbrauch von Betriebsstoffmolekülen und molekularem Sauerstoff  Aufbau: so groß wie Bakterien, unabhängige Teilung vom Zellkern (Anzahl je nachdem wie viel Energie eine Zelle benötigt) zwei Membranen:  äußere Membran: glatt, Schutzfunktion innere Membran: nach innen gestülpt -> größere Oberfläche, Cristae = stapelförmige Strukturen; kontrolliert welche Substanzen nach innen gelangen  Mitochondrienmatrix = der von der inneren Membran eingeschlossene Raum, enthält Proteine, Ribosomen, DNA
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• Welche Organismen besitzen Plastiden? Welche Typen kann man unterscheiden? nur in Pflanzen und Algen Arten: Chloroplasten = Orte der Photosynthese (Lichtenergie in chemische Energie), nur in Ausnahmefällen bei Tieren wenn z.B. als freie Chloroplasten aus halb verdauten Pflanzen oder Bestandteil einzelliger Algen die im Gewebe des Tieres leben Chromoplasten = Synthetisieren und speichern rote, gelbe und orangefarbene Pigmente Leukoplasten = pigmentlose Speicherorganellen, z.B. Amiloplast (speichert Stärke)
• Aufbau und Funktion eines Chlorplasten zwei umhüllende Membranen (manchmal sogar mehr) zusätzlich eine Reihe von inneren Membranen, bilden Stapel flacher Scheiben (Stapel = Grana / Scheiben = Thylakoide) in Thylakoidmembran wird Lichenergie durch das grüne Pigment Chlorophyll eingefangen und von Proteinkomplexen in die Bildung von ATP investiert Stroma = Flüssigkeit in welcher sich das Grana befindet, enthält Ribosomen und DNA, Umwandlung von CO2 und H2O in Glucose mit Hilfe von ATP 
• Perixosomen akkumulieren toxische Peroxide (unvermeidliche Nebenprodukte biochemischer Reaktionen), gefahrloser Abbau
• Glyoxysomen nur bei Pflanzen, gespeicherte Lipide in Kohlenhydrate umgewandelt, die anschließend zu wachsenden Zellen transportiert werden können
• Aufgaben Vakuolen Funktion der „normalen“ Vakuole und einer kontraktilen Vakuole. Welche Organismen verfügen über diese Vakuolen? Pflanzenvakuolen:  Speicherung : Sekundärstoffe in Vakuolen gespeichert, oft giftig -> Schutz vor Tieren Struktur : Zentralvakuole 90% des Zellvolumens, aufgrund der starren Zellwand bei Pflanzen versteifen sich die Zellen bei Wassereinströmung (Zunahme des Binnendrucks) Fortplanzung : manche enthalten Pigmente (Anthocyane) als visuellen Anreiz um Tiere zur Bestäubung anzulocken Verdauung : einige enthalten Enzyme, die Samenproteine durch Hydrolyse in Monomere zerlegen (Nährstoff des Pflanzenembryos) Kontraktile Vakuolen: bei Protisten im Süßwasser Beförderung von überschüssigem Wasser aus der Zelle Ungleichgewicht salzhaltiges Cytoplasma und Süßwasser -> ständiger Einfluss in die Zelle über spezielle Pore Entleerung
• „9+2“-Anordnung in einem Cilium oder einer Geissel Querschnitt eines Cylium 9x2+2 9 Mikrotubuli-Paare (9x2) „Mikrotubuli-Duplett“ bilden äußeren Zylinder im Zentrum 2 einzelne Mikrotubuli
• Bewegung der Geisseln und Cilien von Eukaryoten? Mikrotubuli-Dupletts sind durch Proteine verbunden Bewegung durch Aneinandergleiten  Motorprotein Dynein (macht Konformationswechsel durch, ändert Konformation reversibel) Konformationswechsel durch ATP angetrieben Mikrotubuli-Duplett verknüpft mit Dynein -> Bindung an das benachbarte Duplett durch Änderung der Raumstruktur der Dyneinmoleküle bewegt sich das Duplett am benachbarten Duplett entlang Protein Nexin verhindert dass sie aneinander vorbeigleiten  Cilium biegt sich Kinesin für Transport der proteinbeladenen Vesikel
