Inhaltsverzeichnis - Wiley-VCH
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Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Über die Autorin Einleitung 15 17 Über dieses Buch Konventionen in diesem Buch Was Sie nicht lesen müssen Törichte Annahmen über den Leser Wie dieses Buch aufgebaut ist Teil I: Biologische Grundlagen: Die Organisation des Lebens Teil II: Lebewesen brauchen Energie Teil III: Lebewesen brauchen einen Stoffwechsel Teil IV: Reden wir über Sex Teil V: Leben im Wandel der Zeiten: Die Entwicklung der Arten und die Evolution Teil VI: Ökologie und Ökosysteme Teil VII: Der Top-Ten-Teil Symbole, die in diesem Buch verwendet werden Wie es weitergeht 17 17 18 18 18 19 19 20 20 20 20 20 21 21 Teil I Analysis – ein Überblick 23 Kapitel 1 Die Erforschung des Lebens 25 Was ist eigentlich Biologie? Die Wissenschaft bei der Arbeit: Neue Informationen, widersprechende Berichte Verstehen, worum es geht: Biologische Sprachenlehre Ein Tag im Leben eines »…ologen« Wissenschaftler in Unternehmen Wissenschaftler an Universitäten Spezialisten Informationsgewinnung Planung von Experimenten mit der wissenschaftlichen Methode: Der Wert von Variablen Einfach naheliegend: Die Beobachtung der Natur Ausrüstung bei biologischen Experimenten Unter der Lupe: Das Mikroskop Was soll ich mit so Zeugs wie Plättchen, Reagenzgläsern und Petrischalen? Machen wir es bunt: Farbstoffe und andere Indikatoren 7 25 25 26 26 27 28 28 29 29 34 34 34 35 36 Biologie für Dummies Achtung, scharf! Klemmen, Sonden und Skalpelle Zum Mischen: Bechergläser, Flaschen und Bunsenbrenner Wissenschaftliche Informationen finden Fachzeitschriften zeigen Forschung, keine Träume Fachbücher Die Boulevardpresse: Bei Wissenschaftlern eher unbeliebt Kapitel 2 Zellen: Die Grundeinheit des Lebens Das Fenster zu den Organismen der Welt Entdecken Sie die Eukaryoten Zellen und Organellen: Ein eingespieltes Team Hält alles zusammen: Die Plasmamembran Hat alles unter Kontrolle: Der Zellkern Die Fabrik der Zelle: Das endoplasmatische Retikulum Fertig zur Auslieferung: Der Golgi-Apparat Machen sauber: Die Lysosome Peroxisome bauen Wasserstoffperoxid ab Die Kraftwerke der Zelle: Mitochondrien Kapitel 3 Ein (sehr) schneller Überblick über die Grundlagen der Chemie Materie und Biologie Was Materie ist … Materie hat eine Masse Materie nimmt einen Raum ein Materie hat drei Zustände Materie wird in zwei Kategorien eingeteilt Der Unterschied zwischen Elementen, Atomen und Isotopen Elementares über Elemente Bohr und die Atome Was sind Isotope? Moleküle, Verbindungen und Bindungen (oh, je!) Elektrolyte Betrachten wir Ionen Moleküle und Verbindungen Säuren und Basen Die »pH«ilosophie der pH-Skala Kapitel 4 Makromoleküle (die dicken Dinger) Grundlegende Grundlagen der organischen Chemie Schlüsselelement Kohlenstoff Lange Kohlenstoffketten = Geringe Reaktionsfreudigkeit Die funktionale Gruppe bestimmt die Eigenschaften 8 36 36 37 37 38 38 41 41 42 43 43 47 48 48 48 49 49 51 51 52 52 52 52 53 53 53 54 56 58 58 58 59 61 61 65 65 66 66 66 Inhaltsverzeichnis Die Süßen: Kohlenhydrate Einzelteile: Monosaccharide Nehmen wir Disaccharide auseinander Polysaccharide zerlegen Speicherformen für Glukose Sie speichern Glykogen Bitte Stärken: Glukosespeicher in Pflanzen Und was ist mit Zellulose? Die Bausteine: Proteine Aminosäureketten bauen Proteine und bestimmen ihre Funktion Enzyme beschleunigen Reaktionen Halten alles beisammen: Kollagene Rund ums