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Biologie für Einsteiger: Prinzipien des Lebens verstehen

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Fritsche, Olaf 1967- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Heidelberg Spektrum, Akad. Verl. 2010
Schlagworte:	Biologie Einführung
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XIV, 397 S. zahlr. Ill., graph. Darst.
ISBN:	9783827420961

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adam_text	IMAGE 1 INHALT EINE NEUE SICHT AUF DAS PHAENOMEN LEBEN. XI 1 2 3 LEBEN - WAS IST DAS? . . . . . . . . . . . WIR KENNEN NUR EIN BEISPIEL FUER LEBEN . EINE CHECKLISTE SOLL HELFEN, LEBEN ZU ERKENNEN . GRATWANDERUNGEN UND GRENZFAELLE STELLEN DIE REGELN AUF DIE PROBE TIERE KOENNEN DAS LEBEN VORUEBERGEHEND ANHALTEN . BAKTERIEN UEBERSTEHEN SCHLECHTE ZEITEN IN EINER RETTUNGSKAPSEL MANCHE VIREN STEHEN AN DER GRENZE ZUM LEBEN . LEBEN IST KONZENTRIERT UND VERPACKT. LEBEN MUSS KONZENTRIERT UND BEWEGLICH SEIN. WASSER HAT BESONDERE EIGENSCHAFTEN . . . ZUFALLSBEWEGUNGEN VERTEILEN BIOMOLEKUELE . LEBEWESEN MUESSEN VERPACKT SEIN. LIPIDE HABEN ZWEI GESICHTER. . . . . . . LIPIDE BILDEN SPONTAN SCHICHTEN. . . . . FETTSAEUREN BESTIMMEN DIE BEWEGLICHKEIT VON MEMBRANEN. MEMBRANEN SCHAFFEN FUNKTIONSRAEUME . . . . . . . . . LEBEN IST GEFORMT UND GESCHUETZT PROTEINE SIND DIE UNIVERSALWERKZEUGE DER ZELLE. SEITENKETTEN GEBEN AMINOSAEUREN VIELFALT . TROTZ STARRER BINDUNGEN SIND PEPTIDKETTEN FLEXIBEL. PROTEINE SIND AUF VIER EBENEN STRUKTURIERT . ZELLEN WERDEN VON INNEREN SKELETTEN GESTUETZT MIKROFILAMENTE MACHEN DIE MEMBRAN ZAEHER . INTERMEDIAERFILAMENTE SORGEN FUER ZUGFESTIGKEIT. MIKROTUBULI FANGEN DRUCK AUF UND SIND TRANSPORTWEGE . EIN ERHOEHTER INNENDRUCK GIBT ZELLEN FORM. . . . . . . MEMBRANEN LASSEN SELEKTIV WASSER DURCH . EINGESTROEMTES WASSER DRUECKT VON INNEN AUF DIE MEMBRAN. DAS BAUMATERIAL FUER ZELLWAENDE SIND KOHLENHYDRATE . . . DIE RAEUMLICHE ANORDNUNG MACHT MONOSACCHARIDE VIELFAELTIG ZWEI MONOSACCHARIDE KOENNEN UNTERSCHIEDLICHE DISACCHARIDE ERGEBEN. POLYSACCHARIDE KOENNEN GERADLINIG ODER VERZWEIGT SEIN. . . . . . . . 1 1 3 15 15 16 17 21 21 22 26 26 26 29 32 33 41 41 41 47 48 52 53 56 56 58 58 59 62 63 65 66 IMAGE 2 VI INHALT SACCHARIDE SIND OFT MIT ANDEREN VERBINDUNGEN VERKNUEPFT . CEILLULOSE IST DER HAUPTBESTANDTEIL PFLANZLICHER ZELLWAENDE . KAPSELN UND SCHLEIME SCHAFFEN EINE KONTROLLIERTE UMGEBUNG. 