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Einführung in die Allgemeine Biologie, die Mikrobiologie, die Ökologie und vor allem die Biotechnik für Schüler an Berufsschulen, Chemikanten und Pharmakanten sowie Laboranten.

 

Aus dem Inhalt:

I Grundlagen der Biologie / 1 Eigenschaften und Merkmale lebendiger Systeme 7 / 1.1 Kennzeichen des Lebens 7 / 1.2 Elemente des Lebens 8 / 1.2.1 Proteine (Eiweißstoffe) 9 / 1.2.2 Enzyme (katalytische Proteine) 12 / 1.2.3 Nukleinsäure DNA 14 / 1.2.4 Nukleinsäure RNA 16 / 1.2.5 Kohlenhydrate 16 / 1.2.6 Lipide (Fette) 18 / 2 Zusammenhang zwischen Bau und Funktion von Zellen 19 / 2.1 Prozyten und Euzyten 19 / 2.2 Aufbau von Zellen 19 / 2.2.1 Zellplasma 19 / 2.2.2 Biomembranen 20 / 2.2.3 Zellorganellen 22 / 2.2.4 Chromatin und Chromosomen 27 / 2.3 Zellteilung 30 / 2.4 Veränderungen des Erbgutes (Mutationen) 32 / 3 Stoffwechselvorgänge in Zellen 36 / 3.1 Stoffwechseldefinition 36 / 3.2 ATP und ADP 37 / 3.3 Fotosynthese 38 / 3.4 Biologische Oxidation 40 / 3.5 Alkoholische Gärung 41 / 3.6 Proteinbiosynthese 42 / 4 Systematik der Lebewesen 44 / 4.1 Systematische Einheiten 44 / 4.2 Stammbäume der Lebewesen 45 // II Mikrobiologie / 1 Erscheinungsformen und Eigenschaften von Mikroorganismen 46 / 1.1 Lebewesen des mikrobiologischen Bereichs 47 / 1.2 Eigenschaften der Mikroorganismen 48 / 1.2.1 Natürliche Vorkommen und Verbreitung 48 / 1.2.2 Äußere Gestalt und Größenverhältnisse von Mikroorganismen 50 / 1.2.3 Bakterien - Bau und Lebensweise 53 / 1.2.4 Pilze - Bau und Lebensweise 59 / 1.2.5 Viren - Bau und Lebensweise 63 / 2 Bedeutung der Mikroorganismen 66 / 2.1 Bedeutung der Mikroorganismen für das Leben auf der Erde 66 / 2.2 Bedeutung der Mikroorganismen für den Menschen 68 / 2.2.1 Mikroorganismen als Krankheitserreger 68 / 2.2.2 Mikroorganismen als Lebensmittelverderber 71 / 2.2.3 Mikroorganismen als Verursacher von Korrosion 72 // III Biotechnik / 1 Biotechnik und Gentechnik 75 / 1.1 Geschichte der Biotechnik und Gentechnik 76 / 1.2 Vorteile biotechnischer Verfahren 78 / 2 Biotechnisch wichtige Mikroorganismen und Zellen 80 / 2.1 Produktionsorganismen in der Biotechnik 80 / 2.2 Gentechnik - Erzeugung gentechnisch veränderter Organismen zur Nutzung in biotechnischen Verfahren 82 / 2.2.1 Gentechnik-Überblick 82 / 2.2.2 Nukleinsäureisolierung 84 / 2.2.3 Nukleinsäuredetektion 86 / 2.2.4 Polymerasekettenreaktion PCR 88 / 2.2.5 DNA Banken 90 / 2.2.6 DNA-Sequenzierung 93 / 2.2.7 Klonierung 94 / 2.2.8 Gentechnikgesetz 98 / 3 Umgang mit biotechnisch wichtigen Mikroorganismen und Zellen 100 / 3.1 Mikroorganismen und Zellen als biologische Arbeitsstoffe 100 / 3.2 Grundregeln guter mikrobiologischer Technik 102 / 3.3 Schutz- und