Hämoglobin Haben die Macht: Nukleinsäuren Desoxyribonukleinsäure (DNS) Ribonukleinsäure Nichts Verbotenes: Die Wahrheit über Fette Kombination aus drei Makromolekülen: Blutgruppen-Antigene 67 68 70 70 70 71 71 72 72 73 73 75 75 76 77 78 79 81 Teil II Lebewesen brauchen Energie 83 Kapitel 5 Auftanken und los – Energiegewinnung 85 Wie Tiere Nährstoffe und Sauerstoff bekommen Auf Nahrungssuche Heterotrophe auf der Jagd Willkommen an der Spitze der Nahrungskette Verdauen wir die Verdauung Wissenswertes über Wiederkäuer Der mahlende Muskelmagen Die ganze Wahrheit über Zähne Was gibt’s zu essen? Die richtige Ernährung Kalorien zählen und beschränken Auf der Suche nach Mineralstoffen und Vitaminen Wissenswertes über Kohlenhydrate Proteine: Zuerst nimmt man sie auseinander, dann baut man neue Fette: Ja, Sie brauchen welche (aber nicht übertreiben) Ein und aus: Wie Tiere atmen Hautatmung Alles über Kiemen Wissenswertes über Tracheen Und was ist mit den Lungen? 85 85 86 86 88 88 89 89 89 91 95 96 97 100 103 104 104 106 106 9 Biologie für Dummies Wie Pflanzen ihre Energie bekommen Der Grundaufbau der Pflanzen Nutzung der ultimativen Energiequelle Transport durch Xylem und Phloem Wassertransport von Zelle zu Zelle Die Ursache der Transpiration Wichtige Mineralien Kapitel 6 Energieumsatz: Aus Energie wird Leben Runtergeschluckt: Die Arten der Verdauung Intrazelluläre Verdauung Extrazelluläre Verdauung Rein und raus: Verdauungssysteme Unvollständiger Verdauungstrakt gegenüber vollständigem Verdauungstrakt Kontinuierliche und nicht kontinuierliche Fresser Ein Durchgang durch das menschliche Verdauungssystem Mmmm … im Mund ist was los! Kettenbrecher Auf den verschlungenen Wegen der Därme Die Guten ins Tröpfchen, die Schlechten ins Töpfchen Wertvolle Nährstoffe bleiben im Körper Entsorgungsspezialist: Der Dickdarm Zurück zur Leber Auch Pflanzen verdauen Pflanzen absorbieren und erzeugen Nährstoffe Photosynthese und Transpiration Wasser spalten: Die Photolyse Zucker im Dunkeln herstellen: Der Calvin-Zyklus Pflanzen bauen auch Glukose ab Wo geschieht es? Wie geschieht es? 108 109 111 112 113 113 114 115 115 116 116 117 117 117 118 118 119 120 121 121 122 123 123 123 124 128 129 131 132 132 Teil III Lebewesen brauchen einen Stoffwechsel 137 Kapitel 7 Taxi! Nährstofftransport 139 Jetzt geht’s rund: Kreislaufsysteme Offene Kreislaufsysteme Geschlossene Kreislaufsysteme 10 140 140 140 Inhaltsverzeichnis Unterwegs auf Hauptstraßen und Nebenstrecken: Wie das Blut zirkuliert Haben Sie ein Herz Der Herzzyklus: Der Weg des Blutes durch das Herz Der Weg des Blutes durch den Körper Am Puls der Zeit: Taktgeber für den Herzschlag Gebrochene Herzen: Herzkrankheiten Der Lebenssaft Blut Die Bestandteile des Lebenssaftes Plasma macht das Blut flüssig Filtern, bekämpfen und absorbieren: Das Lymphsystem Zusammenkleben und Abdichten Materialtransport durch Pflanzen Dem Himmel entgegen Flüssigkeit- und Mineraltransport durch Pflanzen 140 141 142 145 149 149 150 150 152 153 153 154 155 156 Kapitel 8 Luft holen! Gasaustausch 159 Leben von Luft und … Sauerstoff in Luft und Wasser Welchen Einfluss haben Körpergröße und -form? Was hat die Stoffwechselrate damit zu tun? Die Zyklen des Lebens Aerobe Respiration Wo passiert das alles? Die chemiosmotische Theorie 159 160 161 161 162 162 163 165 Kapitel 9 Bring den Müll raus! Abfallentsorgung zur Erhaltung der Homöostase 167 Was kommt in den Müll? Homöostase Beißt sich durch: Die Arbeit