Alles Leben ist mit faszinierender Dynamik an stoffliche Strukturen und Abläufe gebunden. Deren Grundlagen und Gesetzmäßigkeiten zu kennen, ist ein unverzichtbares allgemeines Bildungsgut. Vom Stoffaufbau zum Stoffwechsel führt in grundlegende physiologische Fragestellungen ein. Das Buch vermittelt wichtige inhaltliche und formale Basiskompetenzen über einen explorativen Zugang: Aussagekräftige Experimente führen Schritt für Schritt in die relevanten Themenfelder von der Grundstruktur der Materie bis zu komplexen Stoffwechselleistungen wie Photosynthese und Atmung ein. Experimente sind gezielte Fragen an die Natur, die auf besonders eindrückliche Weise zu anschaulichen und einprägsamen Ergebnissen gelangen. Vom Stoffaufbau zum Stoffwechsel eignet sich mit seinem breiten Themenspektrum und der Anleitung zu erprobten, einfachen bis anspruchsvollen Versuchen für den naturwissenschaftlichen Unterricht an allen Schulformen ebenso wie für das Grundstudium der Naturwissenschaften an den Hochschulen. (Verlagsinformation)
/ AUS DEM INHALT: / / /
Verführung zum Experiment 7
1 Dem Leben auf der Spur 13
1.1 Reizbarkeit und Bewegung - Beispiele und Sonderfalle 13
1.2 Organismen atmen: Basisprozess des Lebens 15
1.3 Ein Kreislauf wie in der Natur: Atmung und Photosynthese 17
1.4 Sonne und Leben - vom Licht getriebener Protonentransport 18
1.5 Osmose - Gewichtsveranderung in Wasser und in Salz-Losung 19
1.6 Vitalitatstest: Plasmolyse Oder das Cytoplasma hebt ab 20
1.7 Diffusion: Alles, was nicht fest ist, bewegt sich 22
1.8 Transpiration: Ohne Verluste geht es nicht 24
1.9 Quellung: Volumenzunahme mit Sprengkraft 25
1.10 Kohasion und Adhasion: Weshalb Wasser nach obenflieRt 27
1.11 Lotus-Effekt: AbstoBende Oberflachen schiitzen 29
1.12 Energie, Verbrennung und Entfarben von Kalium-permanganat.. 30
2 Atome, Molekiile und lonen 33
2.1 Elektrische Ladung: Kann man Atome auseinander nehmen? 34
2.2 Elektrostatische Gesetze: Gegensatze ziehen sich an 35
2.3 Elektronenbewegung in Metallen: Ladung, Strom und Spannung 37
2.4 Wasser - ein Stoff mit zwei Ladungen 39
3 Aggregatzustande und Losungen 41
3.1 Verraterischer Schmelzpunkt: Welche Substanz ist es? 42
3.2 Sieden: Zustandsanderung mit gewaltiger Volumenzunahme 44
3.3 Sublimation: Den flussigen Zustand uberspringen 46
3.4 Viskositat: Zahigkeit gibt Aufschluss uber die Molekiillange 47
3.5 Exotherme Wasseranlagerung und endotherme Dissoziation 49
3.6 Umkehrbar: Hydratisierung und Dehydratisierung 50
3.7 Gesattigte Losungen: Nichts geht mehr! 51
3.8 Temperatur und Losevorgang: Mit Warme geht es besser 52
3.9 Loslichkeit organischer Stoffe im Wasser: Die Gruppe entscheidet 53
4 Chemische Bindung 55
4.1 Nachweis von lonen und ihrer Ladung 56
4.2 Elektrolyse von Wasser 58
4.3 Ladung Oder Wertigkeit von lonen: Die FARADAY-Konstante 60
5 Sauren, Basen, Salz: Reaktionen mit lonen 65
