Botanik:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weinheim
WILEY-VCH
2005
|
| Ausgabe: | 5., vollst. überarb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXI, 651 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 3527311793 9783527311798 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
A.
1 Die Evolution bis zu den einfachsten Pflanzen:
Progenoten - Prokaryonten - Eukaryonten 3
1.1 Einleitung 3
1.2 Die ersten Schritte der Evolution von Lebewesen 3
1.3 Die Ernährungsweise 9
1.4 Die Prokaryonten 11
1.4.1 Archaebakterien 11
1.4.2 Eubakterien 12
1.4.3 Besondere Eubakterien:
Die Cyanobakterien als prokaryotische Algen 13
1.5 Die eukaryotischen Zellen 15
1.5.1 Organisation:
1.5.2 Schema der Eukaryontenzelle 17
1.5.3 Endosymbiontentheorie der Evolution eukaryotischer Zellen 18
1.6 Die Domänen und Reiche der Organismen 20
Zusammenfassung 21
Weiterführende Literatur 21
2 Die Bioenergetik 23
2.1 Fließgleichgewichte und Bioenergetik 23
2.2 Wärme und Arbeit sind verschiedene Formen von Energie 24
2.3 Die Entropie bestimmt die Richtung von Prozessen 26
2.4 Die „Freie Energie ist ein Maß für nutzbare Energie 27
2.5 Die Energiekoppelung bei biochemischen Umsetzungen 28
2.6 Die Energiekoppelung bei biophysikalischen
Umsetzungen mit Licht 30
2.6.1 Halobakterien 31
2.6.2 Durch Licht energetisierte Redoxreaktionen 32
2.6.3 Photosynthese betreibende Eubakterien 35
2.6.4 Photosynthese höher entwickelter Formen 37
2.6.5 Evolution der Elektronenübertragungsketten der Photosynthese
und der Atmung 37
Botanik, 5. Auflage. U. Lüttge, M. Kluge, G. Bauer
Copyright © 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
ISBN 3-527-31179-3
VI
2.7 Die Enzyme 38
2.7.1 Aktivierungsenergie und Biokatalyse 38
2.7.2 Stoffliche Eigenschaften von Enzymen 39
2.7 3 Wirkungsweise der Enzyme 41
2.1
2.7.
2.7.6 Benennung von Enzymen 45
Zusammenfassung 45
Weiterführende Literatur 46
3 Ebenen der Integration: Arbeitsteilung und Regulation 47
Zusammenfassung 50
B. Bau und Funktion der Pflanzenzelle 51
4 Das Plasmalemma und der Tonoplast 53
4.1 Der Membranaufbau 53
4.2 Die passive
4.3 Der primär aktive Transport von Protonen 57
4.4 Die Carrier-Mechanismen 59
4.5 Die Kanäle 61
4.6 Der sekundär aktive Transport 61
Zusammenfassung 64
Weiterführende Literatur 64
5 Die Vakuole 65
5.1 Die Vakuolen und Lysosomen: Speicherfunktionen
und hydrolytische Enzyme 65
5.2 Die Osmose und der
5.3 Die Wasserpotenzialgradienten und der Volumenfluss 69
5.4 Die Messung der Wasserhaushaltsparameter 71
5.5 Die turgorabhängigen Lebensvorgänge 72
Zusammenfassung 74
Weiterführende Literatur 75
6 Das Cytosol und die Clykolyse 77
6.1 Die Begriffe 77
6.2 Die Struktur des Cytosols 77
6.3 Die Stoffwechselprozesse im Cytosol 80
6.3.1 Kohlenhydrate als Energiereserven 80
6.3.2 Mobilisierung der Reservekohlenhydrate 81
6.3.3 Glykolyse 83
6.3.4 Oxidativer Pentosephosphatzyklus 90
6.3.5 Lipidstoffwechsel 91
Zusammenfassung 93
Weiterführende Literatur 93
Inhaltsverzeichnis
7
7.1
7.2
7.2.1 Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats 98
7.2.2 Zitronensäurezyklus 98
7.2.3 Atmungskette 100
