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Questions and Answers

Was beschreibt die Diffusion?

  • Der Ausgleich eines Konzentrationsgefälles. (correct)
  • Der Vorgang der Aufnahme von Nährstoffen in die Zelle.
  • Der Prozess des aktiven Transports durch Vesikel.
  • Der Transport von Zellen durch eine semi-permeable Membran.

    • Was ist eine Eigenschaft der Osmose?

  • Diffundiert nur durch die Zellmembran von großen Molekülen.
  • Führt immer zur Bildung von Vesikeln in der Zelle.
  • Erfordert zusätzliche Energie für den Transport von Molekülen.
  • Ist die Bewegung von Lösungsmitteln durch eine halbdurchlässige Membran. (correct)

    • Was charakterisiert Exozytose?

  • Die passive Diffusion von Lösungsmitteln durch die Zellmembran.
  • Die Aufnahme von größeren Partikeln in die Zelle.
  • Der Transport von Abfallstoffen in das Zellinnere.
  • Der Prozess der Abgabe von Substanzen aus der Zelle. (correct)

    • Was beschreibt die Phagozytose?

    <p>Die Aufnahme von größeren partikulären Substanzen in die Zelle.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Prozess benötigt keine Energie?

    <p>Osmose.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion haben Ribosomen im Zytoplasma?

    <p>Sie stellen Proteine her, die im Zytoplasma bleiben oder für Mitochondrien bestimmt sind.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die trans-Seite des Golgi-Apparates?

    <p>Die Sekretions- oder Reifungsseite.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptaufgabe der Mitochondrien?

    <p>Die ATP-Synthese und der Citratzyklus.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen ist eine Eigenschaft der Golgi-Apparates?

    <p>Er schnürt Vesikel ab, die zur Sekretion oder für andere Organellen bestimmt sind.</p> Signup and view all the answers

    Welche Theorie erklärt die Ursprünge der Mitochondrien?

    <p>Die Endosymbiontentheorie.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptursache für das Klinefelter-Syndrom?

    <p>Ein zusätzliches X-Chromosom beim Mann</p> Signup and view all the answers

    Welches Chromosomenmuster ist mit dem Turner-Syndrom verbunden?

    <p>X</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über Mutationen ist korrekt?

    <p>Fast 90% der Mutationen sind vollkommen gleichgültig.</p> Signup and view all the answers

    Welches Syndrom ist mit einer Trisomie der 18. Chromosomen verbunden?

    <p>Edwards-Syndrom</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Sichelzellanämie?

    <p>Eine durch Punktmutation verursachte Blutkrankheit</p> Signup and view all the answers

    Welches Symptom ist typischerweise mit dem Kleinfinger-Syndrom verbunden?

    <p>Kleinwüchsigkeit und Unfruchtbarkeit</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein bekanntes Merkmal des Triple-X-Syndroms?

    <p>Eingeschränkte Fruchtbarkeit und große Körpergröße</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Häufigkeit des Down-Syndroms?

    <p>1:1000</p> Signup and view all the answers

    Was wird als Polygenie bezeichnet?

    <p>Die Ausprägung eines Merkmals durch mehrere Gene.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die DNA-Strukturen ist korrekt?

    <p>Die Basenpaare Adenin und Thymin bilden zwei Wasserstoffbrücken.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Enzyme ist an der DNA-Replikation beteiligt, um Primer herzustellen?

    <p>Primase</p> Signup and view all the answers

    Was passiert in der Terminationsphase der DNA-Replikation?

    <p>Die DNA-Ligase entfernt Primer und füllt Lücken mit Nukleotiden auf.</p> Signup and view all the answers

    Warum sind RNA-Stränge meist einzelsträngig?

    <p>RNA benötigt keine Paarung von Basen.</p> Signup and view all the answers

    In welchem Schritt der Proteinbiosynthese wird die Basensequenz der DNA in mRNA umgeschrieben?

    <p>Transkription</p> Signup and view all the answers

    Was sind Exons in der DNA?

    <p>Codierte Bereiche der DNA, die in mRNA übersetzt werden.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt am besten die Struktur der DNA?

    <p>Die DNA hat eine doppelsträngige Helixstruktur mit komplementären Strängen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine der Einschränkungen der natürlichen Selektion?

