Grundwissen 10. Klasse gemäß Lehrplan Gymnasium Bayern G8 Biologie 1. Stoffwechsel des Menschen Verarbeitung der Nahrung Weg der Nahrung Vorgang Verdauungsdrüse / Enzyme Mundhöhle Mechanische Zerkleinerung Stärke wird enzymatisch in Speicheldrüse: Speichel mit Amylase Zweifachzucker zerlegt Speiseröhre Magen Proteine werden in Peptidketten zerlegt Dünndarm Bakterien werden abgetötet Nährstoffe werden vollständig in Bausteine zerlegt Bausteine werden ins Blut Magensaft: Magensäure mit Pepsin Bauchspeicheldrüse mit Enzymen, Gallensaft aus Leber emulgiert Fette aufgenommen (Resorption) Fette werden in Fettsäuren und Glyzerin zerlegt Peptidketten werden in Aminosäuren zerlegt Zweifachzucker werden in Einfachzucker zerlegt. Dickdarm Resorption von Wasser und Mineralsalzen Enddarm Ausscheidung der Ballaststoffe 1 Lipase Trypsin Maltase Stoffwechsel in der Zelle Ständiger energieabhängiger, enzymatisch kontrollierter Auf-, Ab- und Umbau von Biomolekülen. ATP (Adenosintriphosphat) Universeller Energieträger in der Zelle liefert Energie für alle energieverbrauchenden Vorgänge wird bei der Zellatmung durch Abbau von Nährstoffen gebildet Fette (Lipide) Makromoleküle, aufgebaut aus Glyzerin und drei Fettsäureresten Zucker (Kohlenhydrate) Eiweiße (Proteine) Wichtige Energieträger Einfachzucker (z.B. Glucose, Fructose) Zweifachzucker (z.B. Maltose, Lactose) Vielfachzucker (z.B. Stärke, Glycogen, Zellulose) Energieträger und Baustoffe Makromoleküle, aufgebaut aus Aminosäuren Baustoffe (z.B. Keratin) Transporter (z.B. Hämoglobin) Antikörper Hormone (z.B. Insulin) Enzyme o Biokatalysatoren o substrat- und wirkungsspezifisch o setzen die Aktivierungsenergie herab o denaturierbar 2 Stofftransport und Diffusion Diffusion: Wanderung von Teilchen von hoher zu niedriger Konzentration aufgrund Brownscher Molekularbewegung Passiver Transport: Ohne Energieverbrauch durch Diffusion Aktiver Transport: Mit Energieverbrauch gegen das Konzentrationsgefälle durch ATP Atmung Transport der Atemgase zur Lunge und aus ihr heraus Gasaustausch in den Lungenbläschen: o Diffusion von Sauerstoff ins Blut (rote Blutkörperchen) o Diffusion von Kohlenstoffdioxid (Blutflüssigkeit) in die Lunge Blutkreislauf Transportrichtung des Blutes: Venen Herz Arterien Kapillaren verbinden Venen mit Arterien 3 2. Grundlegende Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen Umweltfaktoren Abiotische Faktoren: chemische und physikalische Faktoren der unbelebten Umwelt, z.B. Lichtintensität, Salzkonzentration des Wassers, Niederschlagsmenge, Temperatur Biotische Faktoren: Lebewesen aus der Umwelt, z.B. in Beziehungen wie Räuber-Beute, Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose Ökologische Nische Gesamtheit der Ansprüche einer Art in Bezug auf ihre Umwelt. Ökologische Potenz Toleranzbereich einer Art hinsichtlich eines Umweltfaktors, gekennzeichnet durch Optimum, Minimum und Maximum. Darstellung: Glockenkurve Limitierender Faktor Der Umweltfaktor, welcher am weitesten vom Optimum entfernt ist und sich am stärksten begrenzend auf ein Lebewesen auswirkt. Ökosystem Einheit aus Biotop (Lebensraum) und Biozönose (Lebensgemeinschaft aller Arten innerhalb des Ökosystems). Produzent Aufbau organischer körpereigener Substanz aus anorganischem Material durch Fotosynthese. Konsument Ernährung von lebender organischer Substanz. Destruent Ernährung durch Abbau von totem organischem Material. 4 Energiefluss Energieverbrauchender Stoffaufbau: Produzenten wandeln Lichtenergie in chemische Energie um und speichern diese in energiereichen Biomolekülen. Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid und Wasser reagieren mit Hilfe der Lichtabsorption durch Chlorophyll zu Traubenzucker + Sauerstoff. Energieliefernder Stoffabbau: Zellen bauen energiereiche organische Stoffe zur eigenen Energiegewinnung (z.B. für Zellteilung, Bewegung, Stoffaufbau) ab. Zellatmung: Gewinnung von energiereichem ATP durch Verbrennung von Glucose. Glucose und Sauerstoff reagieren dabei zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Bei jeder Energieumwandlung geht jedoch ein Teil der Energie in Form von Wärme verloren. Beziehungen zwischen Lebewesen Nahrungskette: Weitergabe der Nettoproduktion an verbleibender Biomasse über verschiedene Konsumentenebenen: Produzenten Erstkonsument (Pflanzenfresser) Zweitkonsument (Fleischfresser) Endkonsument Nahrungsnetz: Netzwerk von Nahrungsbeziehungen. Räuber-Beute Beziehung: Regelung der Bevölkerungsdichte von Räubern durch die der Beutetiere. Symbiose: Enges räumliches Zusammenleben zweier verschiedener Arten zum gegenseitigen Nutzen, z.B. Pilzhyphen und Baumwurzeln (Mykorrhiza). Parasitismus: Enges räumliches Zusammenleben zweier verschiedener Arten. Der Schmarotzer (Parasit) lebt auf Kosten des Wirtes und schädigt diesen, ohne ihn sofort zu töten, z.B. Zecken und Mensch. Konkurrenz: Innerartliche oder zwischenartliche Konkurrenz. Lebewesen nutzen gleiche Ressourcen und konkurrieren miteinander (Brutrevier, Nahrung, Geschlechtspartner...). Konkurrenzausschlussprinzip: Verschiedene Arten, welche die gleiche ökologische Nische beanspruchen, können nicht dauerhaft nebeneinander leben. 5 6