Biologie Klasse 12Alle Themen einfach erklärt

Themen mit eigenem Artikel sind direkt verlinkt.

• Lichtmikroskope zeigen den einheitlichen Aufbau von Lebewesen aus ZellenZelltheorie und Grundlagen der Mikroskopie · Blattanatomie und Zellspezialisierung bei Pflanzen
• Die besondere Struktur einer Zelle ermöglicht ihre spezielle FunktionStruktur-Funktions-Beziehung in spezialisierten Zellen · Stammzellen, Meristeme und Zelldifferenzierung
• Schemazeichnungen vereinfachen stark, doch erklären vielWissenschaftliche Schemata vs. mikroskopische Realität
• Zellverbände bilden Gewebe und OrganeBiologische Organisationsebenen und zelluläre Differenzierung · Struktur-Funktions-Beziehungen und Oberflächenvergrößerung
• Im Elektronenmikroskop sieht man winzige ZellbestandteileTransmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Vergleich mit der Lichtmikroskopie (LM) · Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Oberflächenabbildung
• Organellen grenzen in der Zelle Funktionsräume abZelluläre Kompartimentierung und Grundlagen der Eukaryoten · Vergleichende Analyse von Organellen · Cytologische Methoden: Dichtegradientenzentrifugation
• Fluoreszenzmikroskopie macht das Cytoskelett sichtbarDas eukaryotische Cytoskelett: Aufbau und Typen · Fluoreszenzmikroskopie in der Zellbiologie
• Die Abläufe im Cytoplasma werden vom Zellkern gesteuertAufbau und genetische Steuerungsfunktion des Zellkerns · Kern-Plasma-Transport und Informationsfluss
• Im Cytoplasma laufen viele Reaktionen gleichzeitig abProteinbiosynthese und ortsspezifische Translation · Zusammensetzung des Zytoplasmas und Proteinabbau
• Ein Membransystem organisiert in der Zelle Produktion und VersandKompartimentierung und das Endoplasmatische Retikulum · Vesikeltransport, Golgi-Apparat und Membranfluss
• Lysosomen zerlegen Makromoleküle in ihre organischen BausteineEndozytose und die Bildung von Lysosomen · Abbau von Makromolekülen und intrazelluläre Verdauung · Kompartimentierung, pH-Regulation und zelluläres Schicksal
• Die Zelle verwendet einen kleinen regenerierbaren Energiespeicher: ATPAufbau und Funktion von ATP · Energetische Kopplung und Thermodynamik von ATP
• Mitochondrien und Chloroplasten dienen der Bereitstellung von EnergieMitochondrien und Zellatmung · Chloroplasten und Fotosynthese · Biologische Prinzipien der Energieorganellen
• Bakterienzellen sind kleiner und anders gebaut als EucytenVergleich von Procyten und Eucyten · Bakterielle Zellhülle und Zellanhängsel · Fortpflanzung, Stoffwechsel und Ökologie von Bakterien
• Die Eucyte entstand durch Endosymbiose von ProcytenPrä-eukaryotische Evolution und Kompartimentierung · Die Endosymbiontentheorie
• Die Grundstruktur von Biomembranen ist eine Lipid-DoppelschichtMolekülstruktur und Eigenschaften von Membranlipiden · Die Lipiddoppelschicht und ihre historische Entdeckung
• Modelle zur Biomembran wurden anhand experimenteller Befunde verfeinertDas Flüssig-Mosaik-Modell und die Membranstruktur · Membranfunktionen und das Wesen naturwissenschaftlicher Modelle
• Substanzen bewegen sich entlang ihres KonzentrationsgefällesPhysikalische Grundlagen der Diffusion · Diffusion durch Biomembranen
• Durch Osmose können Zellen Wasser aufnehmen oder abgebenOsmose und Tonizität der Umgebung · Osmoregulation in lebenden Zellen
• Kanal- und Transportproteine erleichtern die Diffusion durch MembranenPrinzipien der erleichterten Diffusion und Aquaporine · Mechanismen von Kanal- und Carrierproteinen
• Der Transport gegen ein Konzentrationsgefälle kostet die Zelle EnergieMechanismen und Richtungen des aktiven Membrantransports · Primär und sekundär aktiver Transport
• Der osmotische Druck von Körperflüssigkeiten kann reguliert werdenOsmoregulation bei Wirbeltieren · Osmotische Anpassung bei Halophyten
• Größere Teilchen werden durch Membraneinstülpung ein- und ausgeschleustPrinzipien der Endozytose und des rezeptorvermittelten Transports · Membranfluss und Ausnutzung durch Pathogene
• Jedes Protein hat eine andere AminosäuresequenzMolekularer Aufbau und Einteilung von Aminosäuren · Peptidbildung und Struktur von Polypeptidketten
• Die räumliche Struktur eines Proteins beruht auf seiner AminosäuresequenzStrukturebenen der Proteine · Visualisierung und Analyse von Proteinstrukturen
• Die Proteinstruktur wird durch chemische Wechselwirkungen stabilisiertProteinkonformation und Stabilisierung der Primärstruktur · Stabilisierung der Sekundärstruktur durch Wasserstoffbrückenbindungen · Stabilisierung der Tertiär- und Quartärstruktur
• Proteine beschleunigen als Biokatalysatoren chemische ReaktionenGrundlagen der Enzymkatalyse und Energetik · Mechanismen der Enzym-Substrat-Wechselwirkung
