Biologie Klasse 10: Zellmembran und Zellkontakte

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Questions and Answers

Welche Funktion haben Glykokalxy in eukaryontischen Zellen?

Sie schützen die Zelle vor Austrocknung. (correct)

Sie ermöglichen die DNA-Replikation.

Sie fördern die Zellteilung.

Sie dienen der Speichermolekülproduktion.

Was beschreibt die Endosymbiontentheorie?

Die Evolution hat keine Rolle in der Zellentwicklung gespielt.

Eukaryoten stammen aus der Symbiose von Prokaryoten. (correct)

Prokaryoten können sich in Eukaryoten entwickeln.

Eukaryoten sind aus der Fusion von Zellen entstanden.

Welche der folgenden Zellkontakte ermöglicht den Austausch von Signalen zwischen Zellen?

Haftende Kontakte

Extrazelluläre Matrix

Gap Junctions (correct)

Zellmembrane

Welche Aussage über den Zellkern ist korrekt?

Er konserviert das Genom der Zelle. Signup and view all the answers

Welche Funktion hat das endoplasmatische Retikulum?

Es synthetisiert Proteine und Membranbestandteile. Signup and view all the answers

Was beschreibt die Osmose?

Die Diﬀusion von Lösungsmitteln durch eine durchlässige Membran. Signup and view all the answers

Was ist ein Beispiel für Exozytose?

Das Ausschleusen von Hormonen aus der Zelle. Signup and view all the answers

Was ist ein Hauptunterschied zwischen Endozytose und Exozytose?

Endozytose transportiert Stoffe in die Zelle, während Exozytose sie hinaus transportiert. Signup and view all the answers

Was beschreibt die Phagozytose?

Die Aufnahme von größeren festen Partikeln durch die Zelle. Signup and view all the answers

Was ist ein Merkmal der Diﬀusion?

Gleichzeitig stattfindende Bewegung von Teilchen in entgegengesetzte Richtungen. Signup and view all the answers

Was beschreibt den Selektionsdruck in Bezug auf Antibiotikaresistenz?

Ein steigender Einsatz von Antibiotika löst eine Reaktion in Bakterien aus. Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt Quorum Sensing bei Bakterien?

Es ermöglicht Bakterien die Kommunikation untereinander. Signup and view all the answers

Was kennzeichnet die Variable Resistenz bei Bakterien?

Resistenz ist ein Merkmal, das durch hohen Selektionsdruck beeinflusst wird. Signup and view all the answers

Was ist ein Biofilm und wozu dient er?

Er hilft Mikroorganismen, sich vor dem menschlichen Immunsystem zu schützen. Signup and view all the answers

Wie entstehen resistentere Bakterienpopulationen?

Durch hohe Mutationsraten und Selektionsdruck. Signup and view all the answers

In welche Richtung bewegt sich die RNA-Polymerase während der RNA-Synthese?

5' > 3' Signup and view all the answers

Welches Molekül wird in der Prozessierung von prä-RNA entfernt?

Introns Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn die RNA-Polymerase den Terminator erreicht?

Die RNA-Polymerase löst sich von der DNA Signup and view all the answers

Welche Rolle hat die 5'-Cap-Sequenz in der mRNA-Prozessierung?

Sie erleichtert die Anlagerung des Ribosoms Signup and view all the answers

Welches Codon kennzeichnet den Start der Translation?

AUG Signup and view all the answers

Welche Struktur verlässt das Ribosom über die E-Stelle?

Entladene tRNA Signup and view all the answers

Was führt zur Beendigung der Kettenverlängerung in der Translation?

Erreichen eines Stopp-Codons Signup and view all the answers

Was beschreibt das Hardy-Weinberg-Gesetz?

Ein mathematisches Modell in der Populationsgenetik Signup and view all the answers

Welches Verhältnis beschreibt die genotypische Aufteilung der Nachkommen bei einem monohybriden Kreuzung nach den Mendel'schen Regeln?

