Chemische Kreisläufe in der Natur

Prof. Dr.-Ing. Vollrath Hopp, Ehrenmitglied der Universität Rostock, Dreieich

• I Bevölkerungswachstum – Life Sciences – Globalisierung.- 1 Bevölkerungsdichte, Stoffdichte, Energiedichte.- 2 Historisches.- 3 Lebenswissenschaften.- 4 Degradation.- 5 Globalisierung.- 6 Rückblick und Ausblick.- 7 Schlussbemerkung – Globalisierung der Risiken.- II Chemie in der Natur – Chemie in der Technik.- 8 Was ist Chemie?- 9 Die Bausteine der Stoffe.- 10 Der stoffliche Aufbau der menschlichen Umwelt.- 11 Der Weg vom einfachen zum komplexen Molekülaufbau.- 12 Oxidation und Reduktion als typische Stoffumwandlungen in Natur und Technik.- 13 Energieträger und Energieumsatz.- 14 Stoffkreisläufe in der Natur, im Organismus und in der Chemiewirtschaft.- 15 Zyklus zwischen dem Nutzungssystem der Technik und dem Regenerationssystem der Natur.- 16 Vom Prinzip der Wechselwirkungen.- 17 Die Chemie der Halbleiterbauelemente und Informationsübertragung.- III Wasser.- 18 Wasserkreislauf im menschlichen Körper.- 19 Wasserverteilung in der Natur.- 20 Aufbereitung von Wasser.- IV Mineralienund Nährstoffe.- 21 Oxide.- 22 Über das Ökosystem des Bodens.- 23 Kurzbeschreibung einiger Gesteine und Böden.- 24 Lithosphäre.- 25 Biosphäre.- 26 Energiedichte.- 27 Pseudosphäre.- 28 Humus.- 29 Degradation und Regeneration von Böden.- V Vom Stickstoff über die Aminosäuren zu den Proteinen.- 30 Stickstoff, N2.- 31 Aminosäuren.- 32 Proteine.- 33 Proteide, konjugierte Proteine.- 34 Stickstofffixierung.- 35 Pflanzeneiweiß und tierisches Eiweiß.- 36 Essenzielle Aminosäuren und ihre wirtschaftliche Verwertung.- 37 Harnstoffzyklus.- 38 Stoffwechselreaktionen von Aminosäuren.- 39 Die Wirkung von Nitraten im Blutgefäßsystem.- 40 Zusammenfassung über die Rolle des Stickstoffs als Bioelement.- VI Phosphorsäure, Phosphate – ihre Bedeutung im Stoffwechselprozess.- 41 Chemische Eigenschaften der Phosphorsäure.- 42 Calciumphosphate als mineralischer Bestandteil der Knochen.- 43 Phosphonsäure.- 44 Pentanatriumtriphosphat, Na5P3O10.- 45 Eutrophierung von Gewässern.- 46 Phosphate im Stoffwechselprozess.- 47 Phosphorylierung.- 48 Phosphate, ihre Strukturen, chemotechnischen und biochemischen Funktionen – eine Übersicht.- 49 Phosphate als Nährsubstanz für Pflanzen – Düngemittel.- 50 Wirtschaftliches.- VII Schwefel und seine biochemischen Verbindungen.- 51 Vorkommen.- 52 Bioleaching von Erzen.- 53 Schwefel, seine biochemischen und technischen Eigenschaften.- 54 Schwefeloxide und ihre Eigenschaften.- 55 Sulfonamide.- 56 Sulfonylharnstoffe als Antidiabetika.- 57 Thiole, Mercaptane.- 58 Schwefel in Heterozyklen (Thiamin, Vitamin B1).- 59 Der Schwefelstoffwechsel in der Biosphäre.- 60 Disulfidbrückenbindungen.- VIII Düngemittel und Düngung.- 61 Bedarf der Pflanzen an Nährelementen.- 62 Düngung.- 63 Kalkstickstoff.- 64 Zusammenhang zwischen Düngung und Nahrungsmittelproduktion.- 65 Stallmist, Jauche und Gülle – wirtschaftseigene organische Dünger.- 66 Zusammenspiel im Ökosystem.- IX Von den Stoff- und Energiequellen.- 67 Fotosynthese.- 68 Biologische und technische Prozesse – einVergleich.