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Naturwissenschaften · Biologie

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Biologie

Universität

Einführung in den Studiengang Biologie. Quelle: Wikipedia (CC BY-SA 4.0).

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Definition, Geschichte und Klassifizierung der Biologie

  • Biologie: Wissenschaft, die das Leben und die organischen Prozesse untersucht
  • Ziel: Etablierung allgemeiner Gesetze des organischen Lebens
  • Untersuchungsskala: von biophysikalischen Subkomponenten bis hin zu komplexen Systemen
  • Molekularbiologie: Untersuchung der Biomoleküle
  • Zellbiologie: Untersuchung der Zelle (Basiseinheit)
  • Ökologie: Untersuchung von Habitaten und Beziehungen zur Umwelt
  • Mikrobiologie: entstand im 17. Jahrhundert
  • Vereinheitlichung der Biologie: erfolgte im 19. Jahrhundert
  • Meilensteine: Genetik, Evolution (natürliche Selektion) und Keimtheorie
  • Biophysik und Biochemie: Anwendung von Physik und Chemie auf zellulärer/molekularer Ebene
  • Etymologie: βίος (Leben) und -λογία (Wissenschaft)
  • Treviranus und Lamarck: führten den Begriff im Jahr 1802 ein
  • Burdach: ihm wird der Begriff im Jahr 1800 zugeschrieben
  • Berufliche Klassifizierung: Labormikrobiologen und Feldbiologen

Geschichte und Grundlagen der Biologie und der Lebewesen

  • Konsolidierung der Biologie als kohärentes Feld: 19. Jahrhundert
  • Historische Vorläufer: Ägyptische Medizin, Aristoteles, Galen und islamische Medizin (Avicenna, al-Jahiz, etc.)
  • Impuls durch den Empirismus: Andreas Vesalius und William Harvey (Beobachtung und Experimentation)
  • Klassifizierung und Fossilienregister: Carl von Linné und Georges-Louis Leclerc de Buffon
  • Basis der Zelltheorie: Entdeckung von Mikroorganismen durch Mikroskopie
  • Physikalisch-chemische Verbindung des Lebens: Lavoisier
  • Grundlagen der Biogeographie, Ökologie und Ethologie: Alexander von Humboldt
  • Theorie der Evolution durch natürliche Selektion: Charles Darwin
  • Mikrobielle Keimtheorie der Krankheiten: Validiert Ende des 19. Jahrhunderts
  • Moderne Genetik: Wiederentdeckung von Gregor Mendel und Arbeiten von Thomas Hunt Morgan
  • Moderne evolutionäre Synthese: 1930er Jahre (Populationsgenetik + natürliche Selektion)
  • Struktur der DNA: Vorgeschlagen von Watson und Crick (basierend auf Rosalind Franklin)
  • Unterteilung der Biologie: Organismusbiologie vs. Zell- und Molekularbiologie
  • Zeitgenössische Felder: Genomik und Proteomik
  • Eigenschaften des Lebens: Organisierte Struktur, Stoffwechsel, Homöostase, Wachstum, Fortpflanzung, Reizbarkeit und Evolution
  • Ältestes Fossil: 3,8 Milliarden Jahre (UCLA, 1996)

