Berlin Abitur Biology LK cheat sheet

Endosymbiontentheorie: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene ringförmige DNA, 70S-Ribosomen und Doppelmembranen; sie gingen aus eingewanderten Prokaryoten hervor.

Kompartimentierung: Glykolyse im Cytosol, Citratzyklus und oxidative Phosphorylierung in der Mitochondrienmatrix bzw. an der inneren Membran, Lichtreaktion im Thylakoid, Calvin-Zyklus im Stroma.

ATP-Bilanz der Zellatmung: 2 ATP (Glykolyse) + 2 ATP (Citratzyklus) + ca. 26–28 ATP (Atmungskette) ≈ 30–32 ATP pro Glucose; Gärung liefert nur 2 ATP.

Chemiosmotische Kopplung: Elektronentransport pumpt H⁺ in den Intermembranraum, der Protonengradient treibt die ATP-Synthase; Entkoppler wie DNP machen die Membran für H⁺ durchlässig.

Enzymkinetik: Michaelis-Menten v = vmax·[S]/(Km+[S]); Km ist die Substratkonzentration bei halber Maximalgeschwindigkeit und Maß für die Affinität.

Kompetitive Hemmung erhöht Km bei konstantem vmax; nichtkompetitive Hemmung senkt vmax bei konstantem Km.

Photosynthese-Bilanz: 6 CO₂ + 6 H₂O + Licht → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂; das freigesetzte O₂ stammt aus der Photolyse des Wassers, nicht aus CO₂.

Osmose: Wasser fließt vom niedrigeren zum höheren gelösten Stoffpotential; in hypertoner Lösung schrumpft die tierische Zelle (Plasmolyse bei Pflanzen).

Membrantransport unterscheiden: Diffusion (mit Gradient, ohne Energie), erleichterte Diffusion über Kanäle/Carrier, aktiver Transport über Pumpen (z. B. Na⁺/K⁺-ATPase, 3 Na⁺ raus, 2 K⁺ rein).

DNA-Replikation ist semikonservativ: Helicase trennt Stränge, Primase setzt RNA-Primer, DNA-Polymerase III verlängert 5'→3', der Folgestrang wird diskontinuierlich in Okazaki-Fragmenten synthetisiert.

Transkription: RNA-Polymerase liest den Matrizenstrang 3'→5' und synthetisiert mRNA 5'→3'; beim Eukaryoten werden Introns gespleißt, Cap und Poly-A-Schwanz angehängt.

Genetic Code: Tripletts, degeneriert (mehrere Codons pro Aminosäure), eindeutig, kommafrei, universell; Startcodon AUG (Methionin), Stopcodons UAA, UAG, UGA.

Mendel-Regeln: Uniformitätsregel (F1 gleich), Spaltungsregel (3:1 monohybrid, 9:3:3:1 dihybrid), Unabhängigkeitsregel gilt nur bei Genen auf verschiedenen Chromosomen.

Erbgang am Stammbaum erkennen: autosomal-rezessiv zeigt übersprungene Generationen und gleiche Häufigkeit bei beiden Geschlechtern; X-chromosomal-rezessiv betrifft überwiegend Männer, Vater gibt Merkmal nie an Söhne weiter.

Restriktionsenzyme schneiden palindromische Sequenzen und erzeugen sticky ends; Ligase verknüpft Phosphodiesterbindungen; Vektor braucht Origin, Selektionsmarker und multiple cloning site.

PCR: Denaturierung (~95 °C), Primer-Annealing (~55–65 °C), Extension durch hitzestabile Taq-Polymerase (~72 °C); Produktmenge wächst exponentiell 2ⁿ.

Gentechnik-Nachweis: Gelelektrophorese trennt Fragmente nach Größe (kleine wandern weiter), Southern Blot nutzt spezifische Sonden, qPCR quantifiziert.

CRISPR/Cas9: guide-RNA führt Cas9 zur Zielsequenz, erzeugt Doppelstrangbruch; Reparatur über NHEJ (Knockout) oder HDR (gezielter Einbau).

