Biologie

Botanik

Das Blatt

Damit Photosynthese stattfinden kann, benötigt das Blatt Licht und die Stoffe Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Es entstehen Sauerstoff (O2) und Zucker (C6H12O6). Sie läuft in den Chloroplasten mithilfe des Chlorophylls ab.

Durch die Spaltöffnungen an der Blattunterseite dringt das Kohlendioxid in das Blatt ein, der Sauerstoff und Wasserdampf entweichen (→ Transpirationssog in den Tracheen durch Entweichen des Wasserdampfes; ermöglicht den Wassertransport). Für den Ablauf der Photosynthese erhält das Blatt durch die Tracheen Wasser und gibt durch die Siebröhren Zucker ab. Tracheen und Siebröhren bilden gemeinsam Leitbündel.

Blätter eignen sich perfekt als Nahrungsquelle für Pflanzenfresser, da die Nährstoffe, die bei der Photosynthese gebildet werden, in Form von Stärke gespeichert werden. Diese Stärke dient als Nahrung.

Blattmetamorphosen

Es gibt verschiedene Arten von Blättern, da sie sich an Umweltbedingungen anpassen:

Je nach Standort können also verschiedene Blattmetamorphosen vorkommen:

Schattenblätter haben mehr Chlorphyll und eine größere Oberfläche, was eine effiziente Photosynthese selbst bei wenig Lichteinfall ermöglicht.

Die Sprossachse

In der Sprossachse befinden sich Leitbündel, die aus Tracheen und Siebröhren bestehen. Tracheen transportieren Wasser und darin gelöste Mineralstoffe nach oben in die Blätter, die Siebröhren Wasser und darin gelöste Nährstoffe in alle Teile der Pflanze, auch die Wurzel (→ Mykorrhiza). Da es zwei getrennte Röhren für den Transport der jeweiligen Stoffe gibt, vermischen sie sich nicht (zwei separate Transportsysteme). Das Wasser kann sich in den Tracheen aufgrund des Transpirationssoges nach oben bewegen, der durch die Verdunstung von Wasser in den Spaltöffnungen entsteht. Der Stängel hat also die folgenden Aufgaben:

Die Wurzel

Wurzeln bestehen in der Regel aus einer Hauptwurzel, die in Wurzeläste bzw. Seitenwurzeln verzweigt. In der Verzweigungszone, die am nächsten zur Oberfläche liegt, entstehen die genannten Verzweigungen. Darunter befindet sich die Ernährungszone, die von Wurzelhaaren bedeckt wird und der Aufnahme von Wasser und Nährstoffen durch diese dient. In der Wachstumszone gibt es keine Wurzelhaare mehr, dort wächst sie nur noch. Ganz unten befindet sich die Wurzelspitze.

Durch Wurzelhaare können Pflanzen ihre Oberfläche massiv vergrößern, ohne, dass mehr Masse erforderlich wäre → Nährstoffe können viel effektiver aufgenommen werden. Daher sollte beim Umpflanzen ein möglichst großer Wurzelballen mitgenommen werden, damit der enge Bodenkontakt durch die Wurzelhaare erhalten bleibt.

Wie oben beschrieben, sind Hauptwurzler, die eine Hauptwurzel und Nebenwurzeln haben, weit verbreitet. Sie können in Tiefwurzler, die größtenteils erst in der Tiefe verzweigen (z.B. Tanne), und in Flachwurzler, die eher oberflächennah verzweigen (z.B. Fichte → Sturmschäden!), unterteilt werden. Außerdem gibt es Pflanzen, deren Hauptwurzel abstirbt und die nur sehr oberflächennah verzweigen (z.B. Gräser).

Wurzelmetamorphosen

Auch die Wurzeln passen sich verschiedenen Umweltbedingungen an:

Name Funktion Beispiele
Speicherwurzeln Lagerung von Reservestoffen (Stärke) oder Wasser Rüben: Rettich, Futterrübe, Sellerie
Wurzelknolle: Scharbockskraut, Topinambur
Brettwurzeln Nährstoffbesorgung, Stabilisieren von Baumriesen (bis zu 10m hoch) in den Tropen
sternförmig, sehr tief		 Kapokbaum
Haftwurzeln
Wurzelranken		 Erklimmung von senkrechten Flächen durch Anheftung am Untergrund Kletterpflanzen (Efeu)
Stützwurzeln Standfestigkeit durch Ausbildung am untersten Knoten des Sprosses Mais
Haustorien Eindringen in das Gewebe der Wirtspflanze
Abzapfen von Wasser und Nährstoffen		 Mistel
Symbiose Pflanze + Pilz
→ Mykorrhiza
Pilz von Assimilaten der Pflanze ernährt		 Erleichterte Wasser- und Mineralsalzaufnahme für die Pflanze Waldbäume
Symbiose Pflanze + Bakterien
→ Wurzelknöllchen		 Erleichterte Wasser- und Mineralsalzaufnahme für die Pflanze Sumpfhornklee
Atemwurzeln Ermöglichen das Antmen in sauerstoffarmen Gegenden (z.B. Sumpf, Gezeitengebiet) Mangroven, Sumpfzypresse

