Kompendium zum Nachschlagen, Lernen und Üben des für die Mittelstufe an Gymnasien relevanten Stoffes.
Themengebiete: Organisationsstufen und Vielfalt der Lebewesen, Biodiversität der wirbellosen Tiere, Evolutionsbiologie, Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen, Genetik.
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Vorwort
Organisationsstufen und Vielfalt der Lebewesen . . . . . . . . . .. . . . . . . . 1
1 Leben auf der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 2
1.1 Typische Kennzeichen der Lebewesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 2
1.2 Zellen als Bausteine der Lebewesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 3
1.3 Zellen können sich teilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 7
1.4 Die Entwicklung des Lebens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 10
1.5 Ordnungssystem für die Vielfalt der Lebewesen . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 15
2 Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1 Vermehrung der Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Ernährungsformen und Stoffwechseltypen der Bakterien . . . . .. . . 24
3 Die Entstehung der eukaryotischen Vielfalt . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 32
3.1 Eukaryotische Einzeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 32
3.2 Vom Einzeller zum Vielzeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 38
3.3 Mehr Vielfalt durch sexuelle Fortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.4 Nutzung neuer Lebensräume -
Der Übergang vom Wasser ans Land . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 46
Einblick in die Biodiversität der wirbellosen Tiere . . . . . . . . . . . .. . . . 61
1 Hohltiere - Der Tierstamm der Nesseltiere . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 62
1.1 Charakteristische Merkmale der Hohltiere . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 62
1.2 Nesseltiere des Süßwassers - Der Süßwasserpolyp Hydra . . . . . . . .. . . 63
1.3 Nesseltiere des Salzwassers - Quallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 64
2 Der Tierstamm der Weichtiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 71
2.1 Charakteristische Merkmale der Weichtiere . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 71
2.2 Die Klasse der Schnecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 73
2.3 Die Klasse der Muscheln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4 Die Klasse der Kopffüßer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 76
3 Der Tierstamm der Ringelwürmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 81
3.1 Charakteristische Merkmale der Ringelwürmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.2 Der Regenwurm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 81
4 Insekten - eine Tierklasse des Stammes der Gliederfüßer . . . . . . . . . . . . 88
4.1 Der äußere Körperbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 89
4.2 Der innere Körperbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 90
4.3 Fortbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 93
4.4 Ernährungsstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 97
4.5 Sinnesleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .100
4.6 Fortpflanzung und Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 102
4.7 Staatenbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .104
4.8 Vielfalt der Insekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 111
5 Spinnentiere - eine Tierklasse des Stammes der Gliederfüßer . . . . . . 120
5.1 Äußerer und innerer Körperbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 121
5.2 Fortbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 123
5.3 Ernährungsstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 124
5.4 Sinnesleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .125
5.5 Fortpflanzung und Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 125
5.6 Vielfalt der Spinnentiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 126
6 Krebstiere - eine Tierklasse des Stammes der Gliederfüßer . . . . . . . . . . 131
6.1 Äußerer und innerer Körperbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 131
6.2 Fortbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .134
6.3 Ernährungsstrategien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 135
6.4 Sinnesleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 135
6.5 Fortpflanzung und Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 136
6.6 Vielfalt der Krebstiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 136
Die Evolutionstheorie - eine naturwissenschaftliche Erklärung zur Entstehung der Arten .. 141
1 Belege des evolutionären Wandels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 142
1.1 Historische Entwicklung der Evolutionstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
1.2 Spuren aus der Vergangenheit - die Fossilien . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 146
1.3 Brückentiere als Übergangsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 149
1.4 Homologie und Analogie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 151
1.5 Rudimente und Atavismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 155
2 Die Evolutionsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 162
2.1 Genetische Variabilität - die Vielfalt der Nachkommen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
2.2 Isolation - die Unterbrechung des Genflusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 163
2.3 Gendrift - die zufällige Auslese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 165
2.4 Selektion - die natürliche Auslese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 167
3 Die stammesgeschichtliche Entwicklung des Menschen . . . . . . . . . . . . . . 173
3.1 Verwandtschaft zwischen dem Menschen und den übrigen Menschenaffen . . . . . .. . 174
3.2 Die humane Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .178
Sexualität, Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen . . . . . . .. . . 187
1 Biologische Grundlagen der Entstehung menschlichen Lebens . . . . . . . . . .. . . 188
1.1 Pubertät . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
1.2 Bau und Funktion der männlichen Geschlechtsorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
1.3 Bau und Funktion der weiblichen Geschlechtsorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
1.4 Der weibliche Zyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 195
1.5 Schwangerschaft und Geburt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 199
2 Medizinische, ethische und gesellschaftliche Aspekte menschlicher Sexualität . . . . . . 208
2.1 Empfängnisverhütung und Familienplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 208
2.2 Schutz vor sexuell übertragbaren Erkrankungen . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 212
2.3 Reproduktionsmedizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 213
2.4 Präimplantationsdiagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 216
2.5 Pränataldiagnostik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 216
Grundlagen der Genetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 223
1 Die Molekulargenetik - Grundlagen zur Funktion der Erbinformation auf der Ebene der Moleküle . . 224
1.1 Bau und Bedeutung der Proteine (Eiweißstoffe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
1.2 Die DNS als Informationsträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 227
1.3 Vom Gen zum Merkmal - die Proteinbiosynthese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
2 Zytogenetik - Grundlagen aus der Zellbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
2.1 Das Karyogramm des Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 237
2.2 Die Replikation - die identische Verdoppelung der DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
2.3 Meiose - der Zellteilungsvorgang bei der Keimzellbildung . . . . . . . . . . . . . . . 241
2.4 Meiosefehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
3 Die klassische Genetik - Grundlagen zu den Vererbungsregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
3.1 Die ersten beiden MENDELSCHEN Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
3.2 Die 3. MENDELSCHE Regel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 254
3.3 Die Bedeutung der Arbeit von Gregor MENDEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
4 Humangenetik - Grundlagen der Vererbung beim Menschen . . . . . . . . . . .. . . . . 262
4.1 Vererbung des Geschlechts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 262
4.2 Vererbung der Blutgruppenmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
4.3 Vererbung von Krankheiten - die Erbkrankheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
5 Gentechnik - Grundlagen zu den Eingriffen in das Erbgut . . . . . . . . . . . 273
5.1 Einsatz von gentechnisch veränderten Mikroorganismen in Industrieprozessen - Weiße Gentechnik .. 274
5.2 Neuartige Pflanzen für die Landwirtschaft - Grüne Gentechnik . . . . . . . . 276
5.3 Organismen mit rotem Blut in der Medizin und Pharmazie - Rote Gentechnik . . . . .. . . . . 278
Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 287
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 345