Mecklenburg-Vorpommern Abitur Biology cheat sheet

Kompartimentierung: Zellorganellen trennen Reaktionsräume; Mitochondrium (Doppelmembran, Cristae, Matrix) = Ort der oxidativen Phosphorylierung, Chloroplast (Thylakoid, Stroma) = Ort von Lichtreaktion und Calvin-Zyklus.

Endosymbiontentheorie: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene ringförmige DNA, 70S-Ribosomen und Doppelmembran - Belege für prokaryotische Vorfahren.

Membrantransport: Diffusion (mit Gradient, passiv), erleichterte Diffusion über Kanäle/Carrier, aktiver Transport über Pumpen unter ATP-Verbrauch (z. B. Na+/K+-ATPase, 3 Na+ raus, 2 K+ rein), Osmose als Diffusion von Wasser durch semipermeable Membran.

Enzymkinetik: Schlüssel-Schloss-Prinzip und Induced-Fit; Michaelis-Menten-Gleichung v = (vmax · [S])/(Km + [S]); Km = Substratkonzentration bei halber Maximalgeschwindigkeit; kompetitive Hemmung erhöht Km, nicht-kompetitive senkt vmax.

Fotosynthese-Bilanz: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2; Lichtreaktion liefert ATP und NADPH, Calvin-Zyklus fixiert CO2 über RubisCO; C4- und CAM-Pflanzen trennen CO2-Fixierung räumlich bzw. zeitlich.

Zellatmung: Glykolyse (Cytosol, Netto 2 ATP, 2 NADH), oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus (Matrix), Atmungskette (innere Membran); theoretisch ca. 30–32 ATP pro Glucose, nicht 38.

Neurobiologie: Ruhepotenzial ca. −70 mV durch Na+/K+-Pumpe und K+-Leitfähigkeit; Aktionspotenzial durch spannungsgesteuerte Na+-Kanäle (Depolarisation) und K+-Kanäle (Repolarisation), Alles-oder-nichts-Prinzip, Refraktärphase.

Synapse: Ca2+-Einstrom ins präsynaptische Endknöpfchen, Exozytose von Neurotransmittern, Bindung an Rezeptoren der postsynaptischen Membran; EPSP/IPSP-Summation; Acetylcholin wird durch Acetylcholinesterase abgebaut.

Mitose vs. Meiose: Mitose erhält den Chromosomensatz (2n → 2n), Meiose halbiert ihn (2n → n) und erzeugt durch Crossing-over (Prophase I) und freie Kombination (Metaphase I) Rekombination.

Mendel-Regeln: Uniformitätsregel (F1 gleich), Spaltungsregel (3:1 bei monohybrid, 9:3:3:1 bei dihybrid), Unabhängigkeitsregel gilt nur für Gene auf verschiedenen Chromosomen oder weit auseinander liegenden Loci.

Erbgang-Entscheidung: bei reziproken Kreuzungen unterschiedliches Ergebnis → geschlechtsgebunden; bei Auftreten nur bei Söhnen → X-chromosomal rezessiv; Stammbaumanalyse prüft Generationensprung und Geschlechtsverteilung.

Molekulargenetik: Replikation semikonservativ (Helicase, Primase, DNA-Polymerase III nur 5'→3', Okazaki-Fragmente); Transkription über Promotor und RNA-Polymerase; Translation an Ribosomen mit tRNA-Anticodon, Startcodon AUG.

Mutationstypen: Punktmutation (Substitution, stille/missense/nonsense), Deletion und Insertion verursachen Rastermutation; Chromosomenmutation und Genommutation (Aneuploidie, Polyploidie) unterscheiden.

Genregulation: Operon-Modell (lac-Operon induzierbar, trp-Operon reprimierbar); Eukaryoten: Enhancer, Silencer, Transkriptionsfaktoren, Chromatinmodifikation und alternatives Splicing.

Synthetische Evolutionstheorie verbindet Mutation (Quelle neuer Allele), Rekombination, Genfluss, Gendrift und Selektion; Evolutionsfaktoren verändern Allelfrequenzen, Hardy-Weinberg gilt nur ohne diese Faktoren.

Hardy-Weinberg: p + q = 1 und p² + 2pq + q² = 1; Beispiel q² = 0,04 → q = 0,2, p = 0,8, Heterozygote 2pq = 0,32.

Isolation und Artbildung: allopatrisch durch geografische Trennung, sympatrisch z. B. durch Polyploidie oder Wirtswechsel; reproduktive Isolation (prä- und postzygotisch) definiert biologische Art; adaptive Radiation als Folge freier ökologischer Nischen.

Populationswachstum: exponentiell dN/dt = r·N (J-Kurve, unbegrenzte Ressourcen); logistisch dN/dt = r·N·(K−N)/K mit Umweltkapazität K (S-Kurve); maximale Zunahme bei N = K/2.

Räuber-Beute-Modell (Lotka-Volterra): Räuberpopulation folgt der Beutepopulation phasenverschoben; Lotka-Volterra-Gleichungen dN/dt = rN − aNP und dP/dt = bNP − mP.

