Allgemeines

Allgemeines  bios: Leben è Lehre von allem Lebendigem   Botanik (Flora) Zoologie (Fauna) Mikrobiologie (Kleinstlebewesen) Genetik (Vererbungslehre) Physiologie (Lehre von den Abläufen) Ökologie Humanbiologie   BIO: natürlich, Qualitätskennzeichen (Biobauer, Bioprodukte)   ÖKO: (griech. oikosè Haus); Haushalt der Natur; (è Ökonomieè Haushalt, Hauswirt-schaft) Öko als Vorsilbe è Qualitätsbegriff; Ökologisierung = umweltschonendes Verhalten   Definition Ökologie ist die Wissenschaft die sich mit den Wechselbeziehungen zwischen den Organismen (= alle Lebewesen)und ihrer Umwelt (= biologisch bedeutsamer Teil der Umgebung eines LW) befaßt.    Grundgrößen der Natur   Materie Energie Information     Überblick über die biologischen Organisationsstufen   Lebensgemeinschaft Population Organismen Organe Gewebe ÖKÖLOGIE Zellen Organelle               Kriterien eines Organismus:   a) Hierarchie in der Struktur b) Stoff- und Energieaustausch; außer in geschlossenen Systemen (zB Biosphere - Projekte) c) Ordnungsaufbau (Information und Energie), ist in den Zellen gespeichert è DNA d) Selbstregulation (Regeneration) e) Selbstreplikation (Fortpflanzung)    Materie in Organismen  H2O è Wasser C è Carbonium è Kohlenstoff Proteine (Eiweiß): Es gibt ca. 20 verschiedene Aminosäuren, 10 davon sind für den Menschen essentiell, diese muß er mit der Nahrung aufnehmen. 2 davon kommen nur in tierischen Eiweißzellen vor.  Proteine sind Riesenmoleküle è Polipetide  Funktionsproteine: (Enzyme, Hormone); zB der rote Blutfarbstoff Hömoglobin (1 Aminosäure è wenn nicht normale runde Zelle sondern halbmondförmig entsteht eine Krankheit da man zuwenig Sauerstoff aufnehmen kann.

) und Insulin.   Strukturproteine: Myoglobin (Knochen, Muskeln), Aktin (=Bauproteine) Keratin (Haare)  Kohlenhydrate (= Zucker): regelt den Energiehaushalt. Es gibt:   Einfachzucker (= Mono): zB Pentosen, Hexosen Zweifachzucker (= Di): zB Maltose, Saccharose (Rohr-, Rübenzucker), Glukose (=Traubenzucker) Mehrfachzucker: Chitin, Frukose, pfl. Stärke (= Amylose), tier. Stärke (= Glykose), Zellulose è Zellulose ist der Baustoff der Pflanzen = Pflanzenskelett. Für uns ist sie ein Ballaststoff und nicht verwendbar, jedoch für Wiederkäuer.

   Fettebestehen aus Glyzerin (= 3wertiger Alk) und Fettsäuren. Diese kann man zB in einer Natriumlauge spalten, wenn sie sich dann mit der Luage verbinden entsteht Seife.   ungesättigte Fettsäuren: kommen eher in Pflanzen vor und können O2 und Wasserstoff aufnehmen. gesättigte Fettsäuren: kommen eher in Tieren vor und sind nicht mehr aufnahmefähig. Alle Fette können aus Kohlenhydrathen hergestellt werden, aber die Vitamine E, D, A und K sind fettlöslich è deshalb müßen wir Fette aufnehmen.   Außerdem unterscheidet man zwischen: Baufette (zB Hintern, Fußsole), das auch vor dem Auskühlen schützt und Speicherfette    Nukleinsäuren sind die Bausteine der genetischen Substanzen (DNA, RNA)       Genetik = Lehre der Informationsweitergabe Informatik der Organismen  Die Grundsubstanzen der Genetik sind: [ DNA (Desoxyribonukleinsäure), Desoxyribose ist der Zucker [ RNA (Ribonukleinsäure), Zucker heißt Ribose   Die DNA und die RNA bestehen aus einer Kette von Nukleotiden.

Ein Nukleotid ist aus folgenden Gliedern aufgebaut:  Phosphat (PO4) I Zucker (Ribose, Desoxyribose) I BaseBei der Bindung innerhalb des DNS-Moleküls gibt es nur zwei mögliche Basenpaare: Thymin-Adenin (oben) und Cytosin-Guanin (unten), die durch 2 bzw. 3 Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind.   Die Basen: DNA RNA Adenin Adenin Guanin Guanin Cytosin Cytosin Thymin Uracil   Die Basenpaare: AT, GC, CG und TA     Aufbau der Kette: DNA – Doppelhelix RNA (doppelsträngig) (einsträngig)                 Grundsätzliches zum Aufbau:   Die Reihenfolge der Basenpaare ist die Schrift der Genetik. Die Basen stellen die Buchstaben dar und jeweils 3 Basenpaare ergeben ein Codon (zB Start- und Stopcodon), das einem Wort entspricht.Das räumliche Strukturmodell der Desoxyribonucleinsäure (DNS) nach J.D.

