Biologie kompakt für Dummies

René Fester Kratz lehrt Zell- und Mikrobiologie und bildet zukünftige Lehrer aus.Donna Rae Siegfried schreibt seit 15 Jahren medizinische und naturwissenschaftliche Artikel in Zeitschriften wie Men’s Health oder Organic Gardening. Sie ist Autorin von Anatomie und Physiologie für Dummies.

• Über die Autorinnen 17Einführung 19Über dieses Buch 19Konventionen in diesem Buch 20Was Sie nicht lesen müssen 20Törichte Annahmen über den Leser 20Wie dieses Buch aufgebaut ist 21Teil I: Grundlagen der Biologie 21Teil II: Zellvermehrung und Genetik – das Thema Sex aus Sicht des Biologen 22Teil III: Die Welt ist klein und vernetzt 22Teil IV: Struktur und Funktion tierischen Lebens – Unmengen verschiedener Systeme 23Teil V: Der Top-Ten-Teil 23Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 23Wie es weitergeht 24Teil I: Grundlagen der Biologie 25Kapitel 1 Die Erforschung der belebten Welt 27Am Anfang steht immer die Zelle 27Leben erzeugt Leben: Reproduktion und Genetik 28Kapitel 2 Die Chemie des Lebens 31Die Unterscheidung zwischen Atomen, Elementen und lonen 31Atome – Bausteine der Materie 31Elemente – die chemischen Grundbestandteile 32Ionen – immer geladen 32Isotope – ein wenig Abwechslung muss sein 33Moleküle, Verbindungen und Bindungen 33Moleküle mit einem Grundgerüst aus Kohlenstoff: Die Grundlage allen Lebens 35Die Energiequelle: Kohlenhydrate 35Der Auf- und Abbau von Zuckern 38Die Umwandlung von Glukose in Speicherstoffe 38Die Lebensgrundlage: Proteine 39Der Aufbau von Proteinen 39Die wichtigsten Aufgaben von Proteinen 40Die Steuerelemente: Nukleinsäuren 41Desoxyribonukleinsäure (DNA) 42Ribonukleinsäure (RNA) 44Strukturelemente, Energielieferanten und mehr: Lipide 44Kapitel 3 Die lebende Zelle 47Die Zelle – ein Überblick 47Ein Einblick in die Welt der Prokaryoten 49Der Aufbau eukaryotischer Zellen 51Zellen und Organellen 52Die Plasmamembran: Zusammenhalt muss sein 53Das Flüssig-Mosaik-Modell 54Stofftransport durch die Plasmamembran 56Passive Transportvorgänge 57Aktive Transportvorgänge 59Das Zytoskelett – Stütze der Zelle 59Der Zellkern – die Kontrollinstanz 60Die Ribosomen – Werkbank für den Proteinaufbau 61Das endoplasmatische Retikulum – die Fabrik der Zelle 62Der Golgi-Apparat – die Packstation der Zelle 62Lysosomen – die Müllabfuhr der Zelle 63Peroxisomen – die Entgifter der Zelle 63Mitochondrien – die Kraftwerke der Zelle 64Chloroplasten – Energieumwandler, die nicht jede Zelle hat 65Enzyme – Starthilfe für Reaktionen 65Enzyme verändern sich nicht … 67… sondern verringern die Aktivierungsenergie 68Cofaktoren und Coenzyme – Helfer der Enzyme 69Die Kontrolle von Enzymen durch hemmende Rückkopplung 69Kapitel 4 Energie als Bestandteil des Lebens 71Die Umwandlung von Molekülen 71Energieübertragung mittels ATP 72Nahrungsaufnahme zur Versorgung mit Material und Energie 74Nahrungssuche und Nahrungserzeugung 74Photosynthese: Nahrungserzeugung aus Sonnenlicht, Kohlenstoffdioxid und Wasser 76Energieumwandlung – Nutzung der Sonne als Energiequelle 78Die Verbindung von Stoffen und Energie 79Zellatmung: Energiegewinn durch Nahrungsaufspaltung