Biologieabitur 2020 – Leistungskurs
Themenbereich I: Genetik
Bau und Funktion einer Zelle
Eukaryotische Zellen/Euzyten --Kompartimente bzw. Zellorganellen:
1. Zellmembran: Trennt das Zytoplasma von dem extrazellulären Raum und kontrolliert
den Stoffaustausch
Oft Semipermeablitiät
2. Zytoskelett: Sorgt für Stabilität durch ein anpassungsfähiges Gerüst aus
Proteinverbindungen
Fadenartige Proteine: Aktinfilamente, Intermediärfilamente und Mikrotuboli
3. Zellkern: Erbgut der Zellen liegt im Zellkern (Nukleus besitzt ei
eine
ne Kernhülle aus einer
Doppelmembran)
Kernporen erlauben Austausch von Makromolekülen zwischen Zytoplasma und
Karyoplasma
Standort der Replikation und Transkription
4. Ribosomen: Standort der Proteinproduktion (durch Aufbau aus RNA)
Können frei im Zytoplasma oder an das Endoplasmatische Retikulum gebunden
vorliegen
5. Endoplasmatisches Retikulum (ER): Umbau, Speicherung und Transportierung von
Molekülen in den miteinander verbundenen Kanälen und Holräumen (Zisternen)
An Oberfläche des ER stellen Ribosomen Protein
Proteinee her, die in
Membranzisternen weiter verarbeitet und verschickt werden (Glattes ER trägt
keine Rib.)
6. Golgi-Apparat:
Apparat: Besteht aus Stapel von Membranzisternen (Dictyosomen)
An deren Enden werden Vesikel (membranumhüllte Blasen) abgeschürt, die
wiederrum an der Zellmembran ihren Inhalt (sekretorische Proteine) an die
Umwelt abgeben (Prozess der Exozytose)
7. Lysosomen: (Vom Golgi
Golgi-Apparat
Apparat gebildet) Von einer Membran umgebene Organellen
die Enzyme zur zellulären Verdauung enthalten
8. Mitochondrien: Kraftwerke eukary
eukaryotischer
otischer Zellen (Doppelte Membran durch
Endosymbiontentheorie
Endosymbiontentheorie- Innere rohrenförmige Membran Tubuli& Äußere faltenartige
Membran Cristae)
An der inneren Membran befinden sich Enzyme der Atmungskette
Innenraum der Mitochondrien (Matrix) enthält Ribosomen, ringförmige DNA-
Moleküle und Proteine für den Citratzyklus
9. Zentriolen: Wichtig für die Zellteilung, bestehend aus Mikrotubuli (schraubig
abgeordnete Proteine)
Bestandteil des Zytoskeletts
,Besonderheiten von pflanzlichen Zellen:
1. Plastiden (ähnlich wie Mitochondrien aufgebaut): Eigenes Erbgut und
Doppelmembran, Vorstufe Proplastiden
Daraus hervor gehen: Leukoplasten (Stärke-,Lipidspeicher), Chromoplasten
(Farbstoffhalter) und Chloroplasten (Fotosyntheseort)
2. Vakuolen (andere Form Zentralvakuole): Können fast die ganze Zelle ausfüllen, sorgen
für den Innendruck in der Pflanzenzelle (Tugor)
Können der Speicherung und Verdauung dienen
Prokaryotische Zellen (Mikroorganismen ohne Zellkern)- Bakterien und Archaeen:
1. Kein Zellkern: DNA der Prokaryoten schwimmt frei im Zytoplasma (Kernäquivalent- hat
gleiche Funktion wie Zellkern)
2. Genom besteht aus kreisförmig-angeordnetem doppelsträngigem Stück DNA
(Bakterienchromosom-kein Anfang oder Ende wie bei Eukaryoten)
Teilweise noch weitere DNA-Moleküle: Plasmide (DNA-Ringe mit
unbedeutenden Informationen wie Antibiotika- oder Giftresistenzen) können
unter Bakterien ausgetauscht werden
3. Zellwand: Hält Form der Protocyte und schützt vor Konzentrationsausgleich
Im Außenmilieu liegt geringere Stoffkonzentration vor, was zu osmotischem
Druck führt (Wasser würde bei semipermeabler Membran eindringen)
Vor Explosionsschutz: Glykokalyx (Schleimschicht) aus Polysacchariden, auch
