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Campbell Biologie: gymnasiale Oberstufe

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Main Authors:	Urry, Lisa A. (Author), Cain, Michael L. 1956- (Author), Wasserman, Steven A. (Author), Minorsky, Peter V. (Author), Reece, Jane B. 1944- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	München Pearson [2021]
Edition:	3., aktualisierte und erweiterte Auflage
Subjects:	Biologieunterricht Gymnasium Oberstufe Biologie Schulbuch Schulbuch Abitur Abiturvorbereitung Campbell Schulbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Ergänzung zu: Campbell, Neil A.: Biologie
Physical Description:	xiii, 924 Seiten Illustrationen, Diagramme 26.5 cm x 19.5 cm
ISBN:	9783868949131 3868949135

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT .......................................................... XIII 1 EINFUEHRUNG: SCHLUESSELTHEMEN DER BIOLOGIE ......................................... 1 1.1 THEORIEN UND KONZEPTE VERBINDEN DIE DISZIPLINEN DER BIOLOGIE .................................... 2 1.2 EINHEITLICHKEIT UND VIELFALT DER ORGANISMEN SIND DAS ERGEBNIS DER EVOLUTION .. 4 1.3 NATURWISSENSCHAFTLER VERWENDEN UNTERSCHIEDLICHE METHODEN ............................. 6 TEIL I DIE CHEMISCHEN GRUNDLAGEN DES LEBENS 2 ATOME UND MOLEKUELE ....................... 15 2.1 MATERIE BESTEHT AUS CHEMISCHEN ELEMENTEN, DIE IN REINER FORM UND IN FORM CHEMISCHER VERBINDUNGEN VORKOMMEN .. 16 2.2 DIE EIGENSCHAFTEN EINES ELEMENTS WERDEN DURCH DIE STRUKTUR SEINER ATOME BESTIMMT ...... 16 2.3 BILDUNG UND EIGENSCHAFTEN VON MOLEKUELEN HAENGEN VON DEN CHEMISCHEN BINDUNGEN ZWISCHEN DEN ATOMEN AB ............. 19 2.4 CHEMISCHE REAKTIONEN FUEHREN ZUR BILDUNG UND AUFLOESUNG VON CHEMISCHEN BINDUNGEN ........................................................ 22 3 WASSER: GRUNDSTOFF DES LEBENS ...... 25 3.1 VIER SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN DES WASSERS SCHAFFEN DIE BEDINGUNGEN FUER DAS LEBEN AUF DER ERDE ..................................................... 26 3.2 LEBENDE ORGANISMEN SIND AUF BESTIMMTE SAEURE/BASE-BEDINGUNGEN ANGEWIESEN ............. 29 4 KOHLENSTOFF: DIE GRUNDLAGE DER MOLEKULAREN VIELFALT DES LEBENS .... 35 4.2 KOHLENSTOFFGERUESTE ERLAUBEN DIE BILDUNG VIELGESTALTIGER MOLEKUELE .................................. 37 4.3 EINE KLEINE ANZAHL FUNKTIONELLER GRUPPEN BILDET DEN SCHLUESSEL ZUR FUNKTION VON BIOMOLEKUELEN .................................................... 39 5 BIOLOGISCHE MAKROMOLEKUELE UND LIPIDE ............................................ 42 5.1 MAKROMOLEKUELE SIND AUS MONOMEREN AUFGEBAUTE POLYMERE ....................................... 43 5.2 KOHLENHYDRATE DIENEN ALS ENERGIEQUELLE UND BAUMATERIAL ............................................... 43 5.3 LIPIDE: EINE HETEROGENE GRUPPE HYDROPHOBER MOLEKUELE ..................................... 46 5.4 PROTEINE: FUNKTIONSVIELFALT DURCH STRUKTURVIELFALT .................................................. 49 5.5 NUCLEINSAEUREN SPEICHERN UND UEBERTRAGEN DIE ERBINFORMATION ............................................ 54 5.6 BIOLOGIE IM WANDEL DURCH GENOMIK UND PROTEOMIK ........................................................ 56 TEIL II DIE ZELLE 6 EIN RUNDGANG DURCH DIE ZELLE ........... 61 6.1 UNTERSUCHUNG VON ZELLEN MITTELS MIKROSKOPIE UND BIOCHEMIE............................. 62 6.2 EUKARYONTISCHE ZELLEN SIND KOMPARTIMENTIERT. .. 63 6.3 GENETISCHE ANWEISUNGEN LIEGEN IM ZELLKERN UND WERDEN DURCH RIBOSOMEN UMGESETZT ........................................................ 67 6.4 ENDOMEMBRANSYSTEM, PROTEINLOGISITIK UND ZWISCHENSTOFFWECHSEL ............................... 69 6.5 MITOCHONDRIEN UND CHLOROPLASTEN: KRAFTWERKE DER ZELLE ........................................ 73 6.6 DAS CYTOSKELETT: ORGANISATION VON STRUKTUR UND AKTIVITAET ............................... 76 6.7 ZELL-ZELL-KOMMUNIKATION .................................. 80 4.1 DIE ORGANISCHE CHEMIE BEFASST SICH MIT DEM STUDIUM VON VERBINDUNGEN DES KOHLENSTOFFS ......................................... 36 III 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 STRUKTUR UND FUNKTION BIOLOGISCHER MEMBRANEN ................. 90 ZELLMEMBRANEN SIND EIN FLUESSIGES MOSAIK AUS LIPIDEN UND PROTEINEN ............................... 91 MEMBRANEN SIND AUFGRUND IHRER STRUKTUR SELEKTIV PERMEABEL ............................................ 96 PASSIVER TRANSPORT IST DIE ENERGIEUNABHAENGIGE DIFFUSION EINER SUBSTANZ DURCH EINE MEMBRAN ........................ 97 AKTIVER TRANSPORT IST DIE ENERGIEABHAENGIGE BEWEGUNG VON STOFFEN ENTGEGEN IHREM KONZENTRATIONSGEFAELLE ........... 101 MASSENTRANSPORT DURCH DIE PLASMAMEMBRAN MITTELS EXO UND ENDOCYTOSE ....................................................... 104 ENERGIE UND LEBEN ............................. 109 DER STOFFWECHSEL VON ORGANISMEN WANDELT STOFFE UND ENERGIE GEMAESS DEN GESETZEN DER THERMODYNAMIK UM .................. 110 DIE AENDERUNG DER FREIEN ENTHALPIE ENTSCHEIDET UEBER DIE RICHTUNG, IN DER DIE REAKTION ABLAEUFT ................................................. 112 ATP ERMOEGLICHT ZELLARBEIT DURCH DIE KOPPLUNG VON EXERGONEN AN ENDERGONE REAKTIONEN ....................................................... 114 ENZYME BESCHLEUNIGEN CHEMISCHE REAKTIONEN DURCH DAS ABSENKEN VON ENERGIEBARRIEREN ............................................... 116 DIE REGULATION DER ENZYMTAETIGKEIT HILFT BEI DER KONTROLLE DES STOFFWECHSELS ................ 121 ZELLATMUNG: DIE GEWINNUNG CHEMISCHER ENERGIE ............................ 125 DER KATABOLE STOFFWECHSEL LIEFERT ENERGIE DURCH DIE OXIDATION ORGANISCHER BRENNSTOFFE .. 126 DIE GLYKOLYSE OXIDIERT GLUCOSE ZU PYRUVAT, WOBEI ENERGIE FREI WIRD .................................... 131 DER CITRATZYKLUS VERVOLLSTAENDIGT DIE ENERGIELIEFERNDE OXIDATION ORGANISCHER MOLEKUELE. ........................................................ 132 ELEKTRONENTRANSPORT UND OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG ............................................. 134 DURCH GAERUNG UND ANAEROBE ATMUNG KOENNEN ZELLEN AUCH OHNE SAUERSTOFF ATP SYNTHETISIEREN .................................................... 140 DIE GLYKOLYSE UND DER CITRATZYKLUS SIND MIT VIELEN ANDEREN STOFFWECHSELWEGEN VERKNUEPFT ........................................................ 143 10 PHOTOSYNTHESE .................................... 147 10.1 DIE PHOTOSYNTHESE WANDELT LICHTENERGIE IN CHEMISCHE ENERGIE UM ................................ 148 10.2 DIE LICHTREAKTIONEN WANDELN SONNENENERGIE IN CHEMISCHE ENERGIE IN FORM VON ATP UND NADPH UM ........................ 151 10.3 DER CALVIN-BENSON-ZYKLUS NUTZT DIE CHEMISCHE ENERGIE VON ATP UND NADPH ZUR REDUKTION VON CO 2 ZU ZUCKERN ................ 158 10.4 IN HEISSEN, TROCKENEN KLIMAZONEN HABEN SICH ENTWICKLUNGSGESCHICHTLICH ALTERNATIVE MECHANISMEN DER KOHLENSTOFFFIXIERUNG HERAUSGEBILDET .................................................. 161 11 ZELLULAERE KOMMUNIKATION ................ 169 11.1 EXTERNE SIGNALE WERDEN IN INTRAZELLULAERE ANTWORTEN UMGEWANDELT ............................... 170 11.2 DIE VERSCHALTUNG VERSCHIEDENER SIGNAL TRANSDUKTIONSWEGE BEI DER APOPTOSE . 173 12 DER ZELLZYKLUS ..................................... 177 12.1 AUS DER ZELLTEILUNG GEHEN GENETISCH IDENTISCHE TOCHTERZELLEN HERVOR ....................... 178 12.2 DER WECHSEL ZWISCHEN MITOSE UND INTERPHASE IM ZELLZYKLUS................................... 180 12.3 DER EUKARYONTISCHE ZELLZYKLUS WIRD DURCH EIN MOLEKULARES KONTROLLSYSTEM GESTEUERT ...... 181 13 MEIOSE UND GESCHLECHTLICHE FORTPFLANZUNG... ....................... 191 13.1 GENE WERDEN AUF CHROMOSOMEN VON DEN ELTERN AN IHRE NACHKOMMEN WEITERGEGEBEN .................................................. 