Ebenen der biologischen Organisation und chemische Komponenten des Lebens

  • Atom: kleinste Einheit der Materie
  • Molekül: geordnete Anordnung von Atomen
  • Makromoleküle: Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren
  • Organell: subzelluläre Struktur mit spezifischen Funktionen
  • Zelle: kleinste strukturelle und funktionelle Einheit der Lebewesen
  • Gewebe: Ansammlung ähnlicher Zellen mit gemeinsamer Funktion
  • Organ: Gruppe von Geweben, die eine funktionelle Einheit bilden
  • Organsystem: System von Organen mit einer bestimmten Funktion
  • Organismus: Ergebnis der Organisation der vorangehenden Ebenen
  • Art: sich untereinander ähnliche Organismen
  • Population: Individuen einer Art in einem bestimmten Gebiet
  • Kommunität: Populationen, die in einem Gebiet interagieren
  • Ökosystem: Gemeinschaft + Umwelt
  • Biosphäre: Gesamtheit der Ökosysteme der Erde
  • Primäre Bioelemente (CHON): bis zu 95 % der Masse von Biomolekülen
  • Sekundäre Bioelemente (S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl): bis zu 4,5 % der Masse
  • Biomoleküle: organische Substanzen, die aus C, H, O, N, P und S bestehen
  • Spurenelemente: Mineralien in geringen Dosen (K, Na, Ca, P, Mg, Zn, Fe)
  • Biologische Prinzipien: Universalität, Evolution, Diversität, Kontinuität, Homöostase und Interaktionen
  • Evolution: Abstieg des Lebens von einem gemeinsamen Vorfahren durch natürliche Selektion und genetische Drift
  • Universalität: gemeinsame Biochemie, Zellen, DNA und universeller genetischer Code
  • Chromosomen: organisierte DNA mit Proteinen in stabförmigen Strukturen
  • Gene: DNA-Abschnitte in den Chromosomen, die Proteine oder Peptide kodieren
  • Rekon: minimaler DNA-Abschnitt mit Rekombinationsfähigkeit
  • Muton: minimaler DNA-Abschnitt mit Mutationsfähigkeit

Grundlagen der Biologie: Phylogenie, Klassifizierung und Grundbegriffe

  • Phylogenie: Untersuchung der Evolutionsgeschichte und der Verwandtschaftsverhältnisse.
  • Phylogenetische Werkzeuge: DNA/RNA/Proteinsequenzen und paläontologische Überreste.
  • Taxonomie: Einteilung in Taxa; Systematik: Untersuchung ihrer Verwandtschaftsverhältnisse.
  • Aktuelles System: drei Domänen (Archaea, Bacteria, Eukaryota).
  • Ausgenommen von den Reichen: Viren, Viroide und Prionen (intrazelluläre Parasiten).
  • Nucleocytoviricota: Vorschlag einer vierten Domäne (debattiert aufgrund des horizontalen Gentransfers).
  • Universeller gemeinsamer Vorfahre: geschätzt vor 4250 Millionen Jahren.
  • Theorie des universellen gemeinsamen Vorfahren (DCU): bewiesen durch die Universalität des genetischen Codes.
  • Homöostase: Regulierung interner Bedingungen durch dynamisches Gleichgewicht.
  • Ebenen der Homöostase: zellulär (pH), Organismus (Temperatur) und Ökosystem (CO2).
  • Ökologie: Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Arten in einem Ökosystem.

Grundlagen, Disziplinen und Organisationsstufen der Biologie

  • Studierendengruppen: Basisstrukturen, Gewebe/Organe, Evolution und Interaktionen.
  • Interdisziplinarität: Die Molekularbiologie liefert Techniken für die Evolution und die Zellbiologie für die Physiologie.
  • Speläologie: Untersuchung von Organismen in unterirdischen Hohlräumen.
  • Klassifizierung: von 2 Reichen (Linne) bis zu mehr als 20 Reichen in kladistischen Systemen.
  • Molekularbiologie: Proteinsynthese und Regulation von DNA/RNA.
  • Zellbiologie: Untersuchung von einzelligen und spezialisierten Zellen von Vielzelligen.
  • Genetik: Untersuchung von Genen, Vererbung und Variation; DNA in den Chromosomen.
  • Gene: Kodieren Proteine, die den Phänotyp beeinflussen.
  • Entwicklungsbiologie: Untersuchung von Wachstum, Differenzierung und Morphogenese.
  • Modellorganismen: C. elegans, D. melanogaster, D. rerio, M. musculus und A. thaliana.
  • Physiologie: Mechanische, physikalische und biochemische Prozesse als funktionelle Einheit.
  • Tier- und Pflanzenphysiologie: Teilen universelle Prinzipien und Techniken.
  • Anatomie: Untersuchung von Organsystemen (Nervensystem, Immunsystem, Endokrinium, Atmungssystem, Kreislaufsystem).
  • Vergleichende Anatomie: Untersucht evolutionäre Veränderungen durch Homologien und Fossilien.
  • Ökophysiologie: Physiologische Prozesse in Gemeinschaften, Ökosystemen und biogeochemischen Kreisläufen.

