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Inhaltsverzeichnis BIOLOGIE OBERSTUFE Inhaltsverzeichnis BIOLOGIE – DIE WISSENSCHAFT VOM LEBEN Prinzipien des Lebendigen – Basiskonzepte der Biologie Organisationsebenen des Lebendigen Wissenschaft vom Leben 6 10 12 ZELLBIOLOGIE Zelle – Gewebe – Organismus Geschichte der Zellbiologie Das Lichtmikroskop Material · Methode · Praxis: Der Einsatz des Lichtmikroskops Das lichtmikroskopische Bild der Zelle Der Zellzyklus Der Ablauf der Mitose Material · Methode · Praxis: Untersuchung von Mitosestadien Apotose – der programmierte Zelltod Zell- und Gewebetypen Einzeller Material · Methode · Praxis: Bedeutung und mikroskopische Untersuchung von Einzellern Einzeller – Zellkolonie – Vielzeller Kompetenzen: Zelle – Gewebe – Organismus 14 15 16 18 20 22 24 26 27 28 30 32 34 35 Feinbau der Zelle Das Elektronenmikroskop Material · Methode · Praxis: Elektronenmikroskopische Präparationsmethoden Kompartimentierung durch Membranen Chemische Grundlagen: Lipide Chemische Grundlagen: Proteine Raumstruktur der Proteine Modellvorstellungen von der Biomembran Feinbau der Biomembran Stofftransport: Diffusion und Osmose Osmose und der Wasserhaushalt der Zelle Stofftransport: Kanal- und Carriertransport Glukosetransportproteine Stofftransport: Endocytose, Exocytose, Membranfluss Arteriosklerose und Cholesterin Leuchtende Zellen Die Zellorganellen Material · Methode · Praxis: Isolierung von Zellbestandteilen Material · Methode · Praxis: Interpretation elektronenmikroskopischer Bilder Prokaryoten Eukaryoten, Prokaryoten und Viren im Vergleich Herkunft der Eukaryotenzelle Kompetenzen: Feinbau der Zelle 36 37 Biologische Prinzipien: Zellbiologie 64 Biologie angewandt: Regulation des Wasserhaushalts Bau der Niere – makroskopisch und mikroskopisch Funktion der Niere im Detail Nieren zur Osmoregulation 66 67 68 69 38 39 40 41 42 43 44 46 47 48 50 51 52 53 54 58 59 60 61 62 63 3 BIOLOGIE OBERSTUFE Inhaltsverzeichnis STOFFWECHSEL Biokatalyse Enzyme – Katalysatoren biologischer Reaktionen Struktur und Wirkungsweise von Enzymen Werkzeuge der Zellen: Übersicht Enzyme Material · Methode · Praxis: Urease – ein Enzym im Experiment Einflüsse auf die Enzymwirkung Material · Methode · Praxis: Enzyme in Waschmitteln Enzymregulation Enzyme in der Medizin Enzyme in der Biotechnologie Kompetenzen: Biokatalyse Biologie angewandt: Tolle Knolle – Untersuchungen an der Kartoffel Ein Blick in die Kartoffelzelle Die Kartoffel und ihre Enzyme Kartoffelstärke als nachwachsender Rohstoff Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz Untersuchungsmethoden und Grundmuster des Stoffwechsels Bereitstellung von Stoffen aus der Nahrung: Verdauung Chemische Grundlagen: Kohlenhydrate Material · Methode · Praxis: Nachweisreaktionen in der Kriminalistik Material · Methode · Praxis: Elektrophorese Äußere Atmung: Transportsysteme und Gasaustausch Transport von Sauerstoff im Blut Regulation der Sauerstoffkonzentration im Blut Atmung unter Extrembedingungen Material · Methode · Praxis: Versuche zur Atmung Zellatmung: Bereitstellung der Energie in der Zelle Energiewährung ATP Chemische Grundlagen: Oxidation, Reduktion, Reduktionsäquivalent Aerober Abbau von Glucose – die Glykolyse 4 70 71 72 74 Der Citratzyklus Die Atmungskette Energieumsatz und seine Messung Stoff- und Energiebilanz der Zellatmung Energiegewinnung ohne Sauerstoff: Gärung Material · Methode · Praxis: Energiegewinnung Alkohole und Alkoholabbau Weitere Energiequellen (Fettabbau, unvollständige Oxidation) Bau der Muskeln Muskelkontraktion und ATP Ausscheidung Kompetenzen: Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 76 78 80 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 94 96 97 98 100 101 102 103 104 105 106 107 Biologie angewandt: Die Hefe – ein besonderer Nutzpilz Biologie der Hefe Versuche zur Gärung Bierbrauen – eine alte Biotechnologie 120 121 122 123 Biologie angewandt: Sport und Stoffwechsel Muskelzellen brauchen Energie Untersuchungen rund um den Sport Leistungssteigerung allein durch Sport? 124 125 126 127 Inhaltsverzeichnis Fotosynthese Licht – Farbe – Absorption Fotosynthese: Überblick Material · Methode · Praxis: Chromatographie BIOLOGIE OBERSTUFE 128 129 130 131 Fotosynthese: Strukturen Thylakoidmembran – die „Werkbank“ der Fotosynthese Ablauf der Fotosynthese Abhängigkeit der Fotosynthese von Umweltfaktoren Material · Methode · Praxis: Licht, Blattpigmente und Fotosynthese Material · Methode · Praxis: Bedingungen und Leistungen der Fotosynthese Fotosynthese und Licht im Lebensraum Wasserhaushalt der Pflanzen Material · Methode · Praxis: Pflanze und Wasser Verwertung der Fotosyntheseprodukte in der Pflanze Varianten der Fotosynthese Energiegewinnung ohne Licht: Chemosynthese Kompetenzen: Fotosynthese 132 133 134 136 Biologische Prinzipien: Stoffwechsel 148 Glossar wichtiger Fachbegriffe Register Bildverzeichnis Hinweise zum Umgang mit Gefahrstoffen 150 156 159 160 137 138 140 142 143 144 145 146 147 5
