Biologie (Fach) / Einführung in die Biologie für das Lehramt an Grundschule (Lektion)

Einführung in die Biologie für das Lehramt an Grundschulen. WWU Münster - Dr. Birgitt Oeser WS 2014/2015

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• 1. Vorlesung Kennzeichen / Charakteristika des Lebens (7) Ordnung / Struktur und Funktion Variabilität und Anpassung Reaktion auf die Umwelt Steuerung und Regulation Stoff- und Energieumwandlung Wachstum und Entwicklung Reproduktion
• 1. Vorlesung Biologische Organisationsstufen (9) Tipp: A-M-Z-G-O-O-P-B-Ö/B Atome Moleküle Zellen Gewebe Organe Organismus Population Biozönose Ökosystem / Biosphäre
• 1. Vorlesung Chemische Bindungen - Primärbindungen (apolar) kovalente Bindungen (schwach) polar kovalente Bindungen Ionenbindungen (stark)
• 1. Vorlesung Chemische Bindungen - Sekundärbindungen Dipol-Dipolbindungen Wasserstoffbrückenbindungen Van-der-Waals-Bindungen(Verteilungswahrscheinlichkeit der Elektronen im Laufe der Zeit)
• 1. Vorlesung Chemische Bindungen - Wasser hydrophil = Wasserliebendlipophob = Fettabweisend Hydrophob = WasserabweisenLipophil = Fettliebend
• 1. Vorlesung Eigenschaften des Wassers (4) Tipp: K-A-A-V Kohäsion Ausgleichen von Temperaturdifferenzen  Ausdehnung beim Gefrieren Vielseitiges Lösungsmittel
• 1. Vorlesung pH Werte Säure bei pH-Wert: 0 Protonenspender (H+ im Überfluss) Base bei pH-Wert: 14 Protonenempfänger (H+ - Mangel)
• 1. Vorlesung Abbau und Aufbau von Polymeren Abbau: Durch Hinzunahme von H2O teilt es sich auf.--> Eine kovalente Bindung zwischen den Monomeren spaltet sich auf Hydrolyse Aufbau: Durch Abgabe von H2O bildet es sich.--> Zwischen den Monomeren bildet sich eine kovalente Bindung Kondensation
• 2. Vorlesung Makromoleküle Makromolekül          bestehen aus              Monomer bestehen aus                                                           bestehen aus Proteine                                                    AminosäurenNucleinsäuren                                          NucleotideKohlenhydrate                                          MonosaccharideLipide                                                        Glycerin / Fettsäuren / Phosphorsäure Aminosäuren + Nucleotide + Monosaccharide = Polymere
• 2. Vorlesung Isomere (3) Auftreten von zwei oder mehreren chemischen Bindungen mit gleicher Summenformel und Molekülmasse Strukturisomere (C5H12)      H   H   H   H    HH - C - C - C - C - C - H       H   H   H   H   H Enatiomerelinks (L) und rechtsrum (D) gedrehte (Ta-Tü-Ta-Ta) cis-/trans-Isomere   X          X    \         /     C = C              CIS    /        \  H         H  H         X   \        /   C = C         TRANS   /        \  X         H
• 2. Vorlesung Proteine - Eigenschaften (4) beschleunigen chemische Reaktionen beteiligen sich an Transportvorgängen untersützen die zelluläre Kommunikation wehren fremde Substanzen und Organismen ab
• 2. Vorlesung Proteine - Aufbau Eine Aminsosäure besteht aus einer Aminogruppe (NH2) und einer Carboxylgruppe (COOH). Beide Gruppen werden über ein Kohlenstoffatom miteinander verknüpft Zusätzlich befindet sich an dem C-Atom ein H-Atom und eine Restgruppe.--> Seitenkette Durch einfache Abspaltung von Wasser ensteht eine Peptidbindung--> Ketten entstehen. Ab einer Kettenlänge von 100 Aminosäuren entsteht ein Protein
• 2. Vorlesung Proteine - Strukturen Primärstruktur:Aneinander gereihte Aminosäuren Sekundärstruktur:lokale Faltung der Kette in zwei Grundmotive:α-Helix und β-Faltblatt Tertiärsturktur:räumliche Faltung der Peptidketten Quartiärstruktur:mehrere Tertiärstrukturen übereinander gelappt. Knubbel entsteht
• 2. Vorlesung Kohlenhydrate - Arten und Eigenschaften Monosaccharide (Einfachzucker) Disaccharide (Zweifachzucker) Oligosaccharide (3 - 20 Monosaccharide) Polysaccharide (> 20 Monosaccharide) Dienen als Baumaterial Sind transportabel und speicherbare Energiequellen Dienen als Signal- und Erkennungsstruktur
• 2. Vorlesung Kohlenhydrate - Monosaccharide Glycerinaldehyd             Ribose              Glukose               Fructose <------------Aldose--(Doppelbindung liegt oben-------->  <----Ketose----> (DB liegt mittig) <---Triose----->        <---Pentose--->     <----------Hexose---------------->  (Wie viele C-Atome)
