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Bayern Abitur Biologie

Abitur · ISB BayernBiologie노트 55개, 폴더 12개, 316 KB

cookie가 만든 ISB Bayern Abitur Biologie 복습 노트 55개예요. 과정의 주제에 따라 6개 섹션으로 구성돼요.

Notes in German for the Bavarian Abitur in Biology (G9 LehrplanPLUS, Jahrgangsstufen 12 and 13, erhöhtes Anforderungsniveau), in folders for the plan's content areas in its order: genetics and genetic engineering, evolution, behavioural ecology, neuronal information processing, cell metabolism, and ecology and biodiversity. Each note has the processes in order, comparisons in tables and the methods behind the experiments. Delete any folder you don't need once the notes are yours.

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포함된 내용

  • Genetik und Gentechnik
    • Speicherung und Realisierung genetischer Information
      • Bau von DNA und RNA, genetischer Code7 KB
      • Proteinbiosynthese und alternatives Spleißen6 KB
      • Genwirkketten, Antisense-RNA und Antibiotika6 KB
      • Viren und der Vermehrungszyklus des HI-Virus5 KB
    • Regulation der Genaktivität
      • Genregulation, Epigenetik und Stammzellen8 KB
    • Vervielfältigung genetischer Information
      • Replikation, Reparatur und PCR7 KB
      • Zellzyklus, Mitose, Apoptose und Tumorbildung7 KB
    • Neukombination und Veränderung genetischer Information
      • Meiose und Neukombination6 KB
      • Genommutationen5 KB
      • Genmutationen6 KB
      • Gentechnik und CRISPR/Cas7 KB
    • Weitergabe genetischer Information
      • Mendelsche Regeln, mono- und dihybride Erbgänge7 KB
      • Kopplung, Crossing-over, Allelwechselwirkungen6 KB
      • Epigenetische Vererbung und genomische Prägung4 KB
    • Humangenetik und DNA-Analytik
      • Stammbaumanalyse und genetische Familienberatung6 KB
      • DNA-Analytik7 KB
  • Evolution
    • Molekulare Homologien, Stammbäume und Systematik7 KB
    • Evolution des Menschen5 KB
    • Erklärungsansätze von Lamarck und Darwin6 KB
    • Synthetische Evolutionstheorie und Evolutionsfaktoren6 KB
    • Artbildung und Artbegriffe5 KB
    • Koevolution4 KB
    • Kulturelle Evolution und menschliche Eingriffe6 KB
  • Verhaltensökologie und Angepasstheit von Verhalten
    • Fitness und verhaltensökologische Methoden6 KB
    • Überleben, Kooperation und Altruismus6 KB
    • Kommunikation5 KB
    • Aggression5 KB
    • Fortpflanzung und Elternaufwand6 KB
    • Sozialverhalten der Primaten5 KB
  • Neuronale Informationsverarbeitung
    • Nervenzelle und Biomembran5 KB
    • Ruhepotential4 KB
    • Aktionspotential6 KB
    • Erregungsleitung4 KB
    • Erregende Synapse und Stoffwirkung5 KB
    • Hemmende Synapse und Verrechnung4 KB
    • Depression4 KB
    • Neurophysiologische Verfahren, Plastizität, Multiple Sklerose und Parkinson6 KB
    • Stressreaktion und Hormonsystem6 KB
    • Sinneszelle und Rezeptorpotential6 KB
  • Stoffwechselphysiologie der Zelle
    • Assimilation und Photosyntheserate7 KB
    • Photosynthesefarbstoffe, Chromatographie und Angepasstheiten7 KB
    • Lichtabhängige Reaktionen und Tracer-Methode6 KB
    • Calvin-Zyklus4 KB
    • C3- und C4-Pflanzen5 KB
    • Enzyme und Stoffumbau7 KB
    • Anaerober Glucoseabbau4 KB
    • Aerober Glucoseabbau6 KB
    • Bilanzen, Fette und Vergleich von Photosynthese und Zellatmung7 KB
  • Ökologie und Biodiversität
    • Biotop und abiotische Faktoren5 KB
    • Biozönose und Erfassung von Arten5 KB
    • Nahrungsnetz, Stoffkreisläufe und Energiefluss6 KB
    • Biotische Faktoren und ökologische Nische5 KB
    • Populationsökologie7 KB
    • Ökosystemleistungen und Wert der Biodiversität7 KB
    • Ökologie der Biosphäre7 KB

