Biologie kompakt für Dummies

Der schnelle Überblick für Schüler, Studentenund jeden, den es sonst noch interessiert

Müssen Sie sich in der Schule oder im Studium mit Bio–logie beschäftigen? Keine Sorge, dieses Buch hilft Ihnen,wenn Sie sich einen schnellen Überblick über das Themaverschaffen wollen. Die Autoren erklären leichtverständlich, was Sie über den Aufbau von Zellen,Mikroorganismen, Biodiversität, Genetik sowie Evolution undCo. wissen sollten. Damit ist Biologie kompakt fürDummies der perfekte Nachhilfelehrer für die Tasche:einfach, kompetent und günstig.

Über die Autorinnen 7

Einführung 19

Über dieses Buch 19

Konventionen in diesem Buch 19

Was Sie nicht lesen müssen 20

Törichte Annahmen über den Leser 20

Wie dieses Buch aufgebaut ist 21

Teil I: Grundlagen der Biologie 21

Teil II: Zellvermehrung und Genetik Das Thema Sex ausSicht des Biologen 21

Teil III: Die Welt ist klein und vernetzt 22

Teil IV: Struktur und Funktion tierischen Lebens Unmengen verschiedener Systeme 22

Teil V: Der Top–Ten–Teil 22

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 22

Wie es weiter geht 23

Teil I Grundlagen der Biologie 25

Kapitel 1 Die Erforschung der belebten Welt 27

Am Anfang steht immer die Zelle 27

Leben erzeugt Leben: Reproduktion und Genetik 28

Kapitel 2 Die Chemie des Lebens 29

Die Unterscheidung zwischen Atomen, Elementen und Ionen 29

Atome Bausteine der Materie 29

Elemente Die chemischen Grundbestandteile 30

Ionen immer geladen 30

Isotope ein wenig Abwechslung muss sein 30

Moleküle, Verbindungen und Bindungen 31

Moleküle mit einem Grundgerüst aus Kohlenstoff: DieGrundlage allen Lebens 32

Die Energiequelle: Kohlenhydrate 32

Der Auf– und Abbau von Zuckern 34

Die Umwandlung von Glukose zu Speicherstoffen 34

Die Lebensgrundlage: Proteine 35

Der Aufbau von Proteinen 36

Die wichtigsten Aufgaben von Proteinen 36

Die Steuerelemente: Nukleinsäuren 37

Desoxyribonukleinsäure (DNA) 38

Ribonukleinsäure (RNA) 39

Strukturelement, Energielieferant und mehr: Lipide 40

Kapitel 3 Die lebende Zelle 43

Die Zelle ein Überblick 43

Ein Einblick in die Welt der Prokaryoten 45

Der Aufbau eukaryotischer Zellen 46

Zellen und Organellen 47

Die Plasmamembran: Zusammenhalt muss sein 48

Das Flüssig–Mosaik–Modell 49

Stofftransport durch die Plasmamembran 50

Passive Transportvorgänge 51

Aktive Transportvorgänge 53

Das Zytoskelett Stütze der Zelle 53

Der Zellkern die Kontrollinstanz 54

Die Ribosomen Werkbank für den Proteinaufbau 54