Watson und F.H.C. Crick, die sogenannte »Doppelhelix« Es liegen sich immer ein 3‘ Ende und ein 5‘ Ende gegenüber, und vertikal gesehen wechseln sie sich immer ab (3‘, 5‘, 3‘, 5‘, 3‘, ..           Verbindungen  Atombindungen Atome geben Elektronen ab, diese beiden verbinden sich Z ein Molekül entsteht.

 Metallbindungen Elektronen schwirren umher, sie sind nicht fest gebunden.   Wasserstoffbrücke Sie ist bei Wasser und bei HF (= Flußsäure) sehr stark ausgeprägt.                        Beschreibung von Großmolekülen   1.) Primärstruktur (= Summenformel) Beispiele: CH4 – Methan, H2O; Bei den Großmolekülen werden die Aminosäuren angegeben.   2.) Sekundärstruktur (= Strukturformel)   Methan: Wasser:         3.

) Tertiärstuktur Sie beschreibt die räumliche Anordnung.   Methan: Wasser:                 4.) Quartärstruktur Sie beschreibt die Funktion, da sich Moleküle immer wieder verändern.       DNA – Selbstreplikation Die DNA kann sich selbst verdoppeln Z Selbstreplikation.   Grund: Die Zellteilung ist ein lebenswichtiger Prozess für das Wachstum des gesamten Körpers. Vor jeder Zellteilung wird die DNA verdoppelt und ein Teil an die neue Zelle weitergegeben.

Damit ist sichergestellt, daß die gesamte Erbinformation in jeder Zelle gespeichert ist. Dieser Vorgang der Selbstreplikation dauert nur wenige Minuten. Die Zelle ist omnipotent bei der Teilung, dh sie kann alles werden. Durch äußere Einflüsse und Hormone werden sie später zu etwas bestimmten. Vorgangsweise: Ein Enzym trennt die DNA – Stränge. Freie Nukleotide (schwimmen im Zellkern) verbinden sich mit den einzelnen Strängen.

Ein weiteres Enzym (= DNA-Polymerase oder Replikose) verbindet die Nukleotide.             Reparatur eines Stranges Die Reparatur eines Stranges erfolgt durch Slebstreplikation der DNA auf einer bestimmten, begrenzten Fläche (dort wo der Schaden ist).     Mitochondrien Mitochondrien sind die Kraftwerke einer Zelle. Sie funktionieren durch Zellatmung (= Oxidation, Dissimilation)   Dissimilation, im pflanzlichen und tierischen Organismus Abbau der energiereichen Kohlenstoffverbindungen zu energiearmen Stoffen unter Freisetzung von Energie.    Proteine Proteine sind Ketten von Aminosäuren.   Der Wissenschaft sind 20 verschiedene Aminosäuren bekannt.

Daraus von Ribosome gebildete Ketten (= Polypeptide) nennt man Proteine.   Aminosäure 1 – A2 – A3 – A4 – A5 – A6 – usw. (A steht stellvertretend für irgendeine Aminosäure).   Die Strukturformel erklärt die Reihenfolge und Zusammensetzung der Aminosäuren (=Sequenz), die in der DNA gespeichert ist.   Wie aber kommt diese Information von der DNA zu den Ribosomen, damit diese wissen wie sie die Ketten bilden müssen? Durch Proteinbiosynthese.     Proteinbiosynthese   DNA speichert Transskription (= Überschreibung) DNA spaltet sich an einer Stelle und RNA – Nukleotide docken an.

Der fertig gebildete RNA – Strang (=Messenger – RNA; M-RNA) löst sich und die DNA schließt sich wieder.                               Translation Die M-RNA wandert aus den Zellkern aus in das Zellplasma Z zu den Ribosomen (= Orte der Proteinsynthese) Im Zellplasma finden sich Aminosäuren und Transfer-RNA (= T-RNA); Diese T-RNA setzen sich komplementär an die Messenger-RNA an.                                     Ein Ribosom besteht aus Proteinen und Nukleinen; sie sind im “endoplasmatischen Reticulum” gelagert (bis zu 10 Mio. Ribosome pro Zelle). Die Ablesegeschwindigkeit liegt bei 10 – 15 Basen pro Sekunde.   Die Transfer – RNA ist kleeblattartig und verfügt über 3 Schleifen.

