Begegnungen mit der Natur 5, Schulbuch
4 Basiskonzepte Auf den Seiten 6–13 werden dir die Basiskonzepte der Biologie vorgestellt. Das sind sieben grundlegende Prinzipien, denen du in der gesamten Ober stufe immer wieder begegnen wirst. Jahreseinstieg Der Jahreseinstieg bietet dir eine Übersicht über das gesamte Schuljahr (1. und 2. Semester). Du findest diese Gliederung am Ende des Jahres beim Jahrescheck wieder. Kapiteleinstieg Ein neues Thema beginnt mit einem Kapiteleinstieg. Auf dieser Seite findest du eine Übersicht darüber, was dich in diesem Kapitel erwartet. Themenseite Hier erarbeitest du dir ein biologisches Thema mithilfe von Informationen, Abbildungen und passenden Aufgaben. Online-Codes: Einfach den Code im Suchfenster auf www.oebv.at eingeben und du wirst zu ergänzenden Informationen, Aufgaben und Lösungen weiter- geleitet. In der Randspalte findest du die wichtigsten Begriffe erklärt. Selbst aktiv! So sind Aufgaben gekennzeichnet, die dein selbstständiges Arbeiten fördern und dir helfen, deinen Wissensstand zu überprüfen. Die Sym- bole kennzeichnen die so genannten Kompetenzbereiche, die du mit dieser Aufgabe trainierst ( S. 5). Ergänzungsstoff: Diese Inhalte gehen über den Kernstoff hinaus. Sie helfen aber, die Grundlagen besser zu verstehen. Kompetenzcheck Mit dem Kompetenzcheck kannst du überprüfen, ob du die wichtigsten Inhal- te noch weißt und ob du das Gelernte auch anwenden und interpretieren kannst. Auf der nächsten Seite erfährst du, was mit „Kompetenzen“ genau gemeint ist. Überblick Am Ende jedes Kapitels werden die wichtigsten Inhalte noch einmal auf einer Seite zusammengefasst. Jahrescheck Überprüfe dich selbst mit dem Jahrescheck. Am Ende des Schuljahres solltest du diese Begriffe kennen und richtig zuordnen können. Falls du dabei Schwie- rigkeiten hast: In der rechten Spalte findest du Seitenangaben, wo du weitere Informationen und Übungsaufgaben finden kannst. Wie du mit Begegnungen mit der Natur arbeitest 7 ZellenundOrgane sind inHinblickauf ihre Funktionabgewandelt (Abwandlungsprinzip) DieZelle istderGrundbausteinallerOrganismen ( S. 16ff). Jenach Funktion ist ihrAufbauallerdingsabgewandelt.BlutzellenmüssenganzandereAuf- gabenerfüllenals zBdieZellen in LaubblätternoderdieSpeicherzellender Erdapfelpflanzen,weshalb sichAussehenundGrundbauplan voneinander unterscheiden.AuchdieStruktur vonOrganen steht inAbhängigkeit von ihrer Funktion:Blätter können zBdurchAnpassunganbesondereBedingungen Umwandlungenerfahren.UmSubstanzenoptimal transportieren zu können undauch für Festigkeit sowieStabilität zu sorgen, lassen sich zBbeim Tracheensystemder Insektenoderbei LeitungssystemenderPflanzen bestimmteRöhrenstrukturen finden (Röhrenprinzip). Mundwerkzeuge sindandieArtderNahrungsaufnahmeangepasst DieArtderNahrungundwie sieaufgenommenwerden kann,beeinflusstdie FormderMundwerkzeuge.Zahl,ArtundBeschaffenheitderZähne verschie- denerSäugetiere variieren stark inAbhängigkeit vom jeweiligenErnährungs- typ.Auch innerhalbderVögel kannmandieunterschiedlichstenSchnabelfor- menbeobachtenunddieMundwerkzeugeder Insektenhaben sich in Abhängigkeit zur jeweiligenErnährungsform sehrunterschiedlichentwickelt. Strukturenpassenhäufigexakt zusammen (Schlüssel-Schloss-Prinzip) Um Funktionenerfüllen zu können,dienurdurchdasZusammenwirken zweierKomponenten vonstattengehen können,musseinexaktesZusammen- passenderbeidenStrukturengegeben sein (Schlüssel-Schloss-Prinzip).Diese