Das endoplasmatische Retikulum die Fabrik der Zelle55

Der Golgi–Apparat die Packstation der Zelle 55

Lysosomen die Müllabfuhr der Zelle 56

Peroxisomen die Entgifter der Zelle 56

Mitochondrien die Kraftwerke der Zelle 56

Chloroplasten Energieumwandler, die nicht jede Zelle hat57

Enzyme Starthilfe für Reaktionen 58

Enzyme verändern sich nicht ... 59

... , sondern verringern die Aktivierungsenergie 59

Cofaktoren und Coenzyme Helfer der Enzyme 60

Die Kontrolle von Enzymen durch hemmende Rückkopplung60

Kapitel 4 Energie als Bestandteil des Lebens 63

Die Umwandlung von Molekülen 63

Energieübertragung mittels ATP 64

Nahrungsaufnahme zur Versorgung mit Material und Energie 65

Nahrungssuche und Nahrungserzeugung 66

Photosynthese: Nahrungserzeugung aus Sonnenlicht,Kohlenstoffdioxid und Wasser 67

Energieumwandlung Nutzung der Sonne als Energiequelle69

Die Verbindung von Stoffen und Energie 69

Zellatmung: Energiegewinn durch Nahrungsaufspaltung mit Hilfevon Sauerstoff 70

Aufspaltung der Nahrung 71

Energieübertragung auf ADP unter Bildung von ATP 72

Teil II Zellvermehrung und Genetik Das Thema Sex ausSicht des Biologen 75

Kapitel 5 Teilen, um zu erobern: Die Zellteilung 77

Vermehrung: Sicherung des Fortbestandes 77

Willkommen bei der DNA–Vervielfältigung 78

Zellteilung: Die Ablösung von Altem durch Neues 81

Interphase: Zeit, sich zu ordnen 82

Mitose: Gerechtes Teilen unter Geschwistern 85

Die vier Abschnitte der Mitose 85

Meiose: Vielfalt durch »den kleinen Unterschied«86

Meiose I 90

Meiose II 91

Wie die geschlechtliche Vermehrung zur genetischen Vielfaltbeiträgt 91

Mutationen 91

Crossing–over 92

Unabhängige Zuordnung 92

Befruchtung 92

Ausbleibende Trennung 93

Die Geschlechtschromosomen 94

Kapitel 6 Zu Ehren von Mendel: Die Grundlagen der Genetik 97

Ursachen der Einzigartigkeit: erbliche Merkmale und Faktoren,die sie beein–ussen 97

Versuche mit Erbsen: Die Mendel schen Vererbungsregeln98

Reinzucht der Elterngeneration 99

Die Untersuchung der Nachkommen: F1– und F2–Generationen 99

Ein Überblick über Mendels Ergebnisse 100

Genetische Fachbegriffe 101

Kreuzungszucht 102

Die genetische Forschung beim Menschen 105

Das Zeichnen von Stammbäumen 105

Die Untersuchung der Art der Vererbung 106

Schlussfolgerungen für Merkmale 108

Kapitel 7 Das Buch des Lebens: DNA und Proteine 109

Proteine erzeugen Merkmale, und DNA erzeugt Proteine 109

Der Weg von der DNA über die RNA zum Protein: Der Kernsatzder molekularen Biologie 110