Auf der mittleren Schleife befindet sich das Anticodon, am Stiel der T-RNA hängt eine Aminosäure. Ein T-RNA besteht aus bis zu 70 – 90 Nukleotiden.                                      Der genetische Code  Säure Triplett Beispiel   DNA Codogen ACT M-RNA Codon UGA T-RNA Anticodon ACU   Für die 20 Aminosäuren gibt es 43 = 64 Kombinierungs - Möglichkeiten (=Wörter)! Es existieren auch bestimmte Start – Codons und Stop – Codons.   Der genetische Code ist eindeutig. (Ein bestimmtes Codogen kann nie mehr als 1 Wort bedeuten. Beispiel: ACT ist immer Aminosäure 1) Der genetische Code ist degeneriert.

(Das heißt, daß es verschieden Codogens (Wörter) für eine Aminosäure geben kann. Beispiel: Aminosäure 2 ist TGA und CTG) Der genetische Code ist universell. (Das bedeutet, daß der genetische Code bei allen Lebewesen gleich ist.)   Die Ableserichtung ist sehr wichtig, da sonst aus ROT = TOR werden kann. Es wird immer vom 3‘ Ende zum 5‘ Ende gelesen.    Das GenAls Gen bezeichnet man eine funktionale Einheit, die die Information und Funktion zur Herstellung eines bestimmten Proteins gespeichert hat.

 1 Gen = 1 Merkmal  Einfache Lebewesen (Bakterien, Viren, Einzeller) haben einfache Gene. Das heißt man findet die Gene durchgehend und hintereinander auf dem DNA – Strang. Höhere Lebewesen (=alle die einen Zellkern besitzen) haben gestückelte Gene. Hier ist die Information an verschieden Orten und Chromosomen gespeichert. (Verschiedene Abschnitte der DNA M 1 Protein (Gen) M 1 Merkmal) Somit kann bei Schaden nicht alles auf einmal zerstört werden. Die Abschnitte die codiert sind nennt man Exons (=Gen), unter 10 %der DNA, die nicht codierten Abschnitte nennt man Introns über 90 % der DNA.

Ihre Aufgabe ist noch nicht geklärt. Bei der Transkription wird zuerst alles gelesen, dann scheidet ein Enzym die Introns aus und setzt die Exons wieder zusammen Genfamilien   Als Genfamilien bezeichnet man ähnliche Gene die ähnliche Proteine (=Merkmale) besitzen. Diese Gene werden meist zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert.   Beispiel Hämoglobin: Es gibt ein Baby – H., ein Kinder – H., ein Erwachsenen – H.

und so weiter. Das kommt daher da sich das Ausmaß von Sauerstoff, das dieses Hämoglobin transportieren muß, mit dem Alter ändert.     Genwiederholungen (= Repetitive Sequenzen)   Eine Sequenz ist eine Abfolge von Basen. Bei einer “Repetitiven Sequenz” steht ein Gen mehrmals auf der DNA M sie wiederholen sich.   Das ist zum Einen eine Sicherheitskopie für Schadensfälle, zum Andern sind bestimmte Gen zu lang um auf einmal gelesen zu werden. Durch die Aufteilung kann 1 Gen mehrmals gleichzeitig aktiviert und gelesen werden.

    Genregulation   Ein funktionsfähiges Gen besteht aus der Squenz der Aminosäuren und dem Regulationsmechanismus (=Verwaltung):  Funktionsfähiges Gen   Sequenz der Aminosäuren Regulationsmechanismus   Im Regulationsmechanismus befinden sich der “Aktivator” (= Promoter, Start – Codon) und der “Repressor” (= Stop – Codon).    Genom  Als Genom bezeichnet man die Gesamtheit der genetischen Information eines Lebewesen (= 23 Chromosomenpaare)                  Mutationen Plötzliche Änderungen   Von selbst Künstlich hervorgerufen     Strahlen Mutagene Stoffe (X – Rays, uva.) (Teer, Nikotin, Alkohol, Mutterkorn)     Strahlen treffen auf Zellen M Mutation M Zellen funktionieren anders (falsch)     Mutationen finden ständig statt, aber bei höheren Lebewesen wird der Großteil von eigenen Reparatur – Enzymen wieder behoben. Einfache Lebewesen mutieren ohne Reparatur, haben aber eine höhere Fortpflanzungsrate M das macht sie extrem anpassungsfähig (das trifft auch auf Viren zu).     Arten von Mutationen   Punktmutationen: sie betreffen nur wenige Nukleotide, viele davon sind “stille Mutationen”, die man kaum bemerkt. Dazu gehören auch Kopierfehler, die ca.

bei jedem milliardsten Gen passieren. Beispiel: Sichelzellenamonie Chromosomenmutation: -- Teile von Chromosomen fehlen, sind zuviel oder befinden sich an der falschen Stelle (= wurden vertauscht). -- “Springende Gene”: das sind degenerierte Viren, die von Generation zu Generation springen, indem sie sich in die Geschlechtszellen einnisten. Es kann auch mal eine Ge neration auslassen, oder nur bei jeder 2. Generation vorkommen. Genommutation: Hier stimmt die gesamte Chromosomenanzahl nicht.

