Grundwissen Biologie 10. Jahrgangsstufe

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1 Grundwissen Biologie 10. Jahrgangsstufe A) Stoffwechsel und Organe des Menschen 1. Ernährung - Bestandteile der Nahrung Bestandteile der Nahrung Nährstoffe -Kohlenhydrate -Fette -Proteine Ergänzungsstoffe -Vitamine - Mineralstoffe (Spurenelemente) -Ballaststoffe Wasser Begleitstoffe z.b. Farbstoffe, Konservierungsstoffe Bedeutung Energiequelle Reservestoffe Baustoffe Bau- und Wirkstoffe (Aufbau von Enzymen, Ionenhaushalt) Verdauungshilfe Lösungsmittel, Transportmittel - Verdauung Zerlegung der in der Nahrung enthaltenen Nährstoffe in ihre wasserlöslichen, resorbierbaren Bestandteile: Nährstoffe Kohlenhydrate Wasserlösliche Bausteine Zweifachzucker Einfachzucker Verdauungsort(e) mit Enzymen Mund (Amylase) Dünndarm (Maltase) Fette Glycerin + Fettsäuren Dünndarm (Lipase) Proteine Oligopeptide 20 verschiedene Aminosäuren Magen (Pepsin) Dünndarm (Protease) Wasser wird im Dickdarm rückresorbiert.

2 - Enzyme Biokatalysatoren beschleunigen biochemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie weisen Substrat- und Wirkungsspezifität auf (Schlüssel-Schloss-Prinzip) bestehen überwiegend aus Proteinen - Resorptionsmechanismen Resorption = Aufnahme von Stoffen in die Zelle Diffusion: Bestreben der Teilchen sich gleichmäßig zu verteilen Osmose: Diffusion durch eine semipermeable Membran aktiver/passiver Transport: Aufnahme mit Hilfe von Transportvorrichtungen (Carrier) entgegen / mit dem Konzentrationsgefälle 2. Zellstoffwechsel - ATP (Adenosintriphosphat) Energiereiches Molekül, das in der Zelle unmittelbar zur Verrichtung von Arbeit verwendet wird. Dabei entsteht das energieärmere Adenosindiphosphat (ADP). Der ATP-Vorrat der Zelle ist begrenzt und muss ständig durch Energieträger wie Glucose oder Fettsäuren aus ADP regeneriert werden. - Zellatmung im Mitochondrium ( Zellorganelle, in denen die aerobe Bildung von ATP stattfindet) Gesamtreaktion: C 6 H 12 O O H 2 O 6 CO H 2 O 3. Bedeutung innerer Organe für den Stoffwechsel - Leber Schwerstes Organ und größte Drüse des Menschen mit vielfältigen Aufgaben Allgemein für Stoffumbau, Entgiftung und Speicherung von entscheidender Bedeutung zentrale Aufgabe: Sammel- und Eintrittsstelle für die aus dem Darm aufgenommenen Substanzen Abbauprodukte werden in der Gallenblase gesammelt Gallenflüssigkeit zur Emulgierung der Fette - Niere Organ, das neben der Regulation des Säure-Base- und Salzhaushalts der wassersparenden Ausscheidung von Abfallstoffen wie Harnstoff dient. Die Entsorgung der Abfallstoffe beruht auf Filtration, Resorption (zum Beispiel von Glucose) und aktiver Ausscheidung (Sekretion).

3 4. Atmung und Blutkreislauf - Blutkreislaufsystem Körper- und Lungenkreislauf geschlossenes Röhrensystem bestehend aus Bestandteil Arterien Venen Kapillaren Morphologische Kennzeichen und Aufgabe führen vom Herzen weg, mit Wandmuskulatur führen zum Herzen hin, mit Venenklappen Haargefässe, Stofftransport bis zu den Zellen; Stoffaustausch durch die Kapillarwände Erkrankungen des Blutgefäßsystems Arteriosklerose (Arterienverkalkung): Erkrankung von Arterien, bei der sich fetthaltige Ablagerungen an der Gefäßwand bilden. Sind Herzkranzgefäße betroffen, kann ein Herzinfarkt die Folge sein. Krampfadern: oberflächliche Venen mit knotigen Erweiterungen, Venenklappen undicht - Blut flüssiges Gewebe, das neben dem Stofftransport auch der Immunabwehr, der Informationsübermittlung (Hormone) und dem Wärmetransport dient Bestandteile: Blutplasma und zellulären Anteil, den Blutkörperchen Blutkörperchen: Erythrozyten (rote Blutkörperchen) Sauerstofftransport Leukozyten (weiße Blutkörperchen) Immunabwehr Thrombozyten (Blutplättchen) Blutgerinnung Hämoglobin: Proteinmolekül in den roten Blutkörperchen, das Sauerstoffmoleküle reversibel bindet und dadurch den Sauerstofftransport ermöglicht. - Herz Hohlmuskel Systole: Kontraktion des Herzmuskels Austreiben des Blutes aus den Herzkammern Diastole: Erschlaffen des Herzmuskels Ansaugen des Blutes Herzrhythmus vom Sinusknoten vorgegeben Herzinfarkt: Absterben von Herzmuskelzellen infolge unzureichender Sauerstoffversorgung, meist ausgelöst durch verengte Herzkranzgefäße infolge Arteriosklerose, verläuft ohne sofortige Behandlung tödlich. Blutdruck: Durch die Systole bewirkter und vom Gefäßdurchmesser beeinflusster Druck des Blutes im arteriellen Bereich des Blutgefäßsystems. Zu hoher Blutdruck ist ein gesundheitlicher Risikofaktor.

