Wie lauten die beiden zentralen Formeln des Hardy-Weinberg-Gesetzes für ein Gen mit zwei Allelen?

Allelfrequenzen: p + q = 1; Genotypfrequenzen: p² (homozygot dominant) + 2pq (heterozygot) + q² (homozygot rezessiv) = 1.

Welche Vorgänge laufen an Anode und Kathode eines Daniell-Elements (Zink-Kupfer-Zelle) ab?

An der Zink-Anode (Minuspol) oxidiert metallisches Zink zu Zn2+-Ionen (Elektronenabgabe); an der Kupfer-Kathode (Pluspol) reduzieren Cu2+-Ionen aus der Lösung zu elementarem Kupfer (Elektronenaufnahme).

Wann läuft eine chemische Reaktion nach der Gibbs-Helmholtz-Gleichung bei konstanter Temperatur und konstantem Druck spontan ab?

Wenn die freie Reaktionsenthalpie (Gibbs-Energie) negativ ist: Delta G = Delta H - T * Delta S < 0 (exergonische Reaktion).

Was besagt die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) in der Chemie und Biologie?

Eine Erhöhung der Temperatur um 10 K (oder 10 °C) führt näherungsweise zu einer Verdopplung bis Vervierfachung der Reaktionsgeschwindigkeit.

Was besagt die 1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel) bei Kreuzung reinerbiger Eltern?

Kreuzt man zwei homozygote (reinerbige) Individuen einer Art, die sich in einem autosomalen Merkmal unterscheiden, so sind alle Nachkommen der F1-Generation unabhängig vom Geschlecht der Eltern (auch bei reziproker Kreuzung) im betrachteten Merkmal genotypisch (heterozygot) und phänotypisch einheitlich.

Wie lautet die Henderson-Hasselbalch-Gleichung zur Berechnung des pH-Werts eines Puffergemisches?

pH = pKs + log10 ([konjugierte Base A-] / [schwache Säure HA]).

Welches Enzym fixiert im Calvin-Zyklus der Photosynthese Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat?

Die RuBisCO (Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/-Oxygenase) im Stroma der Chloroplasten.

Wie läuft die Transkription eines Gens bei Eukaryoten durch die RNA-Polymerase II ab?

Die RNA-Polymerase II bindet an den Promotor (TATA-Box), entwindet die DNA, synthetisiert die Prä-mRNA komplementär zum codogenen Strang in 5'->3'-Richtung und stoppt an der Terminationssequenz.

Was versteht man unter dem alternativen Spleißen der prä-mRNA bei Eukaryoten?

Das Herausschneiden von Introns und das variable Zusammensetzen unterschiedlicher Exons aus einem Primärtranskript, wodurch aus einem einzigen Gen verschiedene Proteine entstehen können.

Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für eine allgemeine reversible Gleichgewichtsreaktion aA + bB cC + dD?

K = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b); im dynamischen chemischen Gleichgewicht ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion gleich der Geschwindigkeit der Rückreaktion.

Wie berechnet man den pH-Wert einer wässrigen Lösung einer einprotonigen starken Säure mit der Konzentration c0?

pH = -log10 [H3O+] = -log10 (c0), da starke Säuren in Wasser praktisch vollständig dissoziiert vorliegen.

Wie lautet die vereinfachte Nernst-Gleichung für das Elektrodenpotenzial einer Redox-Halbzelle bei 25 °C?

E = E° + (0,059 V / z) * log10 ([Ox] / [Red]), wobei z die Anzahl der übertragenen Elektronen darstellt.

Welche Bedingungen müssen für eine ideale Population nach dem Hardy-Weinberg-Gesetz erfüllt sein?

Sehr große Individuenzahl, Panmixie (zufällige Paarung), keine Selektion, keine Mutationen und keine Zu- oder Abwanderung (kein Genfluss).

Was geschieht in der lichtabhängigen Reaktion der Photosynthese an den Thylakoidmembranen?

Lichtenergie spaltet Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen (Photolyse), baut über eine Elektronentransportkette einen Protonengradienten zur ATP-Synthese auf und reduziert NADP+ zu NADPH+H+.

Was besagt das Prinzip vom kleinsten Zwang (Le Chatelier) bei Störung eines chemischen Gleichgewichts?