5.1 lonen-Nachweise: Das Unsichtbare sichtbar machen 56
5.2 Wasser ist nicht gleich Wasser 70
5.3 Kohlenstoffdioxid und Carbonat: Fallung von Kalk 73
5.4 Kalk in Stein- und Bodenproben 74
5.5 Salze werden sichtbar - ohne Wasser 75
5.6 Photometrische Konzentrationsbestimmung: Wie viel ist drin? 77
6 Gleichgewichtsreaktionen 79
6.1 Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen: einmal hin - einmal her... 79
6.2 Elektrolyse einer Kupfersalz-Losung - mit anderen Augen gesehen
6.3 Elektrische Spannung ohne Steckdose 83
6.4 Der BAUMANN-Versuch - Modell fur ein FlieGgleichgewicht 85
6.5 Manchmal geht es schlagartig: LANDOLTscher Zeitversuch 87
6.6 Modell biologischer Oszillationen: BELOUSOV-ZHABOTiNSKH-Reaktion 89
7 Redox- und Saure/Base-Reaktionen.... 91
7.1 Metalle und ihre Salz-Losungen: Ein erster Schritt zur Spannungsreihe
7.2 Der pH-Wert von Salz-Losungen: Das Starke setzt sich durch... 95
7.3 Der pH-Wert von Bodenproben: Zu sauer oder zu basisch? 97
7.4 Titrimetrische Bestimmung (MaBanalyse): Wie sauer, wie basisch?
7.5 Pufferung durch die lonen schwacher Sauren und Basen 101
8 Zucker und andere Kohlenhydrate 103
8.1 Elementaranalyse: Kohlenstoff im Kohlenhydrat 103
8.2 Zucker enthalten gebundene Energie 104
8.3 Qualitativer Nachweis von Zuckern: MouscH-Test 105
8.4 Empfindlichkeit der MOLISCH-Reaktion 106
8.5 Nachweis freier und gebundener Pentosen: BiAL-Test 107
8.6 Nachweis freier und gebundener Pentosen: TOLLENS-Test 108
8.7 Nac hweis von Desoxyribose: DiscHE-Reaktion 108
8.8 Nachweis freier und gebundener Ketohexosen: SELIWANOFF-Test 109
8.9 Nachweis freier und gebundener Ketohexosen: ZEREWITINOW-Test 1 1 0
8.10 Nachweis reduzierender Zucker: FEHLiNG-Test 111
8.11 Nachweis reduzierender Zucker: BENEDiCT-Test 113
8.12 Nachweis reduzierender Zucker: TROMMERsche Probe 114
8.13 Nachweis reduzierender Zucker: Silberspiegel-Test 114
8.14 Nachweis reduzierender Zucker mit Methylenblau 115
8.15 Mono- und Disaccharide: BARFOED-Test 116
8.16 Glucose-Nachweis mit Teststreifen: GOD-Test 117
8.17 Dunnschichtchromatographische Trennung von Zuckern 118
8.18 Demonstration der optischen Aktivitat einer Zucker-Losung.... 122
8.19 Saurehydrolyse der Glykosidbindung der Saccharose 123
8.20 Nachweis pflanzlicher Starke mit LuGOLscher Losung 124
8.21 Saurehydrolyse von Starke 126
8.22 Nachweis von Cellulose an Pflanzenteilen und Pflanzenprodukten 127
8.23 Saurehydrolyse der Glykosidbindung der Saccharose 128
9 Aminosauren und Peptide 129
9.1 Elementaranalyse: Aminosauren enthalten Stickstoff 129
9.2 Visualisierung von Aminosauren und Peptiden 131
9.3 Nachweis der Peptid-Bindung: Biuret-Reaktion 133
9.4 Protein-Nachweis mit CooMASSiE-Reagenz 134
9.5 Aromatische Aminosauren: Xanthoprotein-Probe 135
9.6 Nachweis von Tyrosin: FoLiN-CiocALTEU-Reaktion 136
9.7 Nachweis von Tryptophan: HOPKINS-COLE-Test 137