1:2:1 Signup and view all the answers

Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass Kinder von heterozygoten Eltern bei einer autosomal-rezessiven Erkrankung gesund sind?

50% Signup and view all the answers

Was passiert, wenn ein Elternteil homozygot für ein autosomal-dominantes Allel ist?

Die Erkrankungswahrscheinlichkeit beträgt 100%. Signup and view all the answers

Welche Aussage über X-chromosomale rezessive Erkrankungen ist korrekt?

Erkrankte Männer geben das betroffene X-Chromosom nur an ihre Töchter weiter. Signup and view all the answers

Wie hoch ist das Erkrankungsrisiko für Kinder von erstgradig verwandten Eltern?

30% Signup and view all the answers

Was ist eine Hauptursache dafür, dass Merkmale unabhängig vererbt werden?

Crossing-over während der Meiose. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über heterozygote Träger ist richtig?

Sie können die Erkrankung vererben. Signup and view all the answers

Was ist das Resultat der Vererbung eines veränderten X-Chromosoms bei Söhnen einer Konduktorin?

Sie haben 50% Risiko zu erkranken. Signup and view all the answers

Study Notes

Zellmembran

Die Zellmembran ist eine semipermeable Membran, die die Zelle von ihrer Umgebung trennt und den Stoffaustausch reguliert.
Die Zellmembran ist aus einer Phospholipid-Doppelschicht aufgebaut, in die Proteine eingebettet sind.
Die ungleichmäßige Verteilung von Ionen und Molekülen innerhalb und außerhalb der Zelle wird von transmembranösen Proteinen, wie der Natrium-Kalium-Pumpe, erzeugt.
Das Glykokalix ist eine Schicht aus Zuckermolekülen an der Außenseite der Zellmembran von eukaryontischen Zellen.
Das Glykokalix schützt die Zelle vor Austrocknung und hat eine Antigenfunktion, die Immunzellen ermöglicht, körpereigene Zellen zu erkennen und ist für die Blutgruppendifferenzierung an der Erythrozytenmembran zuständig.

Zellkontakte

Zellkontakte ermöglichen die mechanische und funktionelle Verbindung von Zellen in Zellverbänden.
Haftende Kontakte (Adhäsionskontakte) sind mechanische Verbindungen zwischen Zellen.
Kommunizierende Kontakte ermöglichen den freien Durchfluss von elektrischen oder chemischen Signalen.
Es gibt zwei Formen von kommunizierenden Kontakten: Gap Junctions (Zell-Zell-Kanäle zwischen zwei Zellen, z.B. Herzmuskeln) und Synapsen (Verbindungen zwischen zwei Neuronen).

Endosymbiontentheorie

Die Endosymbiontentheorie besagt, dass Eukaryoten im Laufe der Evolution aus der Symbiose von Prokaryoten entstanden sind.
Die Theorie ist heute allgemein akzeptiert.

Zellorganellen

Zellkern:
- Ist von einer Doppelmembran umhüllt.
- Ist für die Konservierung des Genoms, die DNA-Replikation, die Transkription und die rRNA-Herstellung (im Nucleolus) zuständig.
Endoplasmatisches Retikulum (ER):
- Ist ein verzweigtes Membransystem.
- Ist für die Synthese von Proteinen, Membranbestandteilen und anderen Stoffen zuständig.

Einfache neuronale Netze

Einfache neuronale Netze sind Netzwerke aus Neuronen, die miteinander verbunden sind.
Diese Netze können einfache Aufgaben lösen, z.B. die Steuerung von Reflexen.

Diﬀusion

Diﬀusion ist der Ausgleich eines Konzentrationsgefälles.
Teilchen bewegen sich von der höheren zur niedrigeren Konzentration.
Diﬀusion kann auch durch Membranen erfolgen.
Beispiel: Isotonische Getränke nach viel Sport oder Kochsalzlösung (9 Gramm/Liter).