    <p>Jedes Merkmal ist ein Kompromiss.</p> Signup and view all the answers

    Welches Merkmal ist für den Reproduktionserfolg relevant?

    <p>Die Augensicht eines Individuums.</p> Signup and view all the answers

    Warum erkranken Menschen laut evolutionärer Medizin an Krankheiten?

    <p>Wegen evolutionärer Diskrepanzen zwischen Organismen und ihrer Umgebung.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Konzept der 'Mismatch' in Bezug auf Krankheiten?

    <p>Der Mensch lebt in einer neuen, veränderten Umgebung.</p> Signup and view all the answers

    Welches Merkmal ist eine Voraussetzung für natürliche Selektion?

    <p>Merkmale müssen erblich sein.</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet der Ausdruck 'Each trait is a trade-off' im Kontext der natürlichen Selektion?

    <p>Jedes Merkmal bringt sowohl Vorteile als auch Nachteile mit sich.</p> Signup and view all the answers

    Warum sind Abwehrmechanismen nicht immer vorteilhaft?

    <p>Sie können zu Leiden führen und gesundheitliche Probleme verursachen.</p> Signup and view all the answers

    Was wird im Rahmen der evolutionären Medizin als 'proximate cause' bezeichnet?

    <p>Die unmittelbaren Ursachen und Mechanismen einer Krankheit.</p> Signup and view all the answers

    Wie beeinflusst natürliche Selektion den Reproduktionserfolg?

    <p>Natürliche Selektion fördert Merkmale, die den Reproduktionserfolg erhöhen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Rolle von interindividueller Variabilität in Bezug auf Merkmale?

    <p>Es gibt einen Wettbewerb um Ressourcen basierend auf variablen Merkmalen.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine Einschränkung der natürlichen Selektion?

    <p>Natürliche Selektion kann nicht auf alle Merkmale angewendet werden.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert während der S-Phase des Zellzyklus?

    <p>Die DNA wird verdoppelt.</p> Signup and view all the answers

    Welche Phase folgt direkt auf die Mitose im Zellzyklus?

    <p>Zytokinese</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Interphase ist korrekt?

    <p>Sie bereitet die Zelle auf die Teilung vor.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht in der G2-Phase des Zellzyklus?

    <p>Die Zelle repariert DNA-Schäden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Hauptfunktion der Prophase in der Mitose?

    <p>Kondensation der Chromosomen</p> Signup and view all the answers

    Welches Merkmal beschreibt die kinetochoren Mikrotubuli während der Prometaphase?

    <p>Sie befestigen sich an den Kinetochoren der Chromosomen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Phase des Zellzyklus könnte als Ruhephase bezeichnet werden?

    <p>G0-Phase</p> Signup and view all the answers

    Wie bezeichnet man die Kernteilung bei eukaryotischen Zellen?

    <p>Mitose</p> Signup and view all the answers

    Was passiert während der Anaphase 1 der Meiose?

    <p>Die homologen Chromosomenpaare werden getrennt.</p> Signup and view all the answers

    Wie werden Signalmoleküle in der Zellkommunikation klassifiziert?

    <p>Chemische, elektrische, optische und akustische</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den Prozess der Differenzierung in Zellen?

    <p>Bestimmte Gene werden abgeschaltet.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird Wachstum in Zellen oder Organismen charakterisiert?

    <p>Durch eine genetisch festgelegte Endgröße.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt die endokrine Signalübertragung?

    <p>Sie erfolgt über Hormone auf dem Blutweg.</p> Signup and view all the answers

    Welches Ereignis findet in der Telophase 1 der Meiose statt?

    <p>Die Zellmembran schnürt sich ein, und zwei haploide Tochterzellen bilden sich.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine der Hauptursachen für die Differenzierung von Zellen?

    <p>Äußere Faktoren beeinflussen die Genaktivität.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Meiose 2 ist korrekt?

    <p>Sie ist identisch mit einer mitotischen Teilung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Organismen nutzt die Photosynthese zur Energieerzeugung?

    <p>Algen</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Faktoren fällt nicht unter die abiotischen Umweltfaktoren?

    <p>Konkurrenz</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die ökologische Nische einer Art?

    <p>Die Gesamtheit aller Umweltfaktoren, die das Überleben beeinflussen</p> Signup and view all the answers

    Welches Prinzip besagt, dass zwei Arten nicht gleichzeitig eine ökologische Nische besetzen können?