67 68 70 4 5 6 LEBEN TAUSCHT AUS _ ZELLEN TRANSPORTIEREN SELEKTIV STOFFE DURCH IHRE MEMBRANEN KONZENTRATIONSGEFAELLE SORGEN FUER EINEN NETTOFLUSS . . . . . . KLEINE NEUTRALE MOLEKUELE DIFFUNDIEREN OHNE HILFE DURCH MEMBRANEN. HILFSPROTEINE IN DER MEMBRAN ERLEICHTERN DIE DIFFUSION. KANAELE BIETEN SCHLUPFLOECHER FUER PASSENDE TEILCHEN . . . . TRANSPORTPROTEINE BINDEN IHRE PASSAGIERE . AKTIVER TRANSPORT WIRKT GEGEN KONZENTRATIONSGRADIENTEN PRIMAERER TRANSPORT BAUT GRADIENTEN AUF. . . . . . . . . SEKUNDAERER TRANSPORT TRICKST EINEN GRADIENTEN AUS . . . TRANSPORTVESIKEL UND MEMBRANEN GEHEN INEINANDER UEBER . DIE ENDOCYTOSE SCHLUCKT WAHLLOS ODER SEHR GEZIELT. EXOCYTOSE RAEUMT AUF, KIPPT AUS UND LIEFERT NACH. . . . . . TRANSCYTOSE IST ZELLULAERER DURCHGANGSVERKEHR . . . . . . . ZELLEN TAUSCHEN SICH MIT IHREN NACHBARN IM GEWEBE AUS TIGHT JUNCTIONS UND DESMOSOMEN HALTEN ZELLEN ZUSAMMEN GAP LUNCTIONS UND PLASMODESMEN SIND KANAELE ZWISCHEN DEN ZELLEN. LEBEN TRANSPORTIERT . DIFFUSION REICHT NUR FUER KLEINE MOLEKUELE . DAS CYTOSKELETT DIENT ALS SCHIENENSYSTEM FUER MOTORPROTEINE . KINESIN UND DYNEIN LAUFEN IN ENTGEGENGESETZTE RICHTUNGEN MYOSIN UND ACTIN STELLEN EIN ZWEITES SYSTEM . . . . . . SIGNALSEQUENZEN WIRKEN ALS ADRESSAUFKLEBER . VESIKEL UEBERNEHMEN DEN MASSENTRANSPORT VON PROTEINEN. TIERE UND PFLANZEN SETZEN AUF DRUCK UND SOG . . HERZEN SIND DER ZENTRALE ANTRIEB BEIM KREISLAUF. PFLANZEN HABEN ZWEI GETRENNTE LEITUNGSSYSTEME. LEBEN WANDELT UM. . . . . . . . . . . . . . DER METABOLLISMUS IST EIN NETZ ZAHLREICHER ABBAU- UND AUFBAUVORGAE,NGE . ENZYME ERLEICHTERN BIOCHEMISCHE REAKTIONEN . . . . . . . REAKTIONEN WERDEN DURCH DIE AKTIVIERUNGSENERGIE GEHEMMT. ENZYME WIRKEN DOPPELT . . . . . . . . . . . DIE NAMEN DER ENZYME VERRATEN IHRE FUNKTIONEN . . MANCHE ENZYME NUTZEN HILFSMOLEKUELE . . . . . . . . IM KATABOLISMUS GIBT ES VIER TYPEN VON REAKTIONEN GLUCOSE WIRD IN DREI REAKTIONSBLOECKEN ABGEBAUT. DIE GLYKOLYSE KNACKT GLUCOSE AUF . . . . . . . . . . PYRUVAT WIRD IN MITOCHONDRIEN OXIDIERT. . DER CITRATZYKLUS OXIDIERT KOHLENSTOFFVERBINDUNGEN BIS ZUM KOHLENDIOXID. BEIM GLUCOSEABBAU ENTSTEHT EIN UEBERSCHUSS AN REDOXAEQUIVALENTEN ANDERE ABBAUWEGE FLIESSEN IN DEN GLUCOSESTOFFWECHSEL EIN . DER ANABOLISMUS BAUT KOMPLEXE MOLEKUELE AUF. . . . . . . . . DIE GLUCONEOGENESE STARTET MIT PYRUVAT. . . . . . . . . . . . . PFLANZEN UND MIKROORGANISMEN FIXIEREN KOHLENSTOFF AUS DER LUFT. DER CITRATZYKLUS IST EINE ZENTRALE DREHSCHEIBE DES STOFFWECHSELS DIE AKTIVITAET VON ENZYMEN IST STRENG REGULIERT . . . . . . . . . 75 76 77 78 79 81 86 86 88 91 92 92 94 95 96 97 98 103 103 104 105 107 108 111 112 112 112 117 117 119 119 120 123 124 125 125 127 130 131 133 134 135 135 138 140 141 IMAGE 3 INHALT VII ES GIBT LANGSAM UND SCHNELL ARBEITENDE ENZYME. . . . . . . 142 ENZYME KOENNEN GEHEMMT UND AKTIVIERT WERDEN . . . . . . . 