zum Schutz vor Austrocknung
4. Pili (Pilus): Zellfortsätze (Je nach Typus können sie als Anheftungsmittel für Feststoffe,
Nährstoffe oder andere Bakterien dienen
5. Flagellum: Aus Proteinen bestehendes Fortbewegungsmittel
,1. Watson-Crick-Modell
Modell der Desoxyribonukleinsäure
Fadenförmiges Makromolekül mit spiralig gegenläufigen Polynukleotidsträngen in
einer Doppelhelix
Komplementär und antiparallel aufgebaut (3‘ und 5‘ gegenüber)
Codogener Strang/Matrizenstrang trägt relevante Basenfolge
Besteht aus stickstoffhaltigen Basen, Desoxyribose und Phosphatgruppen
Basen werden durch Wasserstoffbrückenbindu
Wasserstoffbrückenbindungen
ngen verbunden
Desoxyribose und Phosphor werden durch Phosphordiesterbindungen
verbunden
Stabilität der DNA durch Basenstapelkräfte ermöglicht (neben WBBs)
Dipoleffekt zwischen partiell positiv geladenen exocyclischen Gruppen der
Basen mit den ππ-Elektronenwolken
wolken der vertikal benachbarten Basen
2. Stickstoffhaltige Basen:
Purinbasen (Zwei Wasserstoffbrückenbindungen)
Adenin und Guanin
Doppelringe
Pyrimidinbasen (Drei Wasserstoffbrückenbindungen)
Thymin (bzw. Uracil) und Cytosin
Einfache Ringe
Chargraff-Regel
Parität (gleiche Anzahl) von Nukleinbasen auf beiden
DNA-Strängen
Strängen zwischen Purinen und Pyrimidinen
3. Unterschiede zu einer Ribonukleinsäure
Polynukleotidkette mit Ribose statt Desoxyribose (Einfacher Zucker) und Uracil statt
Thymin
kann genetische
netische Informat
Information übertragen
kann Zellporen durchdringen
RNA-Moleküle
Moleküle tragen zur Übersetzung von Information in Proteine bei
Regulation von Genen
katalytische Funktionen (ähnlich wie Enzym)
, DNA-Replikation
Semikonservativ (Mutter
(Mutter-DNA bleibt in jedem Tochter-Molekül
Molekül zur Hälfte erhalten)
statt konservativ (vollständiges Erhalten der Ursprungs
Ursprungs-DNA)
DNA) oder dispers
(abwechselnde Verteilung)
Multienzymkomplex („Replikationsmaschine“)
1. Topoisomerase
für Änderungen der Topologie (räumliche Anordnung) von DNA-Molekülen
Molekülen
verantwortlich
überführen superhelikale DNA in entspannte DNA
2. Helicase
Entspiralisiert und öffnet den Doppelstrang durch lösen der
Wasserstoffbrückenbindungen (unter ATP
ATP-Verbrauch)
Entstehen einer YY-förmigen Replikationsgabel
Einzelstrangbindungsproteine halten die Stränge getrennt
3. RNA-Primase
Die Primase setzt einen Primer (Ansatzpunkt für die DNA-Polymerase)
Polymerase)
Werden durch weitere Polymerasen (Polymerase I) entfernt und durch Nukleotide
ersetzt
4. DNA-Polymerase
Die Polymerase III des Multienzymkomplexes synthetisieren in 5‘
5‘-3‘--Richtung
Am Leitstrang kontinuierliche Synthese; am Folgestrang dis
diskontinuierlich
kontinuierlich
Gleitklammerproteine halten Kontakt zwischen Strang und Polymerase
Nach Ansetzen an einem Primer werden freie Nukleotide eingebaut
Diskontinuierliche Synthese: Anbinden von Okazaki
Okazaki-Fragmenten
5. DNA-Ligase
Enzym verbindet die Okazaki
Okazaki-Fragmentee mit Phosphordiesterbindungen zu einem
vollständigen Strang
6. Telomerase
Folgestrang kann nicht bis zum Ende synthetisiert werden, da letzer RNA
RNA-Primer nicht
durch Nukleotide ersetzt werden kann
An diesen Stellen besitzen eukaryotische Chromosomen lange reprepetitive
etitive Sequenzen
(=Telomere), welche ohne Matrize durch Telomerase synthetisiert werden
