Biologie für Aufnahmeprüfungen der Pflege von Grund auf lernen
1Zellen und ihre Bestandteile
Die Zelltheorie besagt, dass alle Lebewesen aus Zellen bestehen, die Zelle die Grundeinheit des Lebens ist und jede Zelle aus einer bestehenden Zelle hervorgeht.
Prokaryoten (Bakterien) haben keinen Zellkern: Ihre DNA liegt im Zytoplasma. Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Pilze) bewahren ihre DNA in einem Zellkern auf und haben membranumhüllte Organellen.
- Zellkern: speichert die DNA und steuert die Zelle.
- Mitochondrien: aerobe Atmung, der größte Teil des ATP der Zelle.
- Ribosomen: bauen Proteine auf; am rauen ER stellen sie Proteine für den Export her.
- Golgi-Apparat: verändert, sortiert und verpackt Proteine.
- Lysosomen: verdauen Abfall mit Enzymen.
- Pflanzenzellen haben außerdem eine Zellwand (Cellulose), Chloroplasten (Photosynthese) und eine große Vakuole.
Selbsttest Welches Organell wäre in einer Muskelzelle mit hohem Energieverbrauch am zahlreichsten?
- Chloroplasten
- Lysosomen
- Mitochondrien
- Zellwand
Antwort: Mitochondrien. Mitochondrien setzen den größten Teil des ATP der Zelle frei. Chloroplasten und Zellwände gehören zu Pflanzenzellen, und Lysosomen verdauen Abfall, statt Energie zu liefern.
2Transport in Zellen hinein und aus ihnen heraus
Die Zellmembran ist eine Phospholipid-Doppelschicht mit eingelagerten Proteinen. Sie ist selektiv permeabel.
- Diffusion: Teilchen wandern ohne Energie von hoher zu niedriger Konzentration.
- Osmose: Diffusion von Wasser durch eine Membran, zur Seite mit mehr gelösten Teilchen.
- Erleichterte Diffusion: mit dem Gefälle durch Kanal- oder Carrierproteine, kein ATP.
- Aktiver Transport: gegen das Gefälle, unter Verbrauch von ATP (zum Beispiel die Natrium-Kalium-Pumpe).
Ein rotes Blutkörperchen in einer hypertonen Lösung (außen salziger) schrumpft; in einer hypotonen Lösung (reines Wasser) schwillt es an und kann platzen; in einer isotonen Lösung bleibt es gleich.
Selbsttest Eine Zelle wird in eine Lösung gelegt, die mehr gelöstes Salz enthält als ihr Zytoplasma. Was passiert?
- Nichts passiert, weil Wasser Membranen nicht durchqueren kann
- Salz verlässt die Zelle und sie schwillt an
- Wasser dringt in die Zelle ein und sie platzt
- Wasser verlässt die Zelle und sie schrumpft
Antwort: Wasser verlässt die Zelle und sie schrumpft. Wasser wandert durch Osmose zur Seite mit mehr gelöstem Stoff und verlässt deshalb die Zelle. Anschwellen würde in einer hypotonen Lösung passieren, der entgegengesetzten Situation.
3Zellteilung und DNA
Die Mitose bildet zwei identische diploide Zellen für Wachstum und Reparatur: Prophase, Metaphase (Chromosomen ordnen sich in der Mitte an), Anaphase (Chromatiden werden auseinandergezogen), Telophase. Die DNA wird früher kopiert, in der S-Phase der Interphase.
Die Meiose bildet in zwei Teilungen vier genetisch verschiedene haploide Gameten (beim Menschen 23 Chromosomen). Das Crossing-over in der Prophase I mischt Allele.
Die DNA ist eine Doppelhelix aus Nukleotiden mit den Basen A, T, G und C. A paart sich mit T und G mit C. Die RNA ist einzelsträngig und verwendet Uracil (U) statt Thymin.
Proteinsynthese: Die Transkription kopiert ein Gen im Zellkern in mRNA; die Translation am Ribosom liest die mRNA-Codons (je drei Basen) und verknüpft Aminosäuren.
DNA-Matrize TAC → mRNA AUG → tRNA-Anticodon UAC
Selbsttest Welcher Vorgang erzeugt Eizellen und Spermien mit 23 Chromosomen?
- Meiose
- Mitose
- Transkription
- Zweiteilung
Antwort: Meiose. Die Meiose halbiert die Chromosomenzahl. Die Mitose behält alle 46, die Zweiteilung ist, wie sich Bakterien teilen, und die Transkription bildet RNA, keine Zellen.
4Genetik und Vererbung
Jeder Mensch hat von jedem Gen zwei Allele, eines von jedem Elternteil. Ein dominantes Allel (A) zeigt sich schon mit einer Kopie; ein rezessives Allel (a) zeigt sich nur als aa. AA und aa sind homozygot; Aa ist heterozygot. Der Genotyp sind die Allele; der Phänotyp ist das sichtbare Merkmal.