des Verdauungssystems Näheres zum Kot Zurück zum Blut Stickstoffabfall Die Nieren: Aufbau und Funktion Wie andere Tiere ihre Abfälle ausscheiden Wie Pflanzen Abfallstoffe ausscheiden 167 168 169 170 171 172 172 175 176 11 Biologie für Dummies Kapitel 10 Besser leben mit Biologie Mit Enzymen Reaktionen kontrollieren Katalysatoren und Aktivierungsenergie halten die Dinge am Laufen Arbeiten mit den Enzym zusammen: Kofaktoren und Koenzyme Kontrollieren die Enzyme: Allosterie und Inhibitoren Hormone geraten nicht in Rage Die Funktion der Hormone Wie die Hormone arbeiten Aua! Nervenimpulse Nur durchreichen: Aufbau einer Nervenzelle Hier aussteigen? Haltestellen für Nervenimpulse Impulse erzeugen und transportieren Was für eine Erfahrung! Das Gehirn und die fünf Sinne Das Gehirn Die fünf Sinne Bewegung hält fit: Benutzen Sie Ihre Muskeln Muskelgewebe und Physiologie Schau’n wir uns die Muskelkontraktion näher an Bewegung bei anderen Organismen 179 179 179 181 182 183 184 184 186 187 187 189 193 194 195 201 202 203 205 Teil IV Reden wir über Sex 207 Kapitel 11 Teilen, um zu herrschen: Zellteilung 209 Immer, immer weiter … Reproduktion und Leben Was ist Zellteilung? Die Zelle organisiert sich: Interphase Mitose: Eins für dich und eins für dich Zytokinese Meiose: Alles nur wegen Sex Es lebe der Unterschied! Crossing-Over Segregation Freie Mischbarkeit Fertilisation Mutationen Nondisjunktion (Nichttrennung) Rosa und blaue Chromosomen 12 209 210 211 211 214 215 216 221 221 221 221 222 222 222 224 Inhaltsverzeichnis Kapitel 12 Vermehrung von Pflanzen 225 Asexuelle Reproduktion Sexuelle Reproduktion Lebenszyklen der Pflanzen Blütenpflanzen Bestäubung und Befruchtung Die Entwicklung der Zygote in einen Embryo Samenproduktion 225 226 227 227 230 230 230 Kapitel 13 Vermehrung von Tieren 233 Wie langweilig: Asexuelle Reproduktion Sexuelle Reproduktion Gameten kennen lernen Paarungsrituale und andere Befruchtungsvorbereitungen Der Paarungsakt: Das große Ereignis Wie es andere Tiere tun Wie es die Vögel tun: Im Dotter Wie es die Bienen tun: Parthenogenese Die Entwicklung neuer Lebewesen Vom Einzeller zur Blastozyste Auf, weiter, Embryo! Der Fötus 233 234 234 236 242 244 246 246 247 247 249 250 Kapitel 14 Mendel, Vererbung und die Gene: Grundlagen der Genetik 251 Der Sprung in den Genpool: Einige wichtige Grundbegriffe Der Mönch und die Erbsen: die Mendelschen Gesetze Durchführung von genetischen Kreuzungen Kopieren der DNS: Zeit zum Kopieren Shit happens Prompte Proteinproduktion Umschreiben der Information der DNS: Transkription Endverarbeitung der RNS Den Code in die richtige Sprache übersetzen: Translation Die Erforschung des Unbekannten: Pioniere der Genetik und Gentechnologie Pioniere der Genetik Die Kartierung des Menschen: Das humane Genomprojekt 251 253 254 255 257 259 259 262 262 264 264 265 13 Biologie für Dummies Teil V Leben im Wandel der Zeiten: Die Entwicklung der Arten und die Evolution 269 Kapitel 15 Der Unterschied zwischen Differenzierung und Entwicklung 271 Was ist Differenzierung und was ist Entwicklung? Die genetische Äquivalenz des Zellkerns und die Totipotenz Was regelt Differenzierung und Entwicklung? Embryonale Induktion Zytoplasmatische Faktoren Homöotische Gene Hormonelle Kontrolle Entwicklung nach der Geburt und während des Lebens Altern und Kränkeln: Veränderungen im Immunsystem Wildwuchs: Altern und Krebs 271 272 274 274 275 275 276 280 281 281 Kapitel 16 Neue Arten braucht