Mutationen der Geschlechtschromosomen: Als Mutation dieser Gameten kann die Monosomie und die Trisomie (siehe Zettel) vorkommen. Bei der Monosomie ist das Chromosom nur einmal vorhanden, das ist nur bei dem Geschlechtschromosom möglich und ist immer tödlich! Letal = nicht lebensfähig, tödlich.   Haploid: 1n – Chromosomensatz = Gameten = Geschlechtszellen   Diploid: 2n – Chromosomensatz = normaler Chromosomensatz   Polyploide: 4n/8n – Chromosomensatz, kommt nur bei Pflanzen vor       Die Geschlechtszellen (=Gamenten)   Die Gameten entstehen wenn sich ein diploider Chromosomensatz in den Genitalien teilt (= Reifeteilung, Meiose). Als Gameten bezeichnet man dann Eizelle und Samenzelle.          Die Vererbungslehre  Grundlagen der Vererbung:   Fortpflanzungsmöglichkeiten: -- asexuell: das Ergebnis sind Klone, denn alle Nachkommen sind genetisch gleich (zB Einzeller, Pflanzen) -- sexuell: Bildung von Gameten (1n) M Befruchtung M Neukombination von Genen. Genotyp: genetische Situation eines Lebewesens Phänotyp: äußeres Erscheinungsbild eines Lebewesens   Elterngeneration: P – Generation (= Parentalgeneration) 1.

Tochtergeneration: F1 – Generation (=Filialgeneration 1) 2. Tochtergeneration:F2 – Generation (= Enkel) homologe Gene: beide Merkmale sind gleich stark ??? dominante od. rezessive Gene: Ein Merkmal ist stärker oder schwächer als das andere. Allel: Homologe Gene bilden ein Chromosomenpaar.    Die Mendl’schen Regeln der Vererbung  Gregor Mendel wurde 1866 geboren und war Mönch. Er benutzte Bohnen und Erbsen bei denen er ein Merkmal definierte (zB Fruchtfarbe, Blütenfarbe) um seine Kreuzungsversuche durchzuführen und seine Regeln aufzustellen.

            1 .Mendl’sche Regel = Uniformitätsgesetz   Kreuzt man 2 reinerbige Individuen, dann sind die Individuen der F1 – Generation uniform (=gleichaussehend), sie sind mischerbig.  RR x WW     W W R RW RW R RW RW   Die Nachkommen sind RW mischerbig, und da die Merkmale gleich stark sind haben sie im Phänotypen eine rosa Blüte = “Indermediäre Vererbung”.   Wenn jedoch zB rot dominant ist, dann ist die F1 – Generation mischerbig aber rot im Phänotyp = “dominant/rezessiver Erbgang”  RR x ww     W W R Rw Rw R Rw Rw                     2. Mendl’sche Regel = Spaltungsregel   Kreuzt man die Individuen der F1 – Generation (mischerbig = hybride), so spaltet sich die F2 – Generation auf.  F1: RW x RW     R W R RR RW W RW WW   Das Ergebnis ist: RR, 2 RW, WW; das ergibt eine Aufspaltung von 1 : 2 : 1 bei einer intermediären Vererbung.