Verwende ein Punnett-Quadrat. Aa × Aa ergibt 1 AA : 2 Aa : 1 aa, ein Phänotypverhältnis von 3 : 1. Aa × aa ergibt 1 : 1.
Sonderfälle: Unvollständige Dominanz mischt (rot × weiß → rosa); Kodominanz zeigt beides (Blutgruppe AB); X-chromosomal rezessive Merkmale wie die Hämophilie sind bei Männern häufiger, die nur ein X haben.
Durchgerechnetes BeispielZwei Eltern, die beide Aa sind, bekommen ein Kind. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Kind das rezessive Merkmal zeigt?
1Jeder Elternteil gibt A oder a weiter, jeweils mit der Wahrscheinlichkeit ½.
2Die vier gleich wahrscheinlichen Felder sind AA, Aa, aA und aa.
3Nur aa zeigt das rezessive Merkmal: 1 von 4 Feldern.
5Moleküle des Lebens und Mikroorganismen
- Kohlenhydrate: Zucker (Glukose) und Polysaccharide (Stärke, Glykogen, Cellulose); schnelle Energie.
- Lipide: Fette, Öle, Phospholipide, Steroide; langfristige Energie (etwa 9 kcal/g) und Membranen.
- Proteine: Ketten aus Aminosäuren, verbunden durch Peptidbindungen; Enzyme, Struktur, Transport.
- Nukleinsäuren: DNA und RNA, aus Nukleotiden aufgebaut.
Enzyme sind Protein-Katalysatoren, die die Aktivierungsenergie senken. Jedes passt am aktiven Zentrum zu seinem Substrat; Hitze oder ein falscher pH-Wert verändern die Form (Denaturierung) und stoppen die Wirkung.
Bakterien sind prokaryotische Zellen, die sich durch Zweiteilung vermehren und mit Antibiotika behandelt werden können. Viren sind DNA oder RNA in einer Proteinhülle; sie brauchen eine Wirtszelle und werden von Antibiotika nicht beeinflusst. Zu den Pilzen gehören Hefen und Schimmelpilze.
Selbsttest Warum wirken Antibiotika nicht gegen die gewöhnliche Erkältung?
- Antibiotika wirken nur auf der Haut
- Das Erkältungsvirus ist eine Art Pilz
- Erkältungen werden durch Bakterien verursacht, die zu klein sind, um erreicht zu werden
- Erkältungen werden durch Viren verursacht, denen die Strukturen fehlen, die Antibiotika angreifen
Antwort: Erkältungen werden durch Viren verursacht, denen die Strukturen fehlen, die Antibiotika angreifen. Antibiotika zielen auf bakterielle Zellwände, Ribosomen und Enzyme. Viren haben nichts davon, daher können Antibiotika sie nicht stoppen.
6Wissenschaftliches Denken
Eine Hypothese ist eine überprüfbare Vorhersage („Wenn Pflanzen mehr Licht bekommen, dann wachsen sie höher“). Die unabhängige Variable ist das, was du veränderst; die abhängige Variable ist das, was du misst; kontrollierte Variablen bleiben gleich. Eine Kontrollgruppe liefert eine Vergleichsbasis.
Gute Experimente verwenden große Stichproben, wiederholte Messungen, zufällige Zuteilung und in Studien Placebos und Doppelverblindung. Ergebnisse stützen eine Hypothese, beweisen sie aber nie absolut.
Korrelation ist keine Kausalität: Zwei Dinge können gemeinsam steigen, weil ein dritter Faktor beide antreibt.
Selbsttest Studierende testen, wie sich die Düngermenge auf die Pflanzenhöhe auswirkt. Was ist die abhängige Variable?
- Bodenart
- Düngermenge
- Pflanzenhöhe
- Wassermenge
Antwort: Pflanzenhöhe. Die Höhe wird gemessen, ist also die abhängige Variable. Der Dünger ist die unabhängige Variable, und Boden und Wasser sollten kontrolliert werden.
7So sehen Prüfungsaufgaben aus
- Leicht (Fachbegriffe und Fakten): Organellen und ihre Aufgaben, DNA-Basen, was Diffusion und Osmose sind, die Teile eines Experiments.
- Mittel (Anwendung der Konzepte): Zellen in hypertonen oder hypotonen Lösungen, Phasen der Mitose, einfache Punnett-Quadrate, Transkription und Translation, Enzyme und Temperatur.
- Schwer (Fälle und Analyse): dihybride und X-chromosomale Kreuzungen, Blutgruppen, die Chargaff-Regel, Rastermutationen, die Beurteilung von Aufbau und Schlussfolgerungen einer Studie.
Lies jede Option, bevor du wählst: Die falschen Antworten sind oft wahre Aussagen, die die gestellte Frage nicht beantworten.
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