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Chemische Evolution (Vertiefungswissen)

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Chemische Evolution (Vertiefungswissen)
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse

Chemische Evolution (Vertiefungswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Chemische Evolution (Vertiefungswissen) kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Aufbau des Urey-Miller-Experimentes.

    Tipps

    Die Funkenstrecke soll Blitze in der Uratmosphäre nachstellen.

    Die Gase, die eingeleitet werden, entsprechen den Gasen der Uratmosphäre.

    Lösung

    Das Experiment von Miller und Urey zeigte, dass es prinzipiell möglich ist, dass sich größere organische Substanzen unter den Bedingungen der Urerde bilden konnten.

    In ihrem berühmten Experiment stellten sie genau diese Bedingungen nach. Wasser wurde wie in den Ozeanen durch die Sonne erhitzt und wieder abgekühlt. Die Zusammensetzung der Gase passten die Forscher an die Gase der Uratmosphäre an. Sie stellten sogar Blitze in der Atmosphäre mithilfe ihrer Funkenstrecke nach.

  • Gib wieder, welche Gase sich in der Uratmosphäre befanden.

    Tipps

    Argon ist ein Edelgas.

    $NH_3$ ist Formel von Ammoniak.

    Lösung

    Die allererste Atmosphäre der Erde bestand nur aus Wasserstoff ($H_2$). Daraus bildete sich die zweite Atmosphäre, in der weitere Gase hinzukamen. Diese Gase sind:

    • Wasserdampf ($H_{2}O$)
    • Methan ($CH_4$)
    • Ammoniak ($NH_3$)
    • Schwefelwasserstoff ($H_{2}S$)
    • Stickstoff ($N_2$)
  • Erkläre, wie auf der Urerde organische Verbindungen entstanden sind.

    Tipps

    Endotherme Reaktionen können nur ablaufen, wenn Energie hinzugefügt wird.

    Lösung

    Die Zufuhr von Energie bei endothermen Reaktionen ermöglichte in der Uratmosphäre die Entstehung erster organischer Verbindungen, die Grundlage für erste Lebewesen.

    Die Energie dafür liefert die Sonne und Geothermie, also die Wärme des Erdinneren, die zur Erwärmung des Wasser führt. Aber auch Blitze in der Atmosphäre können Reaktionen sehr schnell sehr viel Energie liefern und somit den Aufbau von organischen Verbindungen ermöglichen.

  • Ermittle den Ursprung des Sauerstoffs in der heutigen Atmosphäre der Erde.

    Tipps

    Sauerstoff war für die meisten frühen Einzeller giftig und hat vermutlich auf diese Weise viele Konkurrenten verdrängt.

    Heute besteht die Atmosphäre zu 21 % aus Sauerstoff, das sind sehr viele tausende Tonnen Gas.

    Lösung

    Cyanobakterien lebten schon sehr früh auf der Erde. Sie sind die ersten Lebewesen die Fotosynthese betrieben haben. In der Fotosynthese wird mit der Energie des Sonnenlichtes aus Wasser und Kohlenstoffdioxid der Zucker Glukose hergestellt. Als Nebenprodukt entsteht Sauerstoff, den die Cyanobakterien einfach in die Atmosphäre abgegeben haben.

    Der Sauerstoff war allerdings für viele andere Einzeller, die damals schon existierten, giftig. Viele von ihnen konnten nicht überleben. Dies war gut für die Cyanobakterien, denn so hatten sie nun mehr Platz, vermehrten sich und stellten immer mehr Sauerstoff her.

  • Nenne den Schritt, der den Übergang zwischen der chemischen und der biologischen Evolution darstellt.

    Tipps

    Die Biologie ist der Lehre des Lebens.

    Die ersten modernen Menschen gab es erst vor ca. 300.000 Jahren.

    Lösung

    Während der chemischen Evolution entstanden komplexe organische Moleküle, die die Grundlage für erste einzellige Lebewesen darstellen. Die Entstehung erster früher Zellen, also einfacher Lebewesen, stellt den Übergang zwischen chemischer und biologischer Evolution dar.

    Erst mit diesem Schritt konnten sich die ersten Lebewesen selbst vermehren und Erbinformationen an die nächste Generation weitergeben. Das ist Voraussetzung für die Entstehung von Variabilität der Erbinformationen, aus denen die natürliche Selektion auswählen kann. Damit begannen Faktoren zu wirken, die zu der Entwicklung komplexer, mehrzelliger Lebewesen, wie auch dem Menschen, führten.

  • Erkläre die Entstehung erster eukaryotischer Zellen.

    Tipps

    Endo- steht für innen, oder innerhalb.

    In den Mitochondrien findet die Zellatmung statt und in den Chloroplasten die Fotosynthese.

    Lösung

    Viele Hinweise deuten daraufhin, dass Mitochondrien und Chloroplasten durch eine Endosymbiose entstanden sind. Die beiden Organellen waren also einmal eigene Zellen, die von größeren Zellen aufgenommen wurden.

    Daraufhin entwickelten sich im Inneren der Zelle weitere Organellen, so auch der Zellkern.

    Mit den ersten Organellen im Inneren der Zelle entstand somit die Domäne der Eukaryoten.

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