192 13.2 BEFRUCHTUNG UND MEIOSE WECHSELN SICH BEIM GESCHLECHTLICHEN GENERATIONSWECHSEL AB ................................... 193 13.3 IN DER MEIOSE WIRD DER DIPLOIDE AUF EINEN HAPLOIDEN CHROMOSOMENSATZ REDUZIERT .......... 196 13.4 DIE GESCHLECHTLICHE FORTPFLANZUNG ERHOEHT DIE GENETISCHE VARIABILITAET - EIN WICHTIGER MOTOR DER EVOLUTION ........................................ 197 IV 14 MENDEL UND DAS GENKONZEPT ........ 205 14.1 MENDELS WISSENSCHAFTLICHER ANSATZ FUEHRTE ZU DEN GESETZEN DER VERERBUNG ....................... 206 14.2 DIE MENDEL SCHE VERERBUNG VON MERKMALEN UNTERLIEGT DEN GESETZEN DER STATISTIK ........................................................... 213 14.3 AUCH DIE VERERBUNG BEIM MENSCHEN FOLGT DEN MENDEL SCHEN REGELN ..................... 217 15 CHROMOSOMEN BILDEN DIE GRUNDLAGE DER VERERBUNG ................ 226 15.1 DIE CHROMOSOMEN BILDEN DIE STRUKTURELLE GRUNDLAGE DER MENDEL SCHEN VERERBUNG ........ 227 15.2 DIE VERERBUNG GESCHLECHTSGEBUNDENER GENE. .. 228 15.3 ABWEICHUNGEN IN DER CHROMOSOMENZAHL ODER -STRUKTUR VERURSACHEN EINIGE BEKANNTE ERBKRANKHEITEN ............................... 231 15.4 ERBGAENGE, DIE NICHT DEN MENDEL SCHEN REGELN FOLGEN ................................................... 235 15.5 GENOME VON ORGANELLEN UND IHRE VERERBUNG ........................................................ 236 16 DIE MOLEKULAREN GRUNDLAGEN DER VERERBUNG .................................... 239 16.1 DIE DNA IST DIE ERBSUBSTANZ ............................. 240 16.2 BEI DER DNA-REPLIKATION UND -REPARATUR ARBEITEN VIELE PROTEINE ZUSAMMEN ................... 243 16.3 EIN CHROMOSOM BESTEHT AUS EINEM MIT PROTEINEN VERPACKTEN DNA-MOLEKUEL ................ 249 17 VOM GEN ZUM PROTEIN ....................... 254 17.1 DIE VERBINDUNG VON GENEN UND PROTEINEN UEBER TRANSKRIPTION UND TRANSLATION .................. 255 17.2 TRANSKRIPTION - DIE DNA-ABHAENGIGE RNA-SYNTHESE: EINE NAEHERE BETRACHTUNG ........ 257 17.3 MRNA-MOLEKUELE WERDEN IN EUKARYONTISCHEN ZELLEN NACH DER TRANSKRIPTION MODIFIZIERT .................................. 259 17.4 TRANSLATION - DIE RNA-ABHAENGIGE POLYPEPTIDSYNTHESE: EINE NAEHERE BETRACHTUNG ..................................................... 263 17.5 PUNKTMUTATIONEN KOENNEN DIE STRUKTUR UND FUNKTION EINES PROTEINS BEEINFLUSSEN ...... 269 17.6 DAS GENKONZEPT GILT UNIVERSELL FUER ALLE LEBEWESEN, NICHT ABER DIE MECHANISMEN DER GENEXPRESSION ........................................... 271 18 REGULATION DER GENEXPRESSION ....... 274 18.1 DIE TRANSKRIPTION BAKTERIELLER GENE PASST SICH WECHSELNDEN UMWELTBEDINGUNGEN AN. ... 275 18.2 DIE EXPRESSION EUKARYONTISCHER GENE KANN AUF VERSCHIEDENEN STUFEN REGULIERT WERDEN ............................................................ 279 18.3 KREBS ENTSTEHT DURCH GENETISCHE VERAENDERUNGEN, DIE DEN ZELLZYKLUS DEREGULIEREN ..................................................... 285 19 VIREN.... ................................................ 290 19.1 EIN VIRUS BESTEHT AUS EINER VON EINER PROTEINHUELLE EINGESCHLOSSENEN NUCLEINSAEURE .. 291 19.2 VIREN VERMEHREN SICH NUR IN WIRTSZELLEN .......... 293 20 BIOTECHNOLOGIE.. ................................. 302 20.1 DNA-SEQUENZIERUNG UND KLONIERUNG SIND WICHTIGE WERKZEUGE DER GENTECHNIK UND DER BIOLOGISCHEN FORSCHUNG ............................. 303 20.2 DIE VERWENDUNG DER GENTECHNIK ZUR UNTERSUCHUNG DER EXPRESSION UND FUNKTION VON GENEN ........................................ 308 20.3 DAS KLONEN VON ORGANISMEN DIENT DER BEREITSTELLUNG VON STAMMZELLEN FUER DIE FORSCHUNG UND ANDERE ANWENDUNGEN ........... 315 20.4 DIE GENTECHNIK BEEINFLUSST UNSER LEBEN .......... 318 21 GENOME UND IHRE EVOLUTION ............ 325 21.1 NEUE ANSAETZE ZUR SCHNELLEREN GENOMSEQUENZIERUNG ..................................... 326 21.2 GENOMANALYSE MITHILFE DER BIOINFORMATIK .... 328 21.3 GENOME UNTERSCHEIDEN SICH IN DER GROESSE UND DER ZAHL DER GENE SOWIE IN DER GENDICHTE ........................................................ 331 21.4 DAS GENOM EUKARYONTISCHER VIELZELLER ENTHAELT VIEL NICHT CODIERENDE DNA UND VIELE MULTIGENFAMILIEN ..................................... 332 21.5 GENOMEVOLUTION DURCH DUPLIKATION, UMLAGERUNG UND MUTATION DER DNA ............... 334 21.6 EIN VERGLEICH VON GENOMSEQUENZEN LIEFERT HINWEISE AUF EVOLUTIONAERE UND ENTWICKLUNGSBIOLOGISCHE MECHANISMEN .......... 336 TEIL IV EVOLUTIONSMECHANISMEN 22 EVOLUTIONSTHEORIE: ABSTAMMUNG MIT MODIFIKATION ...... 342 22.1 DIE DARWINSCHE THEORIE WIDERSPRACH DER TRADITIONELLEN ANSICHT, DIE ERDE SEI JUNG UND VON UNVERAENDERLICHEN ARTEN BEWOHNT .... 343 22.2 EVOLUTIONSTHEORIE: GEMEINSAME ABSTAMMUNG, VARIATIONEN ZWISCHEN DEN INDIVIDUEN UND NATUERLICHE SELEKTION ERKLAEREN DIE ANPASSUNGEN VON ORGANISMEN ... 346 22.3 DIE EVOLUTIONSTHEORIE WIRD DURCH EINE VIELZAHL WISSENSCHAFTLICHER BEFUNDE GESTUETZT ... 352 23 MIKROEVOLUTION: DIE EVOLUTION VON POPULATIONEN .............................. 362 23.1 GENETISCHE VARIABILITAET ERMOEGLICHT EVOLUTION .. 363 23.2 MITHILFE DER HARDY-WEINBERG-GLEICHUNG LAESST SICH HERAUSFINDEN, OB IN EINER POPULATION EVOLUTION STATTFINDET ....................... 365 23.3 NATUERLICHE SELEKTION, GENETISCHE DRIFT UND GENFLUSS KOENNEN DIE ALLELFREQUENZEN IN EINER POPULATION VERAENDERN ............................. 369 23.4 DIE NATUERLICHE SELEKTION IST DER EINZIGE MECHANISMUS, DER AUF DAUER FUER EINE ADAPTIVE EVOLUTION SORGT .................................. 372 24 DIE ENTSTEHUNG DER ARTEN ............... 381 24.1 DAS BIOLOGISCHE ARTKONZEPT BETONT DIE REPRODUKTIVEN ISOLATIONSMECHANISMEN............. 382 24.2 ARTBILDUNG MIT UND OHNE GEOGRAFISCHE ISOLATION ............................................................ 384 24.3 HYBRIDZONEN ERMOEGLICHEN DIE ANALYSE VON FAKTOREN, DIE ZUR REPRODUKTIVEN ISOLATION FUEHREN ............................................... 389 24.4 ARTBILDUNG KANN SCHNELL ODER LANGSAM ERFOLGEN UND AUS VERAENDERUNGEN WENIGER ODER VIELER GENE RESULTIEREN ............................. 391 25 VERGANGENE WELTEN .......................... 394 25.1 DIE UMWELTBEDINGUNGEN AUF DER JUNGEN ERDE ERMOEGLICHTEN DIE ENTSTEHUNG DES LEBENS ....................................................... 395 25.2 FOSSILFUNDE DOKUMENTIEREN DIE GESCHICHTE DES LEBENS ..................................... 398 25.3 SCHLUESSELEREIGNISSE IN DER EVOLUTION SIND DIE ENTSTEHUNG DER ORGANISMEN UND DIE BESIEDLUNG DES FESTLANDS .................................. 401 25.4 AUFSTIEG UND NIEDERGANG VON ORGANISMENGRUPPEN SPIEGELN UNTERSCHIEDE IN DEN ARTBILDUNGS UND AUSSTERBERATEN WIDER ....................................... 404 25.5 VERAENDERUNGEN IM KOERPERBAU KOENNEN DURCH AENDERUNGEN IN DER SEQUENZ UND REGULATION VON ENTWICKLUNGSGENEN ENTSTEHEN 408 25.6 EVOLUTIONISTNICHTZIELORIENTIERT ....................... 410 TEIL V DIE EVOLUTIONSGESCHICHTE DER BIOLOGISCHEN VIELFALT 26 REKONSTRUKTION DER PHYLOGENIE DER LEBEWESEN .................................. 415 26.1 PHYLOGENIEN (STAMMBAEUME) ZEIGEN EVOLUTIONAERE VERWANDTSCHAFTSBEZIEHUNGEN. ... 41 E 26.2 DIE ABLEITUNG DER STAMMESGESCHICHTE AUS MORPHOLOGISCHEN UND MOLEKULAR BIOLOGISCHEN BEFUNDEN ..................................... 420 26.3 GEMEINSAME ABGELEITETE MERKMALE (EVOLUTIVE NEUHEITEN) ERLAUBEN DIE REKONSTRUKTION PHYLOGENETISCHER STAMMBAEUME ................................................... 421 26.4 DIE EVOLUTIONSGESCHICHTE EINES LEBEWESENS IST IN SEINEM GENOM FESTGELEGT .. 424 26.5 MIT MOLEKULAREN UHREN KANN MAN DEN ZEITLICHEN ABLAUF DER EVOLUTION VERFOLGEN ........ 425 26.6 NEUE BEFUNDE UND DIE STETIGE WEITER ENTWICKLUNG UNSERER KENNTNISSE UEBER DEN STAMMBAUM DER ORGANISMEN .......................... 425 27 PROKARYONTEN: BACTERIA UND ARCHAEA ................................................ 