mit Hilfe von Sauerstoff 80Aufspaltung der Nahrung 81Energieübertragung auf ADP unter Bildung von ATP 83Teil II: Zellvermehrung und Genetik – das Thema Sex aus Sicht des Biologen 85Kapitel 5 Teilen, um zu erobern: Die Zellteilung 87Vermehrung: Sicherung des Fortbestandes 87Willkommen bei der DNA-Vervielfältigung 89Zellteilung: Die Ablösung von Altem durch Neues 93Interphase: Zeit, sich zu ordnen 94Mitose: Gerechtes Teilen unter Geschwistern 97Die vier Abschnitte der Mitose 97Meiose: Vielfalt durch »den kleinen Unterschied« 98Meiose I 103Meiose II 104Wie die geschlechtliche Vermehrung zur genetischen Vielfalt beiträgt 104Mutationen 105Crossing-over 105Unabhängige Zuordnung 106Befruchtung 106Ausbleibende Trennung 106Die Geschlechtschromosomen 108Kapitel 6 Zu Ehren von Mendel: Die Grundlagen der Genetik 111Einzigartigkeit: Erbliche Merkmale und Faktoren, die sie beeinflussen 111Versuche mit Erbsen: Die Mendel’schen Vererbungsregeln 113Reinzucht der Elterngeneration 114Die Untersuchung der Nachkommen: F1- und F2-Generationen 114Ein Überblick über Mendels Ergebnisse 115Genetische Fachbegriffe 116Kreuzungszucht 118Die genetische Forschung beim Menschen 121Das Zeichnen von Stammbäumen 121Die Untersuchung der Art der Vererbung 122Schlussfolgerungen für Merkmale 125Kapitel 7 Das Buch des Lebens: DNA und Proteine 127Proteine erzeugen Merkmale, und DNA erzeugt Proteine 127Der Weg von der DNA über die RNA zum Protein: Der Kernsatz der molekularen Biologie 128Das Abschreiben der Botschaft der DNA: Transkription 129Die Helfer bei der Transkription 131Die Vorgänge bei der Transkription 131Die abschließenden Arbeiten: Die RNA-Verarbeitung 133Die Übersetzung des genetischen Codes: Translation 134Der Nutzen von Codons und Anticodons 136Die Vorgänge bei der Translation 137Fehler und ihre Folgen: Die Bedeutung von Mutationen 140Die Kontrolle der Zelle durch Steuerung der Gene 142Die Anpassung an Umweltveränderungen 143Experten durch Differenzierung 143Kapitel 8 Die Arbeit mit dem genetischen Code: DNA-Technologie 147Die Bandbreite der DNA-Technologie 148Das Schneiden von DNA mit Hilfe von Enzymen 148Das Zusammenführen von DNA aus unterschiedlicher Herkunft 149Die Trennung von Molekülen durch Gelelektrophorese 151Das Kopieren von Genen mittels PCR 152Das Lesen von Genen: DNA-Sequenzierung 154Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms 156Genetisch veränderte Organismen 158Argumente für die Nutzung von GVO 158Bedenken bei der Nutzung von GVO 159Teil III: Die Welt ist klein und vernetzt 163Kapitel 9 Erkundung der belebten Welt: Biodiversität und Klassifikation 165Biodiversität: Die Stärke der Vielfaltund Unterschiedlichkeit 165Die Bedeutung der Biodiversität 166Die Bedrohung der Biodiversität durch menschliches Handeln 167Das Aussterben von Arten 168Grundpfeiler von Lebensgemeinschaften 169Indikatoren 170Der Erhalt der Biodiversität 170Ruhmlose Helden: Die Bakterien 172Bakterien ähnlich und doch anders: Die Archäen 172Vertraute Lebensformen: Die Eukaryoten 173Der Baum des Lebens: Das Klassifikationssystem der Lebewesen 176Verwandtschaftsbeziehungen und Domänen 177Die Einteilung