Osmose

Osmose ist die Diﬀusion von Lösungsmitteln durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran.
Die Membran ist nur für das Lösungsmittel, nicht aber für die gelösten Stoffe durchlässig.
Osmose erfolgt aufgrund des Konzentrationsunterschieds, um die Stoﬀkonzentration auszugleichen.
Der Prozess findet ohne Energie, nur durch die Brown'sche Molekularbewegung statt.

Exozytose und Endozytose

Exozytose und Endozytose sind aktive Transportvorgänge, bei denen die zu transportierenden Stoffe in membranumschlossene Vesikel eingeschlossen und durch Membranfusion wieder freigegeben werden.
Exozytose ist das Ausschleusen von Substanzen aus der Zelle in den Extrazellularraum.
Die zu transportierenden Stoffe werden im Golgi-Apparat in membranumschlossene Vesikel eingeschlossen und durch Fusion von Vesikel- und Zellmembran aus der Zelle ausgeschleust.
Endozytose ist die Aufnahme von Substanzen aus dem Extrazellularraum in die Zelle.
Die zu transportierenden Stoffe aus dem Extrazellularraum werden an der Zellmembran in Vesikel eingeschlossen und ins Zellinnere transportiert.
Endozytose kann auch über spezielle Rezeptoren erfolgen.
Formen der Endozytose:
- Phagozytose bezeichnet die Aufnahme größerer partikulärer Substanzen.

Vererbungslehre

Mendel'sche Regeln:
- Uniformitätsregel: Die Nachkommen einer Kreuzung zwischen zwei reinerbigen Individuen sind in der ersten Generation (F1) uniform.
- Spaltungsregel: Die Merkmale der Elternteile werden in der zweiten Generation (F2) im Verhältnis 3:1 wieder aufgeteilt.
- Unabhängigkeitsregel: Die Vererbung von zwei oder mehr Merkmalen erfolgt unabhängig voneinander.
Die Unabhängigkeitsregel hängt mit dem Crossing-over in der Meiose zusammen.
Erbgänge:
- Autosomal-rezessiv:
  - Krankheit tritt nur auf, wenn beide Allele verändert sind.
  - Heterozygote Träger sind Konduktoren.
  - Erkrankungsrisiko bei zwei heterozygoten Eltern: 25%.
  - Zusätzliches Risiko bei Verwandten: 30% bei erstgradig Verwandten (Inzest), 3% bei drittgradig Verwandten (Cousin/Cousine 1. Grades), 1% bei viertgradig Verwandten (Cousin/Cousine 2. Grades).
- Autosomal-dominant:
  - Krankheit tritt bereits bei einem veränderten Allel auf.
  - Risiko bei 50%, wenn ein Elternteil betroffen ist.
  - Bei einem homozygoten Elternteil beträgt das Erkrankungsrisiko für ein Kind 100%.
  - Die Vererbung ist unabhängig vom Geschlecht.
- X-chromosomal-rezessiv:
  - Die Erkrankung befindet sich auf dem X-Chromosom.
  - Frauen erkranken nur dann, wenn beide X-Chromosomen das veränderte Allel tragen.
  - Söhne einer Konduktorin erkranken.
  - Töchter einer Konduktorin sind Konduktorinnen.
  - Männer erkranken immer, wenn das einzige X-Chromosom das veränderte Allel trägt.

Transkription

Transkription ist der Prozess der Herstellung von RNA von einer DNA-Matrize.
Die DNA-Matrize wird abgelesen, indem die RNA-Polymerase in 5'- > 3'-Richtung Nukleotide komplementär zur DNA-Sequenz anlagert.
Thymin wird zu Uracil.
Prozessierung: prä-RNA wird zur mRNA.
- Introns werden durch Bildung von "Lasso-Strukturen" herausgeschnitten (Splicing).
- 5'-Ende bekommt eine cap-Sequenz, die die Anlagerung des Ribosoms erleichtert.
- 3'-Ende wird mit dem Poly(A)-Schwanz versehen, der einen schnellen Abbau der mRNA verhindert.