Verhaltensbiologie - Ethologie

Ursachen des Verhaltens

Tinbergens 4 Fragen

Untersuchungsmethoden

Einteilung des Verhaltens

Angeboren

Erlernt

Lernen durch Einsicht (kognitiv)

Effekte in der Verhaltensforschung

DNS (Desoxyribonukleinsäure)

Geschichte der Entdeckung

Grundstruktur

Parasiten und Symbiosen

Arten von Interaktionen

Interaktion Partner A Partner B
Symbiose + +
Parabiose + 0
Räuber-Beute-Beziehung + -
(Eu)Parasitismus + -
Nahrungsbeziehung + -
Konkurrenz - -
Legende: + = positiv, 0 = neutral, - = negativ

Formen der Symbiose

Nach Grad der Abhängigkeit:

Nach räumlicher Beziehung:

Beispiele

DNA-Replikation

Bevor die DNA repliziert werden kann muss man erst mal ihre Helix-Form loswerden. Das geschieht durch das Enzym Topoisomerase, die die DNA entspannt und Überspiralisierungen verhindert. Dann müssen die Wasserstoffbrückenverbindungen zwischen den Basen gelöst werden, das wird durch die Helikase übernommen. Damit die DNA nicht in ihre ursprüngliche Form zurückfällt braucht es sogenannte SSB-Proteine (Single-Strand-Binding-Proteins), die sich an die DNA Einzelstränge heften und diese stabilisieren. Anschließend braucht es noch einen Schritt bevor die neuen zu den alten komplementären Stränge gebildet werden können, nämlich die sogenannte Primase. Die Primase bildet kurze komplementäre RNA-Primer, die für die DNA-Polymerase (III) wie ein Startpunkt fungieren. Diese Primer müssen aber später gelöst werden aus zwei Gründen:

1.RNA-Primer sind kleine RNA-Nukleotide, das bedeutet, dass die Ribose, also der Zucker, sich von der Desoxyribose der DNA unterscheidet.

2.RNA-Primer enthalten Uracil, das nur vorübergehend vorkommt und später vollständig durch Thymin ersetzt werden muss, da Uracil nicht dauerhaft in der DNA vorkommt.

WICHTIG: DAS ZIEL DER DNA-REPLIKATION IST DIE GESAMTE DNA IDENTISCH ABZUSCHREIBEN BIS AUFS LETZTE DETAIL.

Ab hier gibt es zwei Arten wie die Replikation abläuft: Nämlich einmal die kontinuierliche Replikation (Leitstrang) und die diskontinuierliche Replikation (Folgestrang). Die kontinuierliche Replikation beschreibt, dass die DNA-Polymerase (III) den Tochterstrang ohne Unterbrechungen komplementär zum Matrizenstrang (= alter Strang) aufbauen kann ohne, dass es weitere Primer benötigt. Die DNA-Polymerase (III) arbeitet immer von 5' zu 3', also in die Richtung, in die sich auch die Helikase und die Topoisomerase bewegen. Das bedeutet, dass immer am 3'-Ende ein neues Nukleotid angehängt werden kann (an der 3. Stelle der Desoxyribose befindet sich eine OH-Gruppe, die dafür benötigt wird).

Der zweite Verlauf ist die diskontinuierliche Replikation. Da die DNA-Polymerase nur von 5' zu 3' arbeiten kann und die DNA-Stränge antiparallel zueinander sind, kann der zweite Strang nicht kontinuierlich synthetisiert werden. Er wird daher entgegen der Bewegungsrichtung der Helikase in Stücken synthetisiert. Dafür müssen immer wieder neue Primer gesetzt werden. Dadurch entstehen kurze abgeschriebene DNA-Sequenzen, die man Okazaki-Fragmente nennt.

Am Ende der Replikation müssen nur noch die Primer entfernt werden, was von der DNA-Polymerase I (bei Prokaryoten) übernommen wird. Diese füllt auch die Lücken, die dadurch entstehen, mit DNA. Die Okazaki-Fragmente werden mithilfe der Ligase miteinander verbunden.

Die DNA-Replikation unterscheidet sich zur Proteinbiosynthese in mehreren Punkten

  1. Bei der Replikation wird die DNA mithilfe der DNA-Polymerase (III) vermehrt.

  2. Die DNA wird 1 zu 1 abgeschrieben, das bedeutet, dass sich im Tochterstrang nach dem Austausch der RNA-Primer ausschließlich Thymin und kein Uracil befindet. Die Stellen, an denen sich zuvor RNA-Primer befanden, werden von der DNA- Polymerase I durch DNA ersetzt, sodass die DNA vollständig identisch ist.

  3. Am Ende der DNA-Replikation liegt wieder eine doppelsträngige DNA vor, während bei der Proteinbiosynthese das Produkt der Transkription eine einzelsträngige mRNA ist.