첫 번째 노트

Genetik und Gentechnik / Speicherung und Realisierung genetischer Information / Bau von DNA und RNA, genetischer Code

Nukleotide als Bausteine

Nukleinsäuren sind Polymere aus Nukleotiden. Jedes Nukleotid besteht aus drei Teilen: einem Phosphatrest, einem Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentose) und einer stickstoffhaltigen Base. In der DNA ist der Zucker Desoxyribose, in der RNA Ribose. Bei Ribose trägt das Kohlenstoffatom 2' eine Hydroxygruppe, bei Desoxyribose nur ein Wasserstoffatom, und dieser Unterschied macht die RNA chemisch reaktionsfreudiger und weniger beständig.

Die Basen gehören zwei Gruppen an. Adenin (A) und Guanin (G) sind Purine mit zwei Ringen, Cytosin (C), Thymin (T) und Uracil (U) sind Pyrimidine mit einem Ring. In der DNA kommen A, T, G und C vor, in der RNA steht Uracil anstelle von Thymin.

Die Nukleotide eines Strangs sind durch Phosphodiesterbindungen verknüpft: Der Phosphatrest am Kohlenstoffatom 5' eines Nukleotids bindet an die Hydroxygruppe am Kohlenstoffatom 3' des vorangehenden. Der Zucker-Phosphat-Strang bildet so das Rückgrat, die Basen ragen seitlich heraus. Ein Strang hat deshalb eine Richtung: ein 5'-Ende mit freiem Phosphatrest und ein 3'-Ende mit freier Hydroxygruppe. Die Sequenz wird von 5' nach 3' gelesen.

Das Doppelhelix-Modell der DNA

Das Modell von Watson und Crick beschreibt die DNA als Doppelstrang, der zu einer rechtsgängigen Helix gewunden ist. Die beiden Stränge verlaufen antiparallel: Dem 5'-Ende des einen Strangs liegt das 3'-Ende des anderen gegenüber. Die Basen liegen im Inneren und stehen einander paarweise gegenüber.

Es paaren sich immer eine Purin- und eine Pyrimidinbase, und zwar nach dem Prinzip der komplementären Basenpaarung:

BasenpaarWasserstoffbrücken
Adenin und Thymin2
Guanin und Cytosin3

Weil sich stets ein Purin mit einem Pyrimidin paart, bleibt der Abstand der Stränge gleich. Die Wasserstoffbrücken sind einzeln schwach, halten aber zusammen mit den Stapelwechselwirkungen der übereinanderliegenden Basen den Doppelstrang stabil, und sie lassen sich bei der Replikation und Transkription durch Enzyme ohne großen Energieaufwand lösen. Ein Abschnitt mit viel G-C-Anteil ist schwerer zu trennen als ein A-T-reicher, weil er mehr Wasserstoffbrücken je Basenpaar enthält; das spielt bei der Schmelztemperatur der DNA eine Rolle.

Aus der komplementären Paarung folgt, dass in doppelsträngiger DNA die Menge an Adenin der an Thymin entspricht und die Menge an Guanin der an Cytosin. Der Anteil von A+T zu G+C dagegen unterscheidet sich von Art zu Art.

Die Sequenz eines Strangs legt die des anderen fest. Darauf beruht die genaue Weitergabe der Information bei der Replikation.

Vergleich mit dem RNA-Modell

RNA ist meist ein Einzelstrang. Sie kann sich durch komplementäre Paarung innerhalb des Strangs zu Schleifen und kompakten Strukturen falten, wie es die tRNA tut.

MerkmalDNARNA
ZuckerDesoxyriboseRibose
BasenA, T, G, CA, U, G, C
Strangzahlmeist Doppelstrangmeist Einzelstrang
Längesehr lang (ein Chromosom enthält ein durchgehendes Molekül)kurz, als Abschrift einzelner Gene
Stabilitäthochgeringer
Aufgabedauerhafte Speicherung der ErbinformationÜbertragung und Umsetzung der Information

Drei Klassen von RNA sind an der Proteinbiosynthese beteiligt. Die mRNA (messenger-RNA) ist die Abschrift eines Gens und trägt die Information zum Ribosom. Die tRNA (transfer-RNA) bringt Aminosäuren zum Ribosom und liest dort die mRNA. Die rRNA (ribosomale RNA) bildet zusammen mit Proteinen die Ribosomen.

