Evolution der Pflanzen

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1 Evolution der Pflanzen Seit ca. 4,5 Milliarden Jahren gibt es die Erde Die ältesten Fossilien sind 3,5 Milliarden Jahre alt Die ersten Zellen hatten als Roh-material, O,, N (aus diesen Elementen bestehen auch 98% der heutigen Lebewesen)

2 In der Uratmosphäre: Licht, itze, UV Wasser entstand vor ca. 3,8 Milliarden Jahren Ionisierende Strahlen (radioaktive Elemente): viel Energie Komplizierte Moleküle konnten entstehen Wurden in Urmeere ausgewaschen ( Ursuppe ) Bildung von Aggregaten

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4 Begriffsbestimmung: Autotrophie = Selbsternährung ; Synthese organischer Materialien aus anorganischen. eterotrophie = Fremdernährung ; Ernährung durch Abbau aufge-nommener organischer Substanzen

5 Zellähnliche Strukturen, die sich von organischen Molekülen ernähren : heterotroph! Vermehrten sich immer weniger organische Moleküle stehen zur Verfügung Aus einfachen anorganischen Molekülen komplizierte organische: autotroph! Direkte Verwendung der Sonnenenergie

6 Spaltung des Wassers Mehr O 2 in der Atmosphäre O 3 in der äußersten Atmosphäre UV O 2 schädlich; aus Not Tugend: Atmung

7 hlorophyll Wandelt die Energie des Lichtes in eine für Lebewesen verwertbare Energie um (Sonnenenergie = Strahlungsenergie in chemische Energie) Nur wenige Organismen Photosynthese = Band zwischen belebter und unbelebter Natur Der Mensch ist von Pflanzen völlig abhängig!

8 Die zwei Kategorien von Zellen Prokaryontenzelle im Vergleich zur Eukaryontenzelle

9 Prokaryonten Sind immer einzellig Kein Zellkern (DNA nicht an istone gebunden) Meistens 0,1 bis 1µm groß Fehlen einer inneren Kammerung (Kompartimentierung) Fehlen eines ytoskeletts

10 Die Eukaryotenzelle

11 Die Organellen der Eukaryotenzelle Sammelbezeichnung für durch Biomembranen begrenzte Reaktionsbereiche der Zelle, die Kontinuität besitzen

12 Z. B.: Zellkern Mitochondrien Vakuole Plastiden Golgi Endoplasmatisches Retikulum

13 Der Stoff aus dem die Zellen sind Molekulare Bausteine

14 Pauschale Zusammensetzung Wasser % Proteine % Lipide 2-5 % DNA 0,5 % RNA 0,5-1,0 % Polysaccharide 0,1-1,0 % Salze (Ionen) 1,5 %

15 Wasser Einfache chemische Zusammensetzung Dihydrid des Sauerstoffs ( 2 O) Siedepunkt, molekulare Verdampfungs-wärme und Wärmekapazität im Verhältnis zu anderen Dihydriden umd Lösungen hoch Langsame Temperaturänderungen Kühlmittel Sehr hohe und Dielektrizitätskonstante Gutes Lösungsmittel für Ionen

16 Wasser ohe Oberflächenspannung Dichtemaximum nicht bei 0 sondern bei +4 Ist neutral, aber ein Dipol Ionen sind hydratisiert In sehr geringem Maße dissoziiert: 2 2 O = 3 O + + O -

17 p-wert (potentia hydrogenii) Konzentration der + Ionen (besser ydroniumionen) und damit der Säuregrad einer Lösung Negativ dekadische Logarithmus der ydronium- Ionenkonzentration p = -log c( 3 O + ) Neutralpunkt: c( 3 O + ) = 10-7 ; log 10-7 = 7; p = 7 p<7 = sauer, p>7 = basisch

18 Das Wasser als Dipol ydrathülle um ein Kation

19 Phospholipide Grundgerüst von Biomembranen Bestehen aus Glycerin und Fettsäuren und Phosphorsäure

20 Glycerin 3-Körper, 3-wertiger Alkohol (jedes - Atom hat eine ydroxyl = Alkohol-Gruppe) O O O

21 Fettsäuren Sind Säuren, weil sie die arboxyl-gruppe haben O O = OO O O ungesättigte Fettsäuren haben Doppelbindungen Palmitinsäure

