Vorwort
Teil I: Basiswissen Kollegstufe 8
1. Zellbiologie - die Zelle als Grundbaustein
des Lebens 8
1.1. Zelltypen: Proto- und Eucyte 8
1.1.1 Eucyte - Feinbau der Tier-und Pflanzenzelle 8
1.1.2 Protocyte: Feinbau eines Bakteriums 18
1.1.3 Licht- und Elektronenmikroskopie 21
1.2 Stofftransport durch die Zellmembran 21
1.2.1 Passiver Transport: Diffusion und Osmose 21
1.2.2 Aktiver Transport unter Energieaufwand 23
1.2.3 Membranabschnürung und -fusion: Exocytose und Endocytose 23
1.3 Zellzyklus - Vermehrung durch Teilung 24
1.3.1 Mitose - die Kernteilung der Eucyte 24
1.3.2 Zellteilung und G,-Phase 26
1.3.3 Synthese-Phase und G2-Phase 27
1.3.4 Zelldifferenzierung (G0-Phase) 27
2. Zellstoffwechsel - Aufbau- und Abbauprozesse 29
2.1 Grundlagen des Stoffwechsels 29
2.1.1 Energetische Grundlagen des Zellstoffwechsels 29
2.1.2 Aminosäuren - die Grundbausteine
der Proteine 30
2.1.3 Struktur der Proteine 32
2.1.4 Aufbau und Funktion von Enzymen 33
2.2 Aufbauprozesse - Grundlagen der Fotosynthese 38
2.2.1 Lichtreaktion 39
2.2.2 Dunkelreaktion 40
2.3 Abbauprozesse - Verdauung und Zellatmung 43
2.3.1 Energiebereitstellung aus Zuckern 43
2.3.2 Zitronensäurezyklus 45
2.3.3 Zellatmung - aerobe Energiebereitstellung 46

3. Genetik - Vererbung, Realisierung und Manipulation der Erbinformation 48
3.1 Klassische Genetik - Grundlagen der Vererbung 48
3.1.1 Chromosomen - Träger der Erbinformation 48
3.1.2 Definition der Begriffe: Gen, Genotyp, Phänotyp, Allel 49
3.1.3 Vererbung von Merkmalen -Mendel'sche Regeln 51
3.1.4 Meiose - Produktion haploider Samenzellen 52
3.1.5 Neu-/Rekombinationen und Veränderungen des Erbguts 57
3.2 Molekulargenetik - vom Gen zum Phän 61
3.2.1 Nukleinsäuren 61
3.2.2 DNA - Replikation: Verdopplung vor der Mitose 65
3.2.3 Proteinbiosynthese - von der DNA
zum Protein 65
3.2.4 Regulation der Genaktivität 68
3.2.5 Bakterien - Rekombination und Biosynthese 71
3.2.6 Aufbau und Funktion von Viren 73
3.3 Gentechnik - angewandte Biologie 73
3.3.1 Grundlegende Methoden der Gentechnik
am Beispiel der Klonierung eines Gens 74
3.3.2 Methoden der Gentechnik 74

4. Neurobiologie: Informationsaufnahme, -weitergäbe und -Verarbeitung 77
4.1 Grundlagen der Neurobiologie 77
4.1.1 Bau einer typischen Nervenzelle 77
4.1.2 Ruhepotenzial - Membranpotenzial einer unerregten Nervenzelle 79
4.1.3 Aktionspotenzial - das Membranpotenzial
bei Erregung 81
4.1.4 Alles-oder-Nichts-Reaktion 83
4.1.5 Kodierung von Reizen - Frequenzkodierung 84
4.2 Informationsweitergabe 85
4.2.1 Informationsweitergabe in Axonen 85
4.2.2 Synapsen - Informationsweitergabe zwischen Nervenzellen 87
4.2.3 Informationsverarbeitung auf der Ebene der Synapsen89
4.3 Informationsaufnahme und -Verarbeitung 91
4.3.1 Der Kniesehnenreflex 91
4.3.2 Der Sehsinn des Menschen 92
4.4 Nerven- und Hormonsystem 92
4.4.1 Zentralnervensystem 92
4.4.2 Peripheres Nervensystem 95
4.4.3 Vegetatives Nervensystem - Sympathikus
und Parasympathikus 96
4.4.4 Regulation des arteriellen Blutdrucks 98
4.4.5 Hormonsystem - chemische Informationsübertragung 99
4.4.6 Zusammenspiel von Hormon- und Nervensystem 99
4.5 Verhaltensbiologie - komplexe Leistungen des Gehirns 101
4.5.1 Angeborenes Verhalten 101
4.5.2 Erlerntes (erworbenes) Verhalten 1 03

5. Immunbiologie - Funktion unseres Immunsystems 105
5.1 Komponenten des Immunsystems 105
5.1.1 Immunzellen - Granulo-, Mono- und Lymphozyten 105
5.1.2 Proteine des Immunsystems 106
5.2 Ablauf der Immunantwort 108
5.2.1 Unspezifische (allgemeine) Immunantwort 108
5.2.2 Spezifische Immunantwort 109

6. Evolution 112
6.1 Belege für die Evolution 112
6.1.1 Morphologisch-anatomische Belege 112
6.1.2 Paläontologische Belege - Fossilienfunde 114
6.1.3 Entwicklungsphysiologische Belege 116
6.1.4 Biochemische und molekularbiologische Belege116
6.2 Evolutionstheorien 117
6.2.1 Lamarck 117
6.2.2 Darwin 118
6.2.3 Synthetische Evolutionstheorie -Populationsgenetik 119
6.2.4 Artbildung durch Isolation 123
6.3 Stammesgeschichte des Menschen 126

7. Grundlagen der Ökologie 128
7.1 Abiotische Umweltfaktoren 128
7.2 Ökologische Nische 129
7.3 Ökosysteme 131

Teil II: Methodentraining 134
1. Cytologie und Enzymatik 134
2. Genetik und Gentechnik 161
3. Neurobiologie und Immunbiologie178

Teil III: Abituraufgaben 211
1. Übungsklausur I 211
2. Übungsklausur II 215
3. Übungsklausur IM 218

Teil IV: Lösungen 226

Register 250