Inhalt - Klett
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Inhalt Arbeitsmethoden in der Biologie Methoden: Bewerten 12 Methoden: Klausurvorbereitung 14 Methoden: Abituraufgaben 16 1 Genetik Pränatale Diagnostik — nicht invasive Gentests 73 Genetische Beratung 74 Material: Gentests bei Down-Syndrom 75 1. 4 Entwicklung 76 Differenzierung und Entwicklung 76 Embryonale und adulte Stammzellen 78 Krebs – Fehler in der Informationsübertragung 80 Material: Genetische Disposition von Krebs und genetische Beratung 82 Epigenetische Modulation von Krebs 83 Altern 84 Material: Zelltod 85 1. 1 Nucleinsäuren 20 DNA — ein geniales Speichermedium 20 DNA-Replikation 22 PCR — DNA-Replikation im Reagenzglas 23 RNA — mehr als nur eine weitere Nukleinsäure 24 Material: Nucleinsäuren 25 1. 2 Proteinbiosynthese 26 Die Entwicklung des Genbegriffs 26 Material: Genwirkketten 27 Transkription — der erste Schritt der Proteinbiosynthese 28 Transkription 29 Die Entdeckung der m-RNA 30 Hemmversuche bei Acetabularia 31 Der genetische Code 32 Material: Die Entdeckung des genetischen Codes 33 Translation — t-RNA als Vermittler 34 Translation — ein Protein entsteht 36 Modellvorstellung zur Genregulation bei Prokaryoten 38 Material: Genregulation bei Prokaryoten 39 Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten 40 Modellvorstellung zur Genregulation bei Eukaryoten 42 Epigenetik — Gene und Umwelt 44 Material: Epigenetik 46 Material: Zellgedächtnis 47 RNA — Interferenz und Gene Silencing 48 Mutationen 50 Material: Mutationen und Reparaturmechanismen 52 Proteome und Proteomforschung 54 Methoden der Proteomforschung 55 1. 5 Biotechnologie und angewandte Genetik 86 Biotechnische Verfahren — DNA-Restriktion 86 Biotechnische Verfahren — DNA-Transfer 87 Gentechnik in der Medizin 88 Gendatenbanken 90 Assoziationsstudien 91 Gentechnik in der Lebensmittelherstellung 92 Transgene Pflanzen und Tiere 94 Material: Gen-Ethik 96 Übungen: Genetik 98 1. 3 Humangenetik 56 Befruchtung und Meiose 56 Chromosomenmutationen — Veränderungen in Anzahl und Struktur 58 Humangenetik 60 Mukoviszidose — ein folgenreicher Gendefekt 61 Material: Stammbaumanalyse 62 DNA-Analyse 64 Genetischer Fingerabdruck 66 Molekulare Diagnostik bei Chorea Huntington 68 Material: Gentherapie bei Chorea Huntington 69 Präimplantationsdiagnostik 70 Material: Präimplantationsdiagnostik — kritische Positionen 71 Pränatale Diagnostik — invasive und nicht invasive Verfahren 72 3 Inhalt 2 Neurobiologie 2. 1 Nervenzellen 102 Vom Reiz zur Reaktion 102 Das Neuron 103 Biomembranen und Ionenkanäle 104 Das Ruhepotential 106 Das Aktionspotential 108 Weiterleitung des Aktionspotentials 110 Umwandlung von Reizen in elektrische Signale 111 Material: Forschung an Neuronen 112 2. 2 Neuronale Schaltungen 114 Synapsen 114 Verrechnungsprozesse an Synapsen 116 Synapsengifte 118 Material: Synapsengifte 119 Der neuronale Weg vom Reiz zur Reaktion 120 Reflexe 122 2. 3 Sinne 124 Menschliches Auge und Netzhaut 124 Adaptation 125 Funktion der Netzhaut 126 Fototransduktion und Zellverstärkung 128 Farben entstehen im Kopf 130 Wahrnehmung 131 Kontraste verbessern die Wahrnehmung 132 Vom Reiz zum Sinneseindruck 134 2. 4 Bau und Funktion des Nervensystems 136 Nervensystem des Menschen 136 Stress und Entspannung – Neurohormone 138 Lexikon: Bau und Funktion des Gehirns 140 Methoden der Hirnforschung 142 Gedächtnismodelle 144 Neuronale Plastizität — Dauerbaustelle Gehirn 146 Material: Erforschung der Plastizität 148 Degenerative Erkrankungen 150 Schlaf und Traum 152 Sucht nach Belohnung 154 Material: Psychoaktive Stoffe 155 Neuroenhancement — Doping für das Gehirn 156 Übungen: Neurobiologie 158 4 Inhalt 3 Ökologie 3. 1 Lebewesen und Umwelt 162 Wechselbeziehungen in der Biosphäre 162 Einfluss der Temperatur 164 Material: Energie und Lebensweise 165 Ökologische Potenz und Präferenz 166 Material: Präferenz und Toleranz 167 Tiergeografische Regeln 168 Material: Leben mit wenig Wasser — die Kängururatte 169 Der Einfluss von Feuchtigkeit 170 Leben im Salzwasser 172 Zeigerarten — Bioindikatoren 174 3. 