Allgemeine Biologie

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Allgemeine Biologie
mit Lernzielorientierung
für Mediziner und Biologen
Von
Prof. Dr. H. U. Koecke
Ehemaliges Zoologisches Institut
der Philipps-Universität
(Lahn)
völlig neu bearbeitete Auflage
Mit 80 Abbildungen, 3 Tabellen und 9 Schemata
sowie einem integrierten Lernzielkatalog
„Biologie für Mediziner"
F. K. Schattauer Verlag
-
Inhaltsverzeichnis
A . Allgemeine Cytologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
. Aufbau der Zelle: Feinstruktur. Funktionen der Organellen . . 1
1. Protoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
13
2 . Karyoplasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Größe und Form von Zellen . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 . Zellmembran (Plasmalemma. Cytoplasmamembran) . . . . 16
Aufbau und Funktion der Zellmembran . . . . . . . . . 16
Der stofflicheAufbau der Zellmembran . . . . . . . 18
DieGlycocalix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
Zellkontakt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
6) Transportvorgänge in der Membran
(Transmembrantransport) . . . . . . . . . . . . . . 73
E) Das Cytoskelett und die Zellmembran . . . . . . . .
82
Transportvorgänge durch Verlagerung der Membran
(Endocytosen und Exocytosen) . . . . . . . . . . . 95
Receptoren der Zellmembran . . . . . . . . . . . . 104
6) Enzyme in der Zellmembran . . . . . . . . . . . . . 116
Membranwachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5 . Membransysteme im Cytoplasma . . . . . . . . . . . . . .
Endoplasmatisches Reticulum . . . . . . . . . . . . . .
„Rauhes"endoplasmatisches Reticulum . . . . . . .
„Glattes"endoplasmatisches Reticulum . . . . . . .
Golgi-Feld und Diktyosomen . . . . . . . . . . . . . .
Lysosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Peroxisomen (microbodies) . . . . . . . . . . . . . . .
Mitochondrien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 . Zellorganellen ohne Membrananteile . . . . . . . . . . . .
Ribosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Centriole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mikrotubuli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zelleinschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Oberflächendifferenzierungen der Zelle . . . . . . . . .
Microvilli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bau und Funktion von Cilien . . . . . . . . . . . . .
127
128
133
138
147
159
170
175
193
193
205
210
216
220
220
221
7 . DerZellkern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
227
Kernhülle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
232
Chromosomen und Nucleolus . . . . . . . . . . . . . . 235
Chromosomenbau und Genorte . . . . . . . . . . . 237
Nucleolusund Entstehung derRibosomen . . . . . . 261
Inhaltsverzeichnis
. Funktionen der Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I. Proteinbiosynthese: Grundlage für Zellwachstum.
267
Zellvermehrung und Genwirkung . . . . . . . . . . . . . . . 268
1. Proteinbiosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
271
hlüsselsubstanz:der genetische Code . . . . 271
er RNA: Transkription . . . . . . . . . . . . 274
. . . . . . . . . . . . . . . 274
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
(Polypeptide): Translation . . . . 292
er Aminosäuren . . . . . . . . . . 293
.......................
295
on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
298
tionundRecyclingder Ribosomen . . . . . 302
ung der Proteinbiosynthese . . . . . . . 305
anskription . . . . . . . . . . . . . . . 309
anslation . . . . . . . . . . . . . . . . 311
mmung der Transkriptionsaktivität . . . 315
achstumsfaktoren als Genregulatoren . 316
)und Zellteilung (Cytokinese) . . . . . .
rphase) . . . . . . . . . . . . . . . . .
se . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ation der DNA der Chromosomen . . .
323
327
329
332
......................
344
tose) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
.....................
346
.....................
349
......................
354
.....................
355
kinese) . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
erer Organismen am Beispiel
......................
361
......................
368
.....................
370
...................
...................
der Reifeteilungen . . . . . . . . .
en . . . . . . . . . . . . . . . . .
Reduktionsteilung) . . . . . . .
...................
...................