    Bei einer dominant/rezessiven Vererbung ergibt sich im Phänotyp eine Aufspaltung von 3 : 1. Im Genotyp bleibt die Aufspaltung gleich (1 : 2 : 1).  F1: Rw x Rw     R w R RR Rw w Rw ww             3. Mendl’sche Regel = Unabhängigkeitsregel Verschiedene Gene werden voneinander unabhängig vererbt. (= gekoppelte Merkmale)    Genetisch bedingte Krankheiten des Menschen  Theoretisch können alle Organe betroffen sein Bereitschaft bestimmte Karnakheiten zu bekommen werden polygen vererbt (= Disposition) – Krebs – Allergien – Herzleiden   Krankheiten wegen defekten Genen Dominant (schon bei einem Gen erkrankt) autosomat (Chomosom 1 – 22) vererbte Krankheiten – Achondroplasie = Zwergwuchs – Chorea Huntigton – Veitstanz – Neurofibromatose = Hautgeschwüre (zB Morbus Recklinghausen) – eine bestimmte Form der Kurzsichtigkeit Rezessiv vererbbare Krankheiten (brechen nur bei reinerbigen aus; können aber von gesunden Menschen übertragen werden) – Albinismus – Galactosämie = Milchunverträglichkeit – Phenylketonurie = “Katzenschreisyndrom”; eine Aminosäure kann nicht abgebaut werden – Sichelzellenanämie durch Punktmutation – Mukoviszitose = Ersticken am eigenen Schleim Rezessiv geschlechtsgebundene Krankheiten (betreffen nur das 23. X oder Y Chromosom) – eine Form der Bluterkrankheit = X Chromosom ohne Faktor 8      Vererbung der Blutgruppen  Blutgruppen sind vererbbare Unterschiede an der Oberfläche der Blutkörperchen und im Blutplasma.

Man muß aufpassen, das die Blutgruppen nicht vermischt werden, denn dann verklumpt das Blut und es kann zum Beispiel zum Gehirnschlag kommen.            Gentechnik  Technologie ist der theoretische Hintergrund eines Prozesses Technik ist dessen praktische Anwendung  Gentechnik ist die bewußte, gezielte, technische Veränderung des Genoms eines Lebewesens!  Man verwendet sie zum Beispiel zur künstlichen Herstellung eines bestimmten Proteins (zB Enzyme oder Proteine).     Gentechnische Herstellung eines Proteins   Genfindung Wo auf der DNA sitzt dieses Gen? Finden eines geeigneten Wirtes – Bakterien: zB “Escherichia coli” = “E. coli”, das sind Colibakterien oder Fäkalbakterien die im Darm vorkommen. Oder Hefepilze zB “Saccharomycetes cervisive” für die Bierherstellung Genetische Herstellung (zB Isulin) Gewünschtes Protein Suche nach zuständigem Gen Gengewinnung Zuständiges Gen Einschleusen des Gens in die Wirtszelle = Gentransfer Wirtszelle mit verändertem Erbgut (Genom) Zellvermehrung Klon; Zelle mit gleichem Erbgut Proteinproduktion im Bioreaktor   Der Gentransfer Darunter versteht man das Einschleusen des gewonnenen Gens in die Wirtszelle. Damit diese das Gen nicht abstößt verwendet man sogenannte Vektoren, diese können sein: Plasmide Bakteriophagen (= Viren) der Affenvirus (für menschliche Zellkulturen)   Plasmide (=DNA Material in Ringform) sind frei verschiebbar.

Mit Hilfe einer Enzymschere (=Ligase) wird der Ring aufgeschnitten, das Fremdgen eingefügt und der Ring wieder zugeklebt. Die Bakterie erkennt das Plasmid nicht als Fremdgen und wehrt sich deshalb nicht. Sie fährt mit der normalen Proteinbiosynthese fort, dadurch wird automatisch auch das Insulin vermehrt.           Bakteriophagen (sind Viren) An ihr Ende wird das Fremdgen angefügt, danach wird das Virus mit einer Proteinhülle getarnt und in die Bakterie eingefügt.         Das Affenvirus Es wird nur zum Verändern von menschlichen Zellkulturen verwendet und funktioniert als Vektor genauso wie die Bakteriophagen.         TI-Plasmide (= Tumor induzierende Plasmide) werden bei höheren Pflanzen verwendet.

  Außerdem werden den gentechnisch veränderten Pflanzen noch Start- und Stopsignale sowie sogenannte Marker eingebaut. Ein Beispiel dafür wäre eine Antibiotika – Resistenz. Fügt man den veränderten Zellen, nach Abschluß der Vermehrung dieses Antibiotika hinzu, sterben sie ab und nur das gewünschte Gen bleibt über.   Gentechnische Anwendungen Medizin (Forschung, Medikamente, Hormaone, Enzyme, . . .

) Landwirtschaft (Pflanzen- und Tierzucht, Krankheits- und Schädlingsresistenz, . . .) Umwelttechnik (Abbau von Schadstoffen, zB ölfressende Bakterien bei Tankerunglücken)                                      Ökologie Ökologie ist die Lehre von der Umwelt und von ihren Faktoren.     Umweltfaktoren       abiotische Faktoren   biotische Faktoren Temperatur   alle Lebewesen Licht     Wasser     Gestein Luft (Boden)       Die Temperatur (=Wärme) Wärme ist die unedelste Form der Energie, und Energie entsteht, wenn sich Teilchen bewegen. Je mehr Bewegung vorhanden ist, desto mehr Energie und Wärme wird erzeugt.