Sicherheitsstufen im Labor und in der Produktion 104 / 3.4 Sterilisation und Desinfektion 105 / 3.5 Sterilisationsverfahren 106 / 3.5.1 Feuchte Hitze 106 / 3.5.2 Trockene Hitze 108 / 3.5.3 Gase 108 / 3.5.4 Ionisierende Strahlung 109 / 3.5.5 Sterilfiltration 109 / 3.6 Desinfektionsverfahren 112 / 3.6.1 Physikalische Desinfektionsverfahren 112 / 3.6.2 Chemische Desinfektionsmittel und Desinfektionsverfahren 112 / 3.7 Entsorgung von biologisch kontaminiertem Material 114 / 3.8 Biotechnische Labore 116 / 3.9 Stammhaltung und Konservierung von Mikroorganismen und Zellen 119 / 4 Kultivierung biotechnisch wichtiger Mikroorganismen und Zellen 122 / 4.1 Einflussfaktoren für Wachstum und Vermehrung 122 / 4.1.1 Nährmedium 123 / 4.1.2 Temperatur 126 / 4.1.3 pH-Wert 126 / 4.1.4 Sauerstoff 127 / 4.2 Wachstumsgeschwindigkeit 128 / 4.3 Wachstumsphasen und Wachstumsgeschwindigkeit im flüssigen Nährmedium 130 / 4.4 Wachstum auf festem Nährmedium 132 / 5 Bioreaktoren 134 / 5.1 Bioreaktoren - Aufgaben und Anforderungen 135 / 5.2 Rührkessel-Bioreaktoren 136 / 5.3 Aufbau eines Rührkessel-Bioreaktors 136 / 5.3.1 Komponenten eines Rührkessel-Bioreaktors 137 / 5.3.2 Komponenten zur Erhaltung der Bioreaktoranlagensterilität 140 / 5.3.3 Werkstoffe 142 / 5.4 Betrieb eines Rührkessel-Bioreaktors 144 / 5.4.1 Reinigung und Sterilisation 144 / 5.4.2 Durchmischung und Begasung 148 / 5.4.3 Schaum und Schaumbekämpfung 152 / 5.5 Prozesskontrolle in einem Rührkessel-Bioreaktor 154 / 5.5.1 Messgrößen im Bioreaktor 155 / 5.5.2 Regeln von Messgrößen im Bioreaktor 162 / 5.6 Nicht gerührte Bioreaktoren 166 / 5.6.1 Einwegbioreaktoren 166 / 5.6.2 Geschüttelte Bioreaktoren 168 / 5.6.3 Blasensäulen-Bioreaktor und Airlift-Schlaufenbioreaktor 169 / 5.6.4 Festbett-Bioreaktor und Fließbett-Bioreaktor. 170 / 5.6.5 Membran-Bioreaktoren 171 / 6 Biotechnische Produktionsprozesse 172 / 6.1 Schema eines biotechnischen Produktionsprozesses 173 / 6.2 Vorbereitung des Ausgangsmaterials (Upstream-Processing) 174 / 6.2.1 Nährmedienzubereitung 174 / 6.2.2 Sterilisation der Bioreaktoranlage und des Nährmediums 174 / 6.2.3 Impfgutanzucht (Inokulumherstellung) 175 / 6.3 Fermentation (Stoff um Wandlung) 176 / 6.3.1 Diskontinuierliche Prozessführung bei der Fermentation 176 / 6.3.2 Kontinuierliche Prozessführung bei der Fermentation 179 / 6.4 Aufarbeitung (Downstream-Processing) 180 / 6.4.1 Zellabtrennung 182 / 6.4.2 Zellaufschluss 188 / 6.4.3 Produktanreicherung 190 / 6.4.4 Produktreinigung und Produktkonfektionierung 192 / 7 Anwendungsschwerpunkte der Biotechnik 198 / 7.1 Weiße Biotechnik 198 / 7.1.1 Biotechnik in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie 198 / 7.1.2 Biotechnik in der chemischen Industrie 