Wird auf ein im Gleichgewicht befindliches System ein äußerer Zwang durch Änderung von Druck, Temperatur oder Konzentration ausgeübt, weicht das System so aus, dass es die Wirkung des Zwangs verringert.

Was besagen die Bergmannsche und die Allensche Klimaregel für gleichwarme Tiere?

Bergmann: Individuen nah verwandter Arten sind in kälteren Regionen größer (günstigeres Volumen-Oberflächen-Verhältnis); Allen: Körperanhänge wie Ohren oder Schwanz sind in kälteren Zonen kleiner (Vermeidung von Wärmeverlust).

Was entsteht bei der säurekatalysierten Veresterung einer Carbonsäure mit einem primären Alkohol?

Ein Carbonsäureester und Wasser in einer reversiblen Gleichgewichtsreaktion (Kondensationsreaktion).

Welches Phänotypenverhältnis ergibt sich nach der 2. Mendelschen Regel (Spaltungsregel) in der F2-Generation bei dominant-rezessivem Erbgang?

Ein Phänotypenverhältnis von 3 : 1 (75 % mit dominantem Phänotyp, 25 % mit rezessivem Phänotyp) bei einem Genotypenverhältnis von 1 (AA) : 2 (Aa) : 1 (aa).

Wie viel Prozent der gespeicherten Energie wird näherungsweise von einer Trophieebene zur nächsten weitergegeben?

Etwa 10 % (10-%-Regel), während rund 90 % der Energie durch Zellatmung, Wärmeabgabe und Ausscheidungen ungenutzt verloren gehen.

Worin unterscheidet sich die physiologische Potenz einer Art von ihrer ökologischen Potenz?

Die physiologische Potenz beschreibt den Toleranzbereich einer Art bezüglich eines abiotischen Umweltfaktors in Reinkultur ohne Konkurrenz; die ökologische Potenz umfasst den tatsächlichen Bereich unter natürlichem zwischenartlichem Konkurrenzdruck.

Warum bezeichnet man den genetischen Code als degeneriert beziehungsweise redundant?

Weil für die meisten der 20 proteinogenen Aminosäuren mehrere verschiedene Basentriplets (Codons) codieren (64 Codons insgesamt, davon 3 Stoppcodons).

Aus welchen Bausteinen besteht ein Nukleotid der DNA und welche Basen paaren komplementär über wie viele Wasserstoffbrücken?

Ein Nukleotid besteht aus einer Desoxyribose, einem Phosphatrest und einer organischen Base. Adenin paart mit Thymin über zwei Wasserstoffbrücken, Guanin mit Cytosin über drei Wasserstoffbrücken.

Welchen Wert hat das Ionenprodukt des Wassers Kw bei 25 °C und welche Beziehung gilt zwischen pH und pOH?

Kw = [H3O+] * [OH-] = 1,0 * 10^-14 mol²/L²; daraus folgt für wässrige Lösungen bei 25 °C: pH + pOH = 14.

Wie definieren Brønsted und Lowry Säuren und Basen in wässriger Lösung?

Säuren sind Protonendonatoren (geben H+-Ionen ab), Basen sind Protonenakzeptoren (nehmen H+-Ionen auf); bei der Reaktion entsteht ein korrespondierendes Säure-Base-Paar.

Welches historische Experiment bewies 1958 die semikonservative Replikation der DNA bei Escherichia coli?

Das Meselson-Stahl-Experiment unter Verwendung von schwerem Stickstoff (15N) und leichtem Stickstoff (14N) mit Dichtegradientenzentrifugation in Cäsiumchlorid.

Wie unterscheiden sich die Reaktionsmechanismen SN1 und SN2 bei der nukleophilen Substitution an Halogenalkanen?

SN1 verläuft zweistufig über ein planares Carbeniumion-Zwischenprodukt mit Racemisierung (bevorzugt an tertiären C-Atomen); SN2 verläuft einstufig konzertiert mit Rückseitenangriff und Inversion der Konfiguration (Walden-Umkehr).

Welche Aufgaben haben die A-, P- und E-Stellen des Ribosoms während der Translation der mRNA?

A-Stelle (Aminoacyl): Bindung der neu beladenen tRNA; P-Stelle (Peptidyl): Verknüpfung der Aminosäure mit der wachsenden Peptidkette; E-Stelle (Exit): Entlassung der entladenen tRNA.

