Basiskonzepte Biologie

Basiskonzepte Biologie einfach erklärt

Die Basiskonzepte der Biologie unterteilen die umfangreichen Inhalte des Biologieunterrichts in übersichtliche Oberbegriffe.

In der Biologie werden sehr viele Inhalte und Fakten vermittelt, welche dir auf den ersten Blick vielleicht willkürlich und unstrukturiert vorkommen. Jedoch kannst du bestimmte Prinzipien und Strukturen in allen biologischen Themen wiedererkennen. Das sind die sogenannten Basiskonzepte.

Du unterteilst die fünf Basiskonzepte der Biologie in:

• Struktur und Funktion
• Stoff- und Energieumwandlung
• Steuerung und Regelung
• Information und Kommunikation
• Individuelle und evolutive Entwicklung

Basiskonzepte Biologie — Struktur und Funktion

Das Basiskonzept Struktur und Funktion beschreibt den Zusammenhang, dass bestimmte Strukturen auch in den unterschiedlichsten Tieren, Pflanzen oder Zellen immer gleich sind. Der Grund dafür ist, dass die Strukturen für eine bestimmte Funktion spezialisiert sind.

Das erkennst du zum Beispiel an Stacheln. Diverse Tiere (Stachelschwein, Igel) und Pflanzen (Kaktus, Rosen) haben unabhängig voneinander eine spitze Struktur entwickelt (Stacheln, Dornen), um die Funktion „Abwehr“ zu erfüllen.

Den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion findest du auch auf molekularer Ebene. Zum Beispiel haben verschiedenste Enzyme eine ähnliche Struktur, weil sie die gleiche Funktion, wie das Binden von Phosphatresten, übernehmen müssen.

Zu diesem Basiskonzept gehört auch die Kompartimentierung. Die beschreibt, dass die verschiedenen Prozesse in Lebewesen (Verdauung, Stoffwechsel, etc.) in abgesonderten Reaktionsräumen (Kompartimenten) stattfinden. Das erkennst du zum Beispiel an Organen wie dem Magen. Der produziert eine stark ätzende Säure (Magensaft), welche sogar den eigenen Körper angreifen und zersetzen könnte. Damit das nicht passiert, agiert der Magensaft nur in einem abgesonderten, spezialisiertem Kompartiment (Magen).

Wichtige Beispiele von Struktur und Funktion in der Biologie:

• DNA (Basenpaarung)
• Enzyme
• Spezifität von Enzymen
• Schlüssel-Schloss-Prinzip
• Oberflächenvergrößerung
• Sonnen- und Schattenblatt
• Aufbau eukaryotische Zelle (Pflanzen- oder Tierzelle)
• Ruhepotential  und Aktionspotential in Nervenzellen

Basiskonzepte Biologie — Stoff- und Energieumwandlung

Das Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung umfasst alle Stoffwechselprozesse, die der Energiegewinnung und dem Aufbau (Anabolismus) bzw. Abbau (Katabolismus) von Stoffen dienen. Jedes System in der Biologie, sei es in Tieren oder sogar ganzen Ökosystemen, ist an solchen Stoffwechselprozessen beteiligt.

Das siehst du am besten bei der Nahrungsaufnahme, weil dieser Vorgang bei allen Lebewesen nach dem gleichen Prinzip abläuft. Zuerst wird Nahrung in kleinere Teile, also Kohlenhydrate,  Fette und Proteine zersetzt. Die Zersetzung dient der Energiegewinnung und die kleineren „Bausteine“ werden unter Energieaufwand zu eigenen Strukturen, wie beispielsweise Geweben oder Muskeln, umgewandelt.

Wichtige Beispiele von Stoff- und Energieumwandlung in der Biologie:

• Photosynthese
• Zellatmung
• Redoxreaktionen (z. B. ATP- Gewinnung)
• Stickstoffkreislauf
• Kohlenstoffkreislauf

Basiskonzepte Biologie — Steuerung und Regelung

Lebewesen aller Art steuern und regulieren ihre Stoffwechsel- und Reaktionsprozesse, damit sie trotz wechselnder Faktoren wie Wetter (abiotisch) oder Fressfeinden (biotisch) unter den bestmöglichen Bedingungen ablaufen.

Dein Körper ist beispielsweise stets bemüht, eine Körpertemperatur von 37° C aufrechtzuerhalten. Wirst du jedoch krank, erhöht sich deine Körpertemperatur, gesteuert von deinem Körper (Fieber). Nach Bekämpfen der Krankheit wird die Körpertemperatur wieder auf 37° C reguliert. 

Nicht nur innerhalb von Organismen, sondern auch zwischen Organismen findest du Steuerung- und Regelungsprozesse. Ein klassisches Beispiel ist die Räuber-Beute-Beziehung zwischen Schneehase und Luchs.

