Big Bang HTL 4, Schulbuch

4 Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) Grundbegriffe der Biologie 1 In diesem Semester geht es in Naturwissenschaften um Biochemie und Biotechnologie. Wir wissen jetzt schon lange was Chemie ist und Technik oder Technologie begleitet uns ohnehin durch die gesamte Ausbildung an der HTL. Das mit dem „Bio“ ist allerdings neu. Trotzdem weiß wahrscheinlich jeder schon was die Biologie ist. Es ist jener Teil der Naturwissenschaften, der sich mit den Lebewesen beschäftigt. Dieses erste Kapitel wird diese Definition etwas genauer hinterfragen und einige der Grundprinzipien des Lebens werden wir näher betrachten… 1.1 Was ist Leben? Kennzeichen lebendiger Systeme Die Frage „Was ist Leben?“ ist fast so alt wie die Menschheit und beschäftigt seit jeher Philosophen und Biologen. Bis heute gibt es darauf keine einfache oder einheitliche Ant- wort. Uns ist allen klar, dass ein Pferd ein Lebewesen ist, ein Stahlträger hingegen nicht. Aber wie sieht es mit einem einfachen Samenkorn aus, oder mit künstlicher Intelligenz? Die Biologie ist die Wissenschaft, die sich mit den Lebe- wesen beschäftigt. Deshalb ist es wichtig zuerst einmal festzulegen was ein Lebewesen überhaupt ausmacht. Es gibt eine ganze Reihe von Eigenschaften die ein Lebewesen von der unbelebten Natur unterscheidet. Nur wenn ALLE diese Eigenschaften vorhanden sind, sprechen die Biologen von Lebewesen. 1. Essentiell für die Erhaltung und Weiterentwicklung von Lebewesen ist ihre Fähigkeit zur Fortpflanzung oder Re- produktion . Damit ist jener Vorgang gemeint, bei dem neue Individuen derselben Art entstehen. Dafür können sich einige einfache Organismen, wie z. B. das Pantoffel- tierchen, einfach in zwei neue aufspalten (siehe Abbil- dung 1.1). Oft ist dafür aber der komplexe Prozess der sexuellen Fortpflanzung notwendig. Abb. 1.1: Pantoffeltierchen ( Parametium spezies ) bei der Teilung Um sicher zu stellen, dass die Nachfahren den Eltern ident oder zumindest sehr, sehr ähnlich sind enthalten Lebewesen eine Art chemischen „Bauplan“, die gene- tische Information in Form von DNA. Welche Merkmale unterschieden etwas Lebendiges von etwas Unbelebtem? Was haben alle Lebewesen auf der Erde gemeinsam? Würde dasselbe für andere Planeten gelten? Sind auch Viren und Bakterien Lebewesen? F1 F2 F3 2. Durch Wachstum und Entwicklung verändern sich Lebe- wesen in Größe und Form. Obwohl beim Baby schon alle Körperteile des späteren Erwachsenen vorhanden sind, verändert sich während des Wachstums nicht nur die Gesamtgröße sondern auch das Größenverhältnis der Körperteile zueinander. Noch extremer lassen sich die Veränderungen während der Entwicklung anderer Lebe- wesen beobachten, wie z. B. die Verwandlung von der Raupe zum Schmetterling. 3. Unter Reizbarkeit versteht man die Fähigkeit eines Orga- nismus, Veränderungen in der Umgebung zu bemerken und darauf zu reagieren. 4. Diese Reaktionen auf einen Reiz beinhalten häufig eine Bewegung . Dabei verändert ein Lebewesen oder ein Teil davon seine Lage oder seinen Ort. 5. Alle Lebewesen sind eindeutig von ihrer Umgebung ab- gegrenzt und halten gewisse Bedingungen konstant. Dieses Prinzip der konstanten Bedingungen wird Homöostase genannt. Ein Beispiel wäre die Körper- temperatur bei Warmblütern. 6. Jedes Lebewesen nimmt Nährstoffe in Form organischer Moleküle und/oder anorganischer Stoffe auf. In unzäh- ligen biochemischen Reaktionen werden diese Stoffe im Lebewesen verändert. Dies dient etwa der Bereitstellung von Bausteinen für das Wachstum, oder der Freisetzung von Energie. Die Summe aller Reaktionen in einem Lebe- wesen, zwischen Aufnahme und Abgabe der Stoffe, wird Stoffwechsel (= Metabolismus) genannt. ( F1 ) Durch diesen ständigen Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung sind alle Lebewesen typische offene Systeme. Abb. 1.2: Die Kennzeichen des Lebens am Beispiel des Gänseblüm- chens ( Bellis perennis ) Alle bisher bekannten Lebewesen auf der Erde bestehen aus denselben Arten von komplexen organischen Makro- molekülen: Proteine (= Eiweißstoffe), Kohlenhydrate (= z. B. Traubenzucker), Lipide (wie z. B. Fette) und Nukleinsäuren (wie z. B. DNA). wi38mh Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv