Basiskonzepte im Überblick

Information und Kommunikation

Arbeitsteilung bedingt die Notwendigkeit von Kommunikation.
Ob es sich um Zellen, Organe oder Organismen handelt, auf allen Ebenen biologischer Systeme ist ein Informationsaustausch notwendig.

Der Informationsaustausch kann mithilfe des Sender-Empfänger-Modells beschrieben werden.

Das Sender-Empfänger-Modell

Leitfragen:
1. Wer sind Sender, wer Empfänger?
2. Worin liegt der Code der Nachricht?
3. Welche Information wird gerade verarbeitet?
4. Was wird zum Senden/Empfangen der Information benötigt?
5. Was kann die Informationsübertragung stören?

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Information und Kommunikation zwischen Zellen

Motorische Endplatte

Sender: Nervenzelle
Empfänger: Muskelzelle
Code: Neurotransmitter/Acetylcholin

Übertrage Information:
Signal zur Kontraktion

Voraussetzungen:
ACh muss in den Vesikeln vorhanden sein
Rezeptoren an der postsynaptischen Membran müssen funktionieren

Störungen:
Curare blockiert die Syapsen an der postsynaptischen Membran. Der Code kann nicht wirken!

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Information und Kommunikation zwischen Zellen

Homonwirkung:
Sender: Langerhanssche Zellen der Bauchspeicheldrüse
Empfänger: Muskelzelle
Code: Insulin

Übertrage Information: Signal zur Aufnahme von Glucose aus dem Blut

Voraussetzungen:
Die Langerhansschen Zellen müssen funktionieren (Insulin produzieren und abgeben können).
Die Muskelzelle muss für Glucose durchlässig sein (Insulinrezeptoren müssen vorhanden sein).

Störungen:
Langerhanssche Zellen produzieren nichts (Typ I Diabetes)
Mangel an Insulinrezeptoren an den Zielzellen (Typ II Diabetes)

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Information und Kommunikation zwischen Organismen

Warum zwitschern Vögel im Frühjahr?

Sender: Vogelmännchen
Empfänger: Vogelweibchen
Code: Singfolge/Gefieder

Übertrage Information: Körperliche Konstitution und Paarungsbereitschaft

Voraussetzungen:
Zum Senden benötigt der Vogel einen Stimmapparat und zum Empfangen eine Hörorgan. Das Weibchen muss auf "Empfang" sein.

Störungen:
1: Ist das Männchen krank, sind die Farben blasser, der Gesang nicht so kräftig.
2: Ist das Weibchen abgelenkt (z.B. durch eine hungrige Katze) klappt die Kommunikation nicht.

Das Vogelmännchen will dem Vogelweibchen signalisieren, die stark und fit es ist.

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Struktur und Funktion

Häufig finden wir in der Biologie eine Zusammenhang zwischen einem strukturellen Merkmal und seiner Funktion. Dabei gilt es jeweils den konkreten Zusammenhang zwischen den strukturellen Merkmalen und deren Funktion zu suchen, dabei helfen folgende Leitfragen:

Leitfragen:
1. Was macht die betrachtete Struktur besonders aus?
2. Welche Funktion muss durch die betrachtete Struktur erfüllt werden?
3. Welche Eigenschaft der Struktur bewirkt die effektive Umsetzung der Funktion?
4. Was bewirkt ein Veränderung oder ein Weglassen dieser Strukturen?

Aufbau der Dünndarmwand:
Resorption: Prinzip der Oberflächenvergrößerung

Besonderheit der Struktur:
Erhöhung der Oberfläche bei gleichbleibendem Volumen

Durch die Struktur erfüllte Funktion:
Erhöhung der Absorptionsrate von Nährstoffmonomere
in den Körper

Eigenschaft der Struktur, die die effektive Umsetzung der Struktur bewirkt:
Die Faltung der Dünndarmwand und die darauf liegenden Darmzotten und Mikrovilli

Wirkung durch Veränderung/Weglassen der Struktur:
Die Nähstoffaufnahme wäre stark verlangsamt und verringert, die Verdauung würde zu viel Energie kosten und nicht genug Nährstoffe in den Körper gelangen.

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Angepasstheiten der Mundwerkzeuge bei Insekten an verschiedene Nahrungsquellen

Besonderheit der Struktur:
Langes, einrollbares Saugrohr

Durch die Struktur erfüllte Funktion:
Gelangen an Nektar in langen Blütenkelchen

Eigenschaft der Struktur, die die effektive Umsetzung der Struktur bewirkt:
Formung des Rüssels aus beiden Unterkiefern, durch Chitinspangen rollt er sich in Ruhe ein. Durch lokale Druckerhöhung der Hämolymphe streckt er sich.

Wirkung durch Veränderung/Weglassen der Struktur:
Der Schmetterling kommt nicht mehr an die für ihn geeignete Nahrung heran.

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