Translation

Translation ist der Prozess der Übersetzung der Basensequenz in die Aminosäuresequenz.
Initiation (Start): mRNA lagert sich an der Ribosomenerkennungssequenz an der kleinen Untereinheit von Ribosomen an.
- Die Untereinheit wandert in Richtung des 3'-Ende der mRNA, bis diese auf das Start-Codon (AUG) trifft.
- Dann lagert sich komplementär die Start-tRNA mit dem Anticodon (UAC) an.
- Anschließend kommt die Untereinheit des Ribosoms dazu.
Elongation (Verlängerung): Das zusammengesetzte Ribosom verfügt über drei tRNA-Bindungsstellen:
- A-Stelle: bindet die tRNA, die die Aminosäure liefert.
- P-Stelle: bindet die tRNA mit der wachsenden Polypeptidkette.
- E-Stelle: Entladene tRNAs verlassen das Ribosom.
- Die Start-tRNA besetzt die P-Stelle, die nächste beladene tRNA lagert sich an die A-Stelle.
- Die Aminosäure der Start-tRNA geht zur Aminosäure der zweiten tRNA und zum Dipeptid verknüpfen.
- Das Ribosom wandert ein Codon weiter.
- Die tRNA wandert mit dem Dipeptid zur P-Stelle.
- Die entladene Start-tRNA wird in die E-Stelle verlagert und verlässt den Zellkern.
- Der Prozess wiederholt sich, bis das gewünschte Polypeptid entsteht.
Termination (Abbruch): Wird ein Stopp-Codon erreicht (UAG, UGA, UAA), führt dies zum Abbruch der Kettenverlängerung.
- Das Ribosom zerfällt in beide Untereinheiten und das Polypeptid wird freigesetzt.
Den genetischen Code kann man mithilfe einer Code-Sonne entschlüsseln.

Hardy-Weinberg-Gesetz

Das Hardy-Weinberg-Gesetz ist ein mathematisches Modell aus der Populationsgenetik, welches die genetische Zusammensetzung einer Population über mehrere Generationen beschreibt.
Die Formel des Hardy-Weinberg-Gesetzes lautet: p² + 2pq + q² = 1.
p² = Häufigkeit des homozygoten dominanten Genotyps.
2pq = Häufigkeit des heterozygoten Genotyps.
q² = Häufigkeit des homozygoten rezessiven Genotyps.
p = Häufigkeit des dominanten Allels.
q = Häufigkeit des rezessiven Allels.
Das Hardy-Weinberg-Gesetz gilt unter bestimmten Voraussetzungen, wie z.B. zufälliger Paarung, Abwesenheit von Mutation, Migration und Selektion.

Resistenz gegenüber Malaria

Es existiert eine Korrelation zwischen Reproduktionserfolg und Merkmalen wie der Sichelzell-Anämie.
Diese Korrelation wird durch biologische und kulturelle Faktoren beeinflusst, darunter medizinische Versorgung.

Antibiotikaresistenz

Bakterienpopulationen sind häufig groß und haben eine hohe Mutationsrate.
Antibiotika selektieren für resistente Bakterien.
Jedes Merkmal ist ein Kompromiss und es kann zu einer resistenten Bakterienspezies führen.

Quorum Sensing

Bakterien kommunizieren über Quorum Sensing.
Quorum Sensing ermöglicht Bakterien, die Konzentration anderer Bakterien in ihrer Umgebung zu "spüren".
Dieser Mechanismus ermöglicht es Bakterien, kollektiv zu handeln und beispielsweise Virulenzfaktoren oder Toxine zu produzieren.
Biofilme: Biofilme sind dünne Schleimfilme, in denen Populationen von Mikroorganismen organisiert vorliegen. Sie werden häufig von Erregern gebildet und haben eine hohe therapeutische Relevanz, da sie Erregern helfen können, sich vor dem menschlichen Immunsystem zu schützen.

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Description

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