das Land – Evolution Was die Menschen glaubten – ob Sie’s glauben oder nicht Wie Charles Darwin das Denken der Menschen (r)evolutionierte Darwins Evolutionstheorie Darwins Beweise Darwins andere Theorie: Das Überleben des Geeignetsten In die Vergangenheit sehen: DNS und Proteinsequenzen Wer waren ihre Vorfahren? Evolution in Nachbarschaft Wie fing alles an? 283 283 284 286 286 287 289 290 294 295 Teil VI Ökologie und Ökosysteme 299 Kapitel 17 Die Welt teilen: Wie Organismen miteinander auskommen 301 Populationen sind in der Ökologie populär Populationsökologie Die Menschheit wächst exponentiell 14 301 302 303 Inhaltsverzeichnis Ökosysteme, Energie und Effizienz Die Destruenten und die biogeochemischen Stoffkreisläufe Der Wasserkreislauf Kohlenstoffkreislauf Der Phosphorkreislauf Der Stickstoffkreislauf Wie der Mensch die Stoffkreisläufe beeinflusst Das Kohlendioxid und der Treibhauseffekt Der saure Regen und das Waldsterben Die FCKWs und das Ozonloch Umweltverschmutzung und Überdüngung Weitere Umweltzerstörung 305 305 306 306 306 307 308 308 309 309 310 311 Kapitel 18 Mit den Plagegeistern leben: Bakterien, Viren und Insekten 313 Bakterien und Viren: Sie machen mich krank! Egal wie: Bakterien sind Prokaryoten Die Guten Die Bösen Verlieren wir den Kampf? Alte Waffen wiederbelebt Viren: sehr kleine Plagegeister Wie ein Virus eine Zelle angreift Das AIDS-Virus: schwer zu schlagen Insekten: Plagegeister, die man sieht Was hast du dich verändert! Reproduktion und Metamorphose Plagegeister lieben (oder mindestens mit ihnen zusammenleben) lernen 313 314 315 316 317 318 320 321 322 323 325 327 Teil VII Der Top-Ten-Teil 329 Kapitel 19 Zehn großartige biologische Entdeckungen 331 Das Unsichtbare sichtbar machen Der schöne Verlierer Die Ausrottung der Pocken: Jenner hatte Hilfe Die vielen Entdecker der DNS Da wir schon vom humanen Genomprojekt sprechen… Nicht jede Erbse gleicht der anderen: Mendel und die Gene Darwins evolutionäre Ideen Schwanns Zelltheorie Die Entschlüsselung des Zitronensäurezyklus Grams Färbung unterteilt Bakterien 331 331 332 332 333 333 333 334 334 334 15 Biologie für Dummies Kapitel 20 Zehn gute Biologie-Websites Zellvideos Biologie.de Die Evolution des Menschen Vom Klostergarten bis zum Genlabor Botanik online Lehrmaterialien Biologie Die menschliche Anatomie Jobs in der Biotechnologie Die neuesten Entdeckungen Kapitel 21 Zehn interessante biologische Fakten Die Kängururatte ist ein Säugetier, das kaum trinken muss Der Lungenfisch atmet Luft und kann ertrinken Wiederkäuer brauchen kein Protein in der Nahrung Fleisch fressende Pflanzen Die menschliche Gebärmutter weitet sich während der Schwangerschaft um mehr als das Sechsfache Menschen und Schimpansen haben 99 Prozent ihres genetischen Materials gemeinsam So weit entwickelt die Menschen auch sind, ihre Nachkommen sind hilflos Der neuseeländische Plattwurm bedroht den Regenwurm in England Pflanzen sind grün, weil sie nur das grüne Licht der Sonne reflektieren Wenn man einen Seestern in Stücke schneidet, bringt man ihn nicht um A Taxonomie: Klassifizierung der Lebewesen Reich Monera Reich Protista Reich Fungi (Pilze) Reich Plantae (Pflanzen) Reich Animalia (Tiere) B Maßeinheiten Länge Masse Volumen Konzentration Nützliche Konstanten, Umrechnungen und Definitionen Stichwortverzeichnis 16 337 337 337 337 338 338 338 339 339 339 341 341 341 342 342 343 343 343 343 344 344 347 347 347 348 348 349 353 353 353 353 354 354 355