Gibt es viele Schneehasen, haben Luchse viel zu fressen und vermehren sich. Dadurch gibt es mehr Luchse, welche zu viele Schneehasen fressen. Weil es nur noch wenig Schneehasen gibt, finden wenig Luchse Beute. Viele Luchse verhungern, wodurch die Schneehasen weniger Fressfeinde haben und sich vermehren. Der Kreislauf beginnt von Neuem, da die Populationen von Luchs und Schneehase sich gegenseitig regulieren!

Wichtige Beispiele von Steuerung und Regelung in der Biologie:

• Regulationsreaktionen durch abiotische Umweltfaktoren wie Temperatur, Sauerstoffgehalt oder Nässe
• biotische Faktoren wie Konkurrenz,  Symbiose,  Parasitismus
• Steuerung/Regelung von K⁺– und Na⁺-Konzentrationen bei Aktionspotentialen
• Regulation der Enzymaktivität  

Basiskonzepte Biologie — Information und Kommunikation

Information und Kommunikation sind für das Funktionieren von Organismen sowie Gesellschaften von Organismen unvermeidlich. 

In der Tierwelt erfolgt Kommunikation durch Laute, Verhalten oder sogar Farben. Zum Beispiel durch den auffällig gefärbten Pfauenschwanz, der dem Pfauenweibchen Paarungsbereitschaft kommunizieren soll. Oder auch die bunte Färbung von Blüten, welche Insekten die Information geben, dass sie hier Nektar finden können. 

Doch wie können wir Farben überhaupt erkennen? Dafür haben wir bestimmte Nervenzellen, welche die unterschiedlichen Wellenlängen von Farben wahrnehmen und diese Information durch diverse Signaltransduktionswege weiterleiten. 

Wichtige Beispiele von Information und Kommunikation in der Biologie:

• Signaltransduktionswege in der Neurobiologie
• Synapsen
• Neurotransmitter
• Sprache von Mensch oder auch Tier
• Färbung, Geruch, Hormone
• Immunsystem (z. B. Erkennung von Erreger, Bildung von Antikörpern)

Basiskonzepte Biologie — Individuelle und evolutive Entwicklung

Im Basiskonzept der individuellen und evolutiven Entwicklung geht es um die Reproduktion, die Anpassung an die Umwelt und die Evolution von Lebewesen.

Reproduktion

Egal ob du dir Bakterien, Pflanzen oder Tiere anschaust, Reproduktion ist für alle Organismen der einzige Weg, um das Fortbestehen der eigenen Art zu garantieren.

Einzeller  wie zum Beispiel Amöben  können sich asexuell reproduzieren, indem sie sich teilen und somit klonen. Dabei wird das Erbgut durch Mitose weitergegeben. Andere Lebewesen, welche sich sexuell reproduzieren, vermischen ihr Erbgut durch die sogenannte Meiose.  

Anpassung an die Umwelt

Bei der Weitergabe des Erbgutes werden vor allem die Eigenschaften weitergegeben, die zum Überleben wichtig sind. Denn alle Lebewesen haben sich an die bestimmten Bedingungen ihres Lebensraumes angepasst und Variabilität entwickelt. 

Eine typische Anpassung sind die Schattenpflanzen. Die großen Bäume in Wäldern lassen nur wenig Licht zum Waldboden durchscheinen. Schattenpflanzen haben sich an die schattigen Umstände angepasst und erreichen auch mit wenig Licht ihr Maximum an Photosynthese.  

In den Ästen der Bäume findest du Beispiele für Variabilität — die Vögel! Jede Vogelart hat sich an andere Bedingungen angepasst, was du an der Variabilität ihrer Schnäbel erkennst.

Evolution

Diese Weiterentwicklung ist der Kern der Evolution. Die Evolution ist der Grund, wieso Einzeller, Tiere und Menschen sich überhaupt entwickelt haben. Denn nur die Lebewesen mit an der Umwelt angepassten Eigenschaften haben sich in der Evolution durchgesetzt.

Wichtige Beispiele von individueller und evolutiver Entwicklung in der Biologie:

• Zellteilung & Zelldifferenzierung
• Meiose in Tier und Mensch
• Bestäubung & geschlechtliche Fortpflanzung
• Artbildung (allopatrisch, sympatrisch)
• Anpassung an Fressfeinde durch z. B. Schutz (Schneckenhaus) oder Mimikry (Schwebefliege)
• Selektion
• Evolutionstheorie Darwin

Evolutionstheorie

Jetzt kennst du alle Basiskonzepte der Biologie und passende Beispiele dazu! Wie das Basiskonzept Evolution entstand, wurde im Laufe der Jahre durch viele Theorien erforscht. Welche Evolutionstheorien es gibt und was sie besagen, erfährst du hier unserem Video!