Biologie (Fach) / Steop1 Botanik 2013/14 (Lektion)

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  • Diversität der Achsen: Ausläufer (= Stolonen): dienen der vegetativen Vermehrung (z.B. Erdbeere) Rhizom: verdickte (speichernde), unterirdische Achse (z.B. Schwertlilie) Achsenknolle (= Sprossknolle): knollig verdickte, unterirdische, speichernde Achse (z.B. Kartoffel) Sprossdornen: zu Dornen umgebildete Achsen (z.B. Schlehdorn) Sprossranken: zu Ranken umgebildete Achsen (z.B. Kürbis) wasserspeichernde (= sukkulente) Achsen (z.B. Kakteen)
  • Blatt -Aufgaben: Photosynthese Abgabe von Wasser Produktion der fertilen Organe für die sexuelle Fortpflanzung
  • Blatt Aufbau Cuticula obere Epidermis Palisaden parenchym Schwammparenchym mit Intmerzellularräume (Atemhölen) und Leitbündel untere Epidermis mit Spaltöffnungen und Schließzellen Cuticula
  • Diversität der Laubblätter:   einfache (ungeteilte) Laubblätter (z.B. Stieleiche) gefiederte Laubblätter (z.B. Kastanie) wasserspeichernde (= sukkulente) Laubblätter (z.B. Agave) Blattdornen: zu Dornen umgebildete Blätter (z.B. div. Kakteen) insektenverdauende (= carnivoire) Pflanzen: Teile der Blätter sind zu Fallen umgebaut (z.B. Venusfliegenfalle)
  • 6 Reiche (Taxonomie) nach Woese Monera (Prolarypten) Eubaceris Archaeobacteria Fungi Animalia Plantae
  • Soredien Soredien, bei Laub- und Strauchflechten (Lichenes) vorkommende, der vegetativen Vermehrung dienende Strukturen. S. sind von Pilzhyphen umsponnene Gruppen von Algenzellen, die meist an bestimmten Stellen des Thallus, den Soralen, gebildet werden. Sie werden durch den Wind verbreitet und wachsen auf geeigneter Unterlage wieder zu einer Flechte heran.
  • echte Farne z. B. Wurmfarn, Geweihfarn,
  • abgeleitete Merkmale der Gefäßpflanzen (erstmals in Evolo aufgetreten) Gliederung in Achsel Blatt und Wurzel
  • Mendelregel     1. Uniformität der F1-Generation 2. Aufspaltung der F2 3. Freie Kombinierbarkeit der Erbanlagen
  • Geschichtliche Eckpunkte Vererbung 1900 Tschermak, Correns und de Vries entdeckten Mendelregeln 1902 Sutton, Boverie: Vererbungsfaktoren auf Chromosomen - Chromosoentheorie 1953 Watson, Crick: Struktur der DNA
  • Das DNA-Molekül ist schraubig gebaut - Helix besteht aus zwei strängen - doppelsträngig das Gerüst der Helix besteht aus Zucker-Phosphat-Einheiten die "Sprossen" bestehen aus jeweils zwei stickstoffhaltigen Basen (einem Basenpaar), die durch Wasserstoffbrücken verbunden sind ist ein Polynukleotid (besteht aus mehreren Nukleotiden) jedes Nukleotid besteht aus einem Zuckermolekül, einem Phosphorsäurerest, und einer Purin- oder Pyrimidinbase eine Purinbase ist entweder durch zwei oder drei H-Brücken mit einer Pyrimidinbase verbunden
  • Die Nucleotide der RNA und DNA   die Purine - Adenin und Guanin - bestehen aus zwei Ringen  die Pyrimidine - Cytosin und Thymin (bei der DNA) bzw. Cytosin und Uracil (bei der RNA) bestehen aus einem Ring  ein Basenpaar wird jeweils aus einer Purin- und einer Pyrimidinbase gebildet  die Paarung ist nur zwischen sterisch komplementären Basen möglich also:                              A-T (DNA) oder A-U (RNA) mit zwei H-Brücken oder                             G-C mit drei H-Brücken Dadurch sind die zwei Stränge komplementär
  • Replikation Verdoppelung der DNA ist Voraussetzung für die einfache Zellteilung, die Mitose  die H-Brücken werden gelöst -es bilden sich 2 Stränge Strang wird mittels DNA Polymerase ein neuer komplementärer Strang gebildet =exakte Kopie der DNA-Helix
  • Transkription Informationen von der DNA werden auf die RNA übertragen   die DNA-Stränge werden durch die DNA-Polymerase geöffnet RNA-Strang wird gebildet (statt T wird U)
  • Translation Als Translation wird die Synthese von Proteinen in den Zellen lebender Organismen (siehe auch Proteinbiosynthese) anhand der auf mRNA-Moleküle kopierten genetischen Informationen bezeichnet. Die Translation, als ein wesentlicher Teilprozess der Genexpression, ist der Transkription (komplementäre Kopie der DNA-Informationen auf einzelne mRNA-Stränge) nachgelagert, und erfolgt in lebenden Zellen an besonderen Strukturen, den Ribosomen.