  Bei dem rein theoretischen Punkt von 0°K (= -273,15°C) gäbe es keine Bewegung mehr, die Teilchen würden stillstehen. Der sogenannte Supraleiter kommt ganz nahe an die 0°K heran, dadurch entwickelt sich kaum Widerstand im Metall und es kommt zu einem Endloskreislauf.   Einstein stellte eine wichtige Formel auf: E = mc² Das bedeutet, daß die Energie gleich die Masse mal der Lichteschwindigkeit zum Quadrat ist (= Raum x Zeit)   Begriffe und Daten Temperaturmaximum eines LW: Die höchste Temperatur, bei der dieses LW noch existieren kann. Temperaturminimum: Die niedrigste Temperatur bei der ein best. LW noch existieren kann. Temeraturtoleranz: Die Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum.

Temperaturoptimum: Die Temperatur, die eine optimale Bedingung für das Leben eines LW darstellt (bei nackten Menschen ca. 25°C)   eurytherm: nennt man LW mit großer Temperaturtoleranz (zB Karpfen) stenotherm: nennt man LW mit geringer Temperaturtoleranz (zB Bachforelle)   wechselwarme LW: sie haben die Temperatur ihrer Umgebung (zB Fische, Einzeller, Insekten, Pflanzen) gleichwarme LW: können ihre Körpertemperatur selbst steuern (zB Säugetiere = Mammalia, Vögel = Äves)   Unsere Erdoberfläche weist Temperaturen zwischen +80°C und –70°C auf, die Durchschnittstemperatur beträgt ca. 15,3°C.       RGT – Regel oder Van’t Hoff’sche Regel = Reaktions – Geschwindigkeit – Temperaturregel alle chemischen Reaktionen hängen von der Temperatur ab alle (bio)chemischen Reaktionen werden durch eine höhere Temperatur beschleunigt (in bestimmten Grenzen) Die Beschleunigung beträgt bei einer Erhöhung von +10°C ca. das 2-4fache, die Grenzen liegen bei 40°C – 60°C (das hängt von den Hormonen und Enzymen ab). Beim Menschen die Grenze bei 40°C/41°C; bei Fieber kann das Immunsystem besser arbeiten   Bergmann’sche Regel Diese Regel gilt nur bei gleichwarmen Lebewesen und besagt, daß gleichartige LW in kälteren Regionen größer werden, denn eine größere Oberfläche kann mehr Wärme aufnehmen und diese besser speichern.

    Das Licht Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen mit verschiedenen Wellenlängen     unter l (= Lander) 400 nm l 400nm l 500 - l 550 nm l 780nm è UV; = unsichtbar, schädlich è blau è grün è rot è Röngtenstrahlen nm = 10-9 m è Je größer die Wellenlängen sind, desto weniger Schaden entsteht. Werden alle Wellenlängen von einem Gegenstand absorbiert, dann erscheint dieser schwarz, werden alle Wellenlängen reflektiert, dann erscheint der Gegenstand weiß. Für den Laser wird nur eine bestimmte Wellenlänge herausgefiltert.   Photosynthese (=Assimilation = Aufbau) Licht ist ein wichtiger Faktor für die Photosynthese, denn es wirkt auf die Pflanze ein. Pilze betreiben keine Fotosynthese, Flechten schon, und Algen sind die größten Sauerstoffproduzenten der Erde.   Die Formel für die Assimilation lautet wie folgt:  6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2   (Bei der Aufnahme und Verarbeitung von 6 Molekülen Kohlendioxid und 6 Wassermolekülen entstehen unter Lichteinfluß ein Molekül Glukose (= Traubenzucker) und, sozusagen als Abfall, 6 Moleküle Sauerstoff.

)   Bei diesem Vorgang sind 3 verschiedene Pflanzenzellen beteiligt:   Chloroplasten: (=Organellen) Sie nehmen Licht und die Stoffe auf und stellen Trauenzucker und O2 her. Chromoplasten: Sie wandeln den Traubenzucker in pflanzliche Stärke (= Amylose) um. Amyloplasten: Sie speichern die Amylose. Warum sind die Blätter grün? Die Chloroplasten absorbieren das blaue und rote Licht und reflektieren nur noch die grüne Wellenlänge. Im Herbst sterben die Chloroplasten ab, die Chromoplasten bleiben über, und sie reflektieren das rote, braune und gelbe Licht. Atmung (= Dissimilation; = Zellatmung, innere Atmung) Der Mensch verbraucht den hergestellten Sauerstoff bei der Atmung:  C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O   Außerdem wandelt der Mensch die pflanzliche Stärke in tierische Stärke oder Fett um, bzw.

