Zellbiologie und Stoffwechsel

INHALTSVERZEICHNIS

Basiskonzepte...8

Zellbiologie und Stoffwechsel Struktur und Funktion von Zellen Enzymatik

Mikroskopierenund Dokumentieren ... 16

Lichtmikroskopisches Bild der Zelle ...20

Moderne mikroskopische Verfahren ... 22

Feinbau derZelle ... 26

Zusammenwirkenvon Zellbestandteilen ... 30

überblick Struktur und Funktion der Zellbestandteile 34 IM BLICKPUNKT FORSCHUNG Tracer-Methoden in der Zellforschung 36 Zellen mitundohneZellkern ... 38

IM BLICKPUNKT EVOLUTION Endosymbiontentheorie 42 Vom Einzeller zum Vielzeller...44

Struktur und Funktion von Biomembranen

STECKBRIEF Seymour Jonathan SINGER 51 STECKBRIEF Garth L.NICOLSON 51 IM BLICKPUNKT WISSENSCHAFTSGESCHICHTE Membranmodelle 54 Diffusion und Osmose ... 56

Transportvorgänge anBiomembranen ... 60

Grundlagen biologischer Reaktionen ...64

im BLICKPUNKT PHYSIK Hauptsätzeder Thermodynamik 65 im BLICKPUNKT Chemie Proteine 68 Struktur undFunktionvon Enzymen ... 70

im Blickpunkt Biochemie Einteilung von Enzymen 74 Einflüsse auf die Enzymaktivität ... 76

im Blickpunkt Industrie Enzyme in der Praxis 82

Stoffwechsel und Energie

IM Blickpunkt Biochemie Kohlenhydrate 88 Glykolyse ...90

Citratzyklus und Atmungskette ...94

überblick Citratzyklus im Zellstoffwechsel 100 Gärung ... 102

Sportund Leistungssteigerung... 106

Grundlagen der Fotosynthese ... 112

IM Blickpunkt Chemie Chromatografie 115 Ablaufder Fotosynthese... 118 GRUNDWISSEN Zellbiologie und Stoffwechsel 122

Genetik und Immunbiologie

Grundlagen der Genetik

Teilung von ZellkernundZelle ... 128

Geschlechtszellen ... 134

DNA-Träger der Erbinformation ... 138

Bau derNukleinsäuren ... 142

im BLICKPUNKT Geschichte Entdeckung der Doppelhelix 144 Chromosomen undDNA... 148

IM BLICKPUNKT WISSENSCHAFTSGESCHICHTE Der Genbegriff 152

Vom Gen zum Genprodukt

Translation bei Prokaryoten ... 158

Proteinbiosynthese beiEukaryoten ... 162

Mutationen

Chromosomenmutationen ... 170

Genmutationen ... 174

Auswirkungen von Mutationen ... 178

IM BLICKPUNKT GESCHLECHTERFORSCHUNG Geschlechtsentwicklung des Menschen 180

Regulation der Genaktivität

Genregulation bei Eukaryoten ... 184

Epigenetik und Zellgedächtnis... 188

Gentechnik

Künstliche DNA-Rekombination ... 196

STECKBRIEF Osamu SHIMOMURA 197 Polymerasekettenreaktion und DNA-Sequenzierung ... 200

STECKBRIEF Kary Banks MULLIS 201 CRISPR/Cas9 - die Genschere ... 204

Genetischer Fingerabdruck... 208

„Grüne" Gentechnik... 212

Anwendung in der Medizin ... 216

Klone und transgene Tiere...220

STECKBRIEF Ian WILMUT 221

Humangenetik

Molekulare Untersuchungsmethoden ... 230

Reproduktionsmedizin ... 234

IM BLICKPUNKT ETHIK PID in der Wertediskussion 237 Stammzellforschung... 240

Immunsystem

Infektionskrankheitendurch Viren ... 250

Immunisierung und Desensibilisierung...254 Grundwissen Genetik und Irnmunbiologie 258