Passgenauigkeit lässt sichbeispielsweisebeiderSubstratspezifität von Enzymen,beider spezifischenAbwehr vonKrankheitserregernoderbei Anpassungen vonBlütenformenund ihrer jeweiligenBestäuberbeobachten. JegrößerdieOberfläche,destobesserderStoffaustausch (Prinzipder Oberflächenvergrößerung) DieVergrößerungderOberfläche führt zueinerSteigerungderAufnahmeund Abgabe vonStoffenundeinerBeschleunigungdesTransports.Vergrößerung beioptimalerPlatznutzung (ErhöhungderAustauschflächeproVolumenein- heit) kanndurch Faltung,Einstülpung,WindungoderVerzweigung vonOber- flächengeschehen.Beobachtbar istdasPrinzipderOberflächenvergrößerung unteranderembeider innerenMembran vonMitochondrien,beiderDünn- darmwand,beiden Lungenbläschen,beidenKiemen von Fischenoderbei denWurzelhaaren. Nebeneinander strömendeMedienwerden zurKonzentrationund Rückführunggenutzt (Gegenstromprinzip) UmStoffe,GaseoderWärme konzentrierenbzw. rückführen zu können,nutzt dieNaturdasGegenstromprinzip.DasPrinzip findetaufBasiseinseitiggerich- teterDiffusion ( S.24f).DerAustausch findet zwischen zweiMedien statt, die inentgegengesetzterRichtungdurcheineScheidewandgetrennt, stetig aneinander vorbeiströmen.DieKonzentrierungdesEndharns inderNierewird u.a.mithilfediesesPrinzipserreicht. BauundStruktur tierischer sowiepflanzlicherOrgane hängendavonab,welcheFunktionenbzw.Aufgabendie- seerfüllen.Diesen Zusammenhang zwischenStruktur undFunktiongibtesnurbei Lebewesen.Wir können ihn auf verschiedenenEbenendes Lebens (Zellbestandteile, Zellen,Gewebe,Organe,Organsysteme…)beobachten. Struktur und Funktion Erstelle im Laufedes Jahresdeine eigene „Datensammlung“ fürdas BasiskonzeptStrukturund Funk- tion.Wo istesdirüberallbegeg- net? Selbstaktiv! Abwandlungsprinzip • tierischeundpflanzliche Zellen S.20ff • ZellendesBlutes S. 134 • pflanzlicheGewebe S.22, 154ff • menschlichesHerz S. 130f • Blattmetamorphosen S. 167 • Tracheen S. 118 • Leitbündel S. 157 Mundwerkzeuge • Säugetiergebisse S. 104f • Vogelschnäbel S. 106 • Mundwerkzeugeder Insekten S. 103 Schlüssel-Schloss-Prinzip • Substratspezifität vonEnzymen S.41 • spezifischeAbwehr S. 135 • Blütenformen S. 174 Oberflächenvergrößerung • Mitochondrienmembran S.21 • Dünndarmwand S.95 • Lungenbläschen S. 121 • Kiemen S. 116 • Wurzelhaare S. 160 Gegenstromprinzip • KonzentrierungdesHarns S. 140 14 Zellbiologie IndiesemKapitel lernstdudenAufbauunddieBestandteile tierischerund pflanzlicherZellenkennen.DuerfährstwieZellenwachsen,wie sie sich ernährenund sich fortpflanzen. DieZellealsGrundbausteinderOrganismen;Zusammenhänge zwischen LebensvorgängenundZellstrukturen DieMitoseund ihreBedeutung fürWachstum,Zelldifferenzierungund Entstehung vielzelligerOrganismen L Seite 16–35 Stoffwechselphysiologie DuerarbeitestdirWiss überStoffwechselvorgänge,diezumAufbau von Stoffen (Assimilation)undAbbau vonStoffen (Dissimilation) führen. Stoffwechselvorgänge:Assimilation (Fotosyntheseundheterotrophe Assimilation)undDissimilaion(GärungundZellatmung) L Seite 36–51 Mikrobiologie Du lernst i diesemKapitel verschiedeneKleinstlebewesenundderen Bedeutung,NutzenundmöglichenSchaden fürdenMenschen.Weiters erfährstdu vondenBesonderheiteneinerBakterienzelleundnachwelchen Kriterien sieeingeteiltwerdenkönnen. Unterschiede zwischenPro-undEukaryoten;Bedeutung vonMikro- organismen fürökologischeKreisläufe L Seite 52–69 Jahreseinstieg 5. Klasse (Semester 1 und 2) Biotechnologie IndiesemKapitel