Welches Bezugssystem dient in der Elektrochemie als Nullpunkt für Standardpotenziale E°?

Die Standard-Wasserstoffelektrode (Normal-Wasserstoffelektrode, NHE/SHE), deren Standard-Redoxpotenzial bei Standardbedingungen (1 bar, 25 °C, pH = 0) willkürlich auf 0,00 V festgesetzt ist.

Was geschieht bei einer Redoxreaktion auf atomarer Ebene mit Elektronen und Oxidationszahlen?

Oxidation ist die Abgabe von Elektronen (Erhöhung der Oxidationszahl), Reduktion ist die Aufnahme von Elektronen (Erniedrigung der Oxidationszahl); beide Teilreaktionen laufen stets gekoppelt ab.

Wie beeinflusst ein Katalysator den Verlauf und das Gleichgewicht einer chemischen Reaktion?

Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie herab und beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen; die Lage des chemischen Gleichgewichts (K) und die Reaktionsenthalpie (Delta H) bleiben unverändert.

Worin unterscheiden sich Mitose und Meiose hinsichtlich Ablauf, Rekombination und Chromosomensatz der Tochterzellen?

Die Mitose liefert zwei genetisch identische diploide Tochterzellen (2n) zur Gewebserneuerung; die Meiose liefert vier genetisch unterschiedliche haploide Keimzellen (1n) mit inter- und intrachromosomaler Rekombination (Crossing-over).

Welche charakteristischen funktionellen Gruppen besitzen Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren?

Alkohole besitzen eine Hydroxylgruppe (-OH), Aldehyde eine endständige Carbonylgruppe (-CHO) und Carbonsäuren eine Carboxylgruppe (-COOH).

Abitur Biologie & Chemie : Genetik, Zellbiologie und Reaktionsgleichgewichte

Abitur- und Physikumsgrundlagen in Biologie und Chemie: DNA-Replikation, Transkription, Spleißen und Translation, Mendelsche Regeln, Hardy-Weinberg-Gleichgewicht, Photosynthese, Ökologie, chemisches Gleichgewicht, Säure-Base-Puffer, Elektrochemie und Thermodynamik.

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Markdown: Abitur Biologie & Chemie : Genetik, Zellbiologie und Reaktionsgleichgewichte (.md)

Flashcards (32)