7.2.4 ATP-Bildung in der Atmung 102
7.2.5 Koppelung zwischen Elektronentransport und ATP-Bildung 106
7.2.6 Energiebilanz des Abbaus der
7.2.7 Transport von Metaboliten durch die Mitochondrienmembran 109
7.2.8 Kohlenhydratabbau als Sammelbecken im Stoffwechsel 109
7.3 Die Rolle der Mitochondrien beim Abbau der Fettsäuren 112
Zusammenfassung 112
Weiterführende Literatur 112
8 Die Piastiden und die Photosynthese ,113 -
8.1 Die Chloroplasten 113
8.1.1 Größe und Gestalt 113
8.1.2 Struktureller Feinbau 115
8.1.3 Molekularer Aufbau der Thylakoidmembranen 118
8.2 Die Photosynthese 118
8.2.1 Primärprozess: Photochemische Reaktionen der Photosynthese 119
8.2.2 Sekundärprozess: CO2-Assimilation 136
8.2.3 Bilanz der Photosynthese 144
8.2.4 Biosynthese der Fettsäuren 144
Zusammenfassung 146
Weiterführende Literatur 147
9 Die Microbodies: Clyoxysomen und Peroxisomen 149
9.1 Die Glyoxysomen 149
9.1.1 Mobilisierung der Fette und Glyoxylsäurezyklus 151
9.1.2 Gluconeogenese 154
9.1.3 ATP-Ausbeute der Fettsäureoxidation 155
9.2 Die Peroxisomen 156
9.2.1 Photorespiration 156
9.2.2 Glykolatweg 157
Zusammenfassung 159
Weiterführende Literatur
10 Die Zellwand 161
10.1 Die chemische Zusammensetzung der Zellwände 161
10.1.1 Protopectin 162
10.1.2 Hemicellulosen 262
10.1.3
ЮЛА
10,1.5 Chitin 265
VIII Inhaltsverzeichnis
10.2 Der Feinbau der Zellwand 165
10.3 Die Entwicklung der Zellwand 168
10.3.1 Mittellamelle 168
10.3.2 Dictyosomen und Zellwandbildung 169
10.3.3 Primärwand 172
10.3.4 Sekundärwand 172
10.3.5 Durchbrechungen in Zellwänden 173
Zusammenfassung 175
Weiterführende Literatur 176
11 Die Aminosäuren und Proteine 177
11.1 Die Aminosäuren und ihre Eigenschaften 177
11.2 Die Kondensation von Aminosäuren zu
11.3 Die Eigenschaften der Proteine 181
11.4 Die Strukturhierarchie der Proteine 187
ПАЛ
11.4.2 Sekundärstruktur 188
11.4.3 Tertiärstruktur 189
11.4.4 Quartärstruktur 190
11.5 Die Funktionen der Proteine 191
11.6 Der Stoffwechsel der Aminosäuren und Proteine 391
11.6.1 Synthese von Aminosäuren 191
11.6.2 Umsatz der Proteine 192
Zusammenfassung 194
Weiterführende Literatur 194
12 Die Naturstoffe: Pflanzen als vielseitige Synthetiker 195
12.1 Ein Überblick 195
12.2 Die Terpenoide 195
12.3 Die Phenole 197
12.4 Die
12.5 Die Porphyrine 207
Zusammenfassung 207
Weiterführende Literatur 207
13 Die Pflanzenernährung 209
13.1 Die essenziellen Elemente 209
13.2 Die Rolle von Pflanzen im Stickstoff- und Schwefelkreislauf
von Ökosystemen 209
13.3 Der Stoffwechsel des Stickstoffs 212
13.3.1 Nitrataufnahme und Nitratreduktion 212
13.3.2 Fixierung von Luftstickstoff 215
13.4 Der Stoffwechsel des Schwefels 217
13.5 Der Stoffwechsel des Phosphors 217
Inhaltsverzeichnis
13.6 Anorganische Ionen als spezielle Standortfaktoren 219
13.6.1
13.6.2 Belastung durch Metalle 222
13.6.3 Salinität 223
Zusammenfassung 226
Weiterführende Literatur -227
14 Kompartimentierung, Vernetzung und Regulation des Stoffwechsels 229
14.1 Die Arbeitsteilung und Regulation auf der zellulären Ebene 229
14.2 Die Mechanismen der Regulation auf der zellulären Ebene 229
14.3 Die Basis der metabolischen Regulation 230