• 2. Vorlesung Nucleinsäuren - DNS und RNS zwei Typen DNS - Desoxyribonucleinsäure (Doppelhelix / -strang)RNS - Ribonucleinsäure (Einfachhelix / -strang) DNS - Informationsspeicher der Lebewesen---> Weitergabe durch Replikation der gesamten DNS RNS - Abschnitte codieren für die Aminosäureabfolge eines Proteins Durch Transkription Umschreibung von DNS zu RNS (Teilkopie) Umschreiben der RNS Sequenz in Aminosäuresequenz durch Translation
• 2. Vorlesung Nucelinsäuren - Nuceotid Nucelotid besteht aus: Phosphatrest Zuckerrest Nucelosid besteht aus Cytosin    Thymin    Uracil    Adenin    Guanin DNS            DNS                       DNS        DNSRNS                            RNS       RNS        RNS
• 2. Vorlesung Nucelinsäuren - Nuceotid Nucelotid besteht aus: Phosphatrest Zuckerrest Nucelosid besteht aus Cytosin    Thymin    Uracil    Adenin    Guanin DNS            DNS                       DNS        DNSRNS                            RNS       RNS        RNS
• 2. Vorlesung Lipide (5) Fette Phospholipide Wachse Carotinoide Steroide 
• 2. Vorlesung Lipide - Eigenschaften Fette – Energiespeicherung, Oberflächenschutz, Phospholipide – Struktur in biolog. Membranen Wachse – Oberflächenschutz Carotinoide – Einsammeln von Lichtenergie Steroide – regulatorisch (Hormone, Vitamine) , Membranbestandteil 
• 2. Vorlesung gesättigte und ungesättigte Fettsäuren ungesättigte Fettsäuren: die cis-ständige Doppelbindung führt zu einer Krümmung des Moleküls
• 3. Vorlesung die Zelle Zelldurchmesser liegt im Bereich von 1-100 μm
• 3. Vorlesung Eukaryoten und Prokaryoten                                    Prokaryoten                                      Eukaryoten Domänen                   Bacteria                                           Pflanzen, TIere, Pilze Zellgröße                   klein                                                 groß Zellkern                      nein                                                 ja Organellen                nein                                                 ja RNS- und                     im Cytoplasma                       RNS-Synthese im Kern    Proteinsynthese                                                        Proteinsynthese im Cytoplasma      Geißeln                  Rotor (Mit Motor)                         Welle       
• 3. Vorlesung Bestandteile von Prokaryoten (4) Kapsel Cytoplasma Ribosome Nucleoid
• 3. Vorlesung Bestandteile von Eukaryoten - Zelle Tier (10/11) Zellkern Ribosomen Cytoplasma Cytoskelett Mitochondrium Zellmembran Peroxisom Endoplasmatisches Ritikulum Lyosom Golgi-Apperat (Centriolen)
• 3. Vorlesung Bestandteile Eukaryoten - Zelle Pflanze (12) Cytoplasma Cytoskelett Chloroplast Vakuole Zellkern Mitochondrium Ribosome Vesikel Golgi-Apperat endoplasmatisches Riticulum Zellwand Peroxisom
• 3. Vorlesung Was eine Zelle des Pilzes zusätzlich? Woroninkörper
• 4. Vorlesung Aufgaben von Membranproteinen (6) Zell-Zellerkennung Tier: verankerung Cytoskelett Tier: Zwischenzellverbindungen Enzymaktivität Signalübertragung Transport
• 4. Vorlesung Selektive Permeablität und Transport der Membran (3) selektive Barriere bzw. selektiv durchlässige Plasmamembran Passiv durch Diffusion (keine Ernergiezufuhr) Aktiv auch gegen Konzentrationsgefälle (mit Energiezufuhr) Massentransport (Exo- oder Endocytose)
• 4. Vorlesung Oxidation/Reduktion/Redoxreaktion Oxidation: Sauerstoffaufnahme Wasserstoffabgabe Elektronenabgabe Reduktion: Sauerstoffabgabe Wasserstoffaufnahme Elektronenaufnahme  Redoxreaktion: einer Redoxreaktion finden Oxidation und Reduktion gleichzeitig statt 
• 5. Vorlesung Katalysator - Biokatalysator wirkt als ein Beschleuniger einer chmieschen Reaktion ohne eigenen Veränderung Biokalatysator: Enzym (katalytisches Proteinmolekül) Ribozym (katalytisches RNS-Molekül) Reaktion läuft mit weniger Energie (schneller)
• 5. Vorlesung Enzym-Substrat Komplex Nur bestimmte Substrate passen gemeinsam in ein aktives Zentrum des Enzyms. --> Neues Substrat entsteht
• 5. Vorlesung T-Optimum und pH-Optimum Enzyme haben bestimmte Temperaturoptima und oder pH-Wert-Optima
• 5. Vorlesung Energiefluss Ökosystem Lichternergie --> Chloroplasten (Photosynthese) --> O2 --> Mitochondrien (Zelltatmung) --> ATP und Wärmeenergie--> CO2 + H2O und wieder von vorne