• Bestandteile des Cytoskeletts Actinfilament: unterstützen Beweglichkeit der Zelle, legen Gestalt der Zelle fest und stabilisieren Intermediärfilamente (nur in Tierzellen): bilden Haare, Hufe, Nägel,Zugspannung -> Reißfestigkeit Mikrotubuli: bilden in manchen Zellen ein stabiles internes Skelett, bauen in der Zelle ein Schienensystem auf, über das Motorproteine Partikel transportieren
• Plasmodesmen Kanäle, die das Cytoplasma benachbarter Zellen verbinden, ca. 20-40 nm Durchmesser erlauben Diffusion von Wasser, Ionen, kleinen Molekülen, RNA und Proteinen zwischen verbundenen Zellen
• Bestandteile und Funktion der extrazellulären Matrix von Tieren Bestandteile: 1) fibrilläre Proteine (wie Kollagen)2) Matrix aus Glykoproteinen „Proteoglykane“ (lange Polysaccharidketten)3) Proteine, die die fibrillären Proteine mit der gelartigen Matrix aus Proteoglykanen verbindet Funktion:- hält Zellen in Gewebe zusammen („intrazellulärer Klebstoff“)- mechanische Eigenschaften (z.B. mineralisierte Komponente dort abgelegt)- Filtration von Substanzen, die zwischen Geweben ausgetauscht werden (z.B. Niere)- unterstützt Orientierung wandernder Zellen (z.B. während der Embryonalentwicklung)- chemische Signalübermittlung, Proteine (z.B. Integrin) verbindungen Plasmamembran der Zelle mit EZM -> Kommunikation
• Endosymbiontentheorie Mitochondrien und Plastiden sind aus einer Zelle entstanden, die von einer anderen Zelle aufgenommen wurde, woraus sich eine symbiotische Beziehung entwickelt hataufgenommene Zelle gibt Autonomie und diverse, unwichtige Funktionen aufÜbertragung von Genen auf die WirtszelleMitochondrien und Plastiden sind Überbleibsel der Symbionten, spezialisierte Funktionen (vorteilhaft für Wirtszelle) Argumente:Plastiden ggf. entstanden durch Eukaryot, das Cyanobakterium durch Phagocytose aufnimmt DNA-Sequenzierungen des mitochondrialen und des Plastidengenomsin Japan einzelliger Eukaryot, der einen großen Chloroplasten enthält (Hatena), der Chloroplast ist ein Überrest einer einzelligen Grünalge die aufgenommen worden ist 
• Aufbau einer Biomembran Bestandteile: Lipide, Proteine, Kohlenhydrate Lipide => physische Integrität der Membran, Barriere für hydrophile Teilchen Proteine => nicht-kovalent mit ihren hydrophoben Bereichen in die Phospholipid-Doppelschicht eingebettet, hydrophile Domänen ragen ins wässrige Medium Membranproteine => Stofftransport durch Membran, Empfangen chemischer Signale Kohlenhydrate => an Protein- oder an Lipidmoleküle gebunden, ragen in extrazellulären Raum, interagieren mit Substanzen aus der Umgebung (Glykoproteine oder Glykolipide) Cholesterolmoleküle => zwischen Phospholipidschwänzen, beeinflussen Fluidität Periphere Membranproteine => dringen überhaupt nicht in Doppelschicht integrale Membranproteine => durchspannen Doppelschicht oder teilweise
• Wodurch wird die Fluidität einer Biomembran beeinflusst? Lipidzusammensetzung: möglichst kurzkettig, wenig Cholesterol, ungesättigte Fettsäuren Temperatur: möglichst hoch 

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