    <p>Konkurrenzprinzip</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Lokta-Volterra-Regeln?

    <p>Die Populationen schwanken periodisch bei konstanten Bedingungen</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein typisches Merkmal von Destruenten?

    <p>Sie bauen organisches Material ab.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über abiotische Faktoren ist korrekt?

    <p>Sie umfassen die Temperatur, Licht und Wasser.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Organismen sind chemoautotrophe Produzenten?

    <p>Mikroben</p> Signup and view all the answers

    Welches Verhältnis beschreibt die Aufteilung der Genotypen aus einer Kreuzung?

    <p>1:2:1</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Vererbung von autosomal-rezessiven Erkrankungen trifft zu?

    <p>Die Erkrankungswahrscheinlichkeit beträgt 25%, wenn beide Eltern heterozygot sind.</p> Signup and view all the answers

    Was sind Konduktoren im Kontext von autosomal-rezessiven Erkrankungen?

    <p>Gesunde Träger eines veränderten Allels.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Wahrscheinlichkeit für ein Kind, dass es an einer autosomal-dominanten Erkrankung leidet, wenn ein Elternteil betroffen ist?

    <p>50%</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über X-chromosomal-rezessive Erkrankungen ist korrekt?

    <p>Alle Töchter eines erkrankten Mannes sind erkrankt.</p> Signup and view all the answers

    Welches Risiko haben Cousin/Cousine 1. Grades für eine autosomal-rezessive Erkrankung?

    <p>3%</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Crossing-over in Bezug auf die Vererbung von Merkmalen?

    <p>Merkmale werden unabhängig von einander vererbt.</p> Signup and view all the answers

    Wie erfährt ein Sohn eines erkrankten Mannes von dessen genetischen Merkmalen?

    <p>Er erbt das Y-Chromosom und ein gesundes X-Chromosom.</p> Signup and view all the answers

    Was versteht man unter Symbiose?

    <p>Das Zusammenleben von Organismen unterschiedlicher Arten, oft vorteilhaft für einen Partner.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine wichtige Voraussetzung für die Plateauphase der Populationsentwicklung?

    <p>Die Ressourcen müssen nachwachsend sein.</p> Signup and view all the answers

    Was charakterisiert r-Strategen in Bezug auf Fortpflanzungsverhalten?

    <p>Sie haben eine hohe Reproduktionsrate.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft auf Hämoparasitismus zu?

    <p>Der Parasit ernährt sich von Blut.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den Begriff 'Carrying Capacity' in der Populationsbiologie?

    <p>Die maximale Anzahl von Organismen einer Art, die ein Lebensraum unterstützen kann.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über den Energiedurchlauf in Ökosystemen ist korrekt?

    <p>Ökosysteme stehen im ständigen Austausch mit ihrer Umwelt.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Konsequenz der täglichen Flächeninanspruchnahme in Österreich?

    <p>Der Lebensraum für viele Arten verringert sich.</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist KEIN Bestandteil der Stoffkreisläufe in Ökosystemen?

    <p>Eisen</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Cholesterin & Phospholipide

    • Cholesterin ist Bestandteil der Zellmembran.
    • Cholesterin ist Ausgangspunkt der Synthese von Steroidhormonen, wie zum Beispiel Sexualhormonen und Nebennierenrindenhormonen.
    • Cholesterin spielt eine Rolle beim Abbau von giftigen Substanzen durch Ankopplung wasserlöslicher Gruppen.

    Ribosomen

    • Ribosomen sind die Orte der Proteinsynthese (Translation).
    • Sie kommen frei im Zytoplasma oder am rauen endoplasmatischen Retikulum (rER) vor.
    • Freie Ribosomen synthetisieren Proteine, die im Zytoplasma verbleiben oder für Organellen wie Mitochondrien, Zellkern oder Peroxisomen bestimmt sind.
    • Mehrere Ribosomen, die an ein mRNA-Molekül gebunden sind, bilden ein Polysom.
    • Am rER gebundene Ribosomen synthetisieren Proteine direkt in das Lumen des rER. Diese Proteine sind für die Zellmembran, den Export oder für Lysosomen bestimmt.