9.8 Nachweis schwefelhaltiger Aminosauren: NPN-Test 138
9.9 Nachweis schwefelhaltiger Aminosauren: Bleiacetat-Test 139
9.10 Nachweis von gebundenem Arginin: SAKAGUCW-Test 139
9.11 Aminosaurespektrum von Gewebeextrakten 140
9.12 Papierchromatographie von Aminosauren: Rundfilter-Verfahren 144
9.13 Aminosaure-Losungen zeigen verschiedene pH-Werte 145
9.14 Demonstration des isoelektrischen Punktes 146
9.15 Titration einer Aminosaure 148
9.16 Photometrische Konzentrationsbestimmung von Tyrosin 149
9.17 Makromolekule mit Kolloidcharakter: FARADAY-TYNDALL-Effekt 150
9.18 Quantitative Proteinbestimmung: Biuret-Verfahren 151
9.19 Proteine lassen sich ausfallen 152
9.20 Proteine tragen beeinflussbare elektrische Ladungen 154
9.21 Papierelektrophorese von Proteinen 155
10 Lipide 157
10.1 Lipophil und lipophob 158
10.2 Gewinnung von Pflanzenfetten 159
10.3 Einfache Elementaranalyse 160
10.4 Es riecht brenzlig: Acrolein-Probe 161
10.5 Fettes Oder atherisches Or? 162
10.6 Verseifung von Pflanzenfetten 163
10.7 Nachweis ungesattigter Fettsauren 164
10.8 Fettverdauung im Reagenzglas: Modellversuch 166
10.9 Chromatographie von Membranlipiden 167
11 Nucleinsauren und Nucleotide 1 7 0
11.1 Loslichkeitsverhalten von RNAund DNA 170
11.2 Isolierung von RNA aus Backerhefe 1 7 1
11.3 Isolierung von DNA aus der Kuchen-Zwiebel 172
11.4 Nachweis freier Phosphorsaure 174
11.5 Nachweis von Ribose und Desoxyribose 175
11.6 DNA-Nachweis im Zellkern: FEULGEN-Reaktion mit SCHIFFS Reagenz
11.7 Nachweis der Purin-Basen 177
11.8 Fettverda Dunnschichtchromatographische Trennung von DNA-Basen 177
11.9 Unterscheidung von Ribo- und 2'-Desoxyribonucleotiden 179
12 Pigmente und andere Naturstoffe 180
12.1 Trennung von Blattpigmenten im Zweiphasensystem 180
12.2 Zerlegung des Chlorophyll-Molekiils durch Verseifung 182
12.3 Papierchromatographische Trennung lipophiler Blattpigmente 185
12.4 Dunnschichtchromatographie lipophiler Blattpigmente 187
12.5 Saulenchromatographie im kleinen Stil: Tafelkreide und Glasstab 188
12.6 Dunnschichtchromatographie hydrophiler Blattpigmente 190
12.7 Papierchromatographische Trennung von Bliiten- und Fruchtpigmenten 191
12.8 Elektrophoretische Trennung von Anthocyanen und Betalainen 192
12.9 Anthocyane sind pH- und Redox-lndikatoren 195
12.10 Chromatographische Trennung atherischer 6le 196
12.11 Papierchromatographische Trennung von Alkaloiden 198
12.12 Mikrosublimation von Coffein 200
12.13 Nachweis von Vitamin C 201
12.14 Vitamin C in Brausetabletten 202
13 Enzyme und Enzymwirkungen 204
13.1 Proteinnatur der Enzyme 205
13.2 Katalase-Aktivitat in Pflanzengewebe (in vivo-Test) 205
13.3 Nachweis pflanzlicher Phenoloxidasen (Mikro-Nachweis) 206
13.4 Pepsin verdaut Protein 208
13.5 Proteasen in Waschmitteln 209
13.6 Enzymatischer Nachweis von Glucose: GOD-Test 210
13.7 Bestimmung der Wechselzahl am Beispiel der Katalase 211