  • Arten von RNA   mRNA (messenger-RNA): Übertragung des DNA-Codes tRNA (transfer-RNA): Bindung an und Transport von Aminosäuren rRNA (ribosomal-RNA): Bildung einer ribosomalen Untereinheit
  • Chromosom: ist der Träger der genetischen Information Aufgebaut aus DNA und Protein (1/2  Histon) =Chromatin
  • Zellteilung bei Eukaryoten G1 Phase: Zellgröße verdoppelt sich, gesteigerter Aufbau von Organellen, Enzymen und anderen Molekülen S Phase: DNA wird kopiert G2 Phase Strukturen werden vorbereitet, Chromosomen beginnen zu kondensieren MPhase: Mitose G1-s-G2 Phasen sind zusammen die Interphase
  • Interphase Zellkern mit Zellmembran Chromatin ist zerstreut DNA Repliziert
  • Mitose Interphase Prophase:(Chromosomen kondensieren- werden sichtbar, Nukleoli lösen sich auf, keine Produktion der Ribosomenbstandteile, Polphaserbildung (=Zentromere wandern an Pole , Zentriolen bilden Spindelapparat, Mikrotubuli bilden die Spindelfasern,) Kernhülle löst sich auf Polkappen werden sichtbar Promethaphase: Spindelfaser sichtbar, Chromosomen beginnen zu wandern Metaphase: Chromosomen liegen um Äquatioralplatte eigendl. Zentromere Anaphase: Spindelfasern hängen an kinetochoren an und ziehen zu Polkappen Telophase: Pole kopakt, lockert sich auf - Zellplatte ensteht
  • Meiose =Reduktionsteilung =Voraussetzung für sexuelle Fortplfanzung Anzahl der Chromosomen halbiert von diploid (2n) zu haploid Möglichkeit zur Durchmischung des Erbgutes Prophase Chromosomen schauen dicker aus weil sich die homologen Chromosomen gepaart haben, verkürzen sich auch, (Chrossing over) Metaphase 1: Bivalente Chromosomen ordenen sich an Äquatorialebene Anaphase 1 Spindelfasern setzen wider an Zentromeren an und werden ETWAS auseinadergezogen: GANZE CHROMOSOMEN werden zu den Polen gezogen Telophase 1: wieder an die Pole gezogen Interkinese: Chromosomen lockern leicht auf Metaphase 2 ordnen sich wieder an: Längs Anaphase 2 zu den seitlichen "Polen" gesogen(an den vier Ecken) Telophase 2 kommen an den Polen an und Zelle viertelt sich - HAPLOIDER CHROMOSOMENSATZ 
  • Wissenschaftler die wichtig sind für Theorien über die Evolution Aristoteles: unterschied zwischen der toten Materie, den Pflanzen und den Tieren und Menschen. Carl von Linné: Ursprünglich so viele Arten wie Gott geschafften - später Erkenntnis von Entwicklung aufgrund von Naturgesetzen;Hybridisierung (Kreuzung zwischen verschiedenen Arten) bei der Entstehung der Arten eine große Rolle spielte Jean Baptiste de Lamarck :Theorie der Vererbung erworbener Eigenschaften  Georges Cuvier:Begründer der Paläontologie und vergleichenden Anatomie; Untersuchung von Gesteinsschichten, desto tiefer desto unähnlicher waren Fossilien; Katastrophentheorie, "Katastrophismus", Charles Darwin und Alfred Russel Wallace Begründer der Evolutionstheorie."Wallace-Line"   
  • Evolutionstheorie nach Darwin   1. In jeder Population werden mehr Nachkommen produziert, als bis zum reproduktiven Alter überleben können. 2. Die Mitglieder einer Population variieren in ihrer Gestalt bzw. Verhalten, der Großteil dieser Variation wird vererbt. 3. Einige Varianten dieser vererbten Eigenschaften verbessern die Überlebenschancen und die und die Chancen auf Vermehrung unter den vorherrschenden Bedingungen. 4. Da für die Träger dieser vorteilhaften Eigenschaften die Wahrscheinlichkeit sich zu vermehren größer ist, machen ihre Nachkommen in jeder neuen Generation einen jeweils größeren Anteil aus. Dieser Trend wird differentielle Vermehrung genannt. 5. Die natürliche Selektion ist das Ergebnis der differentiellen Vermehrung: gewisse Eigenschaften treten mit einer größeren Häufigkeit auf (bzw. wurden selektiert), weil ihre Träger mit überproportional mehr Nachkommen zur nächsten Generation beitragen
  • differentielle Vermehrung Träger von vorteilhaften Eigenschaften haben eine größere Chance sich zu vermehren , daher macht ihr Anteile in der nächsten Generation  einen höheren Teil aus.