144 DER GLUCOSEKATABOLISMUS WIRD AN MEHREREN STELLEN REGULIERT 146 7 8 9 LEBEN IST ENERGIEGELADEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LICHTENERGIE TREIBT DIE GESAMTE PHOTOSYNTHESE AN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DIE KOMPLEXE DER PHOTOSYNTHESE BEFINDEN SICH IN DEN INTERNEN MEMBRANEN DER CHLOROPLASTEN CHLOROPHYLL FAENGT DAS SONNENLICHT EIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FARBMOLEKUELE REICHEN DIE ENERGIE WEITER, UND DAS REAKTIONSZENTRUM GIBT EIN ELEKTRON AB ELEKTRONEN WANDERN VOM WASSER ZUM NADP+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . DER FLUSS VON ELEKTRONEN UND PROTONEN BAUT EINEN ELEKTROCHEMISCHEN GRADIENTEN AUF BEI DER PHOTOPHOSPHORYLIERUNG TREIBEN PROTONEN DIE SYNTHESE VON ATP AN. DER ZYKLISCHE ELEKTRONENTRANSPORT SORGT FUER AUSGEGLICHENE VERHAELTNISSE . DER CHEMISCHE ABBAU VON NAEHRSTOFFEN LIEFERT ENERGIE. . . . . . . . . . . . . . . . DIE OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG AEHNELT DER ELEKTRONENTRANSPORTKETTE DER PHOTOSYNTHESE DIE ATMUNGSKETTE HAT ZWEI EINSTIEGSPUNKTE FUER ELEKTRONEN . DIE ATMUNGSKETTE LIEFERT BEIM GLUCOSEABBAU AM MEISTEN ATP . LEBEN SAMMELT INFORMATIONEN . INFORMATIONEN WERDEN IN DREI SCHRITTEN VERARBEITET . CHEMISCHE SIGNALE LOESEN IN ZELLEN REAKTIONSKASKADEN AUS ZELLEN BESITZEN IM WESENTLICHEN VIER TYPEN VON SIGNALREZEPTOREN VERSCHIEDENE WEGE GEBEN DAS SIGNAL IN DER ZELLE WEITER . DIE ZELLANTWORT AUF EIN SIGNAL KANN UNTERSCHIEDLICH SCHNELL UND DAUERHAFT SEIN NERVEN REAGIEREN SCHNELL UND BILDEN KOMPLEXE VERARBEITUNGSZENTRALEN DAS AUGE IST EIN OPTISCHES MEISTERWERK MIT KONSTRUKTIONSMAENGELN DIE MOLEKUELE DES SEHENS HEISSEN RHODOPSIN UND PHOTOPSIN . NERVENZELLEN STEHEN UNTER SPANNUNG . . . . . . . . . . . . . . AXONE SIND DIE AUSGEHENDEN KOMMUNIKATIONSKANAELE VON NERVENZELLEN NEUROTRANSMITTER UEBERTRAGEN DAS SIGNAL ZUR NAECHSTEN ZELLE . NERVENZELLEN ENTSCHEIDEN RECHNERISCH UEBER IHRE REAKTION AUF EINGEHENDE SIGNALE. DAS PERIPHERE NERVENSYSTEM UEBERNIMMT EINE VORVERARBEITUNG DER SIGNALE DER THALAMUS KONTROLLIERT, WAS WIR ZU SEHEN BEKOMMEN . DIE SINNE SAMMELN EINE VIELZAHL UNTERSCHIEDLICHER INFORMATIONEN MECHANOREZEPTOREN REAGIEREN AUF VERFORMUNGEN TEMPERATURSENSOREN SCHUETZEN VOR UEBERHITZUNG ELEKTRISCHE SINNE VERRATEN DIE BEUTE . MAGNETSINNE HELFEN BEI DER ORIENTIERUNG LEBEN SCHREITET VORAN . BAKTERIEN HABEN EINEN ROTIERENDEN FLAGELLENMOTOR. . EUKARYOTEN SCHLAGEN MIT AKTIVEN GEISSELN UND CILIEN . ACTIN UND MYOSIN SIND DIE AKTEUR@ VIELER BEWEGUNGEN. ZELLEN OHNE FESTE FORM GLEITEN AMOEBOID. . MUSKELN SORGEN FUER KRAEFTIGE BEWEGUNGEN . . . . . . . . SKELETTE SIND DER ANSATZPUNKT FUER DIE KRAFT . . . . . QUALLEN UND KOPFFUESSER SCHIESSEN MIT DEM RUECKSTOSSPRINZIP DURCHS WASSER. REGENWUERMER AENDERN GEZIELT IHREN DURCHMESSER . WER AUF BEINEN GEHT, VERMINDERT DEN REIBUNGSWIDERSTAND . TIERE VERZICHTEN (FAST) AUF ROLLENDE RAEDER . FLIEGEN UND SCHWIMMEN SIND SPIELE MIT STROEMUNG UND AUFTRIEB. 