14.4 Das Instrumentarium der metabolischen Regulation 230
14.4.1 Kofaktoren 230
14.4.2 Analoge Enzymreaktionen 231
14.4.3 Transportmetabolite 232
14.5 Beispiele metabolischer Regulation • 232 **
14.5.1 Glykolyse 232
14.5.2 Glykolyse - Atmung - Photosynthese 232
14.6 Die Vernetzung des gesamten Stoffwechsels 235
Zusammenfassung 236
Weiterführende Literatur 236
15 Das Kontrollzentrum der Zelle: Der Zellkern mit den Chromosomen 237
15.1 Der Zellkern 237
15.2 Das Chromatin und die Chromosomen 239
15.3 Die Kern- und Zellteilung: Mitose 241
Zusammenfassung 245
Weiterführende Literatur 245
16 Die genetische Regulation 247
16.1 Die MENDELSchen Regeln 247
16.2 Die extrachromosomale Vererbung 250
16.3 Die Modifikationen und die Mutationen 251
16.4 Die Regulation durch DNA 252
16.4.1 Genetischer Code 252
16.4.2 Autokatalytische Funktion der DNA: Replikation 254
16.4.3 Heterokatalytische Funktion der DNA:
Transkription durch RNA-Polymerase 258
16.4.4 Translation und Proteinsynthese 260
16.4.5 Regulation 262
Zusammenfassung 265
Weiterführende Literatur 266
Inhaltsverzeichnis
С.
17 Die Algen 269
17.1 Die vegetativen Entwicklungstendenzen
und Lebensweisen der Algen 272
17.1.1 Monadale Organisationsstufe 273
17.1.2 Entwicklung von einzelligen Flagellaten zu mehrzelligen
Kolonien mit Arbeitsteilung 273
17.1.3 Coccale Organisationsstufe: Verlust der freien Beweglichkeit 274
17.1.4 Trichale Organisationsstufe 278
17.1.5 Siphonale Organisationsstufe 279
17.1.6 Entwicklung von einfachen Zellfaden zu komplexen
17.2 Die generativen Entwicklungstendenzen 287
17.2.1 Mitosen, Sexualität und
17 .2.2
17.2.3 Gametangien und Sporangien 293
17.2.4 Generationswechsel 293
17.3 Ein phylogenetischer Überblick 299
Zusammenfassung 303
Weiterführende Literatur 303
18 Der Übergang zum Landleben 305
18.1 Generelle Probleme und deren Lösung beim Übergang
der Pflanzen vom Wasser- zum Landleben 305
18.1.1 Sprosspflanzen (Kormophyten) und Lagerpflanzen (Thallophyten) 305
18.1.2 Erfordernisse des Lebens an Land 306
18.2 Die Ur-Landpflanzen und von ihnen ausgehende
Evolutionstendenzen 308
18.2.1 Evolution der Sprosspflanzen 309
18.2.2 Rhynia - eine ursprüngliche Sprosspflanze 309
18.2.3 Telomtheorie 311
18.3 Die Moose (Bryophytina) 313
18.3.1 Systematische Gliederung der Moose 313
18.3.2 Fortpflanzung und Vermehrung der Moose 318
18.3.3 Wasserhaushalt und Lebensweise der Moose 322
Zusammenfassung 324
Weiterführende Literatur 324
19 Die Schleimpilze und die Pilze 325
19.1 Ein allgemeiner Überblick 325
19.2 Ein systematischer Überblick 325
19.2.1 Organisationsform Schleimpilze 325
19.2.2 Organisationsform Pilze 327
19.3 Die Bedeutung der Pilze 330
Zusammenfassung 334
Weiterführende Literatur 334
Inhaltsverzeichnis
20 Der Generationswechsel bei Farnen, Gymnospermen und
Angiospermen und die Evolution von Blüten, Samen und Früchten 335
20.1 Der Generationswechsel der isosporen Farne 335
20.2 Die Evolution der Blüten 337
20.3 Der Generationswechsel der heterosporen Farne 341
20.4 Die Gymnospermen: Evolution der Samen 343
20.4.1 Männliche Blüten und Pollenkörner 343
20.4.2 Weibliche Blüten und Samenanlagen 346