  • Gen   Abschnitt auf der DNA bzw. auf dem Chromosom, der ein bestimmtes Merkmal codiert
  • Allel:   eine von zwei oder mehreren Ausprägungsformen eines Gens am selben Locus (an derselben Stelle) eines Chromosoms.
  • Genpool:   Gesamtheit aller Genvarianten (Allele) einer Population
  • Genfrequenz   Anteil der verschiedenen Allele eines Gens in einer Population
  • Genetische Drift Der Flaschenhalseffekt: Ein Genpool kann durch Zufall zu driften beginnen, wenn die Population durch eine unselektiv tötende Botanik Evolutionstheorie, Divergenz von Populationen, Arten 5 Katastrophe drastisch reduziert wurde. Oder einfacher gesagt, es kann Zufallsereignisse geben, die den Genpool einer Population stark verändern.
  • allopatrisch Artenbildung durch eine räumliche Barriere entstanden
  • sympatrisch: inmitten einer bestehenden Art entwickelt sich eine neue
  • Nomenklatur Abteilung -phyta bzw. - mycota Unterabeilung - phytina bzw. -mycotina Klasse - atae/-opsica, -phyceae,-mycetes,-lichenes Ordnung - ales Familie -aceae Art
  • Pilze   Die Zellwand besteht aus Chitin (Polysaccharid)  Speicherstoff: Glykogen  Lebensweise: Heterotroph              saprophytisch: Abbau von totem organischen Material              parasitisch: Ernährung von lebenden Zellen  sie besitzen kein Chlorophyll und keine Chloroplasten (Plastiden)  Die Vermehrung erfolgt sexuell und asexuell   Verbreitung durch Sporen Pilze haben überwiegend keine begeißelten Stadien  Aufbau: Pilze bilden Hyphen, das sind Zellfäden, die meist durch Querwände (= Septen) unterteilt sind o Diese Hyphen bilden ein Myzel (= Geflecht von Fäden) ein kompaktes Hyphen-Geflecht heißt Plektenchym (ist kein echtes Gewebe!), das z.B. den Fruchtkörper der Schlauch- oder Basidienpilze aufbaut
  • Phaeophyceae  = Braunalge Vielzeller Vegetationskörper: Thallus Heterokontophyta weisen eine große Variationsbreite auf: sie können von mikroskopisch klein bis zu 70 m lang werden. Zellverbände sind pseudoparenchymatisch, aber auch schon echtes Gewebe (mit Plasmodesmen) Die Zellwand besteht aus Zellulose, eingebettet in Algininschleim Geißeln treten nur bei Sporen und Gameten, sexuell (mit Generationswechsel) mit Oogamie (mit Eizelle) aber auch asexuell (vegetativ) durch den Zerfall von Thalli Vorkommen: meist marin, häufig im flachen Bereich (Gezeitenzone) kühler Meeresregionen (z.B. Schottland, Irland)
  • Rhodophyta Rotalgen  überwiegend Vielzeller Vegetationskörper: Thallus (= Lager) wird bis zu ca. 50 cm groß und ist meist am Untergrund festgewachsen die Zellverbände sind pseudoparenchymatisch (kein echtes Gewebe)  sie haben Chlorophyll a und Phycobiline, deshalb erscheinen sie rötlich die Zellwand besteht aus Zellulose, manchmal mit Gallertschicht aus Agar oder Caragen, viele haben Kalkeinlagerungen ( 700 Mill. Jahre alte Fossilien) man findet keine begeißelten Stadien die Fortpflanzung erfolgt asexuell oder sexuell mit dreiteiligem Generationswechsel (1 haploides und 2 diploide Stadien) Vorkommen: meist marin, Großteils in wärmeren Meeresregionen