• 5. Vorlesung Photosynthese 6CO2 + 6H2O --------> C6H12O6 + 6O2 Energiefluss wie im Ökosystem
• 7. Vorlesung Nutzen einer Zellteilung (3) Vermehrung Wachstum Geweberegeneration
• 7. Vorlesung Zellteilung - Prokaryot es entsteht bei der Zellteilung eine genetisch, identische Tochterzelle
• 7. Vorlesung Zellteilung - Eukaryot keine ständige Zellteilung, auch wenn Bedingungen in der Umgebung günstig mehr als ein Chromosom (z.B. Mensch 2 x 23, Taufliege 2 x 4, Roter Brotschimmel 7)  Neu replizierte Chromosomen bleiben nach Replikation eng miteinander assoziiert , werden dann Schwesterchromatiden genannt.  Cytokinese bei Tieren (keine Zellwand) und Pflanzen/Pilze (Zellwand) verschieden. zwei verschiedene Zellteilungen: 1) Mitose – Teil des normalen Zellzyklus zur asexuelle Vermehrung2) Meiose – spezielle Form der Zellteilung zur sexuellen Vermehrung      ---> Gameten/Fortpflanzungszellen 
• 7. Vorlesung Chromosome Chromosom besteht aus 2 Chromatiden Chromatin: Komplex aus DNA & Proteinen
• 8. Vorlesung Darwins Evolutionstheorie (5) 1) Individuen einer Art zeigen erbliche Variablität.2) Alle Lebewesen haben mehr Nachkommen als zur Erhaltung der Art nötig.3) Trotzdem ist die Zahl der Individuen einer Art über einen längeren Zeitraum relativ konstant.4) Die natürlichen Ressourcen sind begrenzt. -> Nicht alle Nachkommen erreichen das Fortpflanzungsalter.5) Es überleben die Individuen, die auf Grund ihrer Merkmale am besten angepasst sind. (Selektion) 
• 8. Vorlesung Einteilung der heutig lebenden Organismen in drei Typen Bacteria Eukarya Archaea
• 9. Vorlesung Entstehung von eucharistischen Zellen (9) aus der prokaryotischen Zelle ging die Zellwand verloren Einfaltung der Plasmamembran --> größere Oberfläche gleiche Volumen Cytoskelett entsteht Ribosome entstehen Anheften der DNA an Membran --> vorläufiger Zellkern Kikrotubuli des Cytoskelett bildeten Grundlage für Geißel Erste Nahrungsvakuolen durch endosymbiotische Aufnahme eines Proteobakteriums entstanden Mitochondrien Durch endosymbiotische Aufnahme eines Cyanobakteriums entstanden Chlorplasten
• 7. Vorlesung Mitose (5) Chromosome frei  Prophase: Chromosome heften sich eng aneinander Metaphase: Chromosome ordnen sich äuatorial an Anaphase: Chromosme teilen sich auf und werden von den Polen angezogen Telophase: Chromatide gehen über in Arbeitshaltung, Kernmembran bilden sich neu
• 7. Vorlesung Meiose 2 Zellteilungsphasen Erzeugung von genetischer Vielfalt bei Produkten
• 9. Vorlesung Protisten sind eine Gruppe nicht näher verwandter mikroskopischer Lebewesen. Dazu gehören alle ein- bis wenigzelligen Eukaryoten, also Algen, Protozoen und einige Pilze. große Struktur und Funktionsvielfalt Zellen im Aufbau wesentlich komplexer als unsere
• 9. Vorlesung Diatomeen Diatomeen sind mikroskopisch kleine, einzellige Algen, deren Zellwand hartschalig, als glasartiges Silikat ausgebildet ist. vielfältige Formen
• 10. Vorlesung Moose - 3 Arten Lebermoose mit kleinem Sporophyt und kurzem Stiel Laubmoos mit gemischtgeschlechtigem Gametophyt, großer Sporophyt mit langem Stiel Hornmoose mit sehr großem Storophyt ohne Stiel 
• 10. Vorlesung Moose - ökologische und ökonomische Bedeutung leichte Sporen --> leichter Transport durch Wind --> weite Verbreitung (feuchte Standorte) viele Zellen sind austrocknungstolerant --> also auch an kalten und trockenen Orten zu finden Moose können auf nackten Sandboden dazu beitragen Stickstoff im Boden zu fixieren Torfmoose bilden bei beständigen Wasserüberschuss umfangreiche Ablagerungen--> riesiges Kohlenstoffreservoir, trägt also dazu bei den CO2 Gehalt der Atmosphäre zu stabilisieren
• 10. Vorlesung Wurzeln unterirdische Organe der Gefäßpflanze--> Wasser- und Mineralstoffaufnahme--> Verankerung im Boden Ursprung: wahrscheinlich aus spezialisierten Zweigen
• 10. Vorlesung Leitgewebe in Leitbündeln organisiert 2 Arten von Leitgewebe: Xylem (Holz):--> Leitung Wasser und darin gelöster Stoffe aus Boden in oberirdische Teile--> Tracheiden (röhrenförmige, tote Zellen) Phloem (Bast)--> Verteilung Zucker, Aminosäuren und andere organische Verbindungen.--> Röhrenförmige, lebende Zellen

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