429 27.1 STRUKTURELLE UND FUNKTIONELLE ANPASSUNG ALS ERFOLGSREZEPT DER PROKARYONTEN .................. 430 27.2 SCHNELLE VERMEHRUNG, MUTATION UND NEUKOMBINATION VON GENEN ALS URSACHE DER GENETISCHEN VIELFALT VON PROKARYONTEN .... 432 27.3 EVOLUTION VIELFAELTIGER ANPASSUNGEN IN DER ERNAEHRUNG UND IM STOFFWECHSEL VON PROKARYONTEN ................................................... 433 27.4 RADIAERE ENTWICKLUNG DER PROKARYONTEN IN MEHREREN STAMMESLINIEN .................................. 435 27.5 BEDEUTUNG DER PROKARYONTEN FUER DIE BIOSPHAERE.. 438 VI 27.6 SCHAEDLICHE UND NUETZLICHE AUSWIRKUNGEN DER PROKARYONTEN AUF DEN MENSCHEN ............... 439 28 DER URSPRUNG UND DIE EVOLUTION DER EUKARYONTEN ................................ 443 28.1 DIE MEISTEN EUKARYONTEN SIND EINZELLER............ 444 28.2 PROTISTEN SPIELEN EINE SCHLUESSELROLLE IN ALLEN OEKOLOGISCHEN WECHSELBEZIEHUNGEN ........ 448 29 DIE VIELFALT DER PFLANZEN I: WIE PFLANZEN DAS LAND EROBERTEN ... 452 29.1 DIE ENTSTEHUNG DER LANDPFLANZEN AUS GRUENALGEN 453 29.2 MOOSE HABEN EINEN VOM GAMETOPHYTEN DOMINIERTEN LEBENSZYKLUS ................................ 457 29.3 DIE ERSTEN HOCHWUECHSIGEN PFLANZEN: FARNE UND ANDERE SAMENLOSE GEFAESSPFLANZEN .. 460 30 DIE VIELFALT DER PFLANZEN II: EVOLUTION DER SAMENPFLANZEN ........ 465 30.1 SAMEN UND POLLEN: SCHLUESSELANPASSUNGEN AN DAS LANDLEBEN ....... 466 30.2 DIE ZAPFEN DER GYMNOSPERMEN TRAGEN YYNACKTE SAMENANLAGEN .................................. 468 30.3 DIE WICHTIGSTEN WEITERENTWICKLUNGEN DER ANGIOSPERMEN SIND BLUETEN UND FRUECHTE .......... 469 30.4 DIE BEDEUTUNG DER SAMENPFLANZEN FUER DIE MENSCHHEIT ................................................ 476 33 WIRBELLOSE TIERE ................................. 497 33.1 PORIFERA (SCHWAEMME) SIND TIERE OHNE ECHTE GEWEBE .................................................. 498 33.2 CNIDARIA (NESSELTIERE) BILDEN EINE PHYLOGENETISCH ALTE METAZOENGRUPPE ............. 499 33.3 SPIRALIA, EIN TAXON, DAS ANHAND MOLEKULARER DATEN IDENTIFIZIERT WURDE, WEIST DAS BREITE STE SPEKTRUM ALLER BAUPLAENE IM TIERREICH AUF ... 500 33.4 ECDYSOZOA SIND DIE ARTENREICHSTE TIERGRUPPE .. 506 33.5 ECHINODERMATA UND CHORDATA SIND DEUTEROSTOMIA .................................................. 512 34 HERKUNFT UND EVOLUTION DER WIRBELTIERE ........................................... 515 34.1 CHORDATEN HABEN EINE CHORDA DORSALIS UND EIN DORSALES NEURALROHR ............................. 516 34.2 GNATHOSTOMATA SIND WIRBELTIERE, DIE EINEN KIEFERAPPARAT HABEN ........................ 517 34.3 TETRAPODA SIND OSTEOGNATHOSTOMATA, DIE LAUFBEINE HABEN ........................................ 520 34.4 AMNIOTA SIND TETRAPODA, DIE AUCH IN IHRER FORTPFLANZUNG AN DAS LANDLEBEN ANGEPASST SIND .................................................. 522 34.5 MAMMALIA SIND AMNIOTEN, DIE BEHAART SIND UND MILCH PRODUZIEREN ............................. 527 34.6 MENSCHEN SIND SAEUGETIERE, DIE EIN GROSSES GEHIRN HABEN UND SICH AUF ZWEI BEINEN FORTBEWEGEN ..................................................... 534 31 PILZE ....................................................... 479 31.1 PILZE SIND HETEROTROPH UND NEHMEN IHRE NAEHRSTOFFE DURCH ABSORPTION AUF ..................... 480 31.2 PILZE NUTZEN SPOREN FUER IHRE GESCHLECHTLICHE ODER UNGESCHLECHTLICHE VERMEHRUNG .............. 482 31.3 DIE ZENTRALE BEDEUTUNG DER PILZE FUER STOFFKREISLAEUFE, OEKOLOGISCHE WECHSELBEZIEHUNGEN UND DEN MENSCHEN ...... 484 32 EINE EINFUEHRUNG IN DIE DIVERSITAET UND EVOLUTION DER METAZOA ............ 488 32.1 METAZOA SIND VIELZELLIGE HETEROTROPHE EUKARYONTEN MIT GEWEBEN, DIE SICH AUS EMBRYONALEN KEIMBLAETTERN ENTWICKELN ........... 489 32.2 DIE GROSSGRUPPEN DER TIERE LASSEN SICH UEBER YYBAUPLAENE BESCHREIBEN .......................... 490 32.3 AUS NEUEN MOLEKULAREN UND MORPHOLOGI SCHEN DATEN ERWACHSEN FORTLAUFEND NEUE ERKENNTNISSE UEBER DIE PHYLOGENIE DER TIERE ... 493 TEIL VI PFLANZEN - FORM UND FUNKTION 35 BLUETENPFLANZEN: STRUKTUR, WACHSTUM, ENTWICKLUNG .. 544 35.1 PFLANZEN SIND HIERARCHISCH ORGANISIERT - IN FORM VON ORGANEN, GEWEBEN UND ZELLEN ...... 545 35.2 VERSCHIEDENE MERISTEME ERZEUGEN NEUE ZELLEN FUER DAS PRIMAERE UND DAS SEKUNDAERE WACHSTUM ........................................................ 549 35.3 PRIMAERES WACHSTUM IST FUER DIE LAENGENZUNAHME VON WURZEL UND SPROSSACHSE VERANTWORTLICH ............................. 549 35.4 SEKUNDAERES DICKENWACHSTUM VERGROESSERT BEI VERHOLZTEN PFLANZEN DEN UMFANG VON SPROSSACHSE UND WURZEL .................................. 557 35.5 WACHSTUM, MORPHOGENESE UND DIFFERENZIERUNG FORMEN DEN PFLANZENKOERPER. .. 558 VII 36 STOFFAUFNAHME UND STOFFTRANSPORT BEI GEFAESSPFLANZEN ............................. 566 36.1 ANPASSUNGEN ZUR AUFNAHME DER NAHRUNGSRESSOURCEN WAREN WICHTIGE SCHRITTE IN DER EVOLUTION DER LANDPFLANZEN .... 567 36.2 DER TRANSPORT UEBER KURZ ODER LANGSTRECKEN ERFOLGT DURCH VERSCHIEDENE MECHANISMEN .................................................... 568 36.3 DER TRANSPORT VON WASSER UND MINERALSTOFFEN VON DER WURZEL ZUM SPROSS DURCH DAS XYLEM WIRD DURCH DIE TRANSPIRATION ANGETRIEBEN ................................ 573 36.4 DIE TRANSPIRATIONSRATE WIRD DURCH DIE STOMATA REGULIERT ............................................. 576 36.5 ZUCKER WERDEN IM PHLOEM VOM PRODUKTIONSORT ZUM VERBRAUCHS ODER SPEICHERORT TRANSPORTIERT .................................. 578 36.6 DER SYMPLAST - EIN DYNAMISCHES SYSTEM .......... 581 37 BODEN UND PFLANZENERNAEHRUNG ....... 584 37.1 BODEN - EINE LEBENDE, JEDOCH ENDLICHE RESSOURCE .......................................................... 585 37.2 PFLANZEN BENOETIGEN FUER IHREN LEBENSZYKLUS ESSENZIELLE NAEHRELEMENTE .......... 588 37.3 ZUR PFLANZENERNAEHRUNG TRAGEN AUCH ANDERE ORGANISMEN BEI ................................... 590 38 FORTPFLANZUNG DER BLUETENPFLANZEN .. 598 38.1 BLUETEN, DOPPELTE BEFRUCHTUNG UND FRUECHTE: BESONDERHEITEN IM ENTWICKLUNGSZYKLUS DER ANGIOSPERMEN ........... 599 38.2 SEXUELLE UND ASEXUELLE FORTPFLANZUNG BEI ANGIOSPERMEN .................................................. 603 38.3 DER MENSCH VERAENDERT DIE NUTZPFLANZEN DURCH ZUECHTUNG UND GENTECHNIK ..................... 606 39 PFLANZENREAKTIONEN AUF INNERE UND AEUSSERE SIGNALE ............................ 613 39.1 SIGNALTRANSDUKTIONSWEGE VERBINDEN SIGNALWAHRNEHMUNG UND ANTWORT .................. 614 39.2 PFLANZENHORMONE KOORDINIEREN WACHSTUM, ENTWICKLUNG UND REIZANTWORTEN .. 616 39.3 PFLANZEN BRAUCHEN LICHT .................................. 617 39.4 PFLANZEN REAGIEREN AUF LICHT UND VIELE WEITERE REIZE ................................................... 621 39.5 REAKTIONEN DER PFLANZE AUF HERBIVOREN UND PATHOGENE ................................................ 623 TEIL VII TIERE - FORM UND FUNKTION 40 GRUNDPRINZIPIEN TIERISCHER FORM UND FUNKTION ............................ 633 40.1 FORM UND FUNKTION SIND BEI TIEREN AUF ALLEN ORGANISATIONSEBENEN ENG MITEINANDER KORRELIERT ....................................... 634 40.2 REGULATION DES INNEREN MILIEUS ........................ 640 40.3 EINFLUSS VON FORM, FUNKTION UND VERHALTEN AUF HOMOEOSTATISCHE PROZESSE .......... 641 40.4 ENERGIEBEDARF EINES TIERES IN ABHAENGIGKEIT VON GROESSE, AKTIVITAET UND UMWELT ..................... 644 41 HORMONE UND DAS ENDOKRINE SYSTEM .................................................. 651 41.1 HORMONE UND ANDERE SIGNALMOLEKUELE, IHRE BINDUNG AN DIE REZEPTOREN UND DIE VON IHNEN AUSGELOESTEN SPEZIFISCHEN REAKTIONSWEGE ................................................ 652 41.2 ENDOKRINE HORMONE: REGULATION DURCH RUECKKOPPLUNG UND KOORDINATION MIT DEM NERVENSYSTEM ..................................................... 654 41.3 REAKTIONEN ENDOKRINER DRUESEN AUF VER SCHIEDENE REIZE IN DER REGULATION VON HOMOEOSTASE, ENTWICKLUNG UND VERHALTEN ...... 