13.8 Enzymkinetik: Substratsattigung der Katalase 213
13.9 Anthocyane sind pH- und Redox-lndikatoren 214
13.10 Amylasen bauen pflanzliche Starke enzymatisch ab 215
13.11 Amylase-Aktivitat von Getreidekeimlingen 217
13.12 Carboanhydrase: Die Katalyse beschleunigt betrachtlich 218
13.13 Spaltung von Milchfett durch Pankreas-Lipase 219
13.14 Enzymhemmung und Enzymspezifitat: Harnstoffabbau durch Urease 221
13.15 Exoenzyme: Carnivore Pflanzen verdauen Filme 224
13.16 Succinat-Dehydrogenase: Kompetitive Hemmung 226
13.17 Nachweis der Malat-Dehydrogenase: Optischer Test 227
13.18 Kinetik der Alkohol-Dehydrogenase 229
14 Photosynthese 232
14.1 Blattpigmente absorbieren Licht 233
14.2 Chlorophylle und ihre Rotfluoreszenz 235
14.3 Vom Licht angeregtes Chlorophyll reduziert Farbstoffe 236
14.4 Photosynthese setzt Sauerstoff frei: Indigoblau-Nachweis 238
14.5 Photosynthese im Wasser: Sauerstoffnachweis mit Pyrogallol 239
14.6 Sauerstoff erleichtert: Die Bojen-Methode 241
14.6 Photochemisch aktive Chloroplasten: Die HiLL-Reaktion 242
14.8 Photosynthese verbraucht CO2 244
14.9 C02-Kompensationspunkte bei C3- und C4-Pflanzen 246
14.10 Der Lichtkompensationspunkt der Photosynthese 247
14.11 Das Blatt bildet im Licht Starke 249
14.12 Pflanzen benotigen fur die Photosynthese Kohlenstoffdioxid. 251
14.13 Messung der O2-Entwicklung: Blaschen-Zahlmethode 252
15 Atmung 255
15.1 Blatt Veratmung ist Substanzverlust 256
15.2 Bei der Atmung entsteht Warme 256
15.3 Elektronenfluss bei Atmungsprozessen 257
15.4 Unsere Atemluft enthalt CO2 258
15.5 CO2 als Atmungsprodukt 260
15.6 Atmen in der Petrischale 262
15.7 Sauerstoffverbrauch bei der Atmung - der Kerzentest 263
15.8 Atmen auch grune Pflanzen? 264
15.9 Die Atmung verbraucht O2: Ein volumetrischer Nachweis 265
15.10 Quantitative CO2-Bestimmung in der Atemluft des Menschen
15.11 Respiratorischer Quotient des Menschen 269
15.12 Respiratorischer Quotient keimender Samen oder Fruchte... 271
15.13 Im Citrat-Zyklus wird Wasserstoff iibertragen (Modellversuch) 272
15.14 Chromatographie von Carbonsauren aus dem Citrat-Zyklus 274
15.15 Rhythmisch sauer - die CAM-Pflanzen 275
15.16 Redoxzustande mitochondrialer Cytochrome 277
16 Garung 279
16.1 Auf dem Weg zur Garung: Glykolytischer Hexose-Abbau 279
16.2 CO2-Abgabe bei der ethanolischen Garung 281
16.3 Umschalten konnen - der PASTEUR-Effekt 282
16.4 Vergarbarkeit verschiedener Substrate 283
16.5 Induktion der Glucose-Epimerase 285
16.6 Hefe spaltet Saccharose 287
16.7 Ethanal ist Zwischenverbindung der ethanolischen Garung... 288
16.8 Destination von Ethanol 289
16.9 Nachweis von Ethanol: lodoform-Probe 291
16.10 Ethanol ist brennbar 292
16.11 Ethanol-Nachweis mit Chromverbindungen 293
16.12 Milchsaure-Garung 293
16.13 Betont anriichig: Die Buttersaure-Garung 295
16.14 Energetik der alkoholischen Garung 296
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