...................
.................
quationsteilung) . . . . . . . .
373
373
374
376
376
376
389
390
390
391
Inhaltsverzeichnis
Chromosomenfehlverteilungen . . . . . . . . . . . . .
Nomenklatur der reifenden Geschlechtszellen.
Keimbahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. Mendelsche Erbgange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. Abhängigkeit der Genwirkung von der Funktion
des Genproduktes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Letalfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stoffwechselblock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phänokopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pharmakogenetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Die Mendelschen Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Autosomaler monohybrider Erbgang . . . . . . . . . .
Autosomaler dihybrider Erbgang . . . . . . . . . . . .
Geschlechtsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . .
Geschlechtsgebundene Erbgänge . . . . . . . . . . . .
3. Beziehungen zwischen Genotyp und Phänotyp . . . . . . .
Penetranz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Expressivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pleiotropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Heterogenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Multifaktorielle Vererbung Polygenie . . . . . . . . .
. Mutationen:ÄnderungenimgenetischenCode . . . . . . . .
1. Qualitative Veränderungen im genetischen Code:
Punktmutationen (Genmutationen) . . . . . . . . . . . . .
Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Deletion und Insertion . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 . Künstliche Erzeugung von Mutationen . . . . . . . . . . .
Strahleninduzierte Mutationen . . . . . . . . . . . . .
Chemische Induktion von Mutationen . . . . . . . . . .
3. Quantitative Veränderungen des genetischen Codes:
Chromosomenmutationen (numerische und strukturelle) . .
Numerische Chromosomenmutationen . . . . . . . . .
Strukturelle Chromosomenmutationen (Chromosomenaberrationen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D . Bau der Gameten. Besamung und Befruchtung . . . . . . . . . . .
I . Bau der Gameten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Bau der Spermien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Acrosom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zellkern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Halsabschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mittelstück (Verbindungsstück) . . . . . . . . . . . . .
Schwanzstück. Schwanzfaden (Hauptstück. Geißel) . . .
2 . Bau der Oocyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
392
394
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402
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425
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426
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454
463
463
463
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468
468
469
469
470
Inhaltsverzeichnis
. Besamung und Befruchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474
1. Besamung
Imprägnation) . . . . . . . . . . . . . . . .
Besamung im Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Agglutination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Acrosomreaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verschmelzung der Gameten . . . . . . . . . . . .
Besamung bei Säugetieren . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Befruchtung (Kernverschmelzung Karyogamie) . . . . .
3. Furchungsteilungen: Beginn der Entwicklung . . . . . . . .
475
475
475
476
478
479
483
486
E . Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
489
I . Evolution der Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
492
1. Hämoglobinmolekül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
494
. Evolution der Chromosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
. Evolution eines Organsystems am Beispiel des
Blutkreislaufes bei Vertebraten . . . . . . . . . . . . . . . . 518
1. Herz und Kiemenregion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
2 . Der Doppelkreislauf bei der Entstehung der
Lungenatmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
527
3. Konsequenzen der Trennung von Lungen- und
533
Körperkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 . Abwandlung der ursprünglichen Anlagen durch
536
neue Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F. Morphologie und Physiologie der ein- und mehrzelligen
Organismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I . Amöboide ZellbewegungenundGewebsentstehung . . . . .
1. Amöboide Zellbewegung
................
2 . Gewebsentstehung und Zelldifferenzierung . . . . . . . .
3. Gewebsentstehung und funktionale Veränderungen . . .
. Die Entstehung des Bewegungsapparates der Vertebraten . .
.
.
.
.
.
541
541
541
550
558
563
G . Ökologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
569
I . Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
570
. Autökologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
578
1. Temperatur und Homoiothermie . . . . . . . . . . . . . . 583
2 . Lichteinwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
589
3 . Akklimatisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
597
. Populationsökologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
600
. Biozönotischer Zusammenhang . . . . . . . . . . . . . . . . 608
V . Nahrungsketten und Stoffkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . 616
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
623
............................
655
Sachverzeichnis