656 42 DIE ERNAEHRUNG DER TIERE ................... 659 42.1 DIE NAHRUNG DER TIERE MUSS DIE VERSORGUNG MIT CHEMISCHER ENERGIE, ORGANISCHEN MOLEKUELEN UND ESSENZIELLEN NAEHRSTOFFEN GEWAEHRLEISTEN .............................. 660 42.2 NAEHRSTOFFVERARBEITUNG: NAHRUNGSAUFNAHME, VERDAUUNG, RESORPTION UND AUSSCHEIDUNG ........................ 663 42.3 SPEZIALISIERTE ORGANE FUER DIE VERSCHIEDENEN STADIEN DER NAHRUNGSVERARBEITUNG IM VERDAUUNGSSYSTEM DER SAEUGETIERE ................... 664 42.4 ERNAEHRUNG UND DIE EVOLUTIVE ANPASSUNG DER VERDAUUNGSSYSTEME VON WIRBELTIEREN ...... 669 42.5 REGELKREISE STEUERN VERDAUUNG, ENERGIEHAUSHALT UND APPETIT ........................... 670 43 KREISLAUF UND GASAUSTAUSCH ............ 675 43.1 KREISLAUFSYSTEME VERKNUEPFEN ALLE ZELLEN DES KOERPERS MIT AUSTAUSCHFLAECHEN .................. 676 VIII 43.2 KOORDINIERTE KONTRAKTIONSZYKLEN DES HERZENS TREIBEN DEN DOPPELTEN KREISLAUF BEI SAEUGERN AN .....................................................678 43.3 BLUTDRUCK UND BLUTFLUSS SPIEGELN BAU UND ANORDNUNG DER BLUTGEFAESSE WIDER ................... 679 43.4 BLUTBESTANDTEILE UND IHRE FUNKTION BEI STOFFAUSTAUSCH, TRANSPORT UND ABWEHR ........... 680 43.5 GASAUSTAUSCH ERFOLGT AN SPEZIALISIERTEN RESPIRATORISCHEN OBERFLAECHEN ........................... 682 43.6 ATMUNG: VENTILATION DER LUNGE ...................... 685 43.7 ANPASSUNGEN AN DEN GASAUSTAUSCH: RESPIRATORISCHE PROTEINE BINDEN UND TRANSPORTIEREN ATEMGASE .................................. 687 44 DAS IMMUNSYSTEM ............................. 691 44.1 DAS ANGEBORENE IMMUNSYSTEM BASIERT AUF DER ERKENNUNG GEMEINSAMER MUSTER VON KRANKHEITSERREGERN ................................... 692 44.2 IM ADAPTIVEN IMMUNSYSTEM ERMOEGLICHT EINE VIELZAHL AN REZEPTOREN DIE SPEZIFISCHE ERKENNUNG VON PATHOGENEN .......... 694 44.3 ADAPTIVE IMMUNITAET UND DIE ABWEHR VON INFEKTIONEN IN KOERPERZELLEN UND KOERPERFLUESSIGKEITEN .......................................... 696 44.4 STOERUNGEN DES IMMUNSYSTEMS ........................ 700 45 OSMOREGULATION UND EXKRETION ....... 706 45.1 OSMOREGULATION: GLEICHGEWICHT ZWISCHEN AUFNAHME UND ABGABE VON WASSER UND DEN DARIN GELOESTEN STOFFEN ............................... 707 45.2 DIE STICKSTOFFHALTIGEN EXKRETIONSPRODUKTE EINES TIERES ...................................................... 709 45.3 EXKRETIONSSYSTEME SIND TUBULAERE SYSTEME ...... 710 45.4 DAS NEPHRON: SCHRITTWEISE VERARBEITUNG DES ULTRAFILTRATS ................................................ 711 45.5 HORMONELLE REGELKREISE VERKNUEPFEN NIERENFUNKTION, WASSERHAUSHALT UND BLUTDRUCK .......................................................... 716 46 FORTPFLANZUNG DER TIERE ................... 719 46.1 SEXUELLE UND ASEXUELLE FORTPFLANZUNG IM TIERREICH ...................................................... 720 46.2 KEIMZELLENPRODUKTION UND -TRANSPORT MITTELS FORTPFLANZUNGSORGANEN ........................ 720 46.3 FORTPFLANZUNGSREGULIERUNG BEI SAEUGERN: EIN KOMPLEXES ZUSAMMENSPIEL VON HORMONEN 724 46.4 BEI PLACENTALEN SAEUGERN FINDET DIE GESAMTE EMBRYONALENTWICKLUNG IM UTERUS STATT ...................................................... 728 47 ENTWICKLUNG DER TIERE ...................... 735 47.1 NACH DER BEFRUCHTUNG SCHREITET DIE EMBRYONALENTWICKLUNG DURCH FURCHUNG, GASTRULATION UND ORGANOGENESE FORT ............... 736 47.2 DAS SCHICKSAL VON SICH ENTWICKELNDEN ZELLEN IST VON IHRER VORGESCHICHTE UND INDUKTIVEN SIGNALEN ABHAENGIG. ........................ 740 48 NEURONE, SYNAPSEN UND SIGNALGEBUNG ............................. 746 48.1 NEURONALE ORGANISATION UND STRUKTUR ALS SPIEGEL DER FUNKTION BEI DER INFOR MATIONSUEBERMITTLUNG ...................................... 747 48.2 AUFRECHTERHALTUNG DES RUHEPOTENZIALS EINES NEURONS DURCH LONENPUMPEN UND LONENKANAELE ..................................................... 748 48.3 AXONALE FORTLEITUNG VON AKTIONSPOTENZIALEN .. 749 48.4 SYNAPSEN ALS KONTAKTSTELLEN ZWISCHEN NEURONEN .......................................................... 753 49 NERVENSYSTEME .................................. 761 49.1 NERVENSYSTEME BESTEHEN AUS NEURONEN SCHALTKREISEN UND UNTERSTUETZENDEN ZELLEN ...... 762 49.2 REGIONALE SPEZIALISIERUNG DES WIRBELTIERGEHIRNS ............................................. 765 49.3 DIE GROSSHIRNRINDE: KONTROLLE VON WILLKUER BEWEGUNGEN UND KOGNITIVEN FUNKTIONEN ....... 768 49.4 GEDAECHTNIS UND LERNEN ALS FOLGE VON VERAENDERUNGEN DER SYNAPTISCHEN VERBINDUNGEN .................................................. 771 50 SENSORISCHE UND MOTORISCHE MECHANISMEN ..................................... 776 50.1 SENSORISCHE REZEPTOREN: UMWANDLUNG VON REIZENERGIE UND SIGNALUEBERMITTLUNG AN DAS ZENTRALNERVENSYSTEM............................. 777 50.2 DIE FUER GEHOER UND GLEICHGEWICHT ZUSTAENDIGEN MECHANOREZEPTOREN NEHMEN FLUESSIGKEITS ODER PARTIKELBEWEGUNGEN WAHR .. 781 50.3. GESCHMACKS UND GERUCHSSINN BASIEREN AUF AEHNLICHEN SINNESZELLTYPEN.............. 784 50.4 IM GANZEN TIERREICH BASIERT DAS SEHEN AUF AEHNLICHEN MECHANISMEN .................................. 786 50.5 MUSKELKONTRAKTION ERFORDERT DIE INTERAKTION VON MUSKELPROTEINEN ................... 790 50.6 DAS SKELETTSYSTEM WANDELT MUSKELKONTRAKTION IN FORTBEWEGUNG UM ........ 794 IX 51 TIERISCHES VERHALTEN .......................... 798 51.1 EINFACHES UND KOMPLEXES VERHALTEN KOENNEN DURCH BESTIMMTE SENSORISCHE EINGANGSSIGNALE AUSGELOEST WERDEN .................. 799 51.2 LERNEN: SPEZIFISCHE VERKNUEPFUNG VON ERFAHRUNG UND VERHALTEN .................................. 802 51.3 GENETISCHE AUSSTATTUNG UND UMWELT TRAGEN ZUR VERHALTENSENTWICKLUNG BEI ............. 804 51.4. VERHALTENSWEISEN LASSEN SICH DURCH SELEKTION AUF UEBERLEBEN UND FORTPFLANZUNGSERFOLG EINES INDIVIDUUMS ERKLAEREN ............................................................ 805 51.5. GESAMTFITNESS KANN DIE EVOLUTION VON ALTRUISTISCHEM SOZIALVERHALTEN ERKLAEREN ........... 807 TEIL VIII OEKOLOGIE 52 OEKOLOGIE UND DIE BIOSPHAERE: EINE EINFUEHRUNG ................................. 815 52.1 DIE OEKOLOGIE INTEGRIERT VIELE BIOLOGISCHE FORSCHUNGSRICHTUNGEN UND DIENT ALS WISSENSCHAFTLICHE GRUNDLAGE FUER DEN NATUR-UND UMWELTSCHUTZ ................................ 816 52.2 DIE WECHSELBEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMEN UND IHRER UMWELT BESTIMMEN IHRE VERBREITUNG UND HAEUFIGKEIT. .. 819 52.3 AQUATISCHE BIOME: VIELFAELTIGE UND DYNAMISCHE SYSTEME, DIE DEN GROESSTEN TEIL DER ERDOBERFLAECHE EINNEHMEN ........................... 826 52.4 KLIMA UND UNVORHERSAGBARE UMWELTVER AENDERUNGEN BESTIMMEN DIE STRUKTUR UND VERBREITUNG DER TERRESTRISCHEN BIOME............... 835 53 POPULATIONSOEKOLOGIE ......................... 845 53.1 DYNAMISCHE PROZESSE UND IHR EINFLUSS AUF DIE INDIVIDUENDICHTE, INDIVIDUENVERTEILUNG UND DEMOGRAFIE VON POPULATIONEN .................. 846 53.2 WICHTIGE PHASEN IM LEBENSZYKLUS EINER ORGANISMENART ALS PRODUKT DER NATUERLICHEN SELEKTION ............................................................ 848 53.3 EXPONENTIELLES WACHSTUM: EIN MODELL FUER POPULATIONEN IN EINER IDEALEN, UNBEGRENZTEN UMWELT ...................................... 849 53.4 DAS LOGISTISCHE WACHSTUMSMODELL: LANGSAMERES POPULATIONSWACHSTUM BEI ANNAEHERUNG AN DIE UMWELTKAPAZITAET ............. 852 53.5 DICHTEABHAENGIGE EINFLUESSE AUF DAS POPULATIONSWACHSTUM ................................. 855 53.6 DIE MENSCHLICHE BEVOELKERUNG: KEIN EXPONENTIELLES WACHSTUM MEHR, ABER IMMER NOCH EIN STEILER ANSTIEG ................ 857 54 OEKOLOGIE DER LEBENSGEMEINSCHAFTEN ..................... 864 54.1 WECHSELBEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMEN: POSITIV, NEGATIV ODER NEUTRAL ...... 865 54.2 DER EINFLUSS VON DOMINANTEN ARTEN UND SCHLUESSELARTEN AUF DIE STRUKTUR VON LEBENSGEMEINSCHAFTEN..................................... 