Toleranz und ökologische Potenz: Fundamentalnische vs. Realnische; Liebigs Minimumgesetz (ein Minimumfaktor begrenzt), Toleranzkurve mit Optimum, Pessimum und Präferendum.

Ökosystem-Struktur: Produzenten, Konsumenten (1.–3. Ordnung), Destruenten; Nahrungskette vs. Nahrungsnetz; nur ca. 10 % der Energie gelangen in die nächste Trophieebene (Energiepyramide).

Stoffkreisläufe: Kohlenstoffkreislauf (Fotosynthese, Atmung, Verbrennung, Lösung im Ozean), Stickstoffkreislauf (Fixierung, Nitrifikation, Denitrifikation, Ammonifikation), Phosphor ohne gasförmige Phase.

Biodiversität umfasst genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt; Indikatoren: Artenzahl, Shannon-Index H' = −Σ pi·ln pi; hohe Diversität erhöht Stabilität gegenüber Störungen.

Nachhaltigkeit: Brundtland-Definition (Bedürfnisse künftiger Generationen); Drei-Säulen-Modell Ökologie/Ökonomie/Soziales; ökologischer Fußabdruck vs. Biokapazität; Treibhauseffekt durch CO2, CH4, N2O.

Eutrophierung: Nährstoffeintrag (Nitrat, Phosphat) → Algenblüte → Sauerstoffzehrung → Fischsterben; Gegenmaßnahmen: Kläranlagen mit Phosphatfällung, Randstreifen, Düngereduktion.

Variablenkontrolle: unabhängige Variable gezielt verändern, abhängige messen, Störvariablen konstant halten; Kontrollgruppe ohne Behandlung; Randomisierung und ausreichende Stichprobengröße n fordern.

Hypothesenbildung: Wenn-dann-Formulierung mit prüfbarer Vorhersage; Nullhypothese H0 (kein Effekt) und Alternativhypothese H1; Falsifikation nach Popper statt Verifikation.

Modellkritik: Modelle sind vereinfachte Abbilder (z. B. Doppelhelix, Lotka-Volterra); Gültigkeit prüfen über Prämissen, Vereinfachungen und Grenzen der Übertragbarkeit auf die Realität.

Datenanalyse: Mittelwert, Median, Standardabweichung s = √(Σ(x−x̄)²/(n−1)); Fehlerbalken im Diagramm; Ausreißer prüfen statt löschen; Korrelation ist nicht Kausalität.

Diagrammkonventionen: unabhängige Variable auf x-Achse, abhängige auf y-Achse, Achsen beschriftet mit Einheit, einheitlicher Maßstab, Legende; Säulen beginnen bei null.

Signifikanz: p-Wert = Wahrscheinlichkeit der Daten unter H0; p < 0,05 gilt konventionell als signifikant; Irrtumswahrscheinlichkeit Typ I (falsch positiv) und Typ II (falsch negativ) unterscheiden.

Bewertung: Argumentation in These, Argument, Beispiel, Schlussfolgerung; ethische, ökologische und ökonomische Folgen abwägen; Unsicherheiten und Grenzen der Daten offenlegen.

Mikroskopie und Versuchsprotokoll: Gesamtvergrößerung = Okular × Objektiv; Protokoll enthält Fragestellung, Material, Durchführung, Beobachtung, Auswertung, Fehlerbetrachtung.

Prokaryot vs. Eukaryot: Prokaryot ohne Kern und membranbegrenzte Organellen, ringförmige DNA, 70S-Ribosomen; Eukaryot mit Kern, 80S-Ribosomen und Kompartimenten.

Zellmembran: Phospholipid-Doppelschicht nach Fluid-Mosaic-Modell mit integralen und peripheren Proteinen, Glykokalyx, Cholesterin als Stabilitätsfaktor.

Plasmolyse und Deplasmolyse: in hypertoner Lösung schrumpft der Protoplast, in hypotoner Lösung ist die Pflanzenzelle durch die Zellwand geschützt (Turgor).

Zellzyklus: Interphase (G1, S, G2) und Mitosephase; Checkpoints kontrollieren DNA-Schäden; Krebs entsteht durch Verlust der Kontrolle über Proto-Onkogene und Tumorsuppressorgene.

Gewebe und Organe: Zelldifferenzierung beruht auf differentieller Genexpression, nicht auf Verlust von Erbinformation; Stammzellen bleiben pluripotent oder multipotent.

Energiebilanz: Fotosynthese ist endergon (Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt), Zellatmung exergon; ΔG der Glucoseverbrennung ca. −2870 kJ/mol, davon wird nur ein Teil in ATP gespeichert.

ATP als universeller Energieträger: Hydrolyse ATP → ADP + Pi setzt ca. 30 kJ/mol frei; ATP/ADP-Verhältnis zeigt den Energiestatus der Zelle.

Gärungen: alkoholische Gärung (Glucose → 2 Ethanol + 2 CO2 + 2 ATP) und Milchsäuregärung (Glucose → 2 Lactat + 2 ATP) regenerieren NAD+ ohne Sauerstoff.