    Golgi-Apparat

    • Der Golgi-Apparat ist ein membranumhülltes, scheibenförmiges Vesikelsystem mit zwei Seiten (cis- und trans-Seite).
    • Er modifiziert und sortiert Proteine, die vom endoplasmatischen Retikulum (ER) hergestellt werden.
    • Der Golgi-Apparat schnürt kleine Vesikel ab, die Zellprodukte sammeln, die zur Sekretion oder für andere Organellen (z.B. Lysosomen) bestimmt sind.
    • Die cis-Seite des Golgi-Apparats ist der ER zugewandt, die trans-Seite ist vom ER abgewandt.

    Mitochondrien

    • Mitochondrien sind Organellen, die von einer Doppelmembran umgeben sind: einer äußeren und einer inneren Membran.
    • Zwischen den beiden Membranen liegt der Intermembranraum, im Inneren der Matrix.
    • Die innere Membran bildet leisten- oder röhrenförmige Einstülpungen, die in Christaetyp (Leisten) und Tubulustyp (Röhren) unterschieden werden.
    • Mitochondrien sind das Kraftwerk der Zelle und sind für die ATP-Synthese zuständig.
    • Der Citratzyklus findet in der Matrix statt.
    • Mitochondrien ähneln in ihrem Aufbau und ihrer DNA den Prokaryonten. Die Endosymbiontentheorie besagt, dass Mitochondrien ursprünglich selbstständig lebende Bakterien waren.

    Einfache neuronale Netze:

    • Einfache neuronale Netze bestehen aus einem präsynaptischen Neuron, das ein "Trigger-Signal" in einem postsynaptischen Neuron auslöst.

    Diffusion

    • Diffusion ist der Ausgleich eines Konzentrationsgefälles.
    • Teilchen diffundieren 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 nur für das Lösungsmittel, nicht aber für die in ihm gelösten Stoffe durchlässig ist.
    • Sie erfolgt aufgrund des Konzentrationsunterschiedes, um die Stoffkonzentration auszugleichen.
    • Osmose findet "ohne" Energie statt und wird durch die Brown'sche Molekularbewegung angetrieben.

    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 typischerweise 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.
    • Formen der Endozytose: Phagozytose bezeichnet die Aufnahme größerer partikulärer Substanzen.

    Polygene Vererbung

    • Polygenie liegt vor, wenn die Ausprägung eines Merkmals nicht nur von einem Gen (Monogenie), sondern von mehreren Genen abhängig ist.
    • Die einzelnen Merkmale werden nach den Mendel-Regeln vererbt, der Phänotyp kommt jedoch durch eine Vermischung der Genwirkungen zustande.

    DNA

    • Das Genom ist die Gesamtheit der Erbinformationen.
    • Das menschliche Erbgut liegt auf der DNA (Desoxyribonucleinsäure).
    • Aufbau der DNA: Ein Zucker (Desoxyribose), eine von vier Basen (Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) oder Cytosin (C)), ein Phosphatrest.
    • Adenin und Thymin (2 H-Brücken) sowie Cytosin und Guanin (3 H-Brücken) bilden Basenpaare.
    • DNA wird eindimensional als DNA-Doppelstrang und dreidimensional als DNA-Doppelhelix dargestellt.
    • DNA und Proteine bilden ein Chromatin.
    • DNA-Stränge sind komplimentär und verlaufen antiparallel.
    • Erhitzen denaturiert die DNA.

    Aufbau der RNA

    • RNA besteht aus einem Zucker (Ribose), Basen Uracil (U), A, C, G und einem Phosphatrest.
    • Sie liegt meist einzelsträngig vor.
    • Es gibt uncodierte Bereiche der DNA (Introns) und codierte Bereiche (Exons).