Hardy-Weinberg-Gleichgewicht: p² + 2pq + q² = 1 und p + q = 1; gilt nur ohne Mutation, Selektion, Migration, Gendrift und bei Panmixie.

Selektionstypen: gerichtet (Verschiebung des Mittelwerts), stabilisierend (Extremwerte benachteiligt), disruptiv (beide Extreme begünstigt, oft Artbildung).

Artbildung: allopatrisch durch geografische Isolation, sympatrisch z. B. durch Polyploidie (häufig bei Pflanzen) oder Wirtswechsel; Isolationsmechanismen prä- und postzygotisch.

Homologie (gemeinsamer Ursprung, z. B. Wirbeltier-Vorderextremität) von Analogie (konvergente Entwicklung, z. B. Vogelflügel und Insektenflügel) trennen.

Fossilien, homologe Organe, Embryologie, molekulare Uhren (Cytochrom c, rRNA) und biogeografische Verbreitung sind Belege der Evolution.

Biodiversität umfasst genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt; Grundlage für Anpassungsfähigkeit und Ökosystemleistungen.

Natürliche Selektion braucht Variation, Vererbbarkeit und unterschiedlichen Reproduktionserfolg; sie wirkt auf Phänotypen, nicht zielgerichtet auf Gene.

Koevolution: wechselseitige Anpassung interagierender Arten, z. B. Blüte-Bestäuber oder Wirt-Parasit (Red-Queen-Dynamik).

Ruhepotential ca. −70 mV durch Na⁺/K⁺-ATPase und K⁺-Ausstromkanäle; Aktionspotential: Schwellenwert ca. −55 mV, Depolarisation durch Na⁺-Einstrom, Repolarisation durch K⁺-Ausstrom, Hyperpolarisation.

Saltatorische Erregungsleitung an markhaltigen Axonen ist schneller, weil Aktionspotentiale nur an Ranvier-Schnürringen entstehen.

Synapse: Ca²⁺-Einstrom ins präsynaptische Endknöpfchen, Vesikelfusion, Transmitter in den Spalt, Bindung an Rezeptoren der postsynaptischen Membran; Wiederaufnahme oder enzymatischer Abbau beendet das Signal.

EPSP und IPSP summieren sich räumlich und zeitlich; am Axonhügel entscheidet die Summe über das Erreichen des Schwellenwerts.

Rezeptorpotential ist graduell und dekretierend, Aktionspotential ist alles-oder-nichts; die Kodierung der Reizstärke erfolgt über die Frequenz.

Auge: Stäbchen (Rhodopsin, Hell-Dunkel-Sehen, hohe Empfindlichkeit) und Zapfen (drei Typen, Farbsehen, hohe Sehschärfe); Licht hyperpolarisiert Photorezeptoren.

Akkommodation: Ziliarmuskel kontrahiert → Zonulafasern entspannen → Linse wird runder → Nahsehen; Ferne umgekehrt.

Alkaloide und Drogen greifen in die Synapse ein: Botulinumtoxin hemmt Transmitterfreisetzung, Curare blockiert Acetylcholin-Rezeptoren, Atropin wirkt als Antagonist am Muskarin-Rezeptor.

Toleranzkurve: Optimum, Pessimum und ökologische Potenz; Fundamentalnische (ohne Konkurrenz) von Realnische (mit Konkurrenz) unterscheiden.

Populationswachstum: exponentiell dN/dt = r·N; logistisch dN/dt = r·N·(K−N)/K mit Umweltkapazität K und S-förmiger Kurve.

Räuber-Beute-Modell (Lotka-Volterra): Räuberpopulation folgt der Beutepopulation phasenversetzt; Rückkopplung stabilisiert das System.

Stoffkreislauf und Energiefluss: Energie fließt linear und wird pro Trophieebene zu ca. 90 % als Wärme verloren; nur ca. 10 % gelangen zur nächsten Ebene.

Ökologische Pyramide: Energiepyramide ist immer aufrecht, Zahlenpyramiden können invertiert sein (z. B. ein Baum, viele Insekten).