- 69 Energie- und Stoffumwandlungen als Aufbau- und Abbauprozesse.- 70 Reaktionskomponenten der biochemischen Aufbau- und Abbaureaktionen.- X Schlüsselprodukte der organischen Chemie und ihre Rohstoffquellen.- 71 Technische Schlüsselprodukte.- 72 Biochemische Schlüsselprodukte.- XI Die Hydrierung.- 73 Hydrierung von elementarem Stickstoff.- 74 Kohlenstoffdioxid als Wasserstoffakzeptor für die Glucosesynthese in der Natur  .- 75 Die Fotosynthese.- 76 Stärke – ein Polymerisationsprodukt.- 77 Polyfructosane.- 78 Cellulose.- 79 Xylane und Hemicellulose.- XII Verdauung.- 80 Beim Menschen.- 81 Bei Wiederkäuern – der Pansen als Fermenter.- 82 Methanabbau durch Bakterien.- 83 Der Treibhauseffekt.- 84 Koprophagen.- XIII Glykolisation als Ursache des Alterungsprozesses im menschlichen Organismus.- 85 Chemismus der Glykolisation.- 86 Die Maillard-Reaktion.- 87 Folgereaktionen der Amadori-Umlagerung.- 88 Hämoglobin A1C im Blut von Diabetikern.- 89 Laborversuchemit kristallinen Proteinen der Augenlinse.- 90 Laborversuche mit Kollagen.- 91 Arteriolosklerose.- 92 Veränderungen an den DANN.- 93 Aminoguanidin gegen das Altern.- XIV Energie.- 94 Masse-Energie-Äquivalenz.- 95 Von der Atmung und Verbrennung.- 96 Von den Energieformen.- 97 Physiologische Energie.- 98 Entropie.- 99 Thermogenese.- 100 Treibende Faktoren für Ausgleichsvorgänge.- 101 Der thermodynamische Wirkungsgrad.- 102 Funktionsweise eines mit fossilen Energierohstoffen befeuerten Wärmekraftwerkes.- XV Bevölkerungsdichte – Stoffdichte – Energiedichte.- 103 Bevölkerungsdichte.- 104 Stoffverdichtung in Rohstoffquellen.- 105 Energiedichten einiger Energieträger.- 106 Einheiten zum Messen von Energie.- 107 Die Sonne als Energiequelle der Erde.- XVI Fette und Öle.- 108 Historisches über Fette und Öle.- 109 Fettsäuren – Übersicht.- 110 Fettsäuren und ihre Biosynthese.- 111 Pflanzenöle aus Raps.- 112 Fette, ihr biologischer Abbau.- 113 Einteilung der Fette nach ihrer Herkunft.- 114 Wachse.- 115 Harze.- 116 Phospholipide bzw. Phosphatide.- 117 Nährstoffversorgung der Zellen.- 118 Tenside.- 119 Seifen und Verseifung.- 120 Fettalkohole.- 121 Alkylpolyglucoside.- 122 Entschäumer.- 123 Glycerin.- 124 Überblick über die Fettchemie.- 125 Wirtschaftliches.- XVII Vitamine.- 126 Fettlösliche Vitamine.- 127 Wasserlösliche Vitamine.- 128 Vitaminähnliche Wirkstoffe.- 129 Antioxidantien.- 130 Wirtschaftliches und Anwendung.- 131 Herstellungsmethoden.- XVIII Enzyme – Biokatalysatoren.- 132 Die chemische Zusammensetzung von Enzymen – Coenzyme und Apoenzyme.- 133 Enzymkinetik.- 134 Immobilisierte Enzyme.- 135 Archaebakterien – extremophile Bakterien und Enzyme.- 136 Technische Herstellung von Enzymen.- 137 Wirtschaftliches und Anwendungen.- XIX Hormone –Endokrinologie.- 138 Einteilung.- 139 Beschreibung der Wirkungsweise einiger Hormone.- 140 Insulin als Therapiehormon.- 141 Insulinmangel und sein Einfluss auf den Stoffwechsel.- 142 Insulingewinnung aus den Bauchspeicheldrüsen von Tieren.- 143 Insulingewinnung durch genveränderte Escherichia coli.- 144 Großtechnische Humaninsulinproduktion.