869 54.3 DER EINFLUSS VON STOERUNGEN AUF ARTENDIVERSITAET UND ARTENZUSAMMENSETZUNG .. 872 55 OEKOSYSTEME ........................................ 877 55.1 DER ENERGIEHAUSHALT UND DIE BIOGEO CHEMISCHEN KREISLAEUFE VON OEKOSYSTEMEN............878 55.2 ENERGIE UND ANDERE LIMITIERENDE FAKTOREN DER PRIMAERPRODUKTION DER OEKOSYSTEME ........... 880 55.3 ENERGIETRANSFER ZWISCHEN TROPHIEEBENEN: EFFIZIENZ MEIST UNTER ZEHN PROZENT .................. 884 55.4 BIOLOGISCHE UND GEOCHEMISCHE PROZESSE REGULIEREN DIE NAEHRSTOFFKREISLAEUFE EINES OEKOSYSTEMS ....................................................... 885 55.5 DER EINFLUSS DES MENSCHEN AUF DIE BIOGEOCHEMISCHEN KREISLAEUFE DER ERDE ........... 887 56 NATURSCHUTZ UND RENATURIERUNGSOEKOLOGIE ................... 895 56.1 DER MENSCH ALS GEFAHR FUER DIE BIOLOGISCHE VIELFALT ........................................... 896 56.2 LANDSCHAFTS UND GEBIETSSCHUTZ ZUR ERHALTUNG GANZER BIOTA ..................................... 899 56.3 RENATURIERUNG: WIEDERHERSTELLUNG GESCHAEDIGTER OEKOSYSTEME................................ 901 56.4 NACHHALTIGE ENTWICKLUNG: DIE BEWAHRUNG DER BIOLOGISCHEN VIELFALT UND IHR NUTZEN FUER DEN MENSCHEN ........................................... 904 BILDNACHWEIS ................................................. 907 INDEX ......................................................... 911 X NAEHER BETRACHTET ABBILDUNG 4.5: BIOLOGISCH WICHTIGE FUNKTIONELLE GRUPPEN ....................................................................... 40 ABBILDUNG 5.14: DIE VIER EBENEN DER PROTEINSTRUKTUR ...... 52 ABBILDUNG 6.2: TIER UND PFLANZENZELLEN .......................... 64 ABBILDUNG 6.19: ZWISCHENZELLVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN GEWEBEN ............................................... 84 ABBILDUNG 7.15: ENDOCYTOSE BEI TIERZELLEN ...................... 105 ABBILDUNG 12.5: DIE MITOTISCHE TEILUNG EINER TIERZELLE ... 182 ABBILDUNG 13.6: DIE MEIOSE AM BEISPIEL EINER TIERISCHEN ZELLE ....................................................... 198 ABBILDUNG 16.15: AUFBAU DES CHROMATINS EUKARYONTISCHER CHROMOSOMEN ............................ 250 ABBILDUNG 24.4: REPRODUKTIVE BARRIEREN .......................... 386 ABBILDUNG 25.4: DIE ENTSTEHUNG DER SAEUGETIERE ............. 400 ABBILDUNG 28.4: DIE VIELFALT DER PROTISTEN ........................ 446 ABBILDUNG 29.2: SCHLUESSELINNOVATIONEN DER LANDPFLANZEN ................................................................ 454 ABBILDUNG 29.5: DIE VIELFALT DER MOOSPFLANZEN .............. 459 ABBILDUNG 29.8: DIE VIELFALT DER SAMENLOSEN PFLANZEN (PTERIDOPHYTEN, FARNGEWAECHSE)................................... 462 ABBILDUNG 30.4: DIE VIELFALT DER GYMNOSPERMEN ........... 470 ABBILDUNG 30.9: DIE VIELFALT DER ANGIOSPERMEN .............. 474 ABBILDUNG 33.23: VIELFALT DER INSEKTEN ............................. 511 ABBILDUNG 34.17: DIE VIELFALT DER SAEUGETIERE ................... 530 ABBILDUNG 35.7: BEISPIELE FUER DIFFERENZIERTE PFLANZENZELLEN.............................................................. 550 ABBILDUNG 37.13: BEISPIELE FUER ERNAEHRUNGSANPASSUNGEN IN PFLANZEN ............................................................. 596 ABBILDUNG 38.4: FRUCHT UND SAMENVERBREITUNG ............. 602 ABBILDUNG 40.3: STRUKTUR UND FUNKTION TIERISCHER GEWEBE .................................................................. 636 ABBILDUNG 45.6: ERKUNDUNG DES EXKRETORISCHEN SYSTEMS DER SAEUGER. AUFBAU DER SAEUGERNIERE ............. 712 ABBILDUNG 46.6: GAMETOGENESE DES MENSCHEN ............... 726 ABBILDUNG 50.4: DER BAU DES MENSCHLICHEN OHRES .......... 780 ABBILDUNG 50.23: DIE REGULIERUNG DER SKELETTMUSKELKONTRAKTION ........................................... 793 ABBILDUNG 52.2: DIE BANDBREITE DER OEKOLOGISCHEN FORSCHUNG ..................................................................... 817 ABBILDUNG 52.7: DAS GLOBALE KLIMA .................................. 823 ABBILDUNG 52.11: AQUATISCHE BIOME................................ 829 ABBILDUNG 52.14: TERRESTRISCHE BIOME (AUSWAHL) ............. 838 ABBILDUNG 55.11: NAEHRSTOFFKREISLAEUFE ............................... 888 ZUSAMMENHAENGE ERKENNEN ABBILDUNG 10.16: DIE ZELLE BEI DER ARBEIT ........................ 164 ABBILDUNG 23.11: DAS SICHELZELLEN-ALLEL ........................... 376 ABBILDUNG 33.6: VERGROESSERUNG DER OBERFLAECHEN ............. 501 ABBILDUNG 37.8: MUTUALISTISCHE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMENREICHEN ....................................................... 591 ABBILDUNG 39.12: EBENEN DER PFLANZLICHEN ABWEHR GEGEN HERBIVOREN .................................................. 626 ABBILDUNG 40.13: HERAUSFORDERUNG DES LEBENS UND LOESUNGEN BEI PFLANZEN UND TIEREN ................ 646 ABBILDUNG 45.8: LONENTRANSPORT UND GRADIENTEN ............. 715 XI
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT . XIII 1 EINFUEHRUNG: SCHLUESSELTHEMEN DER BIOLOGIE . 1 1.1 THEORIEN UND KONZEPTE VERBINDEN DIE DISZIPLINEN DER BIOLOGIE . 2 1.2 EINHEITLICHKEIT UND VIELFALT DER ORGANISMEN SIND DAS ERGEBNIS DER EVOLUTION . 4 1.3 NATURWISSENSCHAFTLER VERWENDEN UNTERSCHIEDLICHE METHODEN . 6 TEIL I DIE CHEMISCHEN GRUNDLAGEN DES LEBENS 2 ATOME UND MOLEKUELE . 15 2.1 MATERIE BESTEHT AUS CHEMISCHEN ELEMENTEN, DIE IN REINER FORM UND IN FORM CHEMISCHER VERBINDUNGEN VORKOMMEN . 16 2.2 DIE EIGENSCHAFTEN EINES ELEMENTS WERDEN DURCH DIE STRUKTUR SEINER ATOME BESTIMMT . 16 2.3 BILDUNG UND EIGENSCHAFTEN VON MOLEKUELEN HAENGEN VON DEN CHEMISCHEN BINDUNGEN ZWISCHEN DEN ATOMEN AB . 19 2.4 CHEMISCHE REAKTIONEN FUEHREN ZUR BILDUNG UND AUFLOESUNG VON CHEMISCHEN BINDUNGEN . 22 3 WASSER: GRUNDSTOFF DES LEBENS . 25 3.1 VIER SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN DES WASSERS SCHAFFEN DIE BEDINGUNGEN FUER DAS LEBEN AUF DER ERDE . 26 3.2 LEBENDE ORGANISMEN SIND AUF BESTIMMTE SAEURE/BASE-BEDINGUNGEN ANGEWIESEN . 29 4 KOHLENSTOFF: DIE GRUNDLAGE DER MOLEKULAREN VIELFALT DES LEBENS . 35 4.2 KOHLENSTOFFGERUESTE ERLAUBEN DIE BILDUNG VIELGESTALTIGER MOLEKUELE . 37 4.3 EINE KLEINE ANZAHL FUNKTIONELLER GRUPPEN BILDET DEN SCHLUESSEL ZUR FUNKTION VON BIOMOLEKUELEN . 39 5 BIOLOGISCHE MAKROMOLEKUELE UND LIPIDE . 42 5.1 MAKROMOLEKUELE SIND AUS MONOMEREN AUFGEBAUTE POLYMERE . 43 5.2 KOHLENHYDRATE DIENEN ALS ENERGIEQUELLE UND BAUMATERIAL . 43 5.3 LIPIDE: EINE HETEROGENE GRUPPE HYDROPHOBER MOLEKUELE . 46 5.4 PROTEINE: FUNKTIONSVIELFALT DURCH STRUKTURVIELFALT . 49 5.5 NUCLEINSAEUREN SPEICHERN UND UEBERTRAGEN DIE ERBINFORMATION . 54 5.6 BIOLOGIE IM WANDEL DURCH GENOMIK UND PROTEOMIK . 56 TEIL II DIE ZELLE 6 EIN RUNDGANG DURCH DIE ZELLE . 61 6.1 UNTERSUCHUNG VON ZELLEN MITTELS MIKROSKOPIE UND BIOCHEMIE. 62 6.2 EUKARYONTISCHE ZELLEN SIND KOMPARTIMENTIERT. . 63 6.3 GENETISCHE ANWEISUNGEN LIEGEN IM ZELLKERN UND WERDEN DURCH RIBOSOMEN UMGESETZT . 67 6.4 ENDOMEMBRANSYSTEM, PROTEINLOGISITIK UND ZWISCHENSTOFFWECHSEL . 69 6.5 MITOCHONDRIEN UND CHLOROPLASTEN: KRAFTWERKE DER ZELLE . 73 6.6 DAS CYTOSKELETT: ORGANISATION VON STRUKTUR UND AKTIVITAET . 76 6.7 ZELL-ZELL-KOMMUNIKATION . 80 4.1 DIE ORGANISCHE CHEMIE BEFASST SICH MIT DEM STUDIUM VON VERBINDUNGEN DES KOHLENSTOFFS . 36 III 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 STRUKTUR UND FUNKTION BIOLOGISCHER MEMBRANEN . 90 ZELLMEMBRANEN SIND EIN FLUESSIGES MOSAIK AUS LIPIDEN UND PROTEINEN . 91 MEMBRANEN SIND AUFGRUND IHRER STRUKTUR SELEKTIV PERMEABEL . 96 PASSIVER TRANSPORT IST DIE ENERGIEUNABHAENGIGE DIFFUSION EINER SUBSTANZ DURCH EINE MEMBRAN . 97 AKTIVER TRANSPORT IST DIE ENERGIEABHAENGIGE BEWEGUNG VON STOFFEN ENTGEGEN IHREM KONZENTRATIONSGEFAELLE . 101 MASSENTRANSPORT DURCH DIE PLASMAMEMBRAN MITTELS EXO UND ENDOCYTOSE . 104 ENERGIE UND LEBEN . 