    DNA-Replikation

    • Die DNA-Replikation erfolgt nur von 5' in 3' Richtung.
    • Initiationsphase: Der DNA-Doppelstrang wird von dem Enzym Helicase in zwei Einzelstränge zerlegt (Wasserstoffbrückenbindungen werden gespalten). Spezielle Proteine lagern sich unmittelbar an die Trennungsstelle an, um erneutes Verbinden zu verhindern. Die DNA-Einzelstränge dienen als Matrize für die Synthese des Kompementärstrangs.
    • Elongationsphase: Das Enzym Primase stellt Primer her, die als Startsequenz für die DNA-Polymerase dienen. Die DNA-Polymerase verwendet im Zellplasma freischwimmende Nukleotide als Bausteine für den kontinuierlichen Basenstrang (Adenin mit Thymin; Cytosin mit Guanin). Der gegenläufige Tocherstrang ist durch die 5' -> 3' Richtung ein diskontinuierlicher Basenstrang. Hier läuft die DNA-Polymerase entgegen des Basenstrangs und synthetisiert häppchenweise Abschnitte (Okazaki-Fragmente genannt). Dann löst sich die DNA-Polymerase wieder und setzt sich weiter vorne wieder an. Zwischen den Okazaki-Fragmenten befinden sich Lücken, in denen die Primer sitzen.
    • Terminationsphase: Die DNA-Ligase entfernt die Primer und füllt die Lücken mit Nukleotiden auf.

    Proteinbiosynthese

    • Die Proteinbiosynthese besteht bei Eukaryoten aus drei Teilen: Transkription, Prozessierung und Translation.
    • Transkription: Überschreibung der Basensequenz der DNA in die mRNA. Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor auf der DNA-Sequenz. Blasenartige Öffnung der DNA hinter der Promotor-Region.
    • Prozessierung: Modifikation der mRNA.
    • Translation: Übersetzung der mRNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz.

    Genetische Beratung

    • Genetische Beratung kann bei familiärer genetischer Belastung Aufklärung bieten.

    Ursachen von Mutationen

    • Ca. 90% der Mutationen sind vollkommen gleichgültig.
    • Spontane Mutationen: Fehler bei der Replikation. Gene mutieren an verschiedenen Stellen.
    • Umweltbedingte Mutationen: z.B. Strahlung, Viren, Mikroorganismen, Alkohol, etc.

    Mutationen in Geschlechtschromosomen (Gonosomen)

    • Gesunder Mann XY // Gesunde Frau XX
    • XYY: Jacob-Syndrom – Mann (geringe Fertilitätsschwäche, größer).
    • XXY: Klinefelter-Syndrom – Mann (unfruchtbar, geringe Körperbehaarung außer auffällige Schambehaarung, Mikropenis, eventuelle Brustbildung, Muskelschwäche, Hochwuchs, Stimmungsschwankungen).
    • X: Turner-Syndrom – Frau (Flügelfell, unfruchtbar, kleinwüchsig, gelegentliche Fehlbildungen innerer Organe, ausbleiben der Menstruation).
    • XXX: Triple-X-Syndrom – Frau (eingeschränkte Fruchtbarkeit, großwüchsig).

    Mutationen in Autosomen

    • Down-Syndrom (Trisomie 21): Dreifaches Vorliegen des kleinsten Chromosoms. Symptome: Kleinwuchs, kurzer Kopf mit flachem Hinterkopf, kurzer/dicker Hals, verminderte Intelligenz, hohe Infektanfälligkeit, Herzfehler, etc. (1:1000).
    • Edwards-Syndrom (Trisomie 18): Fehlbildungssyndrom. Symptome: Geringes Geburtsgewicht, Fehlbildung des Kopfes, kurzes Brustbein, Fehlbildungen an Extremitäten, verzögerte Retardierung (verzögerte psychische & physische Entwicklung). (1:2500).
    • Pätau-Syndrom (Trisomie 13): Fehlbildungen des Kopfes, der Augen, etc. (1:5000).

    Krankheiten durch Mutationen

    • Sichelzellanämie:
      • Ursache: Punktmutation der β-Globinkette, wobei an Position 6 hydrophiles Glutamat gegen hydrophobes Valin substituiert wurde.
      • Hämoglobin S, HbS – Rote Blutkörperchen sind erkrankt.
      • Autosomal-rezessiver Erbgang.
      • Erkranken nur homozygote Merkmalsträger, bei denen das mütterliche und väterliche Gen verändert ist.
      • Heterozygote Merkmalsträger sind symptomfrei, da beide Allele kodominant sind.
      • Große Verbreitung in den Malariagebieten Afrikas und Asiens.

    6 evolutionäre Gründe für Krankheiten

    • Selektion verläuft langsam.
      1. Mismatch: Mensch in neuer, veränderter Umgebung.
      2. Infektionen: “Wettlauf" mit rasch evolvierenden pathogenen Organismen.
    • Selektion hat Einschränkungen/Grenzen. 3. “Every trait is a trade-off” (jedes Merkmal ein Kompromiss). 4. Einschränkungen/Zwänge der natürlichen Selektion ("Constraints").
    • Missverständnisse. 5. Organismen nicht für Gesundheit und Langlebigkeit selektiert, sondern auf Reproduktionserfolg. 6. Abwehrmechanismen verursachen Leiden.