153 154 155 156 157 159 163 163 165 167 167 168 170 175 175 176 178 180 184 185 185 189 191 194 196 197 198 199 202 202 205 205 207 211 211 214 216 216 217 219 220 221 221 226 226 IMAGE 4 VIII INHALT 10 LEBEN GREIFT AN UND VERTEIDIGT SICH . DIE DRAMEN AUF LEBEN UND TOD HABEN MEIST DREI AKTE . . KRANKHEITSERREGER GEHEN IM KOERPER IHRER WIRTE AUF JAGD. VIREN ERKENNEN OBERFLAECHEN PROTEINE DER ZIELZELLE . VIREN, BAKTERIEN, EINZELLER UND KLEINE VIELZELLER INFIZIEREN WIRTSORGANISMEN. DIE IMMUNABWEHR KAEMPFT AUF VIELFAELTIGE WEISE GEGEN INFEKTIONEN . MECHANISCHE UND CHEMISCHE BARRIEREN VERWEHREN DEN ZUGANG . OBERFLAECHEN MACHEN DEN UNTERSCHIED ZWISCHEN "SELBST" UND "FREMD" AUS. NUR IMMUNZELLEN, DIE DEN EIGENEN KOERPER SCHONEN, UEBERSTEHEN DIE AUSWAHL WER DEN EINDRINGLING ENTDECKT, SCHLAEGT ALARM . MIT ZELLEN UND MOLEKUELEN GEHT DAS IMMUNSYSTEM ZUM GEGENANGRIFF UEBER. DAS IMMUNSYSTEM KANN AUSSER KONTROLLE GERATEN . PFLANZEN WEHREN SICH MECHANISCH UND CHEMISCH . PFLANZEN BEGRENZEN INFEKTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . SIGNALMOLEKUELE WARNEN ENTFERNTE PFLANZENTEILE UND NACHBARN . HERBIVOREN WERDEN MIT DEN GLEICHEN PRINZIPIEN ABGEWEHRT WIE PATHOGENE. BEUTETIERE KAEMPFEN MIT RAFFINIERTEN TRICKS UMS UEBERLEBEN SINNE LASSEN SICH TAEUSCHEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . EINE BEUTE ZU SEHEN, IST LEICHTER, ALS SIE ZU ERLEGEN . . . . . . DIE POPULATIONEN VON RAEUBER UND BEUTE HAENGEN VONEINANDER AB 11 LEBEN SPEICHERT WISSEN . NUCLEINSAEUREN BILDEN KETTEN, HELICES UND CHROMOSOMEN DNA IST EIN DOPPELTER MOLEKUELSTRANG. . . DIE DNA IST IN DER ZELLE DICHT GEPACKT . GENE BESTIMMEN DEN BAU VON PROTEINEN . . . DIE ZELLE ERSTELLT ARBEITSKOPIEN DER BAUPLAENE. BAKTERIEN ACHTEN BEI DER TRANSKRIPTION AUF EFFIZIENZ. UNTERSCHIEDLICHE ZELLTYPEN UND DEREN ENTWICKLUNG VERLANGEN BEI EUKARYOTEN EINE GENAUE KONTROLLE DER GENE . EUKARYOTEN GESTALTEN DIE RNA NACH DER TRANSKRIPTION UM PROTEINE WACHSEN GENAU NACH PLAN . . . . . . . . . . . DER GENETISCHE CODE HAT VIER BUCHSTABEN . TRANSFER-RNAS SIND DAS BINDEGLIED ZWISCHEN NUCLEOTIDEN UND AMINOSAEUREN. RIBOSOMEN SIND UNIVERSELLE PROTEINFABRIKEN . PROTEINE WACHSEN SCHRITTWEISE HERAN . . . . . . . . . NACH DER TRANSLATION ERHALTEN PROTEINE DEN FEINSCHLIFF. DER GENOTYP BESTIMMT WEITGEHEND DEN PHAENOTYP DIE DNA WIRD IN DER REPLIKATION VERDOPPELT . DNA-POLYMERASEN VERDOPPELN BEIDE DNA-STRAENGE DIE ZELLE KORRIGIERT FEHLER . MUTATIONEN VERAENDERN GENE UND PROTEINE . GENTECHNIK GREIFT GEZIELT INS ERBGUT EIN . ZIELSEQUENZEN WERDEN AUS DEM DNA-STRANG GESCHNITTEN VEKTOREN BRINGEN FREMD-DNA IN DIE ZELLE . MARKER VERRATEN DEN ERFOLG . . . GENTECHNIK IST IN VIELEN BEREICHEN ZU FINDEN. 