lernstdudieBedeutung vonMikroorganismen fürdieHer- stellung vonBrotundKäsekennen.Duerfährstwie Lebensmittelkonser- viertwerden,wieBierundWeinproduziertwerdenundwelcheChancenund RisikendieGentechnikbringt. BiotechnischeVerfahrenbeiderNahrungsmittelproduktion L Seite70–79 52 M Arbeitsheft Seite 16, 17 DuerarbeitestdirWissenüber dieUnterschiede zwischenPro-und Eukaryonten sowieüberdie Bedeutung vonMikroorganismen für ökologischeKreisläufe . Duerl rnst… dieProkaryonten vondenEukaryonten zuunter cheid n (S.52–53) dieB sonderheiteneinerBakterienzelle zubeschreiben,Bakterienn ch verschiedenenKriterieneinzuteilenund ihre speziellenErnährungsformen voneinander zuunterscheiden (S.53–58) unterschiedlicheMikroorganismen kriteriengerecht indieGruppeder Protisteneinzuordnen (S.59–62) PilzeauchalsKleinstlebewesenbeschreiben zu könnenunddieBedeu- tung,denNutzenunddenSchaden fürdenMenschen zuerfassen (S.63–65) dieökologischeBedeutungderMikroorganismen fürdenMenschenund für verschied eKreisläufederNatur zuerkennen,um verantwortungs- bewusst ndnachhaltig zuhandeln (S.66–67) Kompetenzcheck S.68 Mikrobiologie Mikrobiologie tv493u Mikroorganismen Mikroorganismen sind Lebewesen,die so klein sind,dasswir siemit freiem Augenichterkennen können.DazugehörenArchaea ( S.49),Bakterien, Protisten undeinfachgebautePilze. Die Lehre,die sichmitdenKleinstlebewesenbefasst, istdieMikrobiologie. Prokaryonten Die Lebewesen lassen sich inPro-undEukaryonteneinteilen.DieZellender Prokaryonten – zu ihn gehörenBakterienundArchaea –unterscheiden sich vondenZellender Eukaryonten inerster Liniedurchdas FehleneinesZell- kerns.Stattdessen liegteingroßes ringförmigesDNA-Molekül ( Nucleoid ) im ZentrumderZelle. Mikroorganismen mikros (griech.)= klein Protisten Zu ihnen zählendieEinzeller sowie dereneinfachgebaute vielzelligeVer- wandte,dienichteindeutigdenPflan- zen,denPilzenundd nTieren zuz ord- nen sind. Prokaryonten,Eukaryonten pro- (griech.)= vor, karyon (griech.)=Kern, eu- (griech.) =gut,wohl Nucleoid wirdauchalsKernäquivalentbezeichnet 1 DieReicheder Lebewesen PROKARYONTEN EUKARYONTEN Bakterien Archaea Protisten Pilze Pflanzen Tiere EinTeilbereichderMikrobiologie istdieVirologie –die Lehre,die sichmit denVirenbefasst. Informieredich im InternetüberVirenundgibanschlie- ßendan,obes korrekt ist,VirenalsMikroorganismen zubezeichnen. BegründedeineMeinung. Selbstaktiv! 2 Virus–ein Lebewesen? 141 Kompetenzcheck Organsysteme bei Mensch und Tier DuhastdirWissenüberBauundFunktionderOrgansystemedesStoffwechsels (Verdauung,Atmung,Kreislauf, Ausscheidung) sowiederenAusbildung inunterschiedlichenOrganisationsebenenund Lebensräumenerarbeitet. FolgendeKompetenzenhastduerworben… Dukannstdie verschiedenenOrgansysteme ihrerFunktionnachunterscheiden. ÜberprüfedeinWissen… GibeinenÜberblicküberdieStoffwechselvorgängebeiMenschundTierund führedie jeweilsdafür zuständigen Organsysteme sowiediedaranbeteiligtenOrganean.Bereitedie Informationen tabellarischauf. DukannstdieBestandteilederNahrungbenennenund ihreBedeutung fürdenStoffwechselerkennen. ÜberprüfedeinWissen… 1. GibeinenÜberblicküberdieZusammensetzungderNahrung.Erkläre indiesemZusammenhangdieBegriffe Nähr-undBallaststoffeund informiereüber ihreBedeutung fürdenmenschlichenKörper. 2. Traubenzucker istunserwichtigsterEnergielieferant.ZellulosebestehtausTraubenzucker.Begründe,warum diesesPolysaccharid fürunsereEnergieversorgungaber keineRolle spielt. 