Symbiose-Formen: Mutualismus (+,+), Kommensalismus (+,0), Parasitismus (+,−), Konkurrenz (−,−) und Prädation (+,−).

Nachhaltigkeitsdreieck: Ökologie, Ökonomie und Soziales gleichrangig; Indikatoren wie CO₂-Fußabdruck, ökologischer Fußabdruck und Tragfähigkeit.

Eutrophierung: Nährstoffeintrag (N, P) → Algenblüte → Sauerstoffzehrung beim Abbau → Fischsterben; Gegenmaßnahmen sind Kläranlagen und Pufferstreifen.

Angeborene Immunität: Haut und Schleimhäute, Phagozyten, Makrophagen, natürliche Killerzellen, Komplementsystem, Entzündung; unspezifisch und ohne Gedächtnis.

Adaptive Immunität: B-Lymphozyten → Plasmazellen (Antikörper) und Gedächtniszellen; T-Lymphozyten: T-Helferzellen (CD4, erkennen Antigen über MHC II) und zytotoxische T-Zellen (CD8, MHC I).

Antikörperstruktur: zwei schwere und zwei leichte Ketten, Y-förmig, variable Regionen als Antigenbindungsstelle, konstante Region bestimmt Klasse (IgG, IgM, IgA, IgE, IgD).

Primärantwort: nach ca. 1–2 Wochen vor allem IgM; Sekundärantwort: schneller, stärker, überwiegend IgG durch Gedächtniszellen.

Impfprinzip: abgeschwächte oder inaktivierte Erreger bzw. Antigene erzeugen Gedächtniszellen ohne Erkrankung; aktive Immunisierung braucht Zeit, passive Immunisierung wirkt sofort, aber kurz.

HIV befällt T-Helferzellen über CD4-Rezeptor und Corezeptor; der Rückgang der Helferzellen zerstört die Koordination der Immunantwort (AIDS).

Allergie Typ I: IgE an Mastzellen, Antigenkontakt löst Histaminfreisetzung aus → Sofortreaktion; Antihistaminika oder Desensibilisierung als Behandlung.

Autoimmunerkrankungen entstehen durch Verlust der Selbsttoleranz, z. B. Typ-1-Diabetes (Zerstörung der Beta-Zellen) oder Rheumatoide Arthritis.

Antibiotika wirken nur auf Bakterien (z. B. Zellwand, Ribosomen), nicht auf Viren; Resistenz entsteht durch Selektion resistenter Stämme bei unvollständiger Therapie.

Hypothese ist eine prüfbare, falsifizierbare Aussage; eine Theorie ist ein breit bestätigtes Erklärungsmodell, kein bloßer Vermutungstext.

Variablenkontrolle: unabhängige Variable planmäßig ändern, abhängige messen, Störgrößen konstant halten; Kontrollgruppe ohne Behandlung.

Qualität sichern durch Wiederholungen, Randomisierung und Verblindung; nur so lassen sich Zufall und Beobachterbias ausschließen.

Korrelation ist nicht Kausalität; Ursache-Wirkung erfordert kontrollierte Experimente oder plausible Mechanismen.

Mikroskopie: Auflösungsvermögen d = 0,61·λ/NA; Ölimmersion und kürzere Wellenlänge erhöhen die Auflösung, Vergrößerung allein nicht.

Statistik: Signifikanzniveau α = 0,05, p-Wert, Standardabweichung und Standardfehler; Fehlerbalken zeigen Streuung oder Unsicherheit.

Modelle und Simulationen sind vereinfachte Abbilder; sie müssen an Messdaten validiert werden und sagen nur innerhalb ihres Gültigkeitsbereichs voraus.

Ethische Bewertung gentechnischer oder tierexperimenteller Forschung: Nutzen-Risiko-Abwägung, Informed Consent, Genehmigung durch Ethikkommission, Tierwohl.

Datenauswertung: Einheiten prüfen, Ausreißer begründen, Mittelwerte mit Streuungsmaß angeben, Diagramme korrekt beschriften und Achsen nicht abschneiden.