109 DER STOFFWECHSEL VON ORGANISMEN WANDELT STOFFE UND ENERGIE GEMAESS DEN GESETZEN DER THERMODYNAMIK UM . 110 DIE AENDERUNG DER FREIEN ENTHALPIE ENTSCHEIDET UEBER DIE RICHTUNG, IN DER DIE REAKTION ABLAEUFT . 112 ATP ERMOEGLICHT ZELLARBEIT DURCH DIE KOPPLUNG VON EXERGONEN AN ENDERGONE REAKTIONEN . 114 ENZYME BESCHLEUNIGEN CHEMISCHE REAKTIONEN DURCH DAS ABSENKEN VON ENERGIEBARRIEREN . 116 DIE REGULATION DER ENZYMTAETIGKEIT HILFT BEI DER KONTROLLE DES STOFFWECHSELS . 121 ZELLATMUNG: DIE GEWINNUNG CHEMISCHER ENERGIE . 125 DER KATABOLE STOFFWECHSEL LIEFERT ENERGIE DURCH DIE OXIDATION ORGANISCHER BRENNSTOFFE . 126 DIE GLYKOLYSE OXIDIERT GLUCOSE ZU PYRUVAT, WOBEI ENERGIE FREI WIRD . 131 DER CITRATZYKLUS VERVOLLSTAENDIGT DIE ENERGIELIEFERNDE OXIDATION ORGANISCHER MOLEKUELE. . 132 ELEKTRONENTRANSPORT UND OXIDATIVE PHOSPHORYLIERUNG . 134 DURCH GAERUNG UND ANAEROBE ATMUNG KOENNEN ZELLEN AUCH OHNE SAUERSTOFF ATP SYNTHETISIEREN . 140 DIE GLYKOLYSE UND DER CITRATZYKLUS SIND MIT VIELEN ANDEREN STOFFWECHSELWEGEN VERKNUEPFT . 143 10 PHOTOSYNTHESE . 147 10.1 DIE PHOTOSYNTHESE WANDELT LICHTENERGIE IN CHEMISCHE ENERGIE UM . 148 10.2 DIE LICHTREAKTIONEN WANDELN SONNENENERGIE IN CHEMISCHE ENERGIE IN FORM VON ATP UND NADPH UM . 151 10.3 DER CALVIN-BENSON-ZYKLUS NUTZT DIE CHEMISCHE ENERGIE VON ATP UND NADPH ZUR REDUKTION VON CO 2 ZU ZUCKERN . 158 10.4 IN HEISSEN, TROCKENEN KLIMAZONEN HABEN SICH ENTWICKLUNGSGESCHICHTLICH ALTERNATIVE MECHANISMEN DER KOHLENSTOFFFIXIERUNG HERAUSGEBILDET . 161 11 ZELLULAERE KOMMUNIKATION . 169 11.1 EXTERNE SIGNALE WERDEN IN INTRAZELLULAERE ANTWORTEN UMGEWANDELT . 170 11.2 DIE VERSCHALTUNG VERSCHIEDENER SIGNAL TRANSDUKTIONSWEGE BEI DER APOPTOSE . 173 12 DER ZELLZYKLUS . 177 12.1 AUS DER ZELLTEILUNG GEHEN GENETISCH IDENTISCHE TOCHTERZELLEN HERVOR . 178 12.2 DER WECHSEL ZWISCHEN MITOSE UND INTERPHASE IM ZELLZYKLUS. 180 12.3 DER EUKARYONTISCHE ZELLZYKLUS WIRD DURCH EIN MOLEKULARES KONTROLLSYSTEM GESTEUERT . 181 13 MEIOSE UND GESCHLECHTLICHE FORTPFLANZUNG. . 191 13.1 GENE WERDEN AUF CHROMOSOMEN VON DEN ELTERN AN IHRE NACHKOMMEN WEITERGEGEBEN . 192 13.2 BEFRUCHTUNG UND MEIOSE WECHSELN SICH BEIM GESCHLECHTLICHEN GENERATIONSWECHSEL AB . 193 13.3 IN DER MEIOSE WIRD DER DIPLOIDE AUF EINEN HAPLOIDEN CHROMOSOMENSATZ REDUZIERT . 196 13.4 DIE GESCHLECHTLICHE FORTPFLANZUNG ERHOEHT DIE GENETISCHE VARIABILITAET - EIN WICHTIGER MOTOR DER EVOLUTION . 197 IV 14 MENDEL UND DAS GENKONZEPT . 205 14.1 MENDELS WISSENSCHAFTLICHER ANSATZ FUEHRTE ZU DEN GESETZEN DER VERERBUNG . 206 14.2 DIE MENDEL'SCHE VERERBUNG VON MERKMALEN UNTERLIEGT DEN GESETZEN DER STATISTIK . 213 14.3 AUCH DIE VERERBUNG BEIM MENSCHEN FOLGT DEN MENDEL'SCHEN REGELN . 217 15 CHROMOSOMEN BILDEN DIE GRUNDLAGE DER VERERBUNG . 226 15.1 DIE CHROMOSOMEN BILDEN DIE STRUKTURELLE GRUNDLAGE DER MENDEL'SCHEN VERERBUNG . 227 15.2 DIE VERERBUNG GESCHLECHTSGEBUNDENER GENE. . 228 15.3 ABWEICHUNGEN IN DER CHROMOSOMENZAHL ODER -STRUKTUR VERURSACHEN EINIGE BEKANNTE ERBKRANKHEITEN . 231 15.4 ERBGAENGE, DIE NICHT DEN MENDEL'SCHEN REGELN FOLGEN . 235 15.5 GENOME VON ORGANELLEN UND IHRE VERERBUNG . 236 16 DIE MOLEKULAREN GRUNDLAGEN DER VERERBUNG . 239 16.1 DIE DNA IST DIE ERBSUBSTANZ . 240 16.2 BEI DER DNA-REPLIKATION UND -REPARATUR ARBEITEN VIELE PROTEINE ZUSAMMEN . 243 16.3 EIN CHROMOSOM BESTEHT AUS EINEM MIT PROTEINEN VERPACKTEN DNA-MOLEKUEL . 249 17 VOM GEN ZUM PROTEIN . 254 17.1 DIE VERBINDUNG VON GENEN UND PROTEINEN UEBER TRANSKRIPTION UND TRANSLATION . 255 17.2 TRANSKRIPTION - DIE DNA-ABHAENGIGE RNA-SYNTHESE: EINE NAEHERE BETRACHTUNG . 257 17.3 MRNA-MOLEKUELE WERDEN IN EUKARYONTISCHEN ZELLEN NACH DER TRANSKRIPTION MODIFIZIERT . 259 17.4 TRANSLATION - DIE RNA-ABHAENGIGE POLYPEPTIDSYNTHESE: EINE NAEHERE BETRACHTUNG . 263 17.5 PUNKTMUTATIONEN KOENNEN DIE STRUKTUR UND FUNKTION EINES PROTEINS BEEINFLUSSEN . 269 17.6 DAS GENKONZEPT GILT UNIVERSELL FUER ALLE LEBEWESEN, NICHT ABER DIE MECHANISMEN DER GENEXPRESSION . 271 18 REGULATION DER GENEXPRESSION . 274 18.1 DIE TRANSKRIPTION BAKTERIELLER GENE PASST SICH WECHSELNDEN UMWELTBEDINGUNGEN AN. . 275 18.2 DIE EXPRESSION EUKARYONTISCHER GENE KANN AUF VERSCHIEDENEN STUFEN REGULIERT WERDEN . 279 18.3 KREBS ENTSTEHT DURCH GENETISCHE VERAENDERUNGEN, DIE DEN ZELLZYKLUS DEREGULIEREN . 285 19 VIREN. . 290 19.1 EIN VIRUS BESTEHT AUS EINER VON EINER PROTEINHUELLE EINGESCHLOSSENEN NUCLEINSAEURE . 291 19.2 VIREN VERMEHREN SICH NUR IN WIRTSZELLEN . 293 20 BIOTECHNOLOGIE. . 302 20.1 DNA-SEQUENZIERUNG UND KLONIERUNG SIND WICHTIGE WERKZEUGE DER GENTECHNIK UND DER BIOLOGISCHEN FORSCHUNG . 303 20.2 DIE VERWENDUNG DER GENTECHNIK ZUR UNTERSUCHUNG DER EXPRESSION UND FUNKTION VON GENEN . 308 20.3 DAS KLONEN VON ORGANISMEN DIENT DER BEREITSTELLUNG VON STAMMZELLEN FUER DIE FORSCHUNG UND ANDERE ANWENDUNGEN . 315 20.4 DIE GENTECHNIK BEEINFLUSST UNSER LEBEN . 318 21 GENOME UND IHRE EVOLUTION . 325 21.1 NEUE ANSAETZE ZUR SCHNELLEREN GENOMSEQUENZIERUNG . 326 21.2 GENOMANALYSE MITHILFE DER BIOINFORMATIK . 328 21.3 GENOME UNTERSCHEIDEN SICH IN DER GROESSE UND DER ZAHL DER GENE SOWIE IN DER GENDICHTE . 331 21.4 DAS GENOM EUKARYONTISCHER VIELZELLER ENTHAELT VIEL NICHT CODIERENDE DNA UND VIELE MULTIGENFAMILIEN . 332 21.5 GENOMEVOLUTION DURCH DUPLIKATION, UMLAGERUNG UND MUTATION DER DNA . 334 21.6 EIN VERGLEICH VON GENOMSEQUENZEN LIEFERT HINWEISE AUF EVOLUTIONAERE UND ENTWICKLUNGSBIOLOGISCHE MECHANISMEN . 336 TEIL IV EVOLUTIONSMECHANISMEN 22 EVOLUTIONSTHEORIE: ABSTAMMUNG MIT MODIFIKATION . 342 22.1 DIE DARWINSCHE THEORIE WIDERSPRACH DER TRADITIONELLEN ANSICHT, DIE ERDE SEI JUNG UND VON UNVERAENDERLICHEN ARTEN BEWOHNT . 343 22.2 EVOLUTIONSTHEORIE: GEMEINSAME ABSTAMMUNG, VARIATIONEN ZWISCHEN DEN INDIVIDUEN UND NATUERLICHE SELEKTION ERKLAEREN DIE ANPASSUNGEN VON ORGANISMEN . 346 22.3 DIE EVOLUTIONSTHEORIE WIRD DURCH EINE VIELZAHL WISSENSCHAFTLICHER BEFUNDE GESTUETZT . 352 23 MIKROEVOLUTION: DIE EVOLUTION VON POPULATIONEN . 362 23.1 GENETISCHE VARIABILITAET ERMOEGLICHT EVOLUTION . 363 23.2 MITHILFE DER HARDY-WEINBERG-GLEICHUNG LAESST SICH HERAUSFINDEN, OB IN EINER POPULATION EVOLUTION STATTFINDET . 365 23.3 NATUERLICHE SELEKTION, GENETISCHE DRIFT UND GENFLUSS KOENNEN DIE ALLELFREQUENZEN IN EINER POPULATION VERAENDERN . 369 23.4 DIE NATUERLICHE SELEKTION IST DER EINZIGE MECHANISMUS, DER AUF DAUER FUER EINE ADAPTIVE EVOLUTION SORGT . 372 24 DIE ENTSTEHUNG DER ARTEN . 381 24.1 DAS BIOLOGISCHE ARTKONZEPT BETONT DIE REPRODUKTIVEN ISOLATIONSMECHANISMEN. 382 24.2 ARTBILDUNG MIT UND OHNE GEOGRAFISCHE ISOLATION . 384 24.3 HYBRIDZONEN ERMOEGLICHEN DIE ANALYSE VON FAKTOREN, DIE ZUR REPRODUKTIVEN ISOLATION FUEHREN . 389 24.4 ARTBILDUNG KANN SCHNELL ODER LANGSAM ERFOLGEN UND AUS VERAENDERUNGEN WENIGER ODER VIELER GENE RESULTIEREN . 391 25 VERGANGENE WELTEN . 394 25.1 DIE UMWELTBEDINGUNGEN AUF DER JUNGEN ERDE ERMOEGLICHTEN DIE ENTSTEHUNG DES LEBENS . 395 25.2 FOSSILFUNDE DOKUMENTIEREN DIE GESCHICHTE DES LEBENS . 398 25.3 SCHLUESSELEREIGNISSE IN DER EVOLUTION SIND DIE ENTSTEHUNG DER ORGANISMEN UND DIE BESIEDLUNG DES FESTLANDS . 401 25.4 AUFSTIEG UND NIEDERGANG VON ORGANISMENGRUPPEN SPIEGELN UNTERSCHIEDE IN DEN ARTBILDUNGS UND AUSSTERBERATEN WIDER . 404 25.5 VERAENDERUNGEN IM KOERPERBAU KOENNEN DURCH AENDERUNGEN IN DER SEQUENZ UND REGULATION VON ENTWICKLUNGSGENEN ENTSTEHEN 408 25.6 EVOLUTIONISTNICHTZIELORIENTIERT . 410 TEIL V DIE EVOLUTIONSGESCHICHTE DER BIOLOGISCHEN VIELFALT 26 REKONSTRUKTION DER PHYLOGENIE DER LEBEWESEN . 415 26.1 PHYLOGENIEN (STAMMBAEUME) ZEIGEN EVOLUTIONAERE VERWANDTSCHAFTSBEZIEHUNGEN. . 41 E 26.2 DIE ABLEITUNG DER STAMMESGESCHICHTE AUS MORPHOLOGISCHEN UND MOLEKULAR BIOLOGISCHEN BEFUNDEN . 420 26.3 GEMEINSAME ABGELEITETE MERKMALE (EVOLUTIVE NEUHEITEN) ERLAUBEN DIE REKONSTRUKTION PHYLOGENETISCHER STAMMBAEUME . 421 26.4 DIE EVOLUTIONSGESCHICHTE EINES LEBEWESENS IST IN SEINEM GENOM FESTGELEGT . 