    Warum erkranken Menschen?

    • Zwei Fragen:
      1. Proximate cause (unmittelbar; Pathogenese):
      • Allgemeine und spezielle Pathologie:
      • Wie funktioniert der Krankheitsmechanismus?
      1. Ultimate cause (evolutionär):
      • Evolutionäre Medizin:
      • Warum erkranken Menschen an einer Krankheit?
      • Warum ist der Mechanismus nicht besser?

    Natürliche Selektion

    • Natürliche Selektion wirkt, wenn alle Bedingungen erfüllt sind:
      1. Merkmal ist variabel ausgeprägt.
      2. Variation hinsichtlich Reproduktionserfolg.
      3. Korrelation (= wechselseitige Beziehung) zwischen Reproduktionserfolg und Merkmal.
      4. Merkmal ist erblich.
    • Natürliche Selektion ist nicht perfekt.
    • Natürliche Selektion ist zugleich Ursache und Folge medizinischer Maßnahmen.
    • Variation des Reproduktionserfolges:
      • Reproduktionserfolg = Überleben + Reproduktion.

    Merkmal

    • Alles kann ein Merkmal sein (z.B. Augenfarbe, Körpergröße, Temperaturabhängigkeit enzymatischer Prozesse, Struktur von Ribosomen, Arzneimittelmetabolismus, Pathogentoleranz, Anfälligkeit für eine bestimmte Krankheit).
    • Keine Merkmalsvariabilität – kein Wettbewerb.
    • Die meisten Merkmale weisen interindividuelle Variabilität auf, z.B.:
      • Unterschiede in der Körpergröße,
      • Unterschiede in der Augenfarbe,
      • Unterschiede in der Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten.

    Zellzyklus

    • Der Zellzyklus ist eine periodische Abfolge von Ereignissen, die von einer Zellteilung bis zur nächsten Zellteilung reichen.
    • Er steuert und koordiniert die Zellreproduktion.
    • Er besteht aus zwei Phasen: Interphase und Mitose.
    • In der Interphase bereitet sich die Zelle auf die Zellteilung vor.
    • In der M-Phase findet die Teilung statt.
    • Aus einer Mutterzelle entstehen zwei identische Tochterzellen.
    • Die Interphase besteht aus drei Phasen: G1-Phase, S-Phase und G2-Phase.
    • In der G1-Phase synthetisiert die Zelle Proteine und Zellorganellen, und die Chromosomen liegen als entspiralisierte DNA-Moleküle vor (Ein-Chromatid-Chromosom).
    • Die G0-Phase ist die Ruhephase, in der sich Zellen nicht im Zellzyklus befinden.
    • In der S-Phase wird die DNA verdoppelt (Replikation), und Histone werden synthetisiert.
    • In der G2-Phase werden DNA-Schäden korrigiert, und Proteine für die Kondensation der Chromosomen werden synthetisiert.
    • Die Mitose ist die Kernteilung eukaryotischer Zellen.
    • Nach der Mitose folgt die Zellteilung (Zytokinese).
    • Durch Mitose und Zytokinese entstehen aus einer Mutterzelle zwei genetisch identische Tochterzellen.
    • Ein haploider Chromosomensatz wird als 1n bezeichnet (n = Anzahl der Chromosomen pro einfachem Chromosomensatz), ein diploider Chromosomensatz als 2n.
    • Die Prophase beginnt mit der Chromosomenkondensation (Spiralisierung der DNA im Zellkern), der Auflösung des Nucleolus und dem Aufbau des Spindelapparates.
    • Die Prometaphase beginnt nach der Kondensation der Chromosomen, dem Abbau der Kernhülle und der Bildung von Kinetochoren an den Zentromeren der Chromosomen.
    • Die Kinetochoren sind die Verankerungsstellen für die kinetochoren Mikrotubulifasern.
    • Die kinetochoren Fasern sind Fasern des Spindelapparates, die an den Kinetochoren der Chromosomen ansetzen.
    • In der Prometaphase wachsen die kinetochoren Fasern in das Nucleoplasma ein und treffen auf die Kinetochoren der Chromosomen.
    • Nach Anheften der kinetochoren Fasern bewegen diese die Chromosomen in die Teilungsebene der Zelle.
    • In der Metaphase 1 ordnen sich die Chromosomenpaare in der Äquatorialebene an.
    • In der Anaphase 1 trennen sich die homologen Chromosomenpaare durch Auflösung der Chiasmata.
    • In der Telophase 1 schnürt sich die Zellmembran ein, und die Zelle teilt sich in zwei haploide Tochterzellen.
    • Die Meiose 2 entspricht einer mitotischen Teilung.

