Botanik und Evolutionstheorie

Botanik - Allgemeine Übersicht

• Botanik befasst sich mit dem Pflanzenreich: Phylogenie, Endosymbiontentheorie, Diversität von Organismengruppen (Photoautotrophen, Heterotrophen)
• Phylogenetische Stammbäume sind nicht prüfungsrelevant
• Molekulare Daten (DNA) liefern präzisere Informationen als morphologische Daten (z.B. Fossilien).
• Kladogramm, Phylogramm, und Chronogramm: Astlänge hat unterschiedliche Bedeutungen.
• Monophylum (Klade): Gruppe mit gemeinsamem Vorfahren und allen Nachkommen.
• Paraphylum (Grade): Gruppe mit gemeinsamem Vorfahren, aber nicht alle Nachkommen.
• Polyphyletisch: keine unmittelbaren gemeinsamen Vorfahren, konvergente Entwicklungen.

Endosymbiontentheorie

• Teil der Organellen in einer eukaryotischen Zelle sind aus prokaryotischen Zellen entstanden, die vom Ur-Eukaryoten aufgenommen wurden.
• LUCA (Last Universal Common Ancestor), LECA (Last Eukaryotic Common Ancestor)
• 2 Theorien zum Ursprung von Mitochondrien und Plastiden:
• Autonomer Ursprung vs. Symbiose
• Asgard Archaea als potentieller Ursprung für Proto-Eukaryoten (mit Zellkern)
• Unterstützung der Endosymbiose-Theorie: prokaryotische Ribosomen, doppelte Membran von Mitochondrien und Plastiden, eigene Genome.

Primäre und Sekundäre Symbiose

• Primäre Symbiose: Aufnahme eines Prokaryoten. Archaeplastida (Klade)
• Rhodophyta (Rotalgen), Glaucophyta, Chloroplastida (grüne Algen)
• Sekundäre Symbiose: Aufnahme eines Eukaryoten (Archaeplastida).
• Euglenozoa, Cryptophyta, Haptophyta, Chlorarachniophyta, Dinoflagellata, Apicomplexa, Stramenopila.
• Bedeutung der Anzahl der Membranen des Plastids zur Unterscheidung der Symbiosestufen.

Pflanzenzellenaufbau

• Zellwand (aus Cellulose), Zellsaftvakuole, Zellkern, Chloroplasten, Plasmodesmen, Plasmamembran, raues und glattes ER, Ribosomen, Golgi-Apparat, Mitochondrium.
• Unterschiede zwischen Pflanzen- und tierischen Zellen: Chloroplasten, Zellwand, zentrale Zellsaftvakuole

Mitose und Meiose

• Zellzyklus: Interphase (G1, S, G2) und Mitose (Kernteilung).
• Mitose: Ergebnis ist eine diploide Zelle mit genetisch identischen Tochterzellen.
• Meiose (Reduktionsteilung): Ergebnis sind vier haploide Zellen mit genetisch unterschiedlichen Tochterzellen.
• Meiose II: Schwesterchromatiden trennen sich.
• Crossing-over und Neukombination von Allelen ist ein wichtiger Prozess in der Meiose.
• Unterschiede zwischen Mitose und Meiose (z. B. Anzahl der Tochterzellen, Chromosomenanzahl).

Mendelsche Regeln

• Erbliche „Determinanten partikulär“ (Gene): keine Vermischung, Auftrennung in späteren Generationen
• Uniformitätsregel, Spaltungsregel, Unabhängigkeitsregel
• Die Mendel'schen Regeln beschreiben die Vererbung von Merkmalen anhand von Kreuzungsexperimenten, wie sie bei Erbsen durchgeführt wurden.

Pilze

• Eukaryotische Organismen; Chemoheterotroph (Saprotroph, Parasitisch, Räuberisch, Mutualistisch).
• Zellwände aus Chitin, oft Vakuolen, bilden Fruchtkörper, oft Geflecht aus Zellfäden, sessil.
• Heterotrophie (autotroph, chemoautotroph, photoheterotroph, chemoheterotroph)
• Wichtige Gruppen: Oomycota, Myxobionta, Zygomycota.

Asexuelle Fortpflanzung

• Mitotische Teilung (durch Sporen oder Fragmentierung).
• Neben verschiedenen Formtypen mit verschiedenen Entwicklungsstadien.

Lebenszyklus verschiedener Gruppen

• Unterschiedliche Generationswechsel (haplodiplontischer, diplontischer, haploidischer Zyklus) bei verschiedenen Gruppen.

Fotosynthese

• Lichtreaktion (Umwandlung von Sonnenlicht in ATP und NADPH).
• Dark Reaction (Fixierung von CO2 mit RubisCO zur Zuckerproduktion).
• Rolle von Chlorophyll und anderen Pigmenten in der Photosynthese.
• C3 und C4 Fotosynthese (Räumliche Trennung in C4 Pflanzen zur Reduktion von Photorespiration).

Algen

• Eukaryotische Photosynthese betreibende Organismen (keine Landpflanzen).
• Verschiedene Organisationsstufen (einzellig, kolonial, mehrzellig) und verschiedene Pigmente.
• Bedeutung der Photosynthese für die Ökosysteme, Ökologische Bedeutung.
• Photosynthese-Prozess und -Strategien (z.B. Photosystem I, II, C3, C4).

Polyploidisierung

• Vervielfältigung des Chromosomensatzes, natürlicher Weg der Artbildung in Pflanzen.
• Entstehung von neuen Arten, oft mit größeren Größen und erhöhten Erträgen.

Biotische Interaktionen

• Wechselwirkungen zwischen Organismen (z.B. Konkurrenz, Herbivorie, Parasitismus, Symbiose, Kommensalismus).
• Bedeutung biotischer Interaktionen für Evolution und Diversifizierung.