Inhaltsverzeichnis. Vonder Zelle zum Organ

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis Vonder Zelle zum Organ 1 Zellen und Stoffwechsel 1.1 Ebenen der biologischen Organisation Systemebenen Licht- und Elektronenmikroskopie Die Zelle als Grundbaustein des Lebens Bau und Funktion von Zellorganellen Geschichte der Zellmembranforschung Bau und Funktion von Zellmembranen Die Bedeutung der Zellmembran für den Stoffaustausch Bau und Funktion von Mitochondrien ATP als Energieüberträger Übersicht: Glucoseabbau und Energiebereitstellung Vom Organ zum Molekül: Laubblatt Chloroplasten Chlorophyll Arbeitstechnik: Chromatographie und Autoradiographie Pigmente absorbieren Licht Lichtreaktionen: Bereitstellung von chemischer Energie Der Calvin-Zyklus: Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in Glucose Die Fotosynthese ist von verschiedenen Faktoren abhängig Übersicht: Fotosynthese Die Kohlenstoffbilanz einer Pflanze Der globale Kohlenstoffkreislauf Zellen sind offene Systeme 50 3

2 Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung 3 Bau und Funktion der DNA 3.1 DNA: Träger der Erbinformation Die Doppelhelixstruktur der DNA Zellzyklus: Mitose und Interphase Identische Verdoppelung der DNA: Replikation Von der DNA zum Protein: Transkription und Translation Der genetische Code und Genmutationen Übersicht: Vom Gen zum Protein Biosyntheseketten: Vom Protein zum Merkmal 86 2 Enzyme 2.1 Chemische Bindungen und zwischenmolekulare Kräfte Aufbau und Bedeutung der Proteine Enzyme als Biokatalysatoren Die Enzymaktivität ist von verschiedenen Faktoren abhängig Enzymkinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und Substratkonzentration Regulierung der Enzymaktivität Enzyme: Modelle, Hypothesen, Experimente Biologische Arbeitstechnik: ELISA und Enzymatik in der Medizin Enzyme in der Weißen Biotechnologie 70 4 Regulation der Genaktivität und des Zellzyklus 4.1 Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten Genexpression bei Eukaryoten Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten Differentielle Genaktivität und die Vielfalt der Zellen Extrazelluläre Signale beeinflussen die Genaktivität Regulation des Zellzyklus Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle 100 Mit biologischen Prinzipien arbeiten Mit biologischen Prinzipien arbeiten 102 Biologische Prinzipien Struktur und Funktion und Spezifische Molekülinteraktion 104 Biologisches Prinzip Zelluläre Organisation 106 Biologisches Prinzip Energieumwandlung 108 Biologische Prinzipien Regulation und Wechselwirkung 110 Biologisches Prinzip Information und Kommunikation 112 Biologisches Prinzip Reproduktion 114 Biologische Prinzipien Variabilität und Angepasstheit 116 4

3 Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen 5 Bau und Funktion des Nervensystems 5.1 Nervenzellen und Nervensysteme Das Ruhepotenzial Das Aktionspotenzial an Nervenzellen Kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung Multiple Sklerose Informationsübertragung an Synapsen Verrechnung erregender und hemmender Signale Beeinflussung von Nervenzellen durch neuroaktive Stoffe Riechen: Vom Reiz zum Aktionspotenzial Molekulare Vorgänge der Signaltransduktion an Sinneszellen Vom Reiz zur Reaktion Wahrnehmung: Sinnesorgane und Gehirn arbeiten zusammen Die menschliche Wortsprache Bau und Funktion der Skelettmuskulatur Muskelkontraktion Neuronale Steuerung der Muskelkontraktion Trainingseffekte Vergleich hormoneller und neuronaler Informationsübertragung Der Anpassungswert der Stressreaktion Hormonelle und neuronale Grundlagen der Stressreaktion Lernen und Gedächtnis 6.1 Lernen und Gedächtnis Erfahrungen verändern neuronale Verbindungen Alzheimer-Krankheit Immunsystem 7.1 Das Erkennen und die Abwehr von Antigenen Unterscheidung von Selbst und Fremd Das HI-Virus und Aids 172 5

4 Evolution und Ökosysteme 8 Biologische Vielfalt in Ökosystemen 8.1 Die Funktionen des Bodens in einem Ökosystem Biologische Aktivität im Boden Bioindikatoren für Bodeneigenschaften Vergleich verschiedener Ökosysteme Übersicht: Ökosystem Bedeutung der Biodiversität Stammesgeschichtliche Verwandtschaft 9.1 Die Reiche der Lebewesen Der Stammbaum der Wirbeltiere Archaeopteryx Ähnlichkeiten zwischen Lebewesen: Homologien und Analogien Verwandtschaftsbelege durch molekularbiologische Homologien Verwandtschaftsbelege aus der molekulargenetischen Entwicklungsbiologie Die Endosymbiontentheorie Die Evolution der biologischen Vielfalt 10.1 Die historischen Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin Die Synthetische Evolutionstheorie Meiose Vielfalt durch sexuelle Fortpflanzung Genetische Variabilität durch Meiose Variabilität Selektionstypen und Selektionsfaktoren Die Bedeutung von Präadaptation für die Evolution Isolationsmechanismen Das Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren im Prozess der Artbildung Adaptive Radiation Proximate und ultimate Erklärungsformen in der Biologie Evolution des Menschen 11.1 Evolutionäre Geschichte des menschlichen Körpers Molekularbiologische Verwandtschaftsanalyse von Menschen und Menschenaffen Der Stammbaum des Menschen Biologische Arbeitstechnik: PCR Evolution des menschlichen Gehirns Lebensgeschichte und Elterninvestment Evolutionäre Trends in der Menschwerdung Vergleich biologischer und kultureller Evolution 238 6

5 Angewandte Biologie Worterklärungen 272 Stichwortverzeichnis 280 physikalische Einheiten 286 Gefahrensymbole 286 Operatoren 287 Bild-und Textquellennachweise Chancen und Risiken biologisch-technischer Anwendungen 12.1 An den Grenzen des Lebens Gendiagnostik Biologische Arbeitstechnik: DNA-Microarray- Technik Ethisches Bewerten: Die Präimplantationstechnik Stammzellen und Klonen Sichelzellenanämie: Molekulare Ursachen einer Erkrankung Biologische Arbeitstechnik: Gelelektrophorese Trisomie 21 durch Chromosomenuntersuchung erkennbar Biologische Aspekte des Alterns Insulin und der Kohlenhydratstoffwechsel Diabetes Rote Gentechnik: Herstellung von Insulin Grüne Gentechnik Fakten Grüne Gentechnik Chancen und Risiken Der Mensch nutzt die Vielfalt der pflanzlichen Naturstoffe 270 Linksammlung unter: Bioskop vernetzt In jedem Abschnitt finden Sie, unten auf der Seite, mögliche Vernetzungen zu anderen Abschnitten des Buches. 7