12 LEBEN PFLANZT SICH FORT . AUS EINS WERDEN ZWEI . . . . . . . . . . . . TEILUNGSBEREITE ZELLEN DURCHLAUFEN EINEN ZYKLUS. IN DER MITOSE WERDEN DIE CHROMATIDEN VONEINANDER GETRENNT 231 231 233 234 235 238 241 241 244 247 248 255 255 256 258 258 262 262 264 266 271 272 273 275 277 278 280 281 284 287 287 288 289 290 292 294 296 296 299 301 305 305 306 307 307 311 312 312 314 IMAGE 5 INHALT IX WAEHREND DER CYTOKINESE TEILT SICH DIE ZELLE . . . . . . . . 316 BAKTERIEN HABEN ZAGHAFTE VORFORMEN VON SEX . . . . . . 316 TRANSFORMATION IST EINE ART VON ZELLULAERER LEICHENFLEDDEREI. 317 BEI DER TRANSDUKTION SIND VIREN UNFREIWILLIGE HELFER. . . . 318 DIE KONJUGATION KENNT FAST SCHON BAKTERIELLE GESCHLECHTER 319 GESCHLECHTLICHE FORTPFLANZUNG BRINGT DOPPELTE ERBSCHAFT 321 DIE MEIOSE MISCHT UND HALBIERT DAS ERBGUT . . . . . . . . 321 BEGATTUNG UND BEFRUCHTUNG SPIEGELN SICH IM VERHALTEN WIDER 323 MIT DER BEFRUCHTUNG BEGINNT DAS INDIVIDUUM. . 327 ES GEHT AUCH OHNE PARTNER. . . . . . . . . . . 329 GENE ODER UMWELT LEGEN DAS GESCHLECHT FEST. 333 OFT HABEN DIE CHROMOSOMEN DAS SAGEN. 333 MANCHMAL ENTSCHEIDEN DIE UMSTAENDE. 334 13 LEBEN ENTWICKELT SICH . ENTWICKLUNG IST EIN ZEITLICH ABGESTIMMTES AKTIVIEREN VON GENEN ZELLEN VERMEHREN SICH DURCH MITOSEN . FUER DIE DIFFERENZIERUNG SCHALTEN CHEMISCHE SIGNALSTOFFE GENE AN UND AB BEI DER MORPHOGENESE WERDEN MIT SIGNALGRADIENTEN POSITIONEN UND ACHSEN FESTGELEGT TIERE BILDEN HAUFEN MIT WANDERNDEN ZELLEN. . . . . . . DIE EIZELLE BRINGT FAST ALLES FUER DEN START MIT . FURCHUNGEN MACHEN AUS DER EIZELLE KUGELIGE ZELLHAUFEN . DREI KEIMBLAETTER SIND URSPRUNG ALLER GEWEBE . DIE ORGANE SEPARIEREN SICH VON IHRER UMGEBUNG. BEI PFLANZEN MUESSEN DIE ZELLWAENDE MITWACHSEN PFLANZEN LEGEN EINE PAUSE EIN. . . . . . . . . . . KEIMUNG BRICHT DIE SAMENRUHE . . . . . . . . . PHYTOHORMONE STEUERN DAS WACHSTUM DER PFLANZE. 14 LEBEN BREITET SICH AUS . LEBEWESEN PASSEN SICH AN. . . . . . . . . . . . . . . . . . DIE OEKOLOGISCHEN POTENZEN BESTIMMEN DIE GROESSE DER NISCHE UMWELTFAKTOREN GESTALTEN SEHR UNTERSCHIEDLICHE LEBENSRAEUME NEUE UMGEBUNGEN FORDERN NEUE LOESUNGEN. . . . . . VARIABILITAET BIETET AUSWAHL FUER NEUE HERAUSFORDERUNGEN MIT DER POPULATION VERAENDERT SICH DER GENPOOL . TRENNUNG SCHAFFT NEUE ARTEN. . . . . . . . . STAMMBAEUME ZEIGEN VERWANDTSCHAFTSVERHAELTNISSE AN ABBILDUNGSNACHWEIS INDEX . 339 339 339 340 342 346 346 348 349 350 352 354 356 357 361 361 361 363 368 369 371 372 374 379 383
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