22 Phosphorsäure 3 PO 4 O O O O O P O O O P O + + O - O P O O - P O - O - O

23 Ester Alkohol + Säure = Ester + Wasser Phosphorsäure + Glycerin = Glycerin-3-Phosphat (Phosphoglycerin) Fettsäuren können mit dem Phosphoglycerin verestern Auch der Phosphatrest kann weiter verestern (z.b. mit holin = Trimethylethanolamin)

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25 Aminosäuren und Proteine Die ca verschiedenen Proteine unseres Körpers sind aus 20 Aminosäuren aufgebaut Einige kann unser Körper nicht selbst her-stellen = essentielle Aminosäuren Aminosäuren haben eine arboxyl- und eine Aminogruppe Können mit der Peptidbindung Ketten bilden

26 R OO R OO Aminosäuren haben eine arboxylund eine Aminogruppe R N 3 R N

27 Aminosäuren haben amphoteren harakter + 3 N OO R N + + OO - R - + OO N R 2 N OO R Kation Zwitterion Anion undissoziiert

28 Peptidbindung N R 1 O O + N R 2 O O - 2 O + 2 O N R 1 O N R 2 O O

29 Proteine Primärstruktur Sekundärstruktur (α-elix, Faltblatt) Tertiärstruktur Quartärstruktur

30 O Ausschnitt aus einem Proteinmolekül 3 3 OO 2 O 2 O 2 O N N N N N N O 3 O O 2 Tyrosin Alanin Leucin Glycin Asparaginsäure S ystein

31 Sekundärstruktur: α-elix Tertiärstruktur, Einzelkette Quartärstruktur: mehrere Einzelketten ordnen sich an

32 Zucker / Kohlenhydrate Polyalkohole mit einer arbonylgruppe (Aldehyd- oder Ketogruppe); Aldosen, Ketosen Nach der Zahl der -Atome 3, 4, 5, 6 usw. Triosen, Tetrosen, Pentosen, exosen usw. Ringbildungen: Pyranosen, Furanosen α-, β-form, D und L, + und -

33 R O O 2 O O R R O 2 2 O O O Aldehyd Keton Glycerinaldehyd Dihydroxyaceton

34 Zucker verbinden sich mit Zucker Unter Wasserabspaltung: glycosidische Bindung Mehrere Zuckermoleküle der gleichen, oder verschiedener Art können Ketten bilden

35 Einfach- und Mehrfachzucker Monosaccharide z.b.: Glucose, Fructose, Galaktose (exosen); Ribose, Desoxyribose, Ribulose, Xylose (Pentosen) Disaccharide z.b.: Saccharose (Glu + Fru), Maltose (Glu + Glu, α), ellobiose (Glu + Glu, β), Lactose (Galaktose + Glucose) Tri-, Oligo-, Polysaccharide Raffinose (Trisaccharid, Gal, Glu, Fru); Stärke, Glycogen, ellulose (Polysaccharide)

36 Nukleinsäuren Aus mehreren verschiedenen Klassen von Molekülen Nucleotide: Phosphorsäure, Zucker (Pentose) und Base (Pyrimidin und Purin) DNA: D-Desoxiribose, Basen:Thymin, ytosin, Adenin und Guanin RNA: D-Ribose, Thymin durch Uracyl ersetzt

37 N N Pyrimidin 3 O N 2 O N N N N O N O N O Thymin ytosin Uracil

38 Adenin Guanin N N N N Purin N 2 O N N N N N N N N

39 DNA Rückgrat der Schraube: Desoxyribose (5er Zucker) + Phosphat Adenin - Thymin; Guanin ytosin verbinden sich: Doppelstrang; Komplementäre Einzelketten (5 3 und 3 5 )

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41 Ausschnitt aus dem DNA-Molekül Basen: A = Adenin = ytosin G = Guanin T = Thymin Purinbasen Pyrimidinbasen Phosphorsäure Desoxiribose

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43 RNA statt Thymin: Uracyl Messenger-RNA m-rna Ribosomale-RNA r-rna Transfer-RNA t-rna

44 Modell einer t-rnat Aminosäurenakkzeptor Anticodon