4 B) Ökologie = Teilgebiet der Biologie, beschäftigt sich mit den Beziehungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt; Begründer: Ernst Haeckel 1. Umwelt eines Lebewesens - Ökosystem: Struktur- und Funktionseinheit aus Biozönose und Biotop - Biozönose: Lebensgemeinschaft aller Arten eines Ökosystems, die durch biotische Faktoren verbunden sind - Biotop: Lebensraum für Lebewesen eines Ökosystems mit all seinen abiotischen Faktoren - abiotische Fakoren: chemische und physikalische Faktoren der unbelebten Umwelt, die auf Lebewesen einwirken; z.b. Temperatur RGT- Regel: erhöht man die Temperatur um 10 C, so steigt die Reaktionsgeschwindigkeit auf das Doppelte bis Vierfache an Auswirkung auf Stoffwechselrate Tiergeographische Regeln A) Bergmannsche Regel: Bei gleichwarmen Tieren nimmt die Größe nahe verwandter Arten von den warmen Zonen zu den Polen hin zu. Licht Fotosynthese Wasser B) Allensche Regel: Abstehende Körperteile verwandter gleichwarmer Tiere sind bei den in kalten Gebieten lebenden Exemplaren meist kleiner. - biotische Faktoren: Wechselbeziehungen der in einem Biotop lebenden Lebewesen zu anderen Lebewesen der gleichen oder einer anderen Art z.b. Fressfeind-Beute-Beziehungen, Parasitismus, Symbiose

5 - ökologische Potenz: Fähigkeit eines Organismus, eine bestimmte Variationsbreite eines abiotischen Umweltfaktors zu tolerieren Kurve gekennzeichnet durch Optimum, Minimum und Maximum - limitierender Faktor: Umweltfaktor, der am weitesten vom Optimum entfernt ist und sich am stärksten begrenzend auf ein Lebewesen auswirkt. - ökologische Nische: Beruf einer Art, Gesamtheit der Beziehungen zwischen einer Art und ihrer Umwelt. 2. Beziehungen zwischen Lebewesens - Population: Individuen einer Art, die im gleichen Gebiet leben und sich uneingeschränkt untereinander fortpflanzen können - Symbiose: Enges Zusammenleben verschiedener Organismenarten mit wechselseitigem Nutzen z.b. Mykorrhiza, Flechten - Parasitismus: Enge räumliche Wechselbeziehung zwischen zwei Lebewesen mit einseitigem Nutzen. Der Parasit entzieht dem Wirt Nährstoffe ohne ihn zu töten. (Endo- und Ektoparasiten) z.b. Fuchsbandwurm - Pilze: eukaryotische, heterotrophe Organismen spielen eine wichtige Rolle als Destruenten (s.u.), Symbionten und Parasiten.

6 3. Aufbau und Mermale eines Ökosystems - Stoffkreislauf - Produzenten: ( Hersteller ) Autotrophe Lebewesen, die aus anorganischen Stoffen organische aufbauen können z.b. Pflanzen, Algen - Konsumenten: ( Verbraucher ) Heterotrophe Lebewesen, die organische Stoffe als Pflanzenfresser (= Herbivore) (Primärkonsumenten) oder als Fleischfresser (= Carnivore) (Sekundärkonsumenten) aufnehmen und sie zum Aufbau ihres eigenen Körpers und zur Energiegewinnung abbauen. alle Tiere - Destruenten: ( Zersetzer ) Heterotrophe Lebewesen, die tote organische Substanzen unter Energiegewinn in anorganische Bestandteile (Mineralstoffe) zerlegen z.b. Pilze, Bakterien - Energiefluss: Weitergabe von Energie in Ökosystemen. Produzenten wandeln Lichtenergie in chemische Energie um, die in Biomolekülen gespeichert ist. Bei jeder Energieumwandlung geht ein Teil der Energie in Wärme über, die sich letztlich im Weltall verflüchtigt. - Trophiestufe: Organismen gleicher Stellung in den Nahrungsketten eines Ökosystems