rückverwandelt sie in Kohlehydrathe und Glykose.     Das Wasser Da der Sauerstoff mehr Kraft hat, halten sich die Wasserstoffatome mehr beim Sauerstoff auf (= elektronegativ). Der Sauerstoff ist negativ geladen und die Wasserstoffatome positiv. Dadurch ist das Wassermolekül ein polares Molekül, das heißt, es ist an den gegenüberliegenden Enden entgegengesetzt geladen.   Darurch entsteht eine elektrostatische Anziehungskraft: Der Wasserstoff eines Moleküls wird vom Sauerstoff des Nachbarmoleküls angezogen. So halten Wasserstoffbrücken die Moleküle zusammen, wobei jedes Molekül Wasserstoffbrücken zu maximal 4 Nachbarn ausbilden kann.

Die außergewöhnlichen Merkmale des Wassers ergeben sich dadurch, daß Wasserstoffbrücken die einzelnen Moleküle zu höheren Strukturen verbinden.   Somit funktioniert dieses Molekül wie ein kleiner Magnet (= Dipol) und durch den starken Zusammenhalt der Wasserstoffbrücken wird dieser Stoff schnell flüssig und fest.   Die Dipole bewirken die Anomalie (= Paradoxon), daß die größte Dichte (x) bei 1 bar bei 4°C eintritt. Eis ist sogar leichter als Wasser!   Begriffe und Zahlen   hygrophil: LW die das Wasser lieben hygrophob: LW die das Wasser hassen xerophil: LW die die Trockenheit lieben xerophob: LW die die Trockenheit hassen   Der Mensch besteht zu ca. 70 % aus Wasser, eine Qualle sogar zu ca. 99 %.

Nur 2 % - 3 % des Weltweiten Wasservorkommen ist Trink- und Gießwasser, der Rest ist Salzwasser. Der Wasserverbrauch in Österreich liegt bei 145 Liter pro Tag pro Person (300 Liter pro Hotelgast), in den USA liegt er bei durchschnittlich 385 Liter. Das erstaunliche Beispiel der Känguruhratte: 100g Körner + 10 g H2O Transpiration - 45 g H2O Urin - 14 g H2O Kot - 3 g H2O Wasserbilanz - 52 g H2O Diese Tiere überleben, weil sie Kohlehydrathe in Traubenzucker umwandeln und dadurch Oxidationswasser erhalten, daß ihr Überleben sichert. (C6H12O6 = 6CO2 + 6H2O)   Die Luft und die Atmosphäre Unsere Atmosphäre reicht in eine Höhe von bis zu 200 km über der Erde. Gehalten wird sie durch die Erdanziehungskraft, deshalb ist sie auch um so dichter, je näher sie der Erde ist (= Luftdruck) Der Luftdruck beträgt in Meereshöhe ca. 1013 hektoPascal (hPa), das entspricht ungefäht einem bar.

In einer Höhe von ca. 5.600 Metern beträgt der Luftdruck nur noch ca. 500 hPa, außerdem schwankt er je nach Wetterlage.   Reine, trockene Luft besteht aus folgenden Teilen: 78 % N2 Stickstoff 21 % O2 Sauerstoff 1 % Edelgase (Argon) 0,038 % CO2 Kohlendioxid   Der Stickstoff wird von einigen Pflanzen mit Hilfe von Knöllchenbakterien aufgenommen, der Sauerstoff wird für die Atmung benötigt und das Kohlendioxid ist für die Photosynthese notwendig.   Aufgaben der Atmosphäre Schutz vor Meteoriten Thermohülle; Diese Funktion hängt vom Wasser-, Kohlendioxid- und Methangehalt (= CH4) der Atmosphäre ab.

CO2 und CH4 sind verantwortlich für den künstlichen (= antropogen) Treibhauseffekt. Schutz vor elektromagnetischer Strahlung; es werden die kurzwelligen UV-Strahlen und die kosmischen Strahlen absorbiert.   Die Ozonschicht Der Teil der Stratosphäre zwischen etwa 20 und 50 km Höhe, in dem unter der Einwirkung ultravioletter Sonnenstrahlung ständig molekularer Sauerstoff (O2) in Ozon (O3) umgewandelt wird. Der Ozonschicht kommt für die Lebensvorgänge auf der Erde große Bedeutung zu, da sie den größten Teil der lebensfeindlichen »harten« UV-Strahlung fernhält. Auch für den Energiehaushalt der höheren Atmosphäre ist die Ozonschicht wichtig. Die Ozonschicht wird nach der Überzeugung vieler Wissenschaftler durch die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) angegriffen und zerstört.

