Biologie Klausur-Vorbereitung: Zellenergie, Stoffwechsel und Neurobiologie

Umfassende Sammlung von Fachbegriffen und Definitionen zu den Themenbereichen Zellatmung, Fotosynthese, Muskelphysiologie und Neurobiologie basierend auf den Vorlesungsnotizen.

Adenosintriphosphat (ATP)

Der universelle Energieüberträger und -speicher der Zelle, bestehend aus Adenin, Ribose und drei Phosphatgruppen.

Exergonische Reaktion

Eine chemische Reaktion, bei der freie Energie freigesetzt wird ($\Delta G < 0$) und die thermodynamisch freiwillig abläuft.

Endergonische Reaktion

Ein Vorgang, der nicht freiwillig abläuft und die Zufuhr von Energie benötigt ($\Delta G > 0$).

Energetische Kopplung

Das Prinzip, bei dem eine exergonische Reaktion eine endergonische Reaktion direkt antreibt, um unspontane Prozesse zu ermöglichen.

Phosphorylierung

Die Übertragung einer von ATP abgespaltenen Phosphatgruppe auf ein Substrat, wodurch dieses in einen energiereicheren, reaktionsbereiten Zustand versetzt wird.

Chemiosmose

Die Umwandlung von potentieller Energie eines Protonengradienten über eine Membran in Bewegungsenergie und schließlich in chemische Energie (ATP).

ATP-Synthase

Ein aus mehreren Untereinheiten ($F_0$ und $F_1$) bestehendes Membranprotein, das den Ionenfluss von Protonen nutzt, um ATP aus ADP und Phosphat zu synthetisieren.

Glykolyse

Der erste Schritt des Glucoseabbaus im Cytoplasma, bei dem Glucose ($C_6$) in zwei Moleküle Pyruvat ($C_3$) gespalten wird; Nettogewinn: $2$ ATP und $2$ NADH+H+.

Citratzyklus

Ein katalytischer Kreislauf in der Mitochondrienmatrix, bei dem Pyruvat vollständig zu $CO_2$ oxidiert wird und Reduktionsäquivalente (NADH+H+, $FADH_2$) gewonnen werden.

Atmungskette

Biochemischer Prozess an der inneren Mitochondrienmembran, bei dem Elektronen über Proteinkomplexe auf Sauerstoff übertragen werden, um einen Protonengradienten für die ATP-Synthese aufzubauen.

Milchsäuregärung

Ein anaerober Prozess im Muskel oder in Bakterien, bei dem Pyruvat zu Lactat reduziert wird, um $NAD^+$ für die Fortführung der Glykolyse zu regenerieren.

Alkoholische Gärung

Ein zweistufiger anaerober Prozess (Decarboxylierung und Reduktion), bei dem Hefe Glucose zu Ethanol und $CO_2$ abbaut.

Fotolyse des Wassers

Die lichtabhängige Spaltung von Wasser in der Thylakoidmembran, wobei $O_2$, $H^+$ und Elektronen entstehen.

Calvin-Zyklus

Die im Stroma ablaufende Sekundärreaktion der Fotosynthese, bei der mithilfe von ATP und NADPH aus der Primärreaktion $CO_2$ zu Glucose fixiert wird.

Rubisco

Das Schlüsselenzym des Calvin-Zyklus, das die Bindung von $CO_2$ an Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) katalysiert.

Lichtkompensationspunkt

Der Punkt der Lichtintensität, an dem die Fotosyntheserate genau so groß ist wie die Zellatmungsrate (ausgeglichene $O_2$- und $CO_2$-Bilanz).

C4-Pflanzen

Pflanzen, die eine räumliche Trennung der $CO_2$-Fixierung (Mesophyllzellen) und des Calvin-Zyklus (Bündelscheidenzellen) besitzen, um bei Hitze effizienter zu arbeiten.

CAM-Pflanzen

Pflanzen (z. B. Kakteen), die $CO_2$ nachts zeitlich getrennt fixieren und in Vakuolen als Malat speichern, um tagsüber Wasserverlust zu vermeiden.

Filamentgleittheorie

Theorie zur Muskelkontraktion, nach der sich die Aktin- und Myosinfilamente unter ATP-Verbrauch ineinander schieben, ohne sich selbst zu verkürzen.

Querbrückenzyklus

Der zyklische Prozess des Bindens, Umknickens und Lösens der Myosinköpfe am Aktinfilament während der Muskelarbeit.

Totenstarre (Rigor mortis)

Zustand nach dem Tod, in dem der Mangel an ATP verhindert, dass sich Myosinköpfe vom Aktin lösen, was zu einer dauerhaften Blockierung führt.

Astrozyten

Sternförmige Gliazellen im ZNS, die die Blut-Hirn-Schranke bilden und das chemische Milieu regulieren.

Oligodendrozyten

Gliazellen, die die Myelinscheide im Zentralnervensystem (ZNS) bilden.

Schwann-Zellen

Gliazellen, die die Myelinscheide im peripheren Nervensystem (PNS) bilden.

Ruhepotential

Die elektrische Spannung (ca. $-70\,mV$) an der Membran einer unerregten Nervenzelle, aufrechterhalten durch die selektive Permeabilität der Membran und die Natrium-Kalium-Pumpe.

Natrium-Kalium-Pumpe

Ein aktives Transportsystem, das unter ATP-Verbrauch $3\,Na^+$ nach außen und $2\,K^+$ nach innen befördert, um das Ruhepotential stabil zu halten.

Aktionspotential (AP)

Eine kurzzeitige Umkehr des Membranpotentials (bis ca. $+30\,mV$), die nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip bei Überschreiten des Schwellenwerts ($-50\,mV$) abläuft.

Refraktärzeit

Der Zeitraum nach einem Aktionspotential, in dem die betroffene Membranregion vorübergehend nicht mehr erregbar ist (absolut oder relativ).

Saltatorische Erregungsleitung

Die schnelle Weiterleitung der Erregung in myelinisierten Axonen, bei der das Aktionspotential von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten springt.

Monosynaptischer Reflex

Ein Eigenreflex (z. B. Kniesehnenreflex), bei dem Sensor und Effektor im selben Organ liegen und nur eine einzige Synapse im Rückenmark beteiligt ist.