Evolutionäre Biologie und Taxonomie

  • Evolutionsbiologie: untersucht Ursprung, Abstammung und Veränderungen von Arten
  • Inbegriffene Felder: Teriologie, Ornithologie, Herpetologie, Paläontologie, Populationsgenetik
  • Evolutionsbiologie der Entwicklung: reintegriert in den 1990er Jahren
  • Verwandte Disziplinen: Phylogenetik, Systematik und Taxonomie
  • Botanik: Untersuchung von Wachstum, Fortpflanzung, Stoffwechsel, Entwicklung, Krankheiten und Evolution von Pflanzen
  • Zoologie: Untersuchung von Tieren, einschließlich Physiologie, Anatomie und Embryologie
  • Molekularbiologie/Molekulargenetik: untersucht gemeinsame Genetik und Entwicklungsmechanismen
  • Verhaltensökologie: deckt die Ökologie von Tieren ab
  • Vorherrschendes System: Linne'sche Taxonomie (Ränge und binomiale Nomenklatur)
  • CINB: regelt die botanische Nomenklatur
  • CINZ: regelt die zoologische Nomenklatur
  • ICNP: regelt die Nomenklatur von Prokaryoten
  • BioCode: Entwurf von 1997 zur Standardisierung der Nomenklatur (nicht formell übernommen)
  • CICNV: Virus-Code, ausgeschlossen vom BioCode

Grundlagen der Ökologie und Ethologie

  • Ökologie: Untersuchung von Verteilung, Häufigkeit und Interaktionen von Organismen
  • Lebensraum: Summe aus abiotischen (Klima, Geologie) und biotischen Faktoren
  • Interaktionen: können innerartlich oder zwischenartlich sein
  • Klassifizierung von Interaktionen: vorteilhaft, schädlich oder neutral
  • Energiefluss: breitet sich im Nahrungsnetz aus und verliert als Wärme an Qualität
  • Energiequellen: Sonne (Hauptquelle), Pflanzen (Photosynthese) und Tiere (Heterotrophie)
  • NahrungsPyramiden: spiegeln die geringere heterotrophe Effizienz gegenüber der photosynthetischen Effizienz wider
  • Tragfähigkeit: Populationslimit aufgrund des Energieverlusts in der Kette
  • Untersuchungsebenen: individuell, populationsbiologisch, ökosystemisch und Biosphäre
  • Biosphäre: Hypothese eines Supraorganismus mit Homöostase
  • Informationsökologie: Anwendung in der Kommunikationstheorie
  • Marktnischen: Anwendung im Marketing
  • Ethologie: Untersuchung des Tierverhaltens unter natürlicher Selektion
  • Soziobiologie: Vorschlag für eine Matrix-Disziplin der Sozialwissenschaften
  • Neuroethologie: Fachbereich mit Anwendungen in der Robotik und Neuropsychiatrie
  • Spieltheorie: Anwendung auf evolutionäre Dynamiken in der Ethologie

Ressourcen und Informationsplattformen zur Biologie

  • Wiktionary: Definitionen und weitere Informationen zur Biologie
  • RAE-Wörterbuch: Definition von Biologie
  • Wikiversity: Lernprojekte zum Thema Biologie
  • BioScripts: IT-Ressourcen für Biologen

Vorschau der Karteikarten (6 von 40)

  1. 01

    Etymologie: Was bedeutet das griechische Präfix βίος [bíos] in 'Biologie'?

    Leben

  2. 02

    Was ist die grundlegende konstitutive Einheit allen Lebens laut Zellbiologie?

    die Zelle

  3. 03

    In welchem Jahrhundert entstand die Mikrobiologie mit der Erfindung des Mikroskops?

    17. Jahrhundert

  4. 04

    In welchem Jahrhundert wurde die Biologie durch die Entdeckung von Gemeinsamkeiten bei allen Lebewesen vereinheitlicht?

    19. Jahrhundert

  5. 05

    Wie nennt man einen Biologen, der sich traditionell der Feldarbeit widmet?

    Feldbiologe

  6. 06

    In welchem Jahrhundert blühte das Konzept der Biologie als ein einziges, kohärentes Feld auf?

    19. Jahrhundert

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