2 Ökologische Nische 176 Das Konzept der ökologischen Nische 176 Material: Strudelwürmer 178 Praktikum: Untersuchungen zur ökologischen Nische 179 Konkurrenz um Ressourcen 180 Arten konkurrieren 182 Material: Eichhörnchen und Grauhörnchen 183 3. 3 Dynamik von Populationen 184 Wachsende Populationen 184 Populationsgrößen verändern sich 186 Räuber und Beute 188 Modelle zur Räuber-Beute-Beziehung 190 Mehrartensysteme — Beutewechsel des Luchses 192 Material: Rebhuhndichte 193 Ernährungsstrategien — Spezialisten und Generalisten 194 Parasitismus 195 Symbiose 196 Material: Pilzsymbiose 197 K- und r-Lebenszyklusstrategie 198 Populationsökologie und Pflanzenschutz 200 Material: Abundanz und Dispersion – Neobiota 202 3. 4 Synökologie 204 Gestufte Systeme 204 Biomasseaufbau durch Primärproduktion 206 Fotosynthese — Energieumwandlung 207 Bau und Funktion des Blattes 208 Pflanzen machen Mittagspause 209 Äußere Einflüsse auf die Fotosynthese 210 Sonnenblätter — Schattenblätter 211 Material: Licht und Schatten im Wald 212 Zweigeteilte Fotosynthese 214 Material: Experimente zur zweigeteilten Fotosynthese 215 Die Fotoreaktion 216 Synthesereaktion — Glucosesynthese 218 Material: Fotosynthese 220 Stoffabbau durch Destruenten 221 Kohlenstoffkreislauf 222 Stickstoffkreislauf und Energiefluss 223 Biodiversität 224 3. 5 Land- und Gewässerökosysteme 226 Der Wald 226 Material: Trophiestufen im Wald 228 Sukzession 230 Praktikum: Wald 232 Der See im Jahresverlauf 234 Der oligotrophe See 236 Der eutrophe See 237 Mineralstoffe im See 238 Material: Daphnien im See 240 Fließgewässer 242 Flussauen als Rückzugsraum 244 Renaturierung von Fließgewässern 245 Praktikum: Freilandökologie an Gewässern 246 Meere als Lebensraum 248 Material: Wechselbeziehungen in aquatischen Nahrungsnetzen 250 3. 6 Mensch und Umwelt 252 Weltbevölkerung 252 Regenerative Energiequellen 253 Umweltschutz — Unsere Verantwortung 254 Arten- und Biotopschutz 255 Der ökologische Fußabdruck 256 Schutz der globalen Vielfalt 257 Übungen: Ökologie 258 4 Evolution Material: Fortpflanzungsstrategien 302 Verwandtschaft und Selektion 304 Altruismus 305 Material: Altruismus und Verwandtenselektion 306 Material: Lebenslaufstrategien 308 4. 4 Evolutionstheorie 310 Synthetische Evolutionstheorie 310 Evolutionstheorien im Wandel 312 Mikro- und Makroevolution 314 4. 5 Ähnlichkeit und Verwandtschaft 316 Divergenz und Konvergenz 316 Lexikon: Homologien und Analogien 318 Feststellung von Verwandtschaft 320 Molekulare Verwandtschaft 322 Material: Molekulare Verwandtschaft 324 Allel Alignment 326 Gendatenbanken in der Evolutionsforschung 328 Molekulare Uhren 330 Methoden der Paläontologie 332 Brückentiere 334 Rekonstruktion der Stammesgeschichte 336 4. 6 Evolution des Menschen 338 Der Mensch ist ein Primat 338 Mensch und Schimpanse — ein Vergleich 340 Die frühen Hominiden 342 Homo — eine Gattung erobert die Erde 344 Die Herkunft des heutigen Menschen 346 Neandertaler 348 Material: Neandertaler und moderner Mensch 349 Hautfarbe und Diskriminierung 350 4. 7 Die Evolution des Lebens auf der Erde 352 4. 1 Ähnlichkeit und Verwandtschaft 262 Artenvielfalt und Variabilität 262 Ursachen der Variabilität 264 Evolutionfaktor Selektion 266 Prädisposition 268 Material: Selektion 270 Selektion verändern Populationen 272 Chemische Evolution — organische Makromoleküle entstehen 352 Frühe biologische Evolution — erste lebende Zellen 354 Mehrzeller entstanden mehrmals in der Evolution 356 Neue Gene und Information 357 Systematische Reiche der Lebewesen 358 Übungen: Evolution 360 4. 2 Populationsgenetik 274 Hardy Weinberg 274 Material: Populationsgenetik 276 Gendrift 278 Material: Gendrift 280 Artbildung durch Isolation 282 Allopatrische Artbildung 284 Material: Allopatrische Artbildung 286 Sympatrische Artbildung 288 Adaptive Radiation 290 Material: Radiation der Fledertiere 291 Koevolution – Anpassung und Gegenanpassung 292 Material: Malaria 294 Basiskonzepte 362 System 362 Struktur und Funktion 364 Entwicklung 366 Anhang 368 Lösungen zu den Übungsseiten 368 Glossar 374 Register 386 Bildnachweis 392 4. 3 Evolution und Verwandtschaft 296 Sexuelle Selektion 296 Sexualstrategien 298 Elterninvestition und Geschlechterkonflikte 300 Habitatwahl 301 5
