Hamburg Abitur Biology cheat sheet

Endosymbiontentheorie: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene ringförmige DNA, 70S-Ribosomen und doppelte Membranen; Beleg für prokaryotische Vorfahren.

Kompartimentierung: Glykolyse im Cytosol, Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix, Atmungskette an der inneren Mitochondrienmembran, Lichtreaktion im Thylakoid, Calvin-Zyklus im Stroma.

Energiebilanz der Zellatmung: Glykolyse 2 ATP + 2 NADH, oxidative Decarboxylierung 2 NADH, Citratzyklus 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2; Gesamtausbeute ca. 30–32 ATP.

Enzymkinetik: Michaelis-Menten-Gleichung v = (vmax·[S])/(Km+[S]); Km ist die Substratkonzentration bei halber Maximalgeschwindigkeit, niedriger Km bedeutet höhere Affinität.

Kompetitive Hemmung erhöht Km bei konstantem vmax (Substrat kann Enzym verdrängen); nichtkompetitive Hemmung senkt vmax bei konstantem Km.

Lichtreaktion: Wasserspaltung am Photosystem II liefert Elektronen und Protonen; zyklischer Elektronentransport erzeugt nur ATP, nicht NADPH.

Calvin-Zyklus: Fixierung von CO2 durch Rubisco an Ribulose-1,5-bisphosphat; pro fixiertem CO2 werden 3 ATP und 2 NADPH verbraucht.

Osmose: Wasser diffundiert über eine semipermeable Membran zum Ort höherer Teilchenkonzentration; Plasmolyse tritt in hypertoner, Turgor in hypotoner Lösung auf.

Membrantransport unterscheiden: einfache Diffusion (lipophil, Konzentrationsgefälle), erleichterte Diffusion über Kanäle/Carrier (passiv), aktiver Transport über Pumpen mit ATP (gegen das Gefälle).

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'; Introns werden im Spleißen entfernt, Exons bilden die codierende Sequenz.

Translation: Ribosomen lesen Codons 5'→3'; Startcodon AUG (Methionin), Stopcodons UAA, UAG, UGA; der genetische Code ist degeneriert (mehrere Codons pro Aminosäure).

Mendel-Regeln: Uniformitätsregel (F1 uniform bei reinerbigem Elternpaar), Spaltungsregel (3:1 phänotypisch bei dominant-rezessiv), Unabhängigkeitsregel für Gene auf verschiedenen Chromosomen.

Erbgang-Bestimmung: Bei autosomal-rezessivem Merkmal können gesunde Eltern erkrankte Kinder haben; bei autosomal-dominantem Merkmal tritt das Merkmal in jeder Generation auf.

X-chromosomale rezessive Erbgänge betreffen Jungen häufiger, da sie nur ein X-Chromosom besitzen; Überträgerinnen sind phänotypisch gesund.

Restriktionsenzyme schneiden palindromische Erkennungssequenzen und erzeugen sticky ends oder blunt ends; Ligase verknüpft Phosphodiesterbindungen.

PCR-Zyklus: Denaturierung (~95 °C), Primer-Annealing (~50–65 °C), Elongation (~72 °C durch hitzestabile Taq-Polymerase); exponentielle Vervielfältigung 2^n.

Gentechnik-Nachweis: Gelelektrophorese trennt DNA-Fragmente nach Größe (kleine wandern weiter), Southern Blot weist spezifische Sequenzen über Hybridisierung nach.

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

Selektionstypen: gerichtete Selektion verschiebt den Mittelwert, stabilisierende Selektion verringert die Varianz, disruptiv/aufspaltend begünstigt beide Extreme.

Allopatrische Artbildung durch geografische Isolation; sympatrische Artbildung ohne räumliche Trennung, z. B. durch Polyploidie oder Wirtswechsel.

Homologe Organe beruhen auf gemeinsamer Abstammung (divergente Entwicklung), analoge Organe auf konvergenter Entwicklung ohne enge Verwandtschaft.

Fitness ist der relative Fortpflanzungserfolg; adaptive Merkmale erhöhen Fitness in einer bestimmten Umwelt, sind aber nicht zielgerichtet entstanden.

Gendrift: zufällige Änderung der Allelfrequenzen, besonders wirksam in kleinen Populationen; Flaschenhalseffekt und Gründereffekt sind Sonderfälle.

Artbegriff nach Mayr (biologisches Artkonzept): Populationen, die sich kreuzen und fruchtbare Nachkommen erzeugen; Grenzen bei asexueller Fortpflanzung und Fossilien.

Koevolution: wechselseitige Selektion zwischen Arten, z. B. Blüte und Bestäuber oder Wirt und Parasit; kann zu Aufrüstungsspiralen führen.

Biodiversität umfasst genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt; Evolutionsfaktoren sind Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift und Isolation.

Toleranzkurve: Optimum, Präferenzbereich und Pessimum beschreiben die Abhängigkeit einer Art von einem Umweltfaktor; Liebigs Minimumgesetz nennt den knappsten Faktor als limitierend.

Ökologische Potenz vs. Realnische: die Potenz beschreibt Laborbedingungen ohne Konkurrenz, die Realnische das tatsächliche Vorkommen unter interspezifischem Wettbewerb.

Populationswachstum: exponentiell ohne Begrenzung (dN/dt = r·N), logistisch mit Kapazitätsgrenze K (dN/dt = r·N·(K−N)/K).

Räuber-Beute-Beziehung zeigt zeitlich versetzte Oszillationen: die Beutepopulation erreicht ihr Maximum vor der Räuberpopulation.

Stoffkreisläufe sind geschlossen (z. B. Kohlenstoff, Stickstoff), Energieflüsse sind offen und gerichtet; pro Trophiestufe gehen ca. 90 % der Energie verloren.

Aktionspotential: Schwellenwert am Axonhügel, Depolarisation durch Na+-Einstrom, Repolarisation durch K+-Ausstrom, Hyperpolarisation, Refraktärzeit verhindert Rückleitung.

Saltatorische Erregungsleitung an markhaltigen Axonen springt zwischen Ranvier-Schnürringen und erhöht die Leitungsgeschwindigkeit; größerer Axondurchmesser erhöht sie ebenfalls.

Synaptische Übertragung: Ca2+-Einstrom ins präsynaptische Endknöpfchen, Vesikelfusion, Neurotransmitter in den synaptischen Spalt, Bindung an Rezeptoren der postsynaptischen Membran.

Summation: EPSP und IPSP werden am Axonhügel zeitlich und räumlich summiert; nur bei Überschreiten des Schwellenwerts entsteht ein Aktionspotential.