Biologie Abitur: Genetik, Evolution und Ökologie für die Oberstufe

# Biologie Abitur: Genetik, Evolution und Ökologie für die Oberstufe

Das Biologie-Abitur hat je nach Bundesland unterschiedliche Schwerpunkte — aber bestimmte Themen erscheinen so regelmäßig, dass man sie als Pflichtprogramm betrachten kann: Genetik, Evolution und Ökologie. Dieser Leitfaden deckt alle drei umfassend ab.

## Genetik: Der häufigste Abiturschwerpunkt

### Molekulare Grundlagen

**DNA-Struktur:** - Doppelhelix (Watson & Crick, 1953) - Stränge aus Nukleotiden: Phosphat + Zucker (Desoxyribose) + Base - Basenpaare: A-T (2 Wasserstoffbrücken), G-C (3 Wasserstoffbrücken) - Antiparalleler Aufbau der Stränge

**DNA-Replikation (semikonservativ):** 1. Helicase trennt Doppelstrang 2. DNA-Polymerase synthetisiert Tochterstränge (5' → 3') 3. Jede Tochtermolekül enthält 1 Original- + 1 neuen Strang

**Proteinbiosynthese:** - Transkription: DNA → mRNA (im Zellkern) - Translation: mRNA → Protein (am Ribosom) - Codon: 3 Basen = 1 Aminosäure - Genetischer Code: degeneriert (mehrere Codons für eine Aminosäure)

### Mendel'sche Regeln

**1. Uniformitätsregel:** Alle F1-Nachkommen zweier reinerbiger Eltern sind gleich (phänotypisch und genotypisch).

**2. Spaltungsregel:** In F2 erscheinen rezessive Merkmale im Verhältnis 3:1 (dominant:rezessiv) bei Monohybridkreuzung.

**3. Unabhängigkeitsregel:** Zwei Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt (wenn auf verschiedenen Chromosomen).

**Ausnahmen:** Kopplungsgruppen (Gene auf demselben Chromosom), Crossing-over, Genwirkung (Epistase, Dominanz-Varianten)

### Nicht-Mendel'sche Vererbung

- **Intermediäre Vererbung:** Blumenfarbe Rot × Weiß → Rosa (kein dominantes Merkmal) - **Kodominanz:** Blutgruppen (A, B, 0 mit AB als kodominant) - **Geschlechtsgebundene Vererbung:** X-chromosomale Merkmale (z.B. Rot-Grün-Sehschwäche, Bluterkrankheit)

### Aufgaben-Typen Genetik im Abitur

1. **Stammbaumanalyse:** Erbgang bestimmen (autosomal/gonosomal, dominant/rezessiv) 2. **Kreuzungsschema:** P → F1 → F2 mit Punnet-Quadrat 3. **Molekularbiologie:** Replikation, Transkription, Translation erklären 4. **Gentechnik:** PCR, Restriktionsenzyme, Gel-Elektrophorese

## Evolution: Grundlagen und Mechanismen

### Kernkonzepte

**Natürliche Selektion (Darwin):** 1. Überproduktion: Mehr Nachkommen als überleben können 2. Variation: Individuen unterscheiden sich 3. Selektion: Besser angepasste überleben und reproduzieren häufiger 4. Vererbung: Merkmale werden weitergegeben 5. → Population verändert sich über Generationen

**Mikro- vs. Makroevolution:** - Mikroevolution: Veränderungen innerhalb einer Art (Allelfrequenzen in Populationen) - Makroevolution: Entstehung neuer Arten (Artbildung)

**Artbildung (Speziation):** - Allopatrische Speziation: Geographische Isolation → Populationen entwickeln sich getrennt - Sympatrische Speziation: Trennung ohne geographische Barriere (z.B. Polyploidie bei Pflanzen)

**Selektionsformen:** - Direktionale Selektion: Favorisiert Extremmerkmal (z.B. Resistenz gegen Antibiotika) - Stabilisierende Selektion: Bevorzugt Mittelmerkmal - Disruptive Selektion: Bevorzugt beide Extreme → führt zu Artspaltung

### Belege für Evolution

1. **Fossilbefund:** Übergangsformen (z.B. Archaeopteryx Dinosaurier-Vogel) 2. **Biogeografie:** Ähnliche Arten auf ähnlichen Gebieten 3. **Homologe Strukturen:** Menschenhand, Pferdhuf, Fischflosse — gleicher Bauplan, verschiedene Funktion 4. **Molekulare Biologie:** DNA-Vergleiche zeigen Verwandtschaft 5. **Direkte Beobachtung:** Resistenzentwicklung bei Bakterien

## Ökologie: Systeme und Wechselwirkungen

### Grundbegriffe

**Biotop:** Der Lebensraum (Ort, Bedingungen) **Biozönose:** Die Lebensgemeinschaft (alle Organismen im Biotop) **Ökosystem:** Biotop + Biozönose + Wechselwirkungen

**Biotische Faktoren:** Lebende Einflüsse (Konkurrenz, Prädation, Symbiose) **Abiotische Faktoren:** Nicht-lebende Einflüsse (Temperatur, Licht, pH, Wasser)

### Nahrungsbeziehungen

**Nahrungskette:** Produzenten → Herbivoren → Carnivoren → Destruenten

**Nahrungsnetz:** Mehrere vernetzte Nahrungsketten (realistischer)

**Ökologische Pyramide:** - Biomassepyramide: Masse nimmt von Ebene zu Ebene ab (ca. 90% Verlust) - Energiepyramide: Entsprechendes Muster

### Populationsökologie

**Wachstumskurven:** - Exponentielll: J-Kurve (ohne limitierende Faktoren) - Logistisch: S-Kurve (Kapazitätsgrenze K)

**K-Strategen vs. r-Strategen:** - K-Strategen: Wenige Nachkommen, viel Fürsorge (Mensch, Elefant) - r-Strategen: Viele Nachkommen, wenig Fürsorge (Insekten, Mäuse)

**Räuber-Beute-Dynamik:** Lotka-Volterra-Schwingungen — Beutezahl steigt → Räuberzahl steigt → Beutezahl fällt → Räuberzahl fällt → Kreislauf

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