#	Front (Term / Question)	Back (Definition / Answer)
1	Wie lauten die beiden zentralen Formeln des Hardy-Weinberg-Gesetzes für ein Gen mit zwei Allelen?	Allelfrequenzen: p + q = 1; Genotypfrequenzen: p² (homozygot dominant) + 2pq (heterozygot) + q² (homozygot rezessiv) = 1.
2	Welche Vorgänge laufen an Anode und Kathode eines Daniell-Elements (Zink-Kupfer-Zelle) ab?	An der Zink-Anode (Minuspol) oxidiert metallisches Zink zu Zn2+-Ionen (Elektronenabgabe); an der Kupfer-Kathode (Pluspol) reduzieren Cu2+-Ionen aus der Lösung zu elementarem Kupfer (Elektronenaufnahme).
3	Wann läuft eine chemische Reaktion nach der Gibbs-Helmholtz-Gleichung bei konstanter Temperatur und konstantem Druck spontan ab?	Wenn die freie Reaktionsenthalpie (Gibbs-Energie) negativ ist: Delta G = Delta H - T * Delta S < 0 (exergonische Reaktion).
4	Was besagt die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) in der Chemie und Biologie?	Eine Erhöhung der Temperatur um 10 K (oder 10 °C) führt näherungsweise zu einer Verdopplung bis Vervierfachung der Reaktionsgeschwindigkeit.
5	Was besagt die 1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel) bei Kreuzung reinerbiger Eltern?	Kreuzt man zwei homozygote (reinerbige) Individuen einer Art, die sich in einem autosomalen Merkmal unterscheiden, so sind alle Nachkommen der F1-Generation unabhängig vom Geschlecht der Eltern (auch bei reziproker Kreuzung) im betrachteten Merkmal genotypisch (heterozygot) und phänotypisch einheitlich.
6	Wie lautet die Henderson-Hasselbalch-Gleichung zur Berechnung des pH-Werts eines Puffergemisches?	pH = pKs + log10 ([konjugierte Base A-] / [schwache Säure HA]).
7	Welches Enzym fixiert im Calvin-Zyklus der Photosynthese Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat?	Die RuBisCO (Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/-Oxygenase) im Stroma der Chloroplasten.
8	Wie läuft die Transkription eines Gens bei Eukaryoten durch die RNA-Polymerase II ab?	Die RNA-Polymerase II bindet an den Promotor (TATA-Box), entwindet die DNA, synthetisiert die Prä-mRNA komplementär zum codogenen Strang in 5'->3'-Richtung und stoppt an der Terminationssequenz.
9	Was versteht man unter dem alternativen Spleißen der prä-mRNA bei Eukaryoten?	Das Herausschneiden von Introns und das variable Zusammensetzen unterschiedlicher Exons aus einem Primärtranskript, wodurch aus einem einzigen Gen verschiedene Proteine entstehen können.
10	Wie lautet das Massenwirkungsgesetz für eine allgemeine reversible Gleichgewichtsreaktion aA + bB <=> cC + dD?	K = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b); im dynamischen chemischen Gleichgewicht ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion gleich der Geschwindigkeit der Rückreaktion.
11	Wie berechnet man den pH-Wert einer wässrigen Lösung einer einprotonigen starken Säure mit der Konzentration c0?	pH = -log10 [H3O+] = -log10 (c0), da starke Säuren in Wasser praktisch vollständig dissoziiert vorliegen.
12	Wie lautet die vereinfachte Nernst-Gleichung für das Elektrodenpotenzial einer Redox-Halbzelle bei 25 °C?	E = E° + (0,059 V / z) * log10 ([Ox] / [Red]), wobei z die Anzahl der übertragenen Elektronen darstellt.
13	Welche Bedingungen müssen für eine ideale Population nach dem Hardy-Weinberg-Gesetz erfüllt sein?	Sehr große Individuenzahl, Panmixie (zufällige Paarung), keine Selektion, keine Mutationen und keine Zu- oder Abwanderung (kein Genfluss).
14	Was geschieht in der lichtabhängigen Reaktion der Photosynthese an den Thylakoidmembranen?	Lichtenergie spaltet Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen (Photolyse), baut über eine Elektronentransportkette einen Protonengradienten zur ATP-Synthese auf und reduziert NADP+ zu NADPH+H+.
15	Was besagt das Prinzip vom kleinsten Zwang (Le Chatelier) bei Störung eines chemischen Gleichgewichts?	Wird auf ein im Gleichgewicht befindliches System ein äußerer Zwang durch Änderung von Druck, Temperatur oder Konzentration ausgeübt, weicht das System so aus, dass es die Wirkung des Zwangs verringert.
16	Was besagen die Bergmannsche und die Allensche Klimaregel für gleichwarme Tiere?	Bergmann: Individuen nah verwandter Arten sind in kälteren Regionen größer (günstigeres Volumen-Oberflächen-Verhältnis); Allen: Körperanhänge wie Ohren oder Schwanz sind in kälteren Zonen kleiner (Vermeidung von Wärmeverlust).
