Naturwissenschaften Biologie: Grundlagen und Zellbiologie Lerntext, Aufgaben mit Lösungen, Glossar und Zusammenfassungen Markus Bütikofer unter Mitarbeit von Zensi Hopf und Guido Rutz W^ ;;;^! ;»*'* '^'*.. As - 1 ULB Darmstadt IWIllllllllllllllllll 16286230
e: Grundlagen und Zellbiologie Inhaltsübersicht Teil A Was ist Biologie? 11 Biologie: Die Lehre vom Lebenden 13 Teil B Grundlagen aus der Chemie 31 2 Stoffe und Teilchen 3 Chemische Reaktionen 4 Luft, Wasser und die Stoffe des Lebens 33 Teil C Zellbiologie 71 5 Grundlagen und Methoden der Zellbiologie 6 Ein erster Blick in die Zelle 7 Das elektronenmikroskopische Bild der Zelle 8 Die Zelltypen Teil D Der Zellstoffwechsel 129 9 Der Stoffwechsel der Zelle im Überblick 10 Der Stoffaustausch der Zelle 11 Die Regulation des Zellstoffwechsels 12 Assimilationsvorgänge 13 Dissimilationsvorgänge 132 159 Teil E Vermehrung und Entwicklung der Zelle 175 14 Zellwachstum und Zellvermehrung 15 Zelldifferenzierung und Spezialisierung Teil F Anhang 201 i: Vernetzte Zellen im Hirn bei 400facher Vergrößerung. Zellen sind die Bauteile der Lebewesen, ihre Zusammenarlarmöglicht die Leistungen der Organe und der ganzen Organismen. INHALTSÜBERSICHT
Inhaltsverzeichnis Einleitung Empfehlungen für das Studium mit diesem Buch 7 9 Teil A Was ist Biologie? 11 12 1 Biologie: Die Lehre vom Lebenden 13 1.1 Die Biologie als Naturwissenschaft 1.2 Die Kennzeichen der Lebewesen 1.3 Die Strukturen des Lebendigen 1.4 Die großen Teilgebiete der Biologie 13 16 26 29 Teil B Grundlagen aus der Chemie 31 32 Stoffe und Teilchen 33 2.1 Reinstoffe und Gemische 2.2 Das Teilchenmodell und die drei Aggregatzustände 2.3 Die Teilchen, aus denen Stoffe bestehen 2.4 Elemente und Verbindungen 2.5 Organische und anorganische Stoffe 33 34 36 40 44 3 Chemische Reaktionen 3.1 Die Umwandlung von Stoffen 3.2 Die Reaktionsgleichung 3.3 Der Energieumsatz bei chemischen Reaktionen 47 48 4 Luft, Wasser und die Stoffe des Lebens 4.1 Die Luft 4.2 Das Wasser und wässrige Lösungen 4.3 Die Stoffe des Lebens (Übersicht) 4.4 Makromoleküle 4.5 Die Kohlenhydrate 4.6 Die Lipide 4.7 Die Eiweiße 4.8 Die Nucleinsäuren 55 58 59 60 63 64 67
: Qrundlagen und Zellbiologie Teil C Zellbiologie 71 72 Grundlagen und Methoden der Zellbiologie 5.1 Die Entdeckung der Zelle und die Zelltheorie 5.2 Mikroskope geben Einblick 6 Ein erster Blick in die Zelle 6.1 Die Pflanzenzelle im Lichtmikroskop 6.2 Die Tierzelle im Vergleich zur Pflanzenzelle 76 84 7 Das elektronenmikroskopische Bild der Zelle 7.1 Übersicht 7.2 Die Biomembran - eine raffinierte Grenzschicht 7.3 Die Zellmembran 7.4 Das Membransystem des Cytoplasmas 7.5 Der Zellkern bewahrt das Erbgut und steuert die Zelle 7.6 Die Ribosomen produzieren die Eiweiße 7.7 Die Piastiden bilden Zucker, Stärke oder Farbstoffe 7.8 Die Mitochondrien und die Zellatmung 7.9 Das Cytoskelett und die Bewegungen (in) der Zelle 7.10 Die Zellwand schützt und stützt 8 Die Zelltypen 8.1 Die Eucyte von Tieren und Pflanzen 8.2 Die Procyte der Bakterien 92 97 99 104 108 108 111 115 120 127 Teil D Der Zellstoffwechsel 129 130 Der Stoffwechsel der Zelle im Überblick 9.1 Der Stoffwechsel eines autotrophen Einzellers 9.2 Der Stoffwechsel eines heterotrophen Einzellers 10 Der Stoffaustausch der Zelle 10.1 Überblick über den Stoffaustausch der Zelle 10.2 Endocytose und Exocytose 10.3 Die Diffusion 10.4 Die Osmose 10.5 Der Stofftransport durch die Membran 11 Die Regulation des Zellstoffwechsels 11.1 Die Regulation des Stoffaustausches 11.2 Enzyme als Katalysatoren 11.3 Die Regulation der Enzyme 11.4 Stoffwechselketten und Fließgleichgewicht 132 133 134 137 138 141 147 1 154 157
12 Assimilationsvorgänge 159 12.1 Übersicht 12.2 Die Fotosynthese 12.3 Die Chemosynthese 159 161 166 13 Dissimilationsvorgänge 13.1 13.2 13.3 Übersicht Die Zellatmung Die Gärungen 169 171 Teil E Vermehrung und Entwicklung der Zelle 175 176 14 Zellwachstum und Zellvermehrung 14.1 Die Bedeutung der Zellteilung 14.2 Der Zellzyklus 14.3 Die Mitose 14.4 Die Teilung des Cytoplasmas 14.5 Die Chromosomenzahl bleibt konstant 14.6 Haploide und diploide Zellen 14.7 Befruchtung und Meiose 15 Zelldifferenzierung und Spezialisierung 15.1 Einzeller 15.2 Kolonien und Vielzeller 15.3 Zelldifferenzierung, Spezialisierung und Arbeitsteilung 15.4 Gewebe und Organe 179 1 184 185 186 188 192 194 197 Teil F Anhang 201 Zusammenfassung Teil A: Was ist Biologie? Zusammenfassung Teil B: Grundlagen aus der Chemie Zusammenfassung Teil C: Zellbiologie Zusammenfassung Teil D: Der Zellstoffwechsel Zusammenfassung Teil E: Vermehrung und Entwicklung der Zelle Lösungen zu den Aufgaben Glossar Stichwortverzeichnis Bildnachweise 202 204 210 218 225 229 244 262 265