424 26.5 MIT MOLEKULAREN UHREN KANN MAN DEN ZEITLICHEN ABLAUF DER EVOLUTION VERFOLGEN . 425 26.6 NEUE BEFUNDE UND DIE STETIGE WEITER ENTWICKLUNG UNSERER KENNTNISSE UEBER DEN STAMMBAUM DER ORGANISMEN . 425 27 PROKARYONTEN: BACTERIA UND ARCHAEA . 429 27.1 STRUKTURELLE UND FUNKTIONELLE ANPASSUNG ALS ERFOLGSREZEPT DER PROKARYONTEN . 430 27.2 SCHNELLE VERMEHRUNG, MUTATION UND NEUKOMBINATION VON GENEN ALS URSACHE DER GENETISCHEN VIELFALT VON PROKARYONTEN . 432 27.3 EVOLUTION VIELFAELTIGER ANPASSUNGEN IN DER ERNAEHRUNG UND IM STOFFWECHSEL VON PROKARYONTEN . 433 27.4 RADIAERE ENTWICKLUNG DER PROKARYONTEN IN MEHREREN STAMMESLINIEN . 435 27.5 BEDEUTUNG DER PROKARYONTEN FUER DIE BIOSPHAERE. 438 VI 27.6 SCHAEDLICHE UND NUETZLICHE AUSWIRKUNGEN DER PROKARYONTEN AUF DEN MENSCHEN . 439 28 DER URSPRUNG UND DIE EVOLUTION DER EUKARYONTEN . 443 28.1 DIE MEISTEN EUKARYONTEN SIND EINZELLER. 444 28.2 PROTISTEN SPIELEN EINE SCHLUESSELROLLE IN ALLEN OEKOLOGISCHEN WECHSELBEZIEHUNGEN . 448 29 DIE VIELFALT DER PFLANZEN I: WIE PFLANZEN DAS LAND EROBERTEN . 452 29.1 DIE ENTSTEHUNG DER LANDPFLANZEN AUS GRUENALGEN 453 29.2 MOOSE HABEN EINEN VOM GAMETOPHYTEN DOMINIERTEN LEBENSZYKLUS . 457 29.3 DIE ERSTEN HOCHWUECHSIGEN PFLANZEN: FARNE UND ANDERE SAMENLOSE GEFAESSPFLANZEN . 460 30 DIE VIELFALT DER PFLANZEN II: EVOLUTION DER SAMENPFLANZEN . 465 30.1 SAMEN UND POLLEN: SCHLUESSELANPASSUNGEN AN DAS LANDLEBEN . 466 30.2 DIE ZAPFEN DER GYMNOSPERMEN TRAGEN YYNACKTE" SAMENANLAGEN . 468 30.3 DIE WICHTIGSTEN WEITERENTWICKLUNGEN DER ANGIOSPERMEN SIND BLUETEN UND FRUECHTE . 469 30.4 DIE BEDEUTUNG DER SAMENPFLANZEN FUER DIE MENSCHHEIT . 476 33 WIRBELLOSE TIERE . 497 33.1 PORIFERA (SCHWAEMME) SIND TIERE OHNE ECHTE GEWEBE . 498 33.2 CNIDARIA (NESSELTIERE) BILDEN EINE PHYLOGENETISCH ALTE METAZOENGRUPPE . 499 33.3 SPIRALIA, EIN TAXON, DAS ANHAND MOLEKULARER DATEN IDENTIFIZIERT WURDE, WEIST DAS BREITE STE SPEKTRUM ALLER BAUPLAENE IM TIERREICH AUF . 500 33.4 ECDYSOZOA SIND DIE ARTENREICHSTE TIERGRUPPE . 506 33.5 ECHINODERMATA UND CHORDATA SIND DEUTEROSTOMIA . 512 34 HERKUNFT UND EVOLUTION DER WIRBELTIERE . 515 34.1 CHORDATEN HABEN EINE CHORDA DORSALIS UND EIN DORSALES NEURALROHR . 516 34.2 GNATHOSTOMATA SIND WIRBELTIERE, DIE EINEN KIEFERAPPARAT HABEN . 517 34.3 TETRAPODA SIND OSTEOGNATHOSTOMATA, DIE LAUFBEINE HABEN . 520 34.4 AMNIOTA SIND TETRAPODA, DIE AUCH IN IHRER FORTPFLANZUNG AN DAS LANDLEBEN ANGEPASST SIND . 522 34.5 MAMMALIA SIND AMNIOTEN, DIE BEHAART SIND UND MILCH PRODUZIEREN . 527 34.6 MENSCHEN SIND SAEUGETIERE, DIE EIN GROSSES GEHIRN HABEN UND SICH AUF ZWEI BEINEN FORTBEWEGEN . 534 31 PILZE . 479 31.1 PILZE SIND HETEROTROPH UND NEHMEN IHRE NAEHRSTOFFE DURCH ABSORPTION AUF . 480 31.2 PILZE NUTZEN SPOREN FUER IHRE GESCHLECHTLICHE ODER UNGESCHLECHTLICHE VERMEHRUNG . 482 31.3 DIE ZENTRALE BEDEUTUNG DER PILZE FUER STOFFKREISLAEUFE, OEKOLOGISCHE WECHSELBEZIEHUNGEN UND DEN MENSCHEN . 484 32 EINE EINFUEHRUNG IN DIE DIVERSITAET UND EVOLUTION DER METAZOA . 488 32.1 METAZOA SIND VIELZELLIGE HETEROTROPHE EUKARYONTEN MIT GEWEBEN, DIE SICH AUS EMBRYONALEN KEIMBLAETTERN ENTWICKELN . 489 32.2 DIE GROSSGRUPPEN DER TIERE LASSEN SICH UEBER YYBAUPLAENE" BESCHREIBEN . 490 32.3 AUS NEUEN MOLEKULAREN UND MORPHOLOGI SCHEN DATEN ERWACHSEN FORTLAUFEND NEUE ERKENNTNISSE UEBER DIE PHYLOGENIE DER TIERE . 493 TEIL VI PFLANZEN - FORM UND FUNKTION 35 BLUETENPFLANZEN: STRUKTUR, WACHSTUM, ENTWICKLUNG . 544 35.1 PFLANZEN SIND HIERARCHISCH ORGANISIERT - IN FORM VON ORGANEN, GEWEBEN UND ZELLEN . 545 35.2 VERSCHIEDENE MERISTEME ERZEUGEN NEUE ZELLEN FUER DAS PRIMAERE UND DAS SEKUNDAERE WACHSTUM . 549 35.3 PRIMAERES WACHSTUM IST FUER DIE LAENGENZUNAHME VON WURZEL UND SPROSSACHSE VERANTWORTLICH . 549 35.4 SEKUNDAERES DICKENWACHSTUM VERGROESSERT BEI VERHOLZTEN PFLANZEN DEN UMFANG VON SPROSSACHSE UND WURZEL . 557 35.5 WACHSTUM, MORPHOGENESE UND DIFFERENZIERUNG FORMEN DEN PFLANZENKOERPER. . 558 VII 36 STOFFAUFNAHME UND STOFFTRANSPORT BEI GEFAESSPFLANZEN . 566 36.1 ANPASSUNGEN ZUR AUFNAHME DER NAHRUNGSRESSOURCEN WAREN WICHTIGE SCHRITTE IN DER EVOLUTION DER LANDPFLANZEN . 567 36.2 DER TRANSPORT UEBER KURZ ODER LANGSTRECKEN ERFOLGT DURCH VERSCHIEDENE MECHANISMEN . 568 36.3 DER TRANSPORT VON WASSER UND MINERALSTOFFEN VON DER WURZEL ZUM SPROSS DURCH DAS XYLEM WIRD DURCH DIE TRANSPIRATION ANGETRIEBEN . 573 36.4 DIE TRANSPIRATIONSRATE WIRD DURCH DIE STOMATA REGULIERT . 576 36.5 ZUCKER WERDEN IM PHLOEM VOM PRODUKTIONSORT ZUM VERBRAUCHS ODER SPEICHERORT TRANSPORTIERT . 578 36.6 DER SYMPLAST - EIN DYNAMISCHES SYSTEM . 581 37 BODEN UND PFLANZENERNAEHRUNG . 584 37.1 BODEN - EINE LEBENDE, JEDOCH ENDLICHE RESSOURCE . 585 37.2 PFLANZEN BENOETIGEN FUER IHREN LEBENSZYKLUS ESSENZIELLE NAEHRELEMENTE . 588 37.3 ZUR PFLANZENERNAEHRUNG TRAGEN AUCH ANDERE ORGANISMEN BEI . 590 38 FORTPFLANZUNG DER BLUETENPFLANZEN . 598 38.1 BLUETEN, DOPPELTE BEFRUCHTUNG UND FRUECHTE: BESONDERHEITEN IM ENTWICKLUNGSZYKLUS DER ANGIOSPERMEN . 599 38.2 SEXUELLE UND ASEXUELLE FORTPFLANZUNG BEI ANGIOSPERMEN . 603 38.3 DER MENSCH VERAENDERT DIE NUTZPFLANZEN DURCH ZUECHTUNG UND GENTECHNIK . 606 39 PFLANZENREAKTIONEN AUF INNERE UND AEUSSERE SIGNALE . 613 39.1 SIGNALTRANSDUKTIONSWEGE VERBINDEN SIGNALWAHRNEHMUNG UND ANTWORT . 614 39.2 PFLANZENHORMONE KOORDINIEREN WACHSTUM, ENTWICKLUNG UND REIZANTWORTEN . 616 39.3 PFLANZEN BRAUCHEN LICHT . 617 39.4 PFLANZEN REAGIEREN AUF LICHT UND VIELE WEITERE REIZE . 621 39.5 REAKTIONEN DER PFLANZE AUF HERBIVOREN UND PATHOGENE . 623 TEIL VII TIERE - FORM UND FUNKTION 40 GRUNDPRINZIPIEN TIERISCHER FORM UND FUNKTION . 633 40.1 FORM UND FUNKTION SIND BEI TIEREN AUF ALLEN ORGANISATIONSEBENEN ENG MITEINANDER KORRELIERT . 634 40.2 REGULATION DES INNEREN MILIEUS . 640 40.3 EINFLUSS VON FORM, FUNKTION UND VERHALTEN AUF HOMOEOSTATISCHE PROZESSE . 641 40.4 ENERGIEBEDARF EINES TIERES IN ABHAENGIGKEIT VON GROESSE, AKTIVITAET UND UMWELT . 644 41 HORMONE UND DAS ENDOKRINE SYSTEM . 651 41.1 HORMONE UND ANDERE SIGNALMOLEKUELE, IHRE BINDUNG AN DIE REZEPTOREN UND DIE VON IHNEN AUSGELOESTEN SPEZIFISCHEN REAKTIONSWEGE . 652 41.2 ENDOKRINE HORMONE: REGULATION DURCH RUECKKOPPLUNG UND KOORDINATION MIT DEM NERVENSYSTEM . 654 41.3 REAKTIONEN ENDOKRINER DRUESEN AUF VER SCHIEDENE REIZE IN DER REGULATION VON HOMOEOSTASE, ENTWICKLUNG UND VERHALTEN . 656 42 DIE ERNAEHRUNG DER TIERE . 659 42.1 DIE NAHRUNG DER TIERE MUSS DIE VERSORGUNG MIT CHEMISCHER ENERGIE, ORGANISCHEN MOLEKUELEN UND ESSENZIELLEN NAEHRSTOFFEN GEWAEHRLEISTEN . 660 42.2 NAEHRSTOFFVERARBEITUNG: NAHRUNGSAUFNAHME, VERDAUUNG, RESORPTION UND AUSSCHEIDUNG . 663 42.3 SPEZIALISIERTE ORGANE FUER DIE VERSCHIEDENEN STADIEN DER NAHRUNGSVERARBEITUNG IM VERDAUUNGSSYSTEM DER SAEUGETIERE . 664 42.4 ERNAEHRUNG UND DIE EVOLUTIVE ANPASSUNG DER VERDAUUNGSSYSTEME VON WIRBELTIEREN . 669 42.5 REGELKREISE STEUERN VERDAUUNG, ENERGIEHAUSHALT UND APPETIT . 670 43 KREISLAUF UND GASAUSTAUSCH . 675 43.1 KREISLAUFSYSTEME VERKNUEPFEN ALLE ZELLEN DES KOERPERS MIT AUSTAUSCHFLAECHEN . 676 VIII 43.2 KOORDINIERTE KONTRAKTIONSZYKLEN DES HERZENS TREIBEN DEN DOPPELTEN KREISLAUF BEI SAEUGERN AN .678 43.3 BLUTDRUCK UND BLUTFLUSS SPIEGELN BAU UND ANORDNUNG DER BLUTGEFAESSE WIDER . 679 43.4 BLUTBESTANDTEILE UND IHRE FUNKTION BEI STOFFAUSTAUSCH, TRANSPORT UND ABWEHR . 680 43.5 GASAUSTAUSCH ERFOLGT AN SPEZIALISIERTEN RESPIRATORISCHEN OBERFLAECHEN . 682 43.6 ATMUNG: VENTILATION DER LUNGE . 685 43.7 ANPASSUNGEN AN DEN GASAUSTAUSCH: RESPIRATORISCHE PROTEINE BINDEN UND TRANSPORTIEREN ATEMGASE . 687 44 DAS IMMUNSYSTEM . 691 44.1 DAS ANGEBORENE IMMUNSYSTEM BASIERT AUF DER ERKENNUNG GEMEINSAMER MUSTER VON KRANKHEITSERREGERN . 692 44.2 IM ADAPTIVEN IMMUNSYSTEM ERMOEGLICHT EINE VIELZAHL AN REZEPTOREN DIE SPEZIFISCHE ERKENNUNG VON PATHOGENEN . 694 44.3 ADAPTIVE IMMUNITAET UND DIE ABWEHR VON INFEKTIONEN IN KOERPERZELLEN UND KOERPERFLUESSIGKEITEN . 