Themenbereich I: Genetik
Bau und Funktion einer Zelle
Eukaryotische Zellen/Euzyten --Kompartimente bzw. Zellorganellen:
1. Zellmembran: Trennt das Zytoplasma von dem extrazellulären Raum und kontrolliert
den Stoffaustausch
Oft Semipermeablitiät
2. Zytoskelett: Sorgt für Stabilität durch ein anpassungsfähiges Gerüst aus
Proteinverbindungen
Fadenartige Proteine: Aktinfilamente, Intermediärfilamente und Mikrotuboli
3. Zellkern: Erbgut der Zellen liegt im Zellkern (Nukleus besitzt ei
eine
ne Kernhülle aus einer
Doppelmembran)
Kernporen erlauben Austausch von Makromolekülen zwischen Zytoplasma und
Karyoplasma
Standort der Replikation und Transkription
4. Ribosomen: Standort der Proteinproduktion (durch Aufbau aus RNA)
Können frei im Zytoplasma oder an das Endoplasmatische Retikulum gebunden
vorliegen
5. Endoplasmatisches Retikulum (ER): Umbau, Speicherung und Transportierung von
Molekülen in den miteinander verbundenen Kanälen und Holräumen (Zisternen)
An Oberfläche des ER stellen Ribosomen Protein
Proteinee her, die in
Membranzisternen weiter verarbeitet und verschickt werden (Glattes ER trägt
keine Rib.)
6. Golgi-Apparat:
Apparat: Besteht aus Stapel von Membranzisternen (Dictyosomen)
An deren Enden werden Vesikel (membranumhüllte Blasen) abgeschürt, die
wiederrum an der Zellmembran ihren Inhalt (sekretorische Proteine) an die
Umwelt abgeben (Prozess der Exozytose)
7. Lysosomen: (Vom Golgi
Golgi-Apparat
Apparat gebildet) Von einer Membran umgebene Organellen
die Enzyme zur zellulären Verdauung enthalten
8. Mitochondrien: Kraftwerke eukary
eukaryotischer
otischer Zellen (Doppelte Membran durch
Endosymbiontentheorie
Endosymbiontentheorie- Innere rohrenförmige Membran Tubuli& Äußere faltenartige
Membran Cristae)
An der inneren Membran befinden sich Enzyme der Atmungskette
Innenraum der Mitochondrien (Matrix) enthält Ribosomen, ringförmige DNA-
Moleküle und Proteine für den Citratzyklus
9. Zentriolen: Wichtig für die Zellteilung, bestehend aus Mikrotubuli (schraubig
abgeordnete Proteine)
Bestandteil des Zytoskeletts
,Besonderheiten von pflanzlichen Zellen:
1. Plastiden (ähnlich wie Mitochondrien aufgebaut): Eigenes Erbgut und
Doppelmembran, Vorstufe Proplastiden
Daraus hervor gehen: Leukoplasten (Stärke-,Lipidspeicher), Chromoplasten
(Farbstoffhalter) und Chloroplasten (Fotosyntheseort)
2. Vakuolen (andere Form Zentralvakuole): Können fast die ganze Zelle ausfüllen, sorgen
für den Innendruck in der Pflanzenzelle (Tugor)
Können der Speicherung und Verdauung dienen
Prokaryotische Zellen (Mikroorganismen ohne Zellkern)- Bakterien und Archaeen:
1. Kein Zellkern: DNA der Prokaryoten schwimmt frei im Zytoplasma (Kernäquivalent- hat
gleiche Funktion wie Zellkern)
2. Genom besteht aus kreisförmig-angeordnetem doppelsträngigem Stück DNA
(Bakterienchromosom-kein Anfang oder Ende wie bei Eukaryoten)
Teilweise noch weitere DNA-Moleküle: Plasmide (DNA-Ringe mit
unbedeutenden Informationen wie Antibiotika- oder Giftresistenzen) können
unter Bakterien ausgetauscht werden
3. Zellwand: Hält Form der Protocyte und schützt vor Konzentrationsausgleich
Im Außenmilieu liegt geringere Stoffkonzentration vor, was zu osmotischem
Druck führt (Wasser würde bei semipermeabler Membran eindringen)
Vor Explosionsschutz: Glykokalyx (Schleimschicht) aus Polysacchariden, auch
