INHALTSVERZEICHNIS

I N H A LT S V E R Z E I C H N I S
WELTVERSTÄNDNIS
UND NATURERKENNTNIS
Kennzeichen der Lebewesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Cytologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
1 Die Zelle als Grundeinheit der Lebewesen . . . . .
1.1 Die Entdeckung der Zellen . . . . . . . . . . . . .
1.2 Die mikroskopische Dimension
der Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Die Lichtmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Anwendungsbereiche des
Lichtmikroskops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Pflanzliche und tierische Zelle im Lichtmikroskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Der Organismus als System . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Die Zelltheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Der Feinbau der Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Die Elektronenmikroskopie . . . . . . . . . . . .
3.2 Eucyte und Protocyte –
zwei grundlegende Zelltypen . . . . . . . . . . .
3.3 Bau und Funktion von Membranen . . . . . .
Exkurs: Entwicklung von Membranmodellen . . . .
3.4 Die Eucyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1 Organellen mit zwei
Membranen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.2 Organellen mit einfacher
Membran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3 Organellen ohne Membran . . . . . . .
Exkurs: Bewegung durch Wimpern
und Geißeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.4 Die Zellwand . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.5 Verknüpfung von Zellen . . . . . . . . .
Exkurs: Holz als Werkstoff . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Isolierung von Zellorganellen . . . . .
4 Stofftransport in Zellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Passiver Stofftransport . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1 Diffusion und Osmose . . . . . . . . . .
4.1.2 Passiver Transport durch
Membranen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Aktiver Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Endocytose und Exocytose . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Vesikeltransport in der Zelle . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Projektvorschläge: Um ein Haar . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Biodiversität am Beispiel der Mikroorganismen . .
42
1 Prokaryoten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Archaebakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Halophile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Thermoacidophile . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 Methanogene . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Hyperthermophile . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Fototrophe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3 Chemolithotrophe . . . . . . . . . . . . . .
1.2.4 Enterobakterien . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.5 Parasiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Protisten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Pflanzenähnliche Formen (Algen) . . . . . . .
2.1.1 Grünalgen (Chlorophyta) . . . . . . . .
2.1.2 Dinoflagellaten . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Kieselalgen (Diatomeen) . . . . . . . . .
2.2 Tierähnliche Formen (Protozoen) . . . . . . .
2.2.1 Wurzelfüßer (Rhizopoda) . . . . . . . .
2.2.2 Wimpertierchen (Ciliata) . . . . . . . .
Exkurs: Heuaufguss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 Sonnentierchen und Strahlenfüßer
(Heliozoa und Radiolarien) . . . . . .
2.2.4 Schalentierchen (Foraminifera) . . .
2.2.5 Sporentierchen (Sporozoa) . . . . . . .
2.2.6 Geißeltierchen (Zooflagellata) . . . .
2.3 Pilzähnliche Formen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Pilze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Fortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Ungeschlechtliche Vermehrung . . . . . . . . .
2.2 Geschlechtliche Vermehrung . . . . . . . . . . .
3 Vorkommen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Symbionten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Parasiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Saprophyten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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53
STOFFWECHSEL UND ENERGIEHAUSHALT
Enzyme und Zellstoffwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 Struktur der Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Aminosäuren; Peptidbindung . . . . . . . . . .
1.2 Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Proteinstruktur . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Wirkungsweise der Enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Eigenschaften der Enzyme . . . . . . . . . . . . .
2.2 Enzyme als Katalysatoren . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Wirkungsspezifität und
Substratspezifität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Hemmung und Regulation der Enzyme . .
3 Bau- und Inhaltsstoffe der Zellen . . . . . . . . . . . . .
3.1 Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Kohlenhydrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Nucleinsäuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Porphyrine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Untersuchungsverfahren der Biochemie . .
Exkurs: Elektrophorese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Energiehaushalt (von Zelle und Organismus) . . . .
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1 Chemisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Energieumsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 ATP als Energieüberträger . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Grundumsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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71
Stoffwechsel und Energiehaushalt der Pflanze . . . .
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1 Pflanze und Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Wasserhaushalt der Zelle . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Wasserabgabe der Pflanze . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Plasmolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Die Wurzel als Organ
der Wasser- und Ionenaufnahme . . . . . . . .
1.4 Wasser- und Stofftransport
in der Pflanze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Guttation und „Bluten“ bei Pflanzen . . . .
