Über die Autorin 7

Über die Überarbeiterin 7

Einleitung 23

Über dieses Buch 23

Formale Regelungen in diesem Buch 23

Was Sie nicht lesen müssen 24

Was Sie von diesem Buch erwarten können 24

Wie dieses Buch aufgebaut ist 25

Teil I: Grundlagen der Biologie 25

Teil II: Zellvermehrung und Genetik - Das Thema Sex aus Sicht des Biologen 25

Teil III: Die Welt ist klein und vernetzt 26

Teil IV: Struktur und Funktion tierischen Lebens - Unmengen verschiedener Systeme 26

Teil V: Struktur und Funktion des pflanzlichen Lebens - Es ist nicht leicht, grün zu sein 26

Teil VI: Der Top-Ten-Teil 27

Symbole, die Sie durch das Buch begleiten 27

Wegweiser durch dieses Buch 27

Teil I Grundlagen Der Biologie 29

Kapitel 1 Die Erforschung der belebten Welt 31

Am Anfang steht immer die Zelle 32

Leben erzeugt Leben: Reproduktion und Genetik 32

Der Zusammenhang zwischen Ökosystemen und Evolution 33

Einblicke in die Anatomie und Physiologie der Tiere 34

Der Vergleich zwischen Pflanzen und Menschen 35

Kapitel 2 Die Erforschung des Lebens 37

Die belebte Natur: Warum Biologen das Leben untersuchen und wie sie es definieren 37

Beobachtungen als Schlüssel zum Verständnis der Welt 40

Einführung in die wissenschaftliche Arbeit 41

Versuchsplanung 44

Der fortwährende Austausch neuer Ideen in der Wissenschaft 49

Auffinden wissenschaftlicher Informationen 50

Wissenschaftliche Fachzeitschriften: Strenge Maßstäbe für die Publikation sichern die Qualität 51

Lehrbücher: Informationsquelle für Studenten 52

Die Boulevardpresse: Vorsicht vor falschen Informationen 52

Das Internet: Eine Fülle von Informationen, aber ohne Gewähr für Richtigkeit 53

Kapitel 3 Die Chemie des Lebens 55

Warum es wichtig ist, etwas über die Materie zu wissen 55

Die Unterscheidung zwischen Atomen, Elementen und Isotopen 56

Elemente - Die chemischen Grundbestandteile 57

Moleküle, Verbindungen und Bindungen 61

Säuren und Basen - Was sich chemisch dahinter verbirgt 62

Die pH-Skala - Ein 'p'raktisches 'H'ilfsmittel 62

Puffer - immer um Ausgleich bemüht 64

Moleküle mit einem Grundgerüst aus Kohlenstoff: Die Grundlage allen Lebens 64

Was ist das Besondere an 'natürlichen' Zuckern? 66

Die Lebensgrundlage: Proteine 68

Die Steuerelemente: Nukleinsäuren 70

Strukturelement, Energielieferant und mehr: Lipide 73

Kapitel 4 Die lebende Zelle 77

Die Zelle - ein Überblick 77

Ein Einblick in die Welt der Prokaryoten 79

Der Aufbau eukaryotischer Zellen 80

Zellen und Organellen 82

Die Plasmamembran: Zusammenhalt muss sein 83

Das Flüssig-Mosaik-Modell 83

Stofftransport durch die Plasmamembran 85

Passive Transportvorgänge 85

Aktive Transportvorgänge 87

Das Zytoskelett - Stütze der Zelle 87

Der Zellkern - die Kontrollinstanz 88

Die Ribosomen - Werkbank für den Proteinaufbau 89

Das endoplasmatische Retikulum - die Fabrik der Zelle 89

Der Golgi-Apparat - die Packstation der Zelle 90

Lysosomen - die Müllabfuhr der Zelle 90

Peroxisomen - die Entgifter der Zelle 90

Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle 91

Chloroplasten - Energieumwandler, die nicht jede Zelle hat 91

Enzyme - Starthilfe für Reaktionen 92

Enzyme verändern sich nicht ... 93

..., sondern verringern die Aktivierungsenergie 94

Cofaktoren und Coenzyme - Helfer der Enzyme 95

Die Kontrolle von Enzymen durch hemmende Rückkopplung 95

Kapitel 5 Energie als Bestandteil des Lebens 97

Wo Energie überall eine Rolle spielt 97

Die Regeln der Energie 98

Die Umwandlung von Molekülen 99

Energieübertragung mittels ATP 99

Nahrungsaufnahme zur Versorgung mit Material und Energie 101

Nahrungssuche und Nahrungserzeugung 101

Photosynthese: Nahrungserzeugung aus Sonnenlicht, Kohlenstoffdioxid und Wasser 103