    Wachstum und Differenzierung

    • Wachstum ist die Massen- und Volumenzunahme einer Zelle oder eines Organismus bis zu einer genetisch festgelegten Endgröße.
    • Wachstum ist eine Grundeigenschaft des Lebens und ist an Stoffwechsel- und Differenzierungsvorgänge gekoppelt.
    • Wachstum wird durch äußere (Ernährung, Temperatur, ...) und innere (Zellteilungsaktivität, ...) Faktoren gesteuert.
    • Differenzierung ist ein Prozess des Abschaltens.
    • Embryonenzellen können noch alles, aber diese spezialisieren sich dann.
    • Differenzierung wird durch unterschiedliche Aktivitäten der Gene gesteuert und von der Umwelt beeinflusst.
    • Je mehr Zelltypen ein Lebewesen hat, desto weiter ist es entwickelt (mehr Spezialisierungen).

    Zellkommunikation

    • Zellen kommunizieren über verschiedene interzelluläre Übertragungswege miteinander.
    • Sie geben innere und äußere Informationen, die eine Reaktion auslösen können.
    • Die Art der Stimuli der Übertragung kann stark variieren (extrazellulären Signale, intrazelluläre Botenstoffe).
    • Zwischen Nervenzellen ist die Kommunikation meistens chemisch.
    • Signale können chemisch, elektrisch, optisch oder akustisch auftreten.
    • Signalmoleküle sind große hydrophile Moleküle (können die Membran nicht durchdringen und benötigen einen Rezeptor an der Zellmembran) oder kleine hydrophobe Moleküle (können die Membran durchdringen und haben Rezeptoren im Zellinneren).
    • Es gibt verschiedene Arten der interzellulären Signalübertragung:
      • Endokrine Signalleitung: Sie erfolgt über Hormone auf dem Blutweg. Hierbei können Signale weitläufig über den gesamten Körper verteilt werden und weit entfernt liegende Zielorgane erreichen.

    Vererbung

    • Die Mendel'schen Regeln beschreiben die Regeln der Vererbung:
      • Uniformitätsregel: Bei der Kreuzung zweier reinerbiger Eltern (homozygoter Eltern) mit unterschiedlichen Merkmalen sind alle Nachkommen gleich.
      • Spaltungsregel: Kreuzung zweier Individuen aus der F1-Generation, zeigt, dass in der F2-Generation die Merkmale der ursprünglichen Elterngeneration wieder auftauchen.
      • Unabhängigkeitsregel: Die Vererbung von zwei oder mehr Merkmalen erfolgt unabhängig voneinander und nach den beiden ersten Mendel'schen Regeln.
    • Zusammenhang mit der Meiose: Crossing-over —> die Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt.
    • Verschiedene Erbgänge:
      • Autosomal-rezessiv: Erst wenn beide Allele verändert sind, kommt es zur Erkrankung. Heterozygote (und damit gesunde) Träger einer rezessiven Erkrankung nennt man Konduktoren. Wenn beide Eltern heterozygot sind, beträgt die Erkrankungswahrscheinlichkeit der Kinder 25%.
      • Autosomal-dominant: Bereits bei einem veränderten Allel kommt es zur Erkrankung. Das Risiko ist 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 (also sehr selten). Für die Kinder einer Konduktorin besteht jeweils eine 50%ige Wahrscheinlichkeit, das veränderte X-Chromosom zu erben. Söhne, die das veränderte X-Chromosom ihrer Mutter erhalten, erkranken. Töchter, die das veränderte X-Chromosom ihrer Mutter erhalten, sind Konduktorinnen. Männer, deren einziges X-Chromosom das veränderte Allel trägt, erkranken immer! Es gibt also keine männlichen Konduktoren. Alle Töchter eines erkrankten Mannes erben das veränderte X-Chromosom → Sie sind damit Konduktorinnen. Alle Söhne eines erkrankten Mannes erben das gesunde Y-Chromosom ihres Vaters und mit großer Wahrscheinlichkeit auch ein gesundes X-Chromosom ihrer Mutter; Erkrankungsrisiko entspricht der Normalbevölkerung.