20.4.3 Bestäubung, Befruchtung und Samenbildung 346
20.4.4 Phylogenetische Tendenzen 347
20.5 Der versteckte Generationswechsel der Angiospermen 349
20.5.1 Staubblätter und Pollenkörner 349
20.5.2 Fruchtknoten und Samenanlagen 350
20.5.3 Bestäubung, Befruchtung, Samen- und Fruchtbildung 352
20.5.4 Phylogenetische Tendenzen 354
20.6 Die Pollenübertragung 354
20.6.1 Bestäubungsmechanismen 354
20.6.2 Phylogenetische Tendenzen 359
20.7 Die Früchte 360
20.8 Die Entwicklungstendenzen bei den Angiospermen 364
20.9 Zusammenfassender Überblick über die Klassen
der Pteridophytina und Spermatophytina 368
Zusammenfassung 369
Weiterführende Literatur 369
21 Die Pflanzen in ihren Lebensräumen 373
21.1 Die kleinräumige Gliederung der Vegetation:
Die Pflanzengesellschaften 373
21.2 Die großräumige Gliederung der Vegetation: Die Biome 376
21.3 Die Biome verschiedener geographischer Breiten 378
21.4 Die Zonierung der Vegetation durch die Höhenlage 385
Zusammenfassung 387
Weiterführende Literatur 387
XII Inhaltsverzeichnis
D. Pflanzenorgane und Funktionen 389
22 Die Wurzel 391
22.1 Der äußere Bau der Wurzeln 391
22.2 Der innere Bau der Wurzeln 392
22.2.1 Primärer Bau 392
22.2.2 Sekundäres Dickenwachstum 398
22.3 Die Aufnahme von Wasser und Nährsalzen durch die Wurzeln 400
22.3.1 Boden 400
22.3.2 Radialer Transport von Wasser und Nährstoffen durch die Wurzeln 401
ТІЛ
Zusammenfassung 406
Weiterführende Literatur 408
23 Die Sprossachse 409
23.1 Die äußere Gliederung der Sprossachse 409
23.2 Die Verzweigung der Sprossachse 411
23.3 Der Vegetationskegel 413
23.4 Der Bau der primären Sprossachse 416
23.4.1 Gewebe der primären Sprossachse 416
23.4.2 Leitbündel 417
23.5 Das sekundäre Dickenwachstum 424
23.5.1 Kambium 425
23.5.2 Holz 427
23.5.3 Sekundäre Rinde (Bast) 430
23.5.4 Sekundäres Abschlussgewebe 430
23.5.5 Sekundäres Dickenwachstum der Monokotyledonen 432
23.6 Die Metamorphosen der Sprossachse 434
23.7 Die physiologischen Leistungen der Sprossachse 436
23.7.1 Wassertransport im Xylem 436
23.7.2 Ferntransport der
Zusammenfassung 443
Weiterführende Literatur 444
24 Das Blatt 445
24.1 Die Entwicklung der Blätter 445
24.2 Die Blatttypen: Ein Überblick 445
24.3 Die Keimblätter und die Niederblätter 447
24.4 Die Laubblätter 447
24.4.1 Äußere Gestalt 447
24.4.2 Innerer Aufbau der Blattspreite 449
24.5 Die Hochblätter 457
24.6 Die Stellung und Ausrichtung der Blätter 460
24.7 Die Metamorphosen des Blattes 460
Inhaltsverzeichnis XIII
24.8 Die Funktionsweise der Blätter 464
24.8.1 Liebigs „Gesetz des begrenzenden Faktors 464
24.8.2 Gasaustausch 474
24.8.3 Wasserverlust und CO2-Aufnahme - ein Dilemma
der Landpflanzen 478
24.8.4 Hygrophyten und Hydrophyten 490
Zusammenfassung 492
Weiterführende Literatur 493
25 Ernährungsphysiologische Besonderheiten:
Symbiose, Parasitismus,
25.1 Definitionen und allgemeine Gesichtspunkte 495
25.2 Die Symbiosen 496
25.2.1 ^-fixierende Symbiosen 496
25.2.2 Symbiosen zwischen Pflanzen und Pilzen 501
25.3 Der Parasitismus bei Angiospermen 508
25.3.1 Halbschmarotzer (Hemiparasiten) 509
25.3.2 Vollschmarotzer (Holoparasiten) 510
25.4 Die
Zusammenfassung 515