17	Was entsteht bei der säurekatalysierten Veresterung einer Carbonsäure mit einem primären Alkohol?	Ein Carbonsäureester und Wasser in einer reversiblen Gleichgewichtsreaktion (Kondensationsreaktion).
18	Welches Phänotypenverhältnis ergibt sich nach der 2. Mendelschen Regel (Spaltungsregel) in der F2-Generation bei dominant-rezessivem Erbgang?	Ein Phänotypenverhältnis von 3 : 1 (75 % mit dominantem Phänotyp, 25 % mit rezessivem Phänotyp) bei einem Genotypenverhältnis von 1 (AA) : 2 (Aa) : 1 (aa).
19	Wie viel Prozent der gespeicherten Energie wird näherungsweise von einer Trophieebene zur nächsten weitergegeben?	Etwa 10 % (10-%-Regel), während rund 90 % der Energie durch Zellatmung, Wärmeabgabe und Ausscheidungen ungenutzt verloren gehen.
20	Worin unterscheidet sich die physiologische Potenz einer Art von ihrer ökologischen Potenz?	Die physiologische Potenz beschreibt den Toleranzbereich einer Art bezüglich eines abiotischen Umweltfaktors in Reinkultur ohne Konkurrenz; die ökologische Potenz umfasst den tatsächlichen Bereich unter natürlichem zwischenartlichem Konkurrenzdruck.
21	Warum bezeichnet man den genetischen Code als degeneriert beziehungsweise redundant?	Weil für die meisten der 20 proteinogenen Aminosäuren mehrere verschiedene Basentriplets (Codons) codieren (64 Codons insgesamt, davon 3 Stoppcodons).
22	Aus welchen Bausteinen besteht ein Nukleotid der DNA und welche Basen paaren komplementär über wie viele Wasserstoffbrücken?	Ein Nukleotid besteht aus einer Desoxyribose, einem Phosphatrest und einer organischen Base. Adenin paart mit Thymin über zwei Wasserstoffbrücken, Guanin mit Cytosin über drei Wasserstoffbrücken.
23	Welchen Wert hat das Ionenprodukt des Wassers Kw bei 25 °C und welche Beziehung gilt zwischen pH und pOH?	Kw = [H3O+] * [OH-] = 1,0 * 10^-14 mol²/L²; daraus folgt für wässrige Lösungen bei 25 °C: pH + pOH = 14.
24	Wie definieren Brønsted und Lowry Säuren und Basen in wässriger Lösung?	Säuren sind Protonendonatoren (geben H+-Ionen ab), Basen sind Protonenakzeptoren (nehmen H+-Ionen auf); bei der Reaktion entsteht ein korrespondierendes Säure-Base-Paar.
25	Welches historische Experiment bewies 1958 die semikonservative Replikation der DNA bei Escherichia coli?	Das Meselson-Stahl-Experiment unter Verwendung von schwerem Stickstoff (15N) und leichtem Stickstoff (14N) mit Dichtegradientenzentrifugation in Cäsiumchlorid.
26	Wie unterscheiden sich die Reaktionsmechanismen SN1 und SN2 bei der nukleophilen Substitution an Halogenalkanen?	SN1 verläuft zweistufig über ein planares Carbeniumion-Zwischenprodukt mit Racemisierung (bevorzugt an tertiären C-Atomen); SN2 verläuft einstufig konzertiert mit Rückseitenangriff und Inversion der Konfiguration (Walden-Umkehr).
27	Welche Aufgaben haben die A-, P- und E-Stellen des Ribosoms während der Translation der mRNA?	A-Stelle (Aminoacyl): Bindung der neu beladenen tRNA; P-Stelle (Peptidyl): Verknüpfung der Aminosäure mit der wachsenden Peptidkette; E-Stelle (Exit): Entlassung der entladenen tRNA.
28	Welches Bezugssystem dient in der Elektrochemie als Nullpunkt für Standardpotenziale E°?	Die Standard-Wasserstoffelektrode (Normal-Wasserstoffelektrode, NHE/SHE), deren Standard-Redoxpotenzial bei Standardbedingungen (1 bar, 25 °C, pH = 0) willkürlich auf 0,00 V festgesetzt ist.
29	Was geschieht bei einer Redoxreaktion auf atomarer Ebene mit Elektronen und Oxidationszahlen?	Oxidation ist die Abgabe von Elektronen (Erhöhung der Oxidationszahl), Reduktion ist die Aufnahme von Elektronen (Erniedrigung der Oxidationszahl); beide Teilreaktionen laufen stets gekoppelt ab.
30	Wie beeinflusst ein Katalysator den Verlauf und das Gleichgewicht einer chemischen Reaktion?	Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie herab und beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleichermaßen; die Lage des chemischen Gleichgewichts (K) und die Reaktionsenthalpie (Delta H) bleiben unverändert.
31	Worin unterscheiden sich Mitose und Meiose hinsichtlich Ablauf, Rekombination und Chromosomensatz der Tochterzellen?	Die Mitose liefert zwei genetisch identische diploide Tochterzellen (2n) zur Gewebserneuerung; die Meiose liefert vier genetisch unterschiedliche haploide Keimzellen (1n) mit inter- und intrachromosomaler Rekombination (Crossing-over).
32	Welche charakteristischen funktionellen Gruppen besitzen Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren?	Alkohole besitzen eine Hydroxylgruppe (-OH), Aldehyde eine endständige Carbonylgruppe (-CHO) und Carbonsäuren eine Carboxylgruppe (-COOH).