Der genetische Code

Die Information der DNA liegt in der Abfolge der Basen. Proteine bestehen aus 20 verschiedenen proteinogenen Aminosäuren. Vier Basen ergeben mit einer Base je Aminosäure nur vier Möglichkeiten, mit zwei Basen 16, erst mit drei Basen 64 Kombinationen, und das reicht für 20 Aminosäuren. Der genetische Code ordnet deshalb jeder Abfolge aus drei Basen der mRNA, einem Codon (Triplett), eine Aminosäure oder ein Signal zu.

Der Code hat mehrere Eigenschaften:

  • Er ist degeneriert (redundant): Die 64 Codons verschlüsseln nur 20 Aminosäuren, sodass die meisten Aminosäuren von mehreren Codons bestimmt werden. Leucin, Serin und Arginin haben je sechs Codons, Methionin und Tryptophan nur eines. Codons für dieselbe Aminosäure unterscheiden sich meist in der dritten Base.
  • Er ist eindeutig: Jedes Codon steht für genau eine Aminosäure oder ein Signal.
  • Er ist kommafrei und nicht überlappend: Zwischen den Codons liegen keine Lücken, und jede Base gehört zu genau einem Codon. Gelesen wird ab einem festen Startpunkt in Dreierschritten, dem Leseraster.
  • Er ist nahezu universell: Bei fast allen Lebewesen gehört zum selben Codon dieselbe Aminosäure. Das macht es möglich, ein menschliches Gen in Bakterien ablesen zu lassen, und gilt als Hinweis auf einen gemeinsamen Ursprung des Lebens.

Drei der 64 Codons sind Stoppcodons (UAA, UAG, UGA) und codieren keine Aminosäure; an ihnen endet die Translation. Das Codon AUG ist das Startcodon und codiert zugleich Methionin.

Ausgewählte Codons der mRNA:

CodonAminosäureCodonAminosäure
AUGMethionin (Start)UGGTryptophan
UUU, UUCPhenylalaninGAA, GAGGlutaminsäure
CCU, CCC, CCA, CCGProlinGUU, GUC, GUA, GUGValin
GGU, GGC, GGA, GGGGlycinUAA, UAG, UGAStopp
Von der DNA zur Aminosäuresequenz

Die mRNA ist komplementär zum codogenen Strang (Matrizenstrang) der DNA und hat dieselbe Sequenz wie der Gegenstrang, der nicht codogene Strang, nur mit Uracil statt Thymin. Die Ableitung erfolgt in drei Schritten, hier an einem Beispiel.

Der Matrizenstrang lautet 3'-TAC GGT CAA ACT-5'.

  1. Komplementäre mRNA bilden, Richtung 5' nach 3': 5'-AUG CCA GUU UGA-3'.
  2. Die Codons mit der Codetabelle lesen: AUG (Methionin), CCA (Prolin), GUU (Valin), UGA (Stopp).
  3. Ergebnis: Met-Pro-Val, danach endet die Translation.
Von der Aminosäuresequenz zur DNA

In die Gegenrichtung ist die Ableitung nicht eindeutig, weil der Code degeneriert ist. Für die Sequenz Met-Pro-Val sind mehrere mRNA-Sequenzen möglich: AUG gibt es nur einmal, Prolin hat vier Codons (CCN), Valin ebenfalls vier (GUN), sodass insgesamt 1⋅4⋅4=161 \cdot 4 \cdot 4 = 16 mögliche mRNA-Sequenzen entstehen. Aus jeder lässt sich der komplementäre Matrizenstrang ableiten. Bei Aminosäuren mit nur einem Codon (Methionin, Tryptophan) ist der Schritt eindeutig.

Wer die Richtung einer Sequenz angibt, nennt immer das 5'- und das 3'-Ende, denn dieselbe Basenfolge gelesen von der anderen Seite ist eine andere Sequenz.

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