    Ökologie

    • Ökologische Nische: Die ökologische Nische bezeichnet die Gesamtheit der biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die das Überleben einer Art beeinflussen. Sie ist der "Beruf" einer Art und wird durch die Grenzen definiert, in der eine Art leben und sich reproduzieren kann.
    • Biodiversität und Stabilität: Die Funktionalität des Ökosystems ist eine Voraussetzung fürs Überleben des Menschen. Naturschutz ist wichtig für den Erhalt des Menschen!
    • Nahrungsketten:
      • Produzenten: Lebewesen, die ihre Energie aus der Oxidation anorganischer Verbindungen (chemoautotroph) oder aus der Photosynthese (photoautotroph) beziehen.
      • Konsumenten: Lebewesen, die andere Lebewesen fressen (heterotroph).
      • Destruenten: Lebewesen, die tote organische Materie zersetzen (detritivor und saprotroph).
    • Abiotische Faktoren: Umweltfaktoren, an denen Lebewesen nicht erkennbar beteiligt sind: Temperatur, Licht, Wasser, Boden, Topographie, pH-Wert, N (Stickstoff), P (Phosphor), ...
    • Optimumskurve: Zeigt, wie wohl sich ein Lebewesen fühlt.
    • Biotische Faktoren: Umweltfaktoren, an denen Lebewesen erkennbar beteiligt sind: Konkurrenz, Räuber-Beute-Beziehung, Kommensalismus, Parasitismus, Symbiose.
    • Konkurrenz: Zwei Arten können nicht gleichzeitig eine ökologische Nische besetzen, ohne miteinander in Konkurrenz zu treten (Gause-Prinzip).
    • Räuber-Beute-Beziehung: Lokta-Volterra-Regeln: 1. Die Größe der Populationen schwanken periodisch. 2. Die Populationsgrößen beider Einzelpopulationen schwanken konstant um einen festen Mittelwert. 3. Werden beide Populationen gleichermaßen dezimiert, so erholt sich die Beutepopulation schneller.
    • Kommensalismus: Miteinander speisen, ein Partner profitiert, der andere wird weder positiv noch negativ beeinflusst.
    • Parasitismus: Ein Partner (Parasit) profitiert, der andere (Wirt) wird geschädigt:
      • Endoparasiten: Leben im Inneren des Wirts.
      • Exoparasiten: Leben außerhalb des Wirts.
      • Hämoparasitismus: Trinken Blut.
      • Lactoparasitismus: Trinken Milch.
    • Symbiose: Zusammenleben von Organismen unterschiedlicher Arten, meist für beide Partner von Nutzen.

    Populationen

    • Initialphase: Die Population etabliert sich und beginnt zu wachsen.
    • Exponentialphase: Vermehrungsrate ist höher als Sterberate, daher exponentielles Wachstum. (ausreichend Ressourcen, kaum Krankheiten oder Räuber).
    • Übergangsphase: Vermehrungsrate ist noch höher als Sterberate, die Population wächst aber nur mehr linear. Ressourcen werden aufgrund der hohen Populationsdichte knapper, Krankheiten und/oder Prädatoren nehmen zu.
    • Plateauphase: Vermehrungsrate = Sterberate, Population bleibt konstant. Voraussetzung: nachwachsende Ressourcen!
    • Carrying capacity: Die maximale Zahl von Organismen einer Art, die in einem Lebensraum für unbegrenzte Zeit existieren können, ohne diesen nachhaltig zu schädigen.

    Verhaltensökologie

    • Verhalten dient der Homöostase, wenn physiologische Reaktionen nicht mehr ausreichen. (Homöostase —> Gleichgewichtszustand des Körpers, z.B. 37°C Körpertemperatur)

    Fortpflanzungsstrategien

    • r-Strategen: Haben eine hohe Reproduktionsrate (r) —> vorhandene Ressourcen gehen über die vorhandene Kapazität hinaus nutzen.

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