des Lebens in immer kleinere Gruppen 178Bedeutungsvolle Namensgebung 182Kapitel 10 Das Zusammenleben von Organismen 183Ökosysteme bringen alles zusammen 183Die Untersuchung von Populationen 184Populationsdichte 184Populationsdynamik 185Das Wachstum von Populationen 186Das biotische Potenzial 188Faktoren, die das Wachstum von Populationen beeinflussen 188Die Aufnahmefähigkeit eines Lebensraumes 189Wachstumskurven 190Die Erdbevölkerung oder menschliche Population 191Das explosionsartige Wachstum der menschlichen Population 191Das demografische Übergangsmodell 193Energie- und Stoffkreisläufe in einem Ökosystem 194Der Fluss der Energie 196Energetische Grundregeln 197Die Energiepyramide 197Stoffkreisläufe in Ökosystemen 199Der Kohlenstoffkreislauf 200Kapitel 11 Die Entstehung von Arten in einer Welt im Wandel 203Die Herkunft des Lebens – ein Blick in die Geschichte 204Wie Charles Darwin jahrhundertealte Annahmen über das Leben auf der Erde hinterfragt 205Was wir alles den Vögeln zu verdanken haben 205Darwins Theorie der biologischen Evolution 207Die natürliche Selektion 207Natürliche und künstliche Selektion im Vergleich 208Die Bedingungen, unter denen natürliche Selektion stattfindet 209Die vier Arten der natürlichen Selektion 210Belege für die biologische Evolution 212Biochemie 213Vergleichende Anatomie 213Geografische Verteilung von Arten 215Molekularbiologie 216Fossile Funde 217Beobachtungen 217Datierung mit Hilfe von Radioisotopen 218Widerstreit der Meinungen: Evolution versus Kreationismus 219Die Evolution des Menschen 221Fossile Funde 222Spurensuche in der DNA 225Das große Gehirn von Homo sapiens 226Teil IV: Struktur und Funktion des tierischen Lebens – zwei der wichtigsten Organsysteme 229Kapitel 12 Das Nervensystem 231Der komplizierte Aufbau des Nervensystems 231Die Unterschiede zwischen ZNS und PNS 232Die Struktur von Nervenzellen 233Die Signalverarbeitung durch Nervenzellen 235Reflexe: Handeln, ohne nachzudenken 236Das Gehirn 237Die Ausbreitung von Nervenimpulsen 239Die Reizung einer Nervenzelle 239Die Reizübermittlung zwischen Nervenzellen 241Kapitel 13 Fortpflanzung bei Tieren 245Ungeschlechtliche Vermehrung 245Geschlechtliche Vermehrung 246Die Gameten 247Spermatogenese: Die Erzeugung von Zellen, die sich schwimmend fortbewegen 248Oogenese: Die Erzeugung von Eizellen 248Das Paarungsverhalten und andere Vorbereitungen für den großen Moment 250Paarungszeiten 251Die Suche nach einem Paarungspartner 251Die Fortpflanzung bei Tieren 253Differenzierung, Individualentwicklung und Determination 255Die Fähigkeit, zu jeder beliebigen Zelle werden zu können 256Teil V: Der Top-Ten-Teil 259Kapitel 14 Zehn großartige Entdeckungen der Biologie 261Das Unsichtbare sichtbar machen 261Die Entdeckung des Antibiotikums: Penicillin 262Der Pockenschutz des Menschen 262Die Aufklärung der DNA-Struktur 262Die Aufklärung und Bekämpfung von Erbdefekten 263Die Aufklärung der Grundregeln der modernen Genetik 263Die Theorie der natürlichen Selektion 264Die Formulierung der Zelltheorie 264Energiebewegung durch den Krebs-Zyklus 265DNA-Vervielfältigung durch PCR 265Stichwortverzeichnis 267