Energieumwandlung - Nutzung der Sonne als Energiequelle 104

Die Verbindung von Stoffen und Energie 105

Zellatmung: Energiegewinn durch Nahrungsaufspaltung mithilfe von Sauerstoff 106

Aufspaltung der Nahrung 107

Energiespeicherung in Form von ATP 108

Energie im Körper 110

Teil II Zellvermehrung Und Genetik - Das Thema Sex Aus Sicht Des Biologen 113

Kapitel 6 Teilen, um zu erobern: Die Zellteilung 115

Vermehrung: Sicherung des Fortbestands 115

Willkommen bei der DNA-Vervielfältigung 117

Zellteilung: Die Ablösung von Altem durch Neues 120

Interphase: Zeit, sich zu ordnen 121

Mitose: Gerecht teilen unter Geschwistern 122

Die vier Abschnitte der Mitose 123

Der Verbleib der Tochterkerne: Zytokinese als Fortbewegungsmittel 124

Meiose: Vielfalt durch 'den kleinen Unterschied' 126

Meiose I 129

Meiose II 130

Wie die geschlechtliche Vermehrung zur genetischen Vielfalt beiträgt 131

Mutationen 131

Crossing-over 132

Unabhängige Zuordnung 132

Befruchtung 132

Ausbleibende Trennung 133

Die Geschlechtschromosomen 135

Kapitel 7 Zu Ehren von Mendel: Die Grundlagen der Genetik 137

Ursachen der Einzigartigkeit: erbliche Merkmale und Faktoren, die sie beeinflussen 137

Versuche mit Erbsen: Die mendelschen Vererbungsregeln 140

Reinzucht der Elterngeneration 140

Die Untersuchung der Nachkommen: F1- und F2-Generationen 141

Ein Überblick über Mendels Ergebnisse 141

Genetische Fachbegriffe 142

Kreuzungszucht 144

Die genetische Forschung beim Menschen 146

Das Zeichnen von Stammbäumen 147

Die Untersuchung der Art der Vererbung 149

Schlussfolgerungen für Merkmale 150

Kapitel 8 Das Buch des Lebens: DNA und Proteine 151

Proteine erzeugen Merkmale, und DNA erzeugt Proteine 151

Der Weg von der DNA über die RNA zum Protein: Der Kernsatz der molekularen Biologie 152

Das Abschreiben der Botschaft der DNA: Transkription 153

Die abschließenden Arbeiten: mRNA-Prozessierung 156

Die Übersetzung des genetischen Codes: Translation 158

Fehler und ihre Folgen: Die Bedeutung von Mutationen 163

Kapitel 9 Die Arbeit mit dem genetischen Code: DNA-Technologie 171

Die Bandbreite der DNA-Technologie 172

Klonierung Teil 1: DNA mithilfe von Enzymen spezifisch schneiden 172

Klonierung Teil 2: Das Verbinden von DNA aus unterschiedlicher Herkunft 173

Die Trennung von Molekülen durch Gelelektrophorese 175

Das Kopieren von DNA mittels PCR 176

Das Lesen von Genen: DNA-Sequenzierung 178

Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms 179

Genetisch veränderte Organismen 182

Argumente für die Nutzung von GVO 182

Bedenken bei der Nutzung von GVO 183

Teil III Die Welt Ist Klein Und Vernetzt 187

Kapitel 10 Erkundung der belebten Welt: Biodiversität und Klassifikation 189

Biodiversität: Die Stärke der biologischen Vielfalt und Unterschiedlichkeit 189

Die Bedeutung der Biodiversität 190

Die Bedrohung der Biodiversität durch menschliches Handeln 191

Die Aussterben von Arten 192

Grundpfeiler von Lebensgemeinschaften 193

Indikatoren 193

Der Erhalt der Biodiversität 194

Das Leben bewusst wahrnehmen 195

Ruhmlose Helden: Die Bakterien 195

Bakterienähnlich und doch anders: Die Archaeen 196

Vertraute Lebensformen: Die Eukaryoten 196

Der Baum des Lebens: Das Klassifikationssystem der Lebewesen 198

Verwandtschaftsbeziehungen und Domänen 200

Die Einteilung des Lebens in immer kleinere Gruppen 201

Bedeutungsvolle Namensgebung 203

Kapitel 11 Das Zusammenleben von Organismen 205

Ökosysteme bringen alles zusammen 205

Biome: Lebensgemeinschaften 206

Freund oder Feind: Wechselbeziehungen zwischen den Arten 208

Die Untersuchung von Populationen 209

Die Methoden der Populationsökologie 209

Populationsdichte 209

Dispersion 210

Populationsdynamik 211

Überlebensrate und Überlebensmuster 211

Das Wachstum von Populationen 214

Das biotische Potenzial 214

Faktoren, die das Wachstum von Populationen beeinflussen 215

Die Aufnahmefähigkeit eines Lebensraums 216

Wachstumskurven 216

Die Erdbevölkerung oder menschliche Population 217

Das explosionsartige Wachstum der menschlichen Population 217

Das demografische Übergangsmodell 219

Energie- und Stoffkreisläufe in einem Ökosystem 220

Der Fluss der Energie 222

Energetische Grundregeln 222

Die Energiepyramide 224

Stoffkreisläufe in Ökosystemen 225

Der hydrologische Kreislauf 226

Der Kohlenstoffkreislauf 227

Der Phosphorkreislauf 228

Der Stickstoffkreislauf 229

Kapitel 12 Die Entstehung von Arten in einer Welt im Wandel 233

Die Herkunft des Lebens - ein Blick in die Geschichte 234

Wie Charles Darwin jahrhundertealte Annahmen über das Leben auf der Erde hinterfragte 235

Was wir alles den Vögeln zu verdanken haben 235

Darwins Theorie der biologischen Evolution 236

Die natürliche Selektion 237

Natürliche und künstliche Selektion im Vergleich 237

Die Bedingungen, unter denen natürlichen Selektion stattfindet 238

Die vier Arten der natürlichen Selektion 239

Belege für die biologische Evolution 241

Biochemie 241

Vergleichende...