1.5 Wasser- und Ionenverfügbarkeit . . . . . . . . .
2 Pflanze und Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Pflanze und Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Die Mineralstoffversorgung der Pflanze . . . . .
4 Pflanze und Licht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Stoffproduktion und Fotosynthese . . . . . . .
Exkurs: Die Entdeckung der Grundlagen für
.
die Fotosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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84
4.2
4.3
Das Blatt als Organ der Fotosynthese . . . . .
Die Abhängigkeit der Fotosynthese
von Umweltfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Besondere Fotosynthese-Formen als
Standortanpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Blattfarbstoffe und Lichtabsorption . . . . . .
Exkurs: Pflanzenlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projektvorschläge: Was Farbe ausmacht . . . . . . . .
4.6 Die Primärvorgänge der Fotosynthese . . . .
4.7 Die Sekundärvorgänge
der Fotosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 Fotosyntheseprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung der Fotosynthese . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Markierungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Nachwachsende Rohstoffe . . . . . . . . . . . . .
5 Die Chemosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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99
Energieumsatz und Betriebsstoffwechsel . . . . . . . . 100
1 Stoffabbau und Energiegewinn durch
Zellatmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Gärungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Untersuchungsmethoden des
Stoffaufbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Umsetzungen im Intermediärstoffwechsel . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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103
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Stoffwechsel und Energiehaushalt bei
Tier und Mensch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
1 Stoffwechsel bei Tier und Mensch . . . . . . . . . . . .
1.1 Nahrungserwerb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Ernährungsformen der Säugetiere . . . . . . .
1.3 Verdauung und Resorption . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Verdauung und Resorption
im Tierreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Verdauung und Resorption
beim Menschen . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Tierische Parasiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Blut und Blutkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Kreislaufsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Blutkreislauf der Wirbellosen . . . . . . . . . . .
3.3 Blutkreislauf der Wirbeltiere . . . . . . . . . . . .
3.4 Blutkreislauf beim Menschen . . . . . . . . . . .
Exkurs: Sport und Stoffwechsel . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Lymphe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Blut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Atmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Lungenatmung der Wirbeltiere . . . . . . . . .
4.2 Gasaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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122
5
4.3
Regelung der äußeren Atmung
beim Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Atmung in großer Höhe und
beim Tauchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Kiemenatmung der Fische . . . . . . . . . . . . .
4.5 Atmung bei Schnecken,
Krebsen und Spinnen . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6 Die Tracheenatmung der Insekten . . . . . . . .
5 Ausscheidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Ausscheidung bei den Wirbellosen . . . . . . .
5.2 Bau und Funktion der Niere
des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Wasser- und Salzhaushalt . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Die Dialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Der Wasser- und Salzhaushalt beim
Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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128
2.1 Vegetarismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Fast Food . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Slow Food . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Bodybuilding und Ernährung . . . . . . . . . . .
2.5 Trennkost und Makrobiotik . . . . . . . . . . . .
3 Krank durch falsche Ernährung . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Zuckerkrankheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Gicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Fettleibigkeit (Adipositas) . . . . . . . . . . . . . .
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155
155
156
Essstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
129
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131
132
133
1 Anorexie (Magersucht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Bulimie (Ess-Brech-Sucht) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Binge-Eating-Störung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Therapeutische Ansätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
158
159
159
160
161
BIOLOGIE UND PRODUKTION
ÖKOLOGIE UND UMWELT
Nahrungsmittelproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Allgemeine Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
1 Alkoholische Gärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Milchsäuregärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Projektvorschläge: Die Milch macht’s . . . . . . . . . . . .
3 Essigsäuregärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bevölkerungswachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
134
136
137
142
Biotechnische Einsatzgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
1 Lebensmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Antibiotika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Zellkulturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Enzymtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Kläranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Kompostierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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143
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145
146
147
Ressourcenverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
1 Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Landwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Stickstoffeintrag in den Boden . . . . . . . . . .
3 Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Rohstoffe und Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Rohstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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169
172
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174
174
174
Konflikte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
1 Der Nord-Süd-Konflikt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
2 Zukunftsbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
MENSCH UND GESUNDHEIT
Ernährung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
AUFGABEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exkurs: Zucker: Nahrungs- und Genussmittel . . . . . .
Exkurs: Vitamine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Spezielle Ernährungsformen . . . . . . . . . . . . . . . .
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Bildquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
6
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153