zum Schutz vor Austrocknung
4. Pili (Pilus): Zellfortsätze (Je nach Typus können sie als Anheftungsmittel für Feststoffe,
Nährstoffe oder andere Bakterien dienen
5. Flagellum: Aus Proteinen bestehendes Fortbewegungsmittel
,1. Watson-Crick-Modell
Modell der Desoxyribonukleinsäure
Fadenförmiges Makromolekül mit spiralig gegenläufigen Polynukleotidsträngen in
einer Doppelhelix
Komplementär und antiparallel aufgebaut (3‘ und 5‘ gegenüber)
Codogener Strang/Matrizenstrang trägt relevante Basenfolge
Besteht aus stickstoffhaltigen Basen, Desoxyribose und Phosphatgruppen
Basen werden durch Wasserstoffbrückenbindu
Wasserstoffbrückenbindungen
ngen verbunden
Desoxyribose und Phosphor werden durch Phosphordiesterbindungen
verbunden
Stabilität der DNA durch Basenstapelkräfte ermöglicht (neben WBBs)
Dipoleffekt zwischen partiell positiv geladenen exocyclischen Gruppen der
Basen mit den ππ-Elektronenwolken
wolken der vertikal benachbarten Basen
2. Stickstoffhaltige Basen:
Purinbasen (Zwei Wasserstoffbrückenbindungen)
Adenin und Guanin
Doppelringe
Pyrimidinbasen (Drei Wasserstoffbrückenbindungen)
Thymin (bzw. Uracil) und Cytosin
Einfache Ringe
Chargraff-Regel
Parität (gleiche Anzahl) von Nukleinbasen auf beiden
DNA-Strängen
Strängen zwischen Purinen und Pyrimidinen
3. Unterschiede zu einer Ribonukleinsäure
Polynukleotidkette mit Ribose statt Desoxyribose (Einfacher Zucker) und Uracil statt
Thymin
kann genetische
netische Informat
Information übertragen
kann Zellporen durchdringen
RNA-Moleküle
Moleküle tragen zur Übersetzung von Information in Proteine bei
Regulation von Genen
katalytische Funktionen (ähnlich wie Enzym)
, DNA-Replikation
Semikonservativ (Mutter
(Mutter-DNA bleibt in jedem Tochter-Molekül
Molekül zur Hälfte erhalten)
statt konservativ (vollständiges Erhalten der Ursprungs
Ursprungs-DNA)
DNA) oder dispers
(abwechselnde Verteilung)
Multienzymkomplex („Replikationsmaschine“)
1. Topoisomerase
für Änderungen der Topologie (räumliche Anordnung) von DNA-Molekülen
Molekülen
verantwortlich
überführen superhelikale DNA in entspannte DNA
2. Helicase
Entspiralisiert und öffnet den Doppelstrang durch lösen der
Wasserstoffbrückenbindungen (unter ATP
ATP-Verbrauch)
Entstehen einer YY-förmigen Replikationsgabel
Einzelstrangbindungsproteine halten die Stränge getrennt
3. RNA-Primase
Die Primase setzt einen Primer (Ansatzpunkt für die DNA-Polymerase)
Polymerase)
Werden durch weitere Polymerasen (Polymerase I) entfernt und durch Nukleotide
ersetzt
4. DNA-Polymerase
Die Polymerase III des Multienzymkomplexes synthetisieren in 5‘
5‘-3‘--Richtung
Am Leitstrang kontinuierliche Synthese; am Folgestrang dis
diskontinuierlich
kontinuierlich
Gleitklammerproteine halten Kontakt zwischen Strang und Polymerase
Nach Ansetzen an einem Primer werden freie Nukleotide eingebaut
Diskontinuierliche Synthese: Anbinden von Okazaki
Okazaki-Fragmenten
5. DNA-Ligase
Enzym verbindet die Okazaki
Okazaki-Fragmentee mit Phosphordiesterbindungen zu einem
vollständigen Strang
6. Telomerase
Folgestrang kann nicht bis zum Ende synthetisiert werden, da letzer RNA
RNA-Primer nicht
durch Nukleotide ersetzt werden kann
An diesen Stellen besitzen eukaryotische Chromosomen lange reprepetitive
etitive Sequenzen
(=Telomere), welche ohne Matrize durch Telomerase synthetisiert werden