Neurobiologie

Struktur und Funktion des Nervensystems

Nervensysteme ... 264

Neuronen undGliazellen ... 268

Neuronale Signalübertragung

im BLICKPUNKT Physik Elektrische Stromstärke und Elektrische Spannung 273 Vom Ruhe- zum Aktionspotenzial... 276

Erregungsleitung... 282

Informationsübertragung an Synapsen ... 286

IM BLICKPUNKT BIOCHEMIE Neurotransmitter 290 Erregendeund hemmende Synapsen ... 292

Synapsengifte ... 296

Vom Reiz zur Reaktion

Struktur und Funktion desAuges ... 304

Fototransduktion undFarbensehen ... 308

Vom Reizzur Wahrnehmung... 312

Kontraktion von Muskeln ... 316

Endogene und exogene Stoffe

STECKBRIEF Frederick Grant BANTI NG 321 Steuerung der Organe ... 324

Schmerz- undRauschmittel... 330

Drogenwirkung... 334

Erwerb und Speicherung von Informationen

MolekulareGrundlagendesLernens ... 342

STECKBRIEF Eric R. KANDEL 343

Grundwissen Neurobiologie 346

Ökologie

Abiotische Umweltfaktoren

Tiereund Temperatur... 352

Pflanzen undTemperatur... 356

Einfluss von Licht aufTiere und Pflanzen ... 360

Tiere und Wasser... 364

Pflanzen und Wasser... 368

Biotische Umweltfaktoren

Interspezifische Konkurrenz und Koexistenz ... 376

Nahrungsbeziehungen ... 380

Räuber-Beute-Beziehungen ... 384

Symbiose und Parasitismus... 388

Ausgewählte Ökosysteme

im BLICKPUNKT UMWELT Wandelim Ökosystem Wald 398 ÖkosystemSee...400

Nahrungsbeziehungen und Stoffkreisläufe im ÖkosystemSee ...404

IM BLICKPUNKT LIMNOLOGIE Biologische Fließgewässeruntersuchung 410

Weltbevölkerung und Nachhaltigkeit

BevölkerungswachstumundNutzung der natürlichen Ressourcen ...416

Wasser... 420

Globale Klimaveränderungen ...424

Biodiversität ... 428

GRUNDWISSEN Ökologie 432

Evolution

Belege für die Evolution

Fossilien ...438 Besondere Fossilienformen ...442 Homologie undKonvergenz ...446 Methode Stammbäume verstehen 452 MolekulareVerwandtschaft ...454 METHODE Stammbäume beurteilen und

konstruieren 458

Evolutionsmechanismen

Variabilität und Selektion ...460 Auswirkungen aufden Genpool...466 Artkonzept und Artbildung...470

Evolutionstheorien

Entwicklung desEvolutionsgedankens ...476 Synthetische Theorie der Evolution ...480 IM BLICKPUNKT RELIGION Schöpfungsglaube 484

Evolution und Verhalten

Feindabwehr und Jagderfolg...486 Altruismus ...490 STECKBRIEF William Donald HAMILTON 492 Nutzen und Kosten derBrutpflege ...494 Untersuchung von Verhalten ...498

im BLICKPUNKT GESCHICHTE Verhaltensbiologie

gestern und heute 502

Evolution des Menschen

Der Mensch ist ein Primat ... 504 Die frühen Hominiden ... 508 Homo erobert die Erde ... 514

im Blickpunkt Forschung Neandertaler und

Denisova-Mensch 518

Evolution der Sozialsysteme... 522 Evolution der Kultur... 526

im Blickpunkt Geschichte Menschliche

Rassen - gestern und heute 530

GRUNDWISSEN Evolution 532

DasSystem der Lebewesen ... 536 Hinweise zumUmgang mitGefahrenstoffen

und Gefahren hin weise ... 538 Register... 540 Bild-und Textquellenverzeichnis ... 548