- 145 Depotinsulin – Langzeitinsulin.- 146 Hyperglykämie und Hypoglykämie.- 147 Antidiabetika.- 148 Wirtschaftliches.- XX Konservierung.- 149 Auslösende Faktoren der Zersetzung von verderblichen Stoffen.- 150 Konservierungsmethoden für Nahrungsmittel und Futtermittel.- 151 Mikrobiologische und enzymatische Verfahren zur Konservierung.- 152 Toxische Substanzen durch Mikroorganismen.- 153 Alkoholhaltige Getränke als durstlöschende Flüssigkeiten.- XXI Zitronensäure: Beispiel für ein biotechnisches Produkt.- 154 Eigenschaften und Vorkommen.- 155 Herstellung.- 156 Verwendung.- 157 Zuckerrübenmelasse als Rohstoff.- 158 Wirtschaftliches.- XXII Süßungsmittel.- 159 Beschreibung von Sinnesorganen.- 160 Produkte zum Süßen.- 161 Chemische Struktur und süßende Geschmackswirkung.- 162 Herstellung Acetosulfam K – ein Beispiel.- 163 Wirtschaftliches.- 164 Historisches über den Rübenzucker.- 165 Die Honigbiene.- XXIII Pflanzenschutz.- 166 Historisches.- 167 Pflanzen.- 168 Zellen lebender Systeme.- 169 Pflanzenschädlinge.- 170 Methoden des Pflanzenschutzes- 171 Wirkungsweise von chemischen Pflanzenschutzmitteln.- 172 Integrierter Pflanzenschutz.- 173 Pflanzenschutz- und Pflanzenzucht durch Gentechnik.- 174 Gentechnik im Pflanzenschutz.- 175 Grundoperationen der Gentechnologie.- 176 Kontrollierte Expression.- 177 Wirtschaftliches.- XXIV Rohstoffquellen für Grundnahrungsmittel.- 178 Getreide.- 179 Zöliakie.- 180 Mutterkorn und Getreidepilze.- 181 Weizen.- 182 Mais.- 183 Reis.- 184 Die Kartoffel.- 185 Maniok.- 186 Die Olive.- 187 Futtermittel.- 188 Die Landflächen in Deutschland und ihre Nutzung.- XXV Von den Versorgungs- und Entsorgungssystemen des menschlichen Körpers.- 189 Was ist Leben?- 190 Herz-Kreislauf-System.- 191 Herz.- 192 Atmungsorgane – Atmung.- 193 Magen-Darm-Kanal.- 194 Die Entsorgung und ihre Organe.- 195 Das Nervensystem.- 196 Fortpflanzung.- 197Teratologie.- XXVI Was sind Arzneimittel?- 198 Grobgliederung von Arzneimitteln nach Anwendungsgebieten.- 199 Methoden aus dem medizinischen und pharmazeutischen Bereich.- 200 Entwicklung und Herstellung eines Arzneimittels.- 201 Darreichungsformen von Arzneimitteln.- 202 Fertigungsbedingungen.- 203 Verpacken von Arzneimittelspezialitäten.- 204 Pharmakodynamik und Pharmakokinetik.- 205 Wirtschaftliches.-  XXVII Weltweite Infektionskrankheiten.- 206 Einleitung.- 207 Ebola-Ausbruch in Westafrika.- 208 Infektionskrankheiten, die durch Vektoren übertragen werden.- 209 Infektionskrankheiten durch Vektoren.- 210 Schlussfolgerungen.- XXVIII Vergleichbare mathematische Funktionen zur Beschreibung von Vorgängen in Natur und Technik.- 211 Über Modelle und Funktionen als Synthesesprache.- 212 Zustandsfunktionen.- 213 Überlagerungsprozesse.- 214 Verweilzeitfunktionen von Arzneimitteln und Produktlebenszyklen als Überlagerungsfunktionen.- 215 Beschreibung von mikroskopischen Zuständen.- 216 Veränderungsprozesse als Rhythmen und Schwingungen.- 217 Exponentielle Evolutionskurve.- 218 Die Zeit als Parameter in technischen, biologischen, soziologischen und ökonomischen Prozessen.- XXIX Anhang.