2 Stoffwechsel2. 1 Energieversorgung beim Menschen 80 Energiebereitstellung und Leistung 82 Energiebereitstellung und Nutzung 84 Die Glykolyse — der erste Schritt der Zellatmung 86 EXTRA: Gärung 87 Der Abbau der Brenztraubensäure 88 Die Atmungskette — der letzte Schritt der Zellatmung 90 Material Energieversorgung beim Menschen 92 Die Muskelkontraktion benötigt Energie 94 Professionelles Training 96
2. 2 Stoffwechsel und Verdauung 98 Energiebereitstellung und Aktivität 100 Messung des Energieumsatzes 101 Ausgewogene Ernährung 102 Verdauung und Verfügbarkeit der Nährstoffe 104 EXTRA: Die Darmflora 105 Resorption und Transport der Nährstoffe 106 Energie- und Baustoffwechsel 108 EXTRA: Einseitige Diäten 109 Körpergewicht und Regulation 110 Material Steuerung und Regelung im Stoffwechsel 111 Ernährung aus den Fugen? 112
2. 3 Fotosynthese und Stoffaufbau 114 Ernährung von Tieren und Pflanzen 116 EXTRA: Parasitierende Pflanzen 117 Zusammenwirken der Pflanzenorgane 118 Licht — Energiequelle für die Fotosynthese 120 Material Modellexperiment zur Anregung von Chlorophyll 121 Praktikum Fotosynthese 122 Praktikum Trennung von Blattfarbstoffen 123 Die Fotoreaktion — der erste Teil der Fotosynthese 124 Synthesereaktion — der zweite Teil der Fotosynthese 126 Fotosynthese im Überblick 127 Fotosynthese und Umweltfaktoren 128 Fotosynthesespezialisten C4- und CAM-Pflanzen 129 Biomasseproduktion durch Pflanzenwachstum 130 EXTRA: Bildung von Speicherstoffen 131 Chemosynthese 132 Material Chemosynthese und anoxygene Fotosynthese 133
3 Genetik3. 1 Klassische Genetik 140 Chromosomenanalyse beim Menschen 142 Meiose und die Bildung der Keimzellen 144 Assistierte Reproduktion 146 Expression von Merkmalen 148 Down-Syndrom 150 Material Umstrittene Reproduktionsmethoden 151 Gregor Mendel — Entdecker der Vererbungs- regeln 152 Klassische Verfahren der Humangenetik 154 Material Erbgänge 156 Pränatale Diagnostik 158
3. 2 Molekulargenetik 160 Die chemische Natur des genetischen Materials 162 Praktikum DNA-Isolierung 163 Die Nucleinsäuren DNA und RNA 164 Die Verdopplung der DNA bei Eukaryoten 166 Material Replikation der DNA 168 PCR — DNA-Replikation im Reagenzglas 169 Transkription — der erste Teil der Protein- biosynthese 170 Genetischer Code 172 Translation — die Funktion der t-RNA 173 Translation — ein Protein entsteht 174 Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten 176 Proteine 178 Genregulation bei Prokaryoten 180 Regulation der Proteinbiosynthese 182 Erweiterter Genbegriff 183 Genom, Proteom und Epigenom in der Forschung 184 DNA — Schäden und Reparatur 186 Material Veränderungen der DNA 188 Sequenzierung der DNA 190 Methode Gel-Elektrophorese 191 Material Chorea Huntington 192 Der genetische Fingerabdruck 194 Alterung von Zellen 196
3. 3 Gentechnik 198 Anwendungsgebiete der Gentechnik 200 Grundprinzipien der Gentechnik 202 Material Gentechnische Verfahren 204 Gentherapie 206 Gentechnik in der Lebensmittelproduktion 208 Klassische Tier- und Pflanzenzüchtung 210 Synthetische Biologie 212
4 Immunbiologie4. 1 Funktion des Immunsystems 220 Bakterien 222 Viren 224 Protozoen und Pilze 225 Mechanismen des Immunsystems 226 Ablauf der Immunreaktion 228 Praktikum Fresszellen 230 Material Prionen 231 Maßnahmen gegen Infektionen 232 Aids 234 Allergien 236 Autoimmunerkrankungen 238 EXTRA: Transplantationserfolg 239
KOMPAKT 240 KLAUSUR-TRAINING 241
5 Neurobiologie und Hormone5. 1 Hormone 244 Das Hormonsystem des Menschen 246 Hormonklassen und ihre Wirkungsmechanismen 248 Typische Erkrankungen der Hormondrüsen 250 Hormonelle Steuerung des Zyklus der Frau 252 Material Hormone und Biorhythmus 253 Stress 254