Durch die Verwendung von FCKWs (florierte chlorierte Kohlenwasserstoffe) wird O3 wieder in O2 zurückverwandelt und somit die Ozonschicht zerstört. Im Sommer ist die Gefahr, daß Sonnenstrahlen (UV) auf Stickoxide treffen und bodennahes Ozon entsteht, das hochgiftig ist.     Der Boden Der Boden wird auch als Pedoshäre bezeichnet (Litosphäre = Gestein)und stellt eine Übergangsform zwischen den biotischen und den abiotischen Faktoren dar.   Er ist in 3 Horizonte aufgebaut: A – Horizont: Humus; abgestorbenes organisches Material B – Horizont: verwittertes, mineralreiches, humusloses Gestein C – Horizont: unverwittertes Gestein   Der A-Horizont bildet sich erst, wenn sich Pionierpflanzen wie Flechten, Moose und danach such höhere Pflanzen und Bäume ansiedeln.   Ideale Bedingungen für eine Ansiedelung wären: große Temperaturunterschiede, da Frost das Gestein zerkleinert, passende Feuchtigkeit und Sonne. Je tiefer der A und B – Horizont reicht, desto besser ist der Boden.

In Österreich reichen die beiden 1,5 – 2 Meter tief und haben einen fließenden Übergang.   In Irland gibt es zuwenig Sonne und dadurch zuwenig Photosynthese, das ist der Grund warum dort nur Sträucher wachsen und keine Bäume. Bei Bergwegen findet man immer nur wenig Humus und fast keinen B – Horizont. In den Tropen wachsen die Pflanzen zu schnell è keine ordentliche Bodenbildung.   Aufgaben des Bodens Wasserspeicher (je mehr A + B desto besser, C kann nicht mehr speichern) Nährstoffspeicher zB Kalium und Humus (A + B) Lebensraum für Organismen è 1 Liter Waldboden beherbergt bis zu 1 Milliarde Lebewesen (Pilze, Bakterien, Einzeller, Würmer, . .

.) Basis für Nutzpflanzen für den Ackerbau   Land- Bodenversiegelung Momentan besteht die Fläche Österreichs aus   50 % Wald é 20 % versiegelt, vor allem Verkehrsflächen é in 50 Jahren verdoppelt 20 % landwirtschaftlich genutzte Grünflächen ê 10 % andere Flächen       Biotische Faktoren (= Organismen)   Konkurrenz – Ausschlußprinzip: stehen 2 Populationen in vielen Faktoren miteinander in Konkurrenz, so ist auf Dauer kein Zusammenleben der Arten möglich è “Survival of the fittest” nach Darwin. Diversifikation: = ökologische Nische Die unterlegene Art muß sich eine ökologische Nische suchen um zu überleben (zB Art, Zeit, tag- nachtaktiv, . . .) Als ökologische Nische können alle Faktoren genutzt werden.

Zusammenleben unterschiedlicher Arten: Parasitismus: eine Art lebt voll auf Kosten der Anderen è “Schnorrer”, die zweite Art hat nichts davon (zB Mistel, Bandwurm, Kopflaus, Baumschwämme) – hemiparasitische Parasiten: “Halb – Parasiten” leben zum Teil auf Kosten des Wirts, zum Teil selbständig. - temporäre Parasiten: verschwinden nach einiger Zeit wieder - holoparasitische Parasiten: bleiben für immer - Ektoparasiten: leben außen auf anderen Lebewesen - Endoparasiten: leben innerhalb anderer Lebewesen Symbiose: beide Partner ziehen Nutzen aus dem Zusammenleben (zB Puterfische, Waldpilze, Flechten) èFlechten sind eine Mischung aus Algen (Fotosynthese) und Pilzen (Fortpflanzung).      Populationsökologie  Population = alle Organismen einer Art in einem bestimmten, abgegrenzten Lebensraum (= Biotop)   Sind genügend Stoffe vorhanden, dann pflanzen sich die Lebewesen fort è Populationswachstum. Das erfolgt am Anfang eher langsam (Anfangsphase), dann kommt es zur Bevölkerungsexplosion – exponentiell steigend (250.000 Menschen/Tag mehr), hier schließt sich die stationäre Phase = der Stillstand an sobald die Kapazitätsgrenze erreicht ist.   Zahlen dazu:   Geburtenrate: b = Anzahl der Nachkommen (zB 15) b = 1,5 Anzahl der Mäuse (10)   Sterberate: d = gestorbene Mäuse (7) d = 0,7 vorher vorhandene Mäuse (10)   Wachstumsrate: r = b (1,5) – d (0,7) r = 0,8   Bestand in x Jahren (Nx): N0 + (1 + r)x è 10 + (1 + 0,8)7 = 612,22   Populationsdichte: Anzahl Fläche od.

Volumen    

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