3. Argumentiere,warum sichRinderausschließlich von zellulosehaltigerKosternähren können. 4. DurchwelchenVersuch lässt sichbeweisen,dassErdäpfel (Kartoffel-)Stärkeenthalten. 5. InformiereüberBedeutungundUrsprungdesGlykogens immenschlichenund tierischenOrganismus. 6. „Fett istnichtgleich Fett“.DiskutieredieseAussage inHinblickaufGesundheitsaspekte. 7. ErläuteredenChemismus vonProteinen. 8. ZweiPhänomene:KlumpendeMilchbeiZugabe vonApfelessigundBildeneiner „Milchhaut“beiErhitzen von Milch.DiskutieremöglicheZusammenhänge zwischendiesenbeidenVorgängen. Dir istesmöglich,dieVerdauungsvorgänge zubeschreibenund zuerklären. ÜberprüfedeinWissen… 1. SchilderedenWegderNahrungdurchdenmenschlichenKörperundbeschreibedenBauunddie Funktionder einzelnenAbschnittedesVerdauungstraktes.ErörteredenZusammenhang zwischenStrukturund Funktion. 2. GibeinenÜberblicküberdieVerdauungsenzymeund ihreWirkungen. 3. InterpretieredieAussage „Gutgekaut isthalb verdaut!“.Überlege,mitwelchembiologischenPrinzip sichdie BedeutungdesKauenserklären lässt. 4. InformiereüberdieWirkungderGalle.WelchesbiologischePrinzip stecktdahinter? Dukannst verschiedeneErnährungstypen ineinenZusammenhangmitbestimmtenökologischen Faktorenbringen. ÜberprüfedeinWissen… 1. Zeigeanhand vonBeispielenauf,welchewichtigeökologischeRolledenSaprophagen zukommt. 2. InnerhalbderKlasseder Insekten lassen sichunterschiedlicheMundwerkzeugebeobachten.Überlege,warum. 3. GibeinenÜberblicküberdie verschiedenenGebisstypen innerhalbderSäuger.Zeigedie ihrerNahrungentspre- chendenAnpassungenauf. 4. DerPandahateinRaubtiergebiss,ernährt sich jedoch fastausschließlichpflanzlich.Überlege,welcheGründe dafür verantwortlich sein könnten. Lösungen g8469q 152 MenschundTier sind heterotrophe Lebewesen .Siebeziehendie Nähr- stoffe (Kohlenhydrate,Fette,Proteine,Vitamine,MineralstoffeundWasser), die siealsBau-,Wirk-,Regler-undBetriebsstoffebenötigen,direktoder indi- rekt von autotrophenOrganismen . Kohlenhydrate ,dieha ptsächlichalsBetriebsstoffedienen,bestehenaus Zuckermolekülen. Zwei- und Vielfachzucker werdendurchKondensationaus Einfachzuckerngebildet. Fette sindGemischeaus Fettsäureglycerolestern . Proteine sindRiesenmoleküleaus Aminosäuren (Polypeptide). Essenzielle Fett-undAmi osäurenmüss mitderNahrungaufgenommen werden. Vitamine beziehungsweiseProvitaminewerden vonPflanzenund Mikroorganismen synthetisiert.Sie sindhauptsächlich zumAufbau von Enzymen unentbehrlich. Mineralstoffe sindanorganischeStoffe,die inunter- schiedlichenMengenbenötigtwerden. Wasser istals Lösungs-undTransport- mittel lebensnotwendig. InderNahrungenthaltene bioaktiveSubstanzen habengesundheitsförderndeWirkungen. Durchdie Verdauung werdenNährstoffe in resorbierbareBestandteile zerlegt.BeimMenschenbeginnt sie inder Mundhöhle ,wodie Zähne die feste Nahrung zerkleinern.Der Speichel machtdieNahrunggleitfähig.Außerdem enthälterdie Amyla ePtyalin .Nachdem Schluckvorgang leitetdie Speise- röhre denSpeisebreidurch Peristaltik inden Magen .Drüsenzellen inder Magenwand sondern Salzsäure und Magensaft ab.Dieserenthältdie Protea- sePepsin undeine Lipase . Der Dünndarm istder längsteAbschnitt imVerdauungstrakt.Der Darmsaft ent ält Disaccharidasen und Peptidasen . Ind Zwölffingerdarm gelangen außerdem kohlenhydrat-, fett-undeiweißspaltendeEnzymeder Bauchspei- cheldrüse undausder Leber die Galle . ImDünndarm findetdie Endverdauung statt,weitersdienterder Resorption dergelöstenNährstoffeundVitamine.DerBauder