5. 2 Das Nervensystem 256 Nervenzellen 258 Das Ruhepotenzial 260 Potenzialänderungen 262 Erregungsweiterleitung 264 Codierung 266 Synapse 267 Verrechnung an Synapsen 268 Reflexe 270 Sinne des Menschen 272 Nervensystem des Menschen 274 Das menschliche Gehirn 276 EXTRA: Evolution des Gehirns 277 Drogen und Sucht 278 Lernen 280 Neurodegenerative Erkrankungen 282 Material Methoden der Hirnforschung 284
6 Verhaltensbiologie6. 1 Verhalten 292 Grundlagen der Verhaltensforschung 294 EXTRA: Sozialverhalten und Rangordnung 295 Genetisch bedingte und erlernte Verhaltens- komponenten 296 EXTRA: Kaspar-Hauser-Experimente 297 Typisches Verhalten und Schlüsselreize 298 Material Attrappenversuche bei Silbermöwen 300 Prägung 301 Anpassung von Verhaltensweisen 302 Konditionierung 304 Lernen und Selbsterkennen bei Tieren 306 Lernen und Intelligenz beim Menschen 308 EXTRA: Information und Kommunikation 309 Sozialsysteme 310 Geschlechterrollen und Paarungserfolg 312 EXTRA: Infantizid 313 Aggressives Verhalten 314 Mobbing 316
KOMPAKT 318 KLAUSUR-TRAINING 319
7 Ökologie
7. 1 Beziehungen von Lebewesen zu ihrer Umwelt 322 Grundbegriffe der Ökologie 324 Einfluss der Temperatur auf Lebewesen 326 Abiotische Umweltfaktoren 328 Praktikum Modellexperimente zum Wärme- haushalt von Tieren 329 Nahrungsbeziehungen 330 Die ökologische Nische und Konkurrenz 332 Material Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen 334 Material Wechselbeziehungen zwischen Lebe- wesen und Umwelt 335 Populationsentwicklung 336 Fortpflanzungsstrategien 338 EXTRA: Modell der ökologischen Primärstrategien 339 Nahrungsbeziehungen 340 Population und Metapopulation 342 Material Neophyten- und Neozoenpopulationen 343
7. 2 Ökosysteme und der Einfluss des Menschen 344 Trophiestufen und ökologische Pyramiden 346 Stabilität und Sukzession im naturnahen Wald 348 Lokale Stoffkreisläufe im Wald 350 Tropischer Regenwald 352 Material Tropischer Regenwald 353 Ökosystem See 354 Eutrophierung und Regeneration eines Sees 356 Selbstreinigung im Fließgewässer 358 Material Abwasserreinigung 359 Der globale Kohlenstoffkreislauf 360 Bevölkerung und Welternährung 362 Ressource Wasser 364 Der Klimawandel 366 Ökologischer Fußabdruck und Biokapazität 368 Praktikum Der persönliche Ökologische Fußabdruck 369
8 Evolution8. 1 Evolution und Verwandtschaft 376 Die Entstehung der Evolutionstheorie 378 Variabilität 380 Material Variabilität 381 Selektion 382 Material Industriemelanismus 384 Die Synthetische Evolutionstheorie 386 EXTRA: Naturwissenschaftliche Theoriebildung 386 Material Koevolution 387 Allopatrische Artbildung 388 Rassenkreis und Art 390 Sympatrische Artbildung 391 Adaptive Radiation 392 Gendrift 393 Das Hardy-Weinberg-Modell 394 Material Genpool und Evolution 396 Verwandtschaft erkennen 398 Molekulare Hinweise auf Verwandtschaft 400 Methoden der Altersbestimmung von Fossilien 402 Material Lebende Fossilien und Brückentiere 403 Evolution des Menschen 404 Entwicklungsschritte zum Menschen 406 EXTRA: Aufrechter Gang und Oberschenkelhals 407 Fossilfunde des Menschen 408 Material Hypothesen zum aufrechten Gang 410 Material Forschungsmethoden 411 Neandertaler und moderner Mensch 412 Verwandtschaft heutiger Menschen 414 Kulturelle Evolution 416 Entstehung des Lebens 418 Die Evolution der Lebewesen auf der Erde 420 EXTRA: Eine moderne Endosymbiose 421
KOMPAKT 422 KLAUSUR-TRAINING 424
Basiskonzept Struktur und Funktion 426 Basiskonzept Kompartimentierung 428 Basiskonzept Steuerung und Regelung 430 Basiskonzept Geschichte und Verwandtschaft 432 Basiskonzept Variabilität und Angepasstheit 434 Basiskonzept Reproduktion 436 Basiskonzept Stoff- und Energieumwandlung 438 Basiskonzept Information und Kommunikation 440