  • Bryophyta   Laubmoose größte Gruppe mit ca. 15.000 Arten - alle folios, d.h. mit "Blättchen" - in Cauloid, Phylloid und Rhizoid gegliedert - Gametangienbehälter: Archegonien und Antheridien - gestielte Sporangien mit Deckel und Kalyptra (Rest des Archegoniums, der Haubenartig auf dem Sporangium sitzt) - z. T. Spaltöffnung auf Sporophyt - einfaches Leitgewebe ausgebildet
  • Anthocerotophyta   Hornmoose - nur eine rezente Familie, 4 - 8 Gattungen - thallos: nur lappiger Thallus - langes, schmales Sporangium ("hornförmig), das sich mit zwei Klappen öffnet - Spaltöffnung auf dem Sporophyten - kein Leitgewebe
  • Gymnospermen =Nacktsamer,   ca. 700 Arten  vermutlich nicht monophyletisch,  meist holzige Pflanzen Samenanlagen liegen frei auf den Achsen (Schuppen) oder Blättern. Bestäubung erfolgt meist durch den Wind einige Gruppen haben noch (begeißelte) Spermatozoide, andere haben schon Spermazellen (= männliche Gameten ohne Geißel) bei der Gruppe der Koniferen überwiegen die Nadelblätter als spezielle Anpassung an kühles bzw. kaltes, trockenes Klima 
  • monophyletisch   Von einer Linie abstammen Gegensatz zu  polyphyletisch =von verschiedenen Linien abstammend
  • Klassifikation der Nacktsamer, Gymnospermen    Koniferen, Coniferophyta Ginkopflanzen, Ginkophyta Fiederblättrige Nacktsamer, Cycadophyta (Gnetophyta) (Samenfarne, Pteridospermophyta)  - ausgestorben
  • Coniferophyta   =Koniferen  meist nadelförmige Blätter (= Nadelblätter) mit geringer Oberfläche meist immergrün  meist keinen saisonalen Abwurf der Blätter  an ein kühles bzw. kaltes, relativ trockenes Klima angepasst Männliche und weibliche Zapfen mit Ovulum  wichtiges Element der borealen Vegetation.
  • borealen Vegetation lange, kalte Winter kurze, mäßig warme Sommer geringes Artenwachstum säure Böden wegen langsamer Zersetzung der Streu auf der Nordhalbkugel
  • Fortpflanzung Coniferophyta Männliche Fortpflanzungsorgane Im männlichen Zapfen, genauer gesagt in den Pollensäcken (= Mikrosporangien) findet die Meiose statt, dabei werden haploide Pollenkörner (= Mikrosporen) gebildet. Dieses Pollenkorn bildet den Pollenschlauch aus, der wenige Zellen enthält (Spermazellen ohne Geißel). (Anemogamie). Weibliche Fortpflanzungsorgane: Auf dem weiblichen Zapfen findet man die Samenschuppen, auf denen die (nackten) Samenanlagen sitzen. Die Samenanlage (= Ovulum) besteht aus dem Nucellus (= Megasporangium) und dem Integument (Hüllschicht). Darin entsteht nach der Meiose die haploide Megaspore (die auch dort bleibt) und darin der (winzige) Megagametophyt mit den Archegonien, die die Eizellen enthalten. Nach der Befruchtung (dem Verschmelzen von Spermazelle und Eizelle zur Zygote) wird aus der Samenanlage der Samen, aus dem Integument wird der Samenmantel (= Testa). 
  • Ovolum =Samenanlage bei Coniveren besteht aus Nucellus (Megasporangium) und Integument (Hüllschicht)
  • Zygote entsteht nach der Verschmelzung von Spermazelle und Eizelle
  • Ginkophyta =Ginkopflanzen noch eine rezente Art Sammen ≠ Früchte
  • Sporangium =Sporenbehälter
  • Sporangiophor Sporangienträger
  • Spermatophyten Samenpflanzen
  • Sorus von einer Hülle bedeckte Gruppe von Sporangien