696 44.4 STOERUNGEN DES IMMUNSYSTEMS . 700 45 OSMOREGULATION UND EXKRETION . 706 45.1 OSMOREGULATION: GLEICHGEWICHT ZWISCHEN AUFNAHME UND ABGABE VON WASSER UND DEN DARIN GELOESTEN STOFFEN . 707 45.2 DIE STICKSTOFFHALTIGEN EXKRETIONSPRODUKTE EINES TIERES . 709 45.3 EXKRETIONSSYSTEME SIND TUBULAERE SYSTEME . 710 45.4 DAS NEPHRON: SCHRITTWEISE VERARBEITUNG DES ULTRAFILTRATS . 711 45.5 HORMONELLE REGELKREISE VERKNUEPFEN NIERENFUNKTION, WASSERHAUSHALT UND BLUTDRUCK . 716 46 FORTPFLANZUNG DER TIERE . 719 46.1 SEXUELLE UND ASEXUELLE FORTPFLANZUNG IM TIERREICH . 720 46.2 KEIMZELLENPRODUKTION UND -TRANSPORT MITTELS FORTPFLANZUNGSORGANEN . 720 46.3 FORTPFLANZUNGSREGULIERUNG BEI SAEUGERN: EIN KOMPLEXES ZUSAMMENSPIEL VON HORMONEN 724 46.4 BEI PLACENTALEN SAEUGERN FINDET DIE GESAMTE EMBRYONALENTWICKLUNG IM UTERUS STATT . 728 47 ENTWICKLUNG DER TIERE . 735 47.1 NACH DER BEFRUCHTUNG SCHREITET DIE EMBRYONALENTWICKLUNG DURCH FURCHUNG, GASTRULATION UND ORGANOGENESE FORT . 736 47.2 DAS SCHICKSAL VON SICH ENTWICKELNDEN ZELLEN IST VON IHRER VORGESCHICHTE UND INDUKTIVEN SIGNALEN ABHAENGIG. . 740 48 NEURONE, SYNAPSEN UND SIGNALGEBUNG . 746 48.1 NEURONALE ORGANISATION UND STRUKTUR ALS SPIEGEL DER FUNKTION BEI DER INFOR MATIONSUEBERMITTLUNG . 747 48.2 AUFRECHTERHALTUNG DES RUHEPOTENZIALS EINES NEURONS DURCH LONENPUMPEN UND LONENKANAELE . 748 48.3 AXONALE FORTLEITUNG VON AKTIONSPOTENZIALEN . 749 48.4 SYNAPSEN ALS KONTAKTSTELLEN ZWISCHEN NEURONEN . 753 49 NERVENSYSTEME . 761 49.1 NERVENSYSTEME BESTEHEN AUS NEURONEN SCHALTKREISEN UND UNTERSTUETZENDEN ZELLEN . 762 49.2 REGIONALE SPEZIALISIERUNG DES WIRBELTIERGEHIRNS . 765 49.3 DIE GROSSHIRNRINDE: KONTROLLE VON WILLKUER BEWEGUNGEN UND KOGNITIVEN FUNKTIONEN . 768 49.4 GEDAECHTNIS UND LERNEN ALS FOLGE VON VERAENDERUNGEN DER SYNAPTISCHEN VERBINDUNGEN . 771 50 SENSORISCHE UND MOTORISCHE MECHANISMEN . 776 50.1 SENSORISCHE REZEPTOREN: UMWANDLUNG VON REIZENERGIE UND SIGNALUEBERMITTLUNG AN DAS ZENTRALNERVENSYSTEM. 777 50.2 DIE FUER GEHOER UND GLEICHGEWICHT ZUSTAENDIGEN MECHANOREZEPTOREN NEHMEN FLUESSIGKEITS ODER PARTIKELBEWEGUNGEN WAHR . 781 50.3. GESCHMACKS UND GERUCHSSINN BASIEREN AUF AEHNLICHEN SINNESZELLTYPEN. 784 50.4 IM GANZEN TIERREICH BASIERT DAS SEHEN AUF AEHNLICHEN MECHANISMEN . 786 50.5 MUSKELKONTRAKTION ERFORDERT DIE INTERAKTION VON MUSKELPROTEINEN . 790 50.6 DAS SKELETTSYSTEM WANDELT MUSKELKONTRAKTION IN FORTBEWEGUNG UM . 794 IX 51 TIERISCHES VERHALTEN . 798 51.1 EINFACHES UND KOMPLEXES VERHALTEN KOENNEN DURCH BESTIMMTE SENSORISCHE EINGANGSSIGNALE AUSGELOEST WERDEN . 799 51.2 LERNEN: SPEZIFISCHE VERKNUEPFUNG VON ERFAHRUNG UND VERHALTEN . 802 51.3 GENETISCHE AUSSTATTUNG UND UMWELT TRAGEN ZUR VERHALTENSENTWICKLUNG BEI . 804 51.4. VERHALTENSWEISEN LASSEN SICH DURCH SELEKTION AUF UEBERLEBEN UND FORTPFLANZUNGSERFOLG EINES INDIVIDUUMS ERKLAEREN . 805 51.5. GESAMTFITNESS KANN DIE EVOLUTION VON ALTRUISTISCHEM SOZIALVERHALTEN ERKLAEREN . 807 TEIL VIII OEKOLOGIE 52 OEKOLOGIE UND DIE BIOSPHAERE: EINE EINFUEHRUNG . 815 52.1 DIE OEKOLOGIE INTEGRIERT VIELE BIOLOGISCHE FORSCHUNGSRICHTUNGEN UND DIENT ALS WISSENSCHAFTLICHE GRUNDLAGE FUER DEN NATUR-UND UMWELTSCHUTZ . 816 52.2 DIE WECHSELBEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMEN UND IHRER UMWELT BESTIMMEN IHRE VERBREITUNG UND HAEUFIGKEIT. . 819 52.3 AQUATISCHE BIOME: VIELFAELTIGE UND DYNAMISCHE SYSTEME, DIE DEN GROESSTEN TEIL DER ERDOBERFLAECHE EINNEHMEN . 826 52.4 KLIMA UND UNVORHERSAGBARE UMWELTVER AENDERUNGEN BESTIMMEN DIE STRUKTUR UND VERBREITUNG DER TERRESTRISCHEN BIOME. 835 53 POPULATIONSOEKOLOGIE . 845 53.1 DYNAMISCHE PROZESSE UND IHR EINFLUSS AUF DIE INDIVIDUENDICHTE, INDIVIDUENVERTEILUNG UND DEMOGRAFIE VON POPULATIONEN . 846 53.2 WICHTIGE PHASEN IM LEBENSZYKLUS EINER ORGANISMENART ALS PRODUKT DER NATUERLICHEN SELEKTION . 848 53.3 EXPONENTIELLES WACHSTUM: EIN MODELL FUER POPULATIONEN IN EINER IDEALEN, UNBEGRENZTEN UMWELT . 849 53.4 DAS LOGISTISCHE WACHSTUMSMODELL: LANGSAMERES POPULATIONSWACHSTUM BEI ANNAEHERUNG AN DIE UMWELTKAPAZITAET . 852 53.5 DICHTEABHAENGIGE EINFLUESSE AUF DAS POPULATIONSWACHSTUM . 855 53.6 DIE MENSCHLICHE BEVOELKERUNG: KEIN EXPONENTIELLES WACHSTUM MEHR, ABER IMMER NOCH EIN STEILER ANSTIEG . 857 54 OEKOLOGIE DER LEBENSGEMEINSCHAFTEN . 864 54.1 WECHSELBEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMEN: POSITIV, NEGATIV ODER NEUTRAL . 865 54.2 DER EINFLUSS VON DOMINANTEN ARTEN UND SCHLUESSELARTEN AUF DIE STRUKTUR VON LEBENSGEMEINSCHAFTEN. 869 54.3 DER EINFLUSS VON STOERUNGEN AUF ARTENDIVERSITAET UND ARTENZUSAMMENSETZUNG . 872 55 OEKOSYSTEME . 877 55.1 DER ENERGIEHAUSHALT UND DIE BIOGEO CHEMISCHEN KREISLAEUFE VON OEKOSYSTEMEN.878 55.2 ENERGIE UND ANDERE LIMITIERENDE FAKTOREN DER PRIMAERPRODUKTION DER OEKOSYSTEME . 880 55.3 ENERGIETRANSFER ZWISCHEN TROPHIEEBENEN: EFFIZIENZ MEIST UNTER ZEHN PROZENT . 884 55.4 BIOLOGISCHE UND GEOCHEMISCHE PROZESSE REGULIEREN DIE NAEHRSTOFFKREISLAEUFE EINES OEKOSYSTEMS . 885 55.5 DER EINFLUSS DES MENSCHEN AUF DIE BIOGEOCHEMISCHEN KREISLAEUFE DER ERDE . 887 56 NATURSCHUTZ UND RENATURIERUNGSOEKOLOGIE . 895 56.1 DER MENSCH ALS GEFAHR FUER DIE BIOLOGISCHE VIELFALT . 896 56.2 LANDSCHAFTS UND GEBIETSSCHUTZ ZUR ERHALTUNG GANZER BIOTA . 899 56.3 RENATURIERUNG: WIEDERHERSTELLUNG GESCHAEDIGTER OEKOSYSTEME. 901 56.4 NACHHALTIGE ENTWICKLUNG: DIE BEWAHRUNG DER BIOLOGISCHEN VIELFALT UND IHR NUTZEN FUER DEN MENSCHEN . 904 BILDNACHWEIS . 907 INDEX . 911 X NAEHER BETRACHTET ABBILDUNG 4.5: BIOLOGISCH WICHTIGE FUNKTIONELLE GRUPPEN . 40 ABBILDUNG 5.14: DIE VIER EBENEN DER PROTEINSTRUKTUR . 52 ABBILDUNG 6.2: TIER UND PFLANZENZELLEN . 64 ABBILDUNG 6.19: ZWISCHENZELLVERBINDUNGEN IN TIERISCHEN GEWEBEN . 84 ABBILDUNG 7.15: ENDOCYTOSE BEI TIERZELLEN . 105 ABBILDUNG 12.5: DIE MITOTISCHE TEILUNG EINER TIERZELLE . 182 ABBILDUNG 13.6: DIE MEIOSE AM BEISPIEL EINER TIERISCHEN ZELLE . 198 ABBILDUNG 16.15: AUFBAU DES CHROMATINS EUKARYONTISCHER CHROMOSOMEN . 250 ABBILDUNG 24.4: REPRODUKTIVE BARRIEREN . 386 ABBILDUNG 25.4: DIE ENTSTEHUNG DER SAEUGETIERE . 400 ABBILDUNG 28.4: DIE VIELFALT DER PROTISTEN . 446 ABBILDUNG 29.2: SCHLUESSELINNOVATIONEN DER LANDPFLANZEN . 454 ABBILDUNG 29.5: DIE VIELFALT DER MOOSPFLANZEN . 459 ABBILDUNG 29.8: DIE VIELFALT DER SAMENLOSEN PFLANZEN (PTERIDOPHYTEN, FARNGEWAECHSE). 462 ABBILDUNG 30.4: DIE VIELFALT DER GYMNOSPERMEN . 470 ABBILDUNG 30.9: DIE VIELFALT DER ANGIOSPERMEN . 474 ABBILDUNG 33.23: VIELFALT DER INSEKTEN . 511 ABBILDUNG 34.17: DIE VIELFALT DER SAEUGETIERE . 530 ABBILDUNG 35.7: BEISPIELE FUER DIFFERENZIERTE PFLANZENZELLEN. 550 ABBILDUNG 37.13: BEISPIELE FUER ERNAEHRUNGSANPASSUNGEN IN PFLANZEN . 596 ABBILDUNG 38.4: FRUCHT UND SAMENVERBREITUNG . 602 ABBILDUNG 40.3: STRUKTUR UND FUNKTION TIERISCHER GEWEBE . 636 ABBILDUNG 45.6: ERKUNDUNG DES EXKRETORISCHEN SYSTEMS DER SAEUGER. AUFBAU DER SAEUGERNIERE . 712 ABBILDUNG 46.6: GAMETOGENESE DES MENSCHEN . 726 ABBILDUNG 50.4: DER BAU DES MENSCHLICHEN OHRES . 780 ABBILDUNG 50.23: DIE REGULIERUNG DER SKELETTMUSKELKONTRAKTION . 793 ABBILDUNG 52.2: DIE BANDBREITE DER OEKOLOGISCHEN FORSCHUNG . 817 ABBILDUNG 52.7: DAS GLOBALE KLIMA . 823 ABBILDUNG 52.11: AQUATISCHE BIOME. 829 ABBILDUNG 52.14: TERRESTRISCHE BIOME (AUSWAHL) . 838 ABBILDUNG 55.11: NAEHRSTOFFKREISLAEUFE . 888 ZUSAMMENHAENGE ERKENNEN ABBILDUNG 10.16: DIE ZELLE BEI DER ARBEIT . 164 ABBILDUNG 23.11: DAS SICHELZELLEN-ALLEL . 376 ABBILDUNG 33.6: VERGROESSERUNG DER OBERFLAECHEN . 501 ABBILDUNG 37.8: MUTUALISTISCHE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ORGANISMENREICHEN . 591 ABBILDUNG 39.12: EBENEN DER PFLANZLICHEN ABWEHR GEGEN HERBIVOREN . 626 ABBILDUNG 40.13: HERAUSFORDERUNG DES LEBENS UND LOESUNGEN BEI PFLANZEN UND TIEREN . 646 ABBILDUNG 45.8: LONENTRANSPORT UND GRADIENTEN . 715 XI
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