Das Abschreiben der Botschaft der DNA: Transkription 111

Die Helfer bei der Transkription 112

Die Vorgänge bei der Transkription 113

Die abschließenden Arbeiten: Die RNA–Verarbeitung 113

Die Übersetzung des genetischen Codes: Translation 114

Der Nutzen von Codons und Anticodons 115

Die Vorgänge bei der Translation 117

Fehler und ihre Folgen: Die Bedeutung von Mutationen 119

Die Kontrolle der Zelle durch Steuerung der Gene 121

Die Anpassung an Umweltveränderungen 122

Experten durch Differenzierung 122

Kapitel 8 Die Arbeit mit dem genetischen Code: DNA–Technologie125

Die Bandbreite der DNA–Technologie 125

Das Schneiden von DNA mit Hilfe von Enzymen 126

Das Zusammenführen von DNA aus unterschiedlicher Herkunft126

Die Trennung von Molekülen durch Gelelektrophorese 128

Das Kopieren von Genen mittels PCR 129

Das Lesen von Genen: DNA–Sequenzierung 129

Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms 132

Genetisch veränderte Organismen 134

Argumente für die Nutzung von GVO 134

Bedenken bei der Nutzung von GVO 134

Teil III Die Welt ist klein und vernetzt 137

Kapitel 9 Erkundung der belebten Welt: Biodiversität undKlassikation 139

Biodiversität: Die Stärke der Vielfalt undUnterschiedlichkeit 139

Die Bedeutung der Biodiversität 140

Die Bedrohung der Biodiversität durch menschliches Handeln140

Das Aussterben von Arten 142

Grundpfeiler von Lebensgemeinschaften 142

Indikatoren 143

Der Erhalt der Biodiversität 143

Ruhmlose Helden: Die Bakterien 144

Bakterien–ähnlich und doch anders: Die Archäen 145

Vertraute Lebensformen: Die Eukaryoten 145

Der Baum des Lebens: Das Klassikationssystem der Lebewesen147

Verwandtschaftsbeziehungen und Domänen 149

Die Einteilung des Lebens in immer kleinere Gruppen 149

Bedeutungsvolle Namensgebung 152

Kapitel 10 Das Zusammenleben von Organismen 153

Ökosysteme bringen alles zusammen 153

Die Untersuchung von Populationen 154

Populationsdichte 154

Populationsdynamik 154

Das Wachstum von Populationen 155

Das biotische Potenzial 157

Faktoren, die das Wachstum von Populationen beeinussen 157

Die Aufnahmefähigkeit eines Lebensraumes 158

Wachstumskurven 158

Die Erdbevölkerung oder menschliche Population 159

Das explosionsartige Wachstum der menschlichen Population159

Das demographische Übergangsmodell 161

Energie– und Stoffkreisläufe in einem Ökosystem162

Der Fluss der Energie 164

Energetische Grundregeln 164

Die Energiepyramide 165

Stoffkreisläufe in Ökosystemen 166

Der Kohlenstoffkreislauf 167

Kapitel 11 Die Entstehung von Arten in einer Welt im Wandel169

Die Herkunft des Lebens ein Blick in die Geschichte169

Wie Charles Darwin jahrhundertealte Annahmen über das Lebenauf der Erde hinterfragt 170

Was wir alles den Vögeln zu verdanken haben 171

Darwins Theorie der biologischen Evolution 172

Die natürliche Selektion 172

Natürliche und künstliche Selektion im Vergleich173

Die Bedingungen, unter denen natürliche Selektion stattndet174

Die vier Arten der natürlichen Selektion 175

Belege für die biologische Evolution 176

Biochemie 177

Vergleichende Anatomie 177

Geographische Verteilung von Arten 178

Molekularbiologie 179

Fossile Funde 180

Beobachtungen 180

Datierung mit Hilfe von Radioisotopen 181

Widerstreit der Meinungen: Evolution versus Kreationismus182

Die Evolution des Menschen 183

Fossile Funde 183

Spurensuche in der DNA 186

Das große Gehirn von Homo sapiens 188

Teil IV Struktur und Funktion des tierischen Lebens zweider wichtigsten Organsysteme 191

Kapitel 12 Das Nervensystem 193

Der komplizierte Aufbau des Nervensystems 193

Die Unterschiede zwischen ZNS und PNS 194

Die Struktur von Nervenzellen 194

Die Signalverarbeitung durch Nervenzellen 196

Reexe: Handeln ohne nachzudenken 197

Das Gehirn 197

Die Ausbreitung von Nervenimpulsen 199

Die Reizung einer Nervenzelle 199

Die Reizübermittlung zwischen Nervenzellen 201

Kapitel 13 Fortpanzung bei Tieren 205

Ungeschlechtliche Vermehrung 205

Geschlechtliche Vermehrung 206

Die Gameten 206

Spermatogenese: Die Erzeugung von Zellen, die sich schwimmendfortbewegen 207

Oogenese: Die Erzeugung von Eizellen 207

Das Paarungsverhalten und andere Vorbereitungen für dengroßen Moment 209

Paarungszeiten 209

Die Suche nach einem Paarungspartner 210

Die Fortpanzung bei Tieren 211

Differenzierung, Individualentwicklung und Determination 212

Die Fähigkeit, zu jeder beliebigen Zelle werden zukönnen 213

Teil V Der Top–Ten–Teil 215

Kapitel 14 Zehn großartige Entdeckungen der Biologie217

Das Unsichtbare sichtbar machen 217

Die Entdeckung des ersten Antibiotikums: Penicillin 217

Der Pocken–Schutz des Menschen 218

Die Aufklärung der DNA–Struktur 218

Die Aufklärung und Bekämpfung von Erbdefekten 218

Die Aufklärung der Grundregeln der modernen Genetik 219

Die Theorie der natürlichen Selektion 219

Die Formulierung der Zelltheorie 219

Energiebewegung durch den Krebs–Zyklus 220

DNA–Vervielfältigung durch PCR 220

Stichwortverzeichnis 221

Rene Fester Kratz lehrt Zell– und Mikrobiologie und bildetzukünftige Lehrer aus. Donna Rae Siegfried
schreibt medizinische und naturwissenschaftliche Artikel und istAutorin von Anatomie und Physiologie
für Dummies.