• Enzyme sind substratspezifisch und wirkungspezifischPrinzipien der Enzymspezifität und Katalyse · Molekulare Wechselwirkungen im aktiven Zentrum
• Enzym- und Substratkonzentration bestimmen die ReaktionsgeschwindigkeitAbhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Enzymkonzentration · Substratkonzentration und Sättigungskinetik · Quantifizierung der Enzymaktivität
• pH-Wert und Temperatur beeinflussen die EnzymaktivitätUmweltfaktoren und Enzymaktivität · Wissenschaftliche Erkenntnisgewinnung und experimentelle Kontrollen in der Enzymatik
• Enzyme werden durch Hemmstoffe und Förderstoffe reguliertPrinzipien der Enzymhemmung · Allosterische Regulation und Effektortypen · Experimentelle Analyse der Enzymkinetik
• Viele Eindringlinge werden sofort erkannt und von Immunzellen gefressenAnatomie des lymphatischen Systems und Antigenerkennung · Angeborene versus erworbene Immunität · Angeborene zelluläre Abwehr und Entzündungsreaktion
• Erworbene Immunität beruht auf dem spezifischen Erkennen von AntigenenPrinzipien der Antigenpräsentation und Zellaktivierung · Humorale und zelluläre Immunantwort und immunologisches Gedächtnis
• Viren dringen in Zellen ein und veranlassen sie zur VirenproduktionAufbau und Eigenschaften von Viren und Nukleinsäuren · Mechanismen der Virusreplikation
• Bestimmte Immunzellen stellen Antikörper her und setzen sie freiStruktur und Funktion von Antikörpern · B-Zell-Aktivierung, Diversität und klonale Selektion
• Bei Allergien und Autoimmunkrankheiten reagiert das Immunsystem falschAllergien und allergische Reaktionen · Autoimmunerkrankungen und immunologische Toleranz
• Impfstoffe simulieren im Körper eine Infektion mit einem ErregerImmunologisches Gedächtnis und Immunisierungsarten · Moderne Impfstofftechnologien
• Schutzimpfungen helfen einem selbst und auch anderen PersonenHerdenimmunität und öffentliche Gesundheit · Bioethische Entscheidungsfindung und Impfdebatten
• Eine Zelle durchläuft verschiedene LebensphasenZellulärer Ursprung, Stammzellen und Differenzierung · Der Zellzyklus und die genetische Organisation
• Die Erbinformation ist bei sorgfältiger Verpackung transportfähigMolekularer Aufbau der DNA und Genomgröße · DNA-Verpackung und Chromosomendynamik im Zellzyklus
• Jede neue Zelle erhält einen Zellkern mit der gesamten ErbinformationZellwachstum und chromosomale Grundlagen · Ablauf und Phasen der Mitose
• Die Zellteilung ist Grundlage für Wachstum und ungeschlechtliche VermehrungUngeschlechtliche Fortpflanzung und Klonen · Meiose I - Reduktionsteilung
• Geschlechtliche Fortpflanzung erfordert Zellen mit einfachem ChromosomensatzPrinzipien der sexuellen Fortpflanzung und Gametogenese · Die Phasen der Meiose im Detail
• Menschen mit abweichender Chromosomenzahl sind beeinträchtigtKaryotypisierung und chromosomale Grundlagen · Chromosomenaberrationen und Nondisjunction
• Genetische Vielfalt entsteht durch Zufallskombination der ErbinformationInterchromosomale Rekombination und mathematische Kombinatorik · Intrachromosomale Rekombination (Crossing-over)
• Von jeder Erbanlage gibt es im Zellkern maximal zwei VariantenGenomstruktur und Genloci · Monohybride Erbgänge · Geschlechtschromosomen und gonosomale Vererbung
• Aus einem Familienstammbaum lässt sich der Erbgang von Merkmalen ermittelnMethodik der Stammbaumanalyse · Gonosomale Erbgänge · Autosomale Erbgänge · Komplexität und Grenzen der Stammbaumanalyse
• Die Erbinformation wird in Form von Nucleinsäuren weitergegebenEntdeckung der DNA als Erbsubstanz
• Im DNA-Molekül bilden zwei DNA-Stränge eine DoppelhelixAufbau der DNA und Nukleotide · Funktionelle Bedeutung und Entdeckung der DNA
• Die DNA wird durch komplementäre Ergänzung der Einzelstränge kopiertAufklärung des Replikationsmechanismus · Die molekulare Maschinerie der DNA-Replikation
• Das Kopieren von DNA-Abschnitten gelingt auch zellfrei im LaborDie Polymerase-Kettenreaktion (PCR) · Genetischer Fingerabdruck und Gelelektrophorese
• Dreiergruppen der Basen A, T, C, G verschlüsseln 20 AminosäurenVom Gen zum Protein (Der Fluss der genetischen Information) · Die Logik und Entschlüsselung des genetischen Codes · Ablesen und Eigenschaften des genetischen Codes
• Bei der Transkription wird ein DNA-Abschnitt in RNA umgeschriebenPrinzipien und Mechanismus der Transkription · Die Phasen der Transkription und mRNA-Regulation
• Bei der Translation wird die Basensequenz in die Aminosäuresequenz übersetztMolekulare Komponenten der Translation · Der Mechanismus der Translation
• Eukaryotische RNA wird im Zellkern noch verändertEukaryotische RNA-Prozessierung