Photosysteme: Photosystem II spaltet Wasser (Photolyse, O2-Freisetzung), Photosystem I reduziert NADP+; Elektronentransportkette erzeugt Protonengradienten für die ATP-Synthase.

Messgrößen im Praktikum: O2-Verbrauch mit Warburg-Apparatur, CO2-Nachweis mit Phenolphthalein oder Kalkwasser, Photosyntheserate über O2-Freisetzung oder Bläschenzählung bei Elodea.

Erbgang-Entscheidung: bei reziproken Kreuzungen unterschiedliches Ergebnis → geschlechtsgebunden; bei Auftreten nur bei Söhnen → X-chromosomal rezessiv; Stammbaumanalyse prüft Generationensprung und Geschlechtsverteilung.

Wahrscheinlichkeiten: unabhängige Ereignisse multiplizieren (1/4 × 1/4 = 1/16), sich ausschließende addieren; bei dihybrider Kreuzung Heterozygoter gilt 9:3:3:1.

Blutgruppen: AB0-System mit kodominanten Allelen IA und IB sowie rezessivem i; Rhesusfaktor Rh+ dominant über Rh−; Mendel-Regeln gelten für die meisten AB0-Fälle.

Gentechnik: Restriktionsenzyme schneiden palindromische Sequenzen, Ligase verklebt, PCR nutzt Taq-Polymerase und Primer, Gelelektrophorese trennt Fragmente nach Größe (kleine wandern weiter).

Synthetische Evolutionstheorie verbindet Mutation, Rekombination, Genfluss, Gendrift und Selektion; Evolutionsfaktoren verändern Allelfrequenzen, Hardy-Weinberg gilt nur ohne diese Faktoren.

Populationswachstum: exponentiell dN/dt = r·N (J-Kurve, unbegrenzte Ressourcen); logistisch dN/dt = r·N·(K−N)/K mit Umweltkapazität K (S-Kurve); maximale Zunahme bei N = K/2.

Räuber-Beute-Modell (Lotka-Volterra): Räuberpopulation folgt der Beutepopulation phasenverschoben; Lotka-Volterra-Gleichungen dN/dt = rN − aNP und dP/dt = bNP − mP.

Ökosystem-Struktur: Produzenten, Konsumenten (1.–3. Ordnung), Destruenten; Nahrungskette vs. Nahrungsnetz; nur ca. 10 % der Energie gelangen in die nächste Trophieebene (Energiepyramide).

Stoffkreisläufe: Kohlenstoffkreislauf (Fotosynthese, Atmung, Verbrennung, Lösung im Ozean), Stickstoffkreislauf (Fixierung, Nitrifikation, Denitrifikation, Ammonifikation), Phosphor ohne gasförmige Phase.

Biodiversität umfasst genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt; Indikatoren: Artenzahl, Shannon-Index H' = −Σ pi·ln pi; hohe Diversität erhöht Stabilität gegenüber Störungen.

Nachhaltigkeit: Brundtland-Definition (Bedürfnisse künftiger Generationen); Drei-Säulen-Modell Ökologie/Ökonomie/Soziales; ökologischer Fußabdruck vs. Biokapazität; Treibhauseffekt durch CO2, CH4, N2O.

Eutrophierung: Nährstoffeintrag (Nitrat, Phosphat) → Algenblüte → Sauerstoffzehrung → Fischsterben; Gegenmaßnahmen: Kläranlagen mit Phosphatfällung, Randstreifen, Düngereduktion.

Variablenkontrolle: unabhängige Variable gezielt verändern, abhängige messen, Störvariablen konstant halten; Kontrollgruppe ohne Behandlung; Randomisierung und ausreichende Stichprobengröße n fordern.

Hypothesenbildung: Wenn-dann-Formulierung mit prüfbarer Vorhersage; Nullhypothese H0 (kein Effekt) und Alternativhypothese H1; Falsifikation nach Popper statt Verifikation.

Datenanalyse: Mittelwert, Median, Standardabweichung s = √(Σ(x−x̄)²/(n−1)); Fehlerbalken im Diagramm; Ausreißer prüfen statt löschen; Korrelation ist nicht Kausalität.

Diagrammkonventionen: unabhängige Variable auf x-Achse, abhängige auf y-Achse, Achsen beschriftet mit Einheit, einheitlicher Maßstab, Legende; Säulen beginnen bei null.

Signifikanz: p-Wert = Wahrscheinlichkeit der Daten unter H0; p < 0,05 gilt konventionell als signifikant; Irrtumswahrscheinlichkeit Typ I (falsch positiv) und Typ II (falsch negativ) unterscheiden.

Modellkritik: Modelle sind vereinfachte Abbilder (z. B. Doppelhelix, Lotka-Volterra); Gültigkeit prüfen über Prämissen, Vereinfachungen und Grenzen der Übertragbarkeit auf die Realität.

Bewertung: Argumentation in These, Argument, Beispiel, Schlussfolgerung; ethische, ökologische und ökonomische Folgen abwägen; Unsicherheiten und Grenzen der Daten offenlegen.