203 / 7.2 Graue Biotechnik 215 / 7.2.1 Biologische Bodensanierung 215 / 7.2.2 Biologische Abluftreinigung 216 / 7.2.3 Biologische Abwasserreinigung 218 / 7.3 Rote Biotechnik 223 / 7.3.1 Biopharmazeutika 223 / 7.3.2 Impfstoffe 228 / 7.4 Grüne Biotechnik 229 / 7.4.1 Biomasse- und Inhaltsstoffproduktion 229 // IV Ökologie / 1 Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen und Umwelt 232 / 1.1 Grundbegriffe der Ökologie 233 / 1.2 Abiotische Umweltfaktoren 235 / 1.2.1 Klima 235 / 1.2.2 Boden 239 / 1.3 Biotische Umweltfaktoren 240 / 2 Nahrungsbeziehungen und Stoffproduktion in Ökosystemen 242 / 2.1 Produzenten, Konsumenten und Destruenten 242 / 2.2 Nahrungsketten 243 / 2.3 Stoffkreisläufe 244 / 2.3.1 Kreisläufe von Kohlenstoff und Sauerstoff 244 / 2.3.2 Stickstoffkreislauf 244 / 3 Eingriffe des Menschen in Ökosysteme 246 / 3.1 Luftbelastungen 246 / 3.1.1 Gasförmige Luftschadstoffe (ausgewählte Beispiele) 247 / 3.1.2 Dampfförmige Luftschadstoffe (ausgewählte Beispiele) 248 / 3.1.3 Stäube und Aerosole als Luftschadstoffe (ausgewählte Beispiele) 249 / 3.1.4 Weltweite Probleme durch Luftbelastungen 250 / 3.1.5 Räumlich begrenzte Probleme durch Luftbelastungen 252 / 3.2 Bodenbelastungen 254 / 3.2.1 Allgemeine Bodenbelastungen (ausgewählte Beispiele) 254 / 3.2.2 Bodenbelastungen durch die Landwirtschaft 254 / 3.2.3 Bodenbelastungen durch Abfälle 257 / 3.3 Wasserbelastungen 258 / 3.3.1 Natürliche Gewässerbelastungen und Trinkwassergewinnung 258 / 3.3.2 Natürliche Selbstreinigung der Gewässer 259 / 3.3.3 Gewässerbelastungen durch die Tätigkeit des Menschen 260 / 4 Umgang mit Umweltbelastungen 262 / 4.1 Umweltschutz 262 / 4.2 Vorschriften im Rahmen des Umweltschutzes 263 / 4.3 Umweltschutz und Arbeitsschutz 264 / 4.4 Produktionsintegrierter Umweltschutz 266 / 4.5 Vermindern von Umweltbelastungen am / Beispiel des Rheins 267 // V Vertiefungsteil / 1 Vertiefung Biologie 268 / 1.1 Proteine und Ernährung 268 / 1.2 Enzymklassen 269 / 1.3 Enzymkinetik 270 / 1.4 Antikörper 272 / 1.5 Monoklonale Antikörper 273 / 1.6 Mikroskope zur Untersuchung biologischer Strukturen 274 / 1.7 Aufbau von Pflanzenzellen 276 / 2 Vertiefung Biotechnik 278 / 2.1 Genome-Editing: CRISPR/Cas 278 / 2.2 Nukleinsäureisolierung von genomischer DNA 282 / 2.3 Vertiefung Sterilisationsverfahren 283 / 2.4 Nachweis von Mikroorganismen mit der Agarplatte 286 / 2.5 Biotechnischer Produktionsprozess am Beispiel Humaninsulin 288 / 3 Vertiefung Ökologie 291 / 3.1 Beurteilung von Gewässerbelastungen 291 // VI Überprüfen von Kenntnissen / 1 Grundlagen der Biologie 294 / 2 Mikrobiologie 297 / 3 Biotechnik 298 / 4 Ökologie 305 / 5 Vertiefungsteil 308 / Sachwortverzeichnis 309 / Danksagung und Bildquellen 331