Dünndarmschleimhaut ist dieser Funktionbestensangepasst – Ringfalten und Darmzotten vergrößern die resorbierende Fläche. Im Dickdarm wirdder restlicheNahrungsbreidurchdie Darmflora aufge- schlossen,manche Dickdarmbakterien synthetisierenVitamine,diegemein- sammitMineralstoffenundWasser resorbiertwerden.Der restliche,einge- dickteDarminhaltwird zu Kot geformtunddurchdenAfterabgegeben. DamitderAufbaudesKörpers sowieauchdie Energieversorgung gewähr- leistet sind,mussdieNahrungalleNährstoffe inausreichenderMengeund in einembestimmtenVerhältnis zueinanderenthalten. Der Nährstoffbedarf einesMenschen istabhängig vom täglichen Gesamt- energiebedarf .DerEnergiegehaltderNahrungwird in Joule angegeben. Überernährung und Untergewicht können zu schwerengesundheitlichenPro- blemen führen. DurchNahrungskonkurrenzhaben sich im LaufderEvolution imTierreich unterschiedliche Ernährungstypen entwickelt.Unterden Saprophagen findet man Detritivoren , Nekrophagen und Koprophagen .Die Prädatoren lassen sich in Herbivoren , Carnivoren und Omnivoren einteilen. NachderArtderNahrungsbeschaffungunterscheidetman zwischen Samm- lern , Weidegängern und Jägern .DieTierenehmen ihreNahrungals Absorbie- rer , Filtrierer , Strudler , Sauger , Schlinger und Zerkleinerer auf. Überblick Organsysteme des Stoffwechsels Jahrescheck 5. Klasse (Semester 1 und 2) Inder fünftenKlassehastduüber folgendeThemenerfahren.Bistdu fit fürsneueSchuljahr?Checkdich selbst! Indenbeiden linkenSpalten findestdu zu jedemKapitelwichtigeBegriffe.Erinnerstdudic andieBegriffeundandie damit zusamme hängend biologischenProzesse? Inder rechtenSpalte findestduVerweiseaufSeiten,wodunoch einmalnachles n kannst ( „Liesnochmalsnach“ )undwodupassendeAufgabenundÜbungen finden kannst:Kompe- tenzchecks stehenamEnde jedesKapitels imSchulbuch.WeitereAufgabengibtes imArbeitsheftund im Zusatzheft Maturatraining .VielErfolg! Zellbiologie Lerninhalte DieZellealsGrundbausteinderOrganismen;Zusammenhänge zwischen LebensvorgängenundZellstrukturen Selbstcheck Liesnochmalsnach S. 16–28 Kompetenzcheck S.29 Arbeitsheft S.3–8 Maturatraining Themenbereich Zellbiologie AufbauundStruktur von tieri- schenundpflanzlichenZellen Mikroskopieren Biomembranen DiffusionundOsmose Kennzeichendes Lebens DieMitoseund ihreBedeutung fürWachstum,Zelldifferenzierungund Entstehung vielzelligerOrganismen Liesnochmalsnach S.30–33 Kompetenzcheck S.34 Arbeitsheft S.9 Maturatraining Themenbereiche Zellbiologie,Molekulargenetik MitoseundZellteilung Zellspezialisierungund -differen- zierung Stoffwechselphysiologie Lerninhalte Stoffwechselvorgänge:Assimilation (Fotosyntheseundheterotrophe Assimilation)undDissimilation (GärungundZellatmung) Selbstcheck Liesnochmalsnach S.36–49 Kompetenzcheck S.50 Arbeitsheft S. 10–15 Maturatraining Themenbereiche Stoffwechselphysiologie,Ökologie, Mikrobiologie BioenergetikundThermodynamik Enzyme Fotosynthese Chemoautotrophie heterotropheAssimilation Zellatmung Gärung Mikrobiologie Lerninhalte Unterschiede zwischenPro-undEukaryoten;Bedeutung vonMikroorganis- men fürökologischeKreisläufe Selbstcheck Liesnochmalsnach S.52–67 Kompetenzcheck S.68 Arbeitsheft S. 16–19 Maturatraining Themenbereiche Zellbiologie,Mikrobiologie, Biotechnologie, Infektionskrank heiten Bakterien Protisten Pilze dieBedeutung vonMikro- organismen fürökologische Kreisläufe Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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