Weiterführende Literatur 516
E. Entwicklung 517
26 Wachstum, Entwicklung, Altern und Tod 519
26.1 Einzeller,
26.2 Symmetriebrechung und Polaritätsinduktion 522
26.3 Differenzierung, Korrelationen und Musterbildung 526
26.4 Zeil- und Gewebekulturen und die Totipotenz somatischer Zellen 528
26.5 Von der Samenkeimung bis zur Samenbildung,
zum Altern und zum Tod 529
26.5.1 Samenkeimung 529
26.5.2 Fruchtwachstum und Samenbildung 530
26.5.3
26.5.4 Altern und Tod der ganzen Pflanze 531
Zusammenfassung 532
Weiterführende Literatur 533
27 Die Umweltfaktoren: Signale und
27.1 Die Organe der Reizaufnahme 535
Xl.2 Das biologische Stresskonzept 537
27.3 Temperaturwirkungen 538
27.3.1 Temperaturabhängigkeit der Lebensvorgänge 538
27.3.2 Signalwirkung der Temperatur: Stratifikation und
XIV
27
27.4.1 Photomorphosen: Phytochrom, Cryptochrom und Phototropin 542
27.4.2 Photoperiodismus 548
27.5 Das molekulargenetische Regulationsnetz bei der Verarbeitung
von Temperatur- und Lichtsignalen zur Blühinduktion 550
Zusammenfassung 552
Weiterführende Literatur 552
28 Primäre und sekundäre molekulare Botschafter und Signalnetze 553
28.1 Die Phytohormone: Primäre molekulare Botschafter 553
28.2 Die chemische Charakterisierung der Phytohormone 558
28.3 Die Wirkungen der Phytohormone 558
28.4 Der Nachweis von Phytohormonen : Biologische Tests 560
28.5 Die Wirkungsweise der Phytohormone 562
28.5.1 Molekulares Signalnetz 562
28.5.2 Sekundäre molekulare Botschafter 568
28.6 Die Ausbreitung molekularer Signale und Musterbildung 568
Zusammenfassung 570
Weiterführende Literatur 571
29 Elektrische Erregung und elektrische Signale 573
29.1 Aktionspotenziale 573
29.2 Erregungsleitung 573
29.3 Reaktionen 578
29.4
Zusammenfassung 580
Weiterführende Literatur 580
30 Die Ausnutzung des Lebensraums: Die Bewegungen 581
30.1 Phänomene 581
30.1.1 Äußerer Bewegungsverlauf 581
30.1.2 Reaktionsarten 581
30.1.3 Reizarten 583
30.1.4 Bewegungsmechanismen 583
30.2 Die Orientierung im Raum 584
30.2.1 Gravitropismus 584
30.2.2 Phototropismus 591
Zusammenfassung 593
Weiterführende Literatur 593
Inhaltsverzeichnis
31 Chronobiologie 595
31.1 Historische Reminiszenzen 595
31.2 Grundbegriffe und Konventionen 595
31.3 Die Phänomene 598
31.4 Die circadianen Rhythmen 598
31.5 Die Regulationsnetzwerke circadianer Rhythmik 601
31.5.1 Eingangs-, Oszillator- und Ausgangsnetzwerke 601
31.5.2 Molekulare Grundlagen 601
31.5.3 Eine einzige zentrale Uhr oder viele selbstständige Oszillatoren? 604
31.6 Die funktionelle Bedeutung circadianer Rhythmik 604
Zusammenfassung 605
Weiterführende Literatur 605
F. Pflanzen und aktuelle Herausforderungen 607
32 Umwelt - Ernährung - Energieversorgung 609
32.1 Die Motive für die Arbeit mit Pflanzen 609
32.2 Die Umwelt: Die Ökosysteme und ihre Stoffkreisläufe 610
32.3 Die Nutzung der Primärproduktion der Pflanzen 614
32.3.1 Ernährung 614
32.3.2 Energieversorgung 627
32.4 Globale Veränderungen 629
32.4.1 Diagnosen 629
32.4.2 Verlust der Artenvielfalt 630
32.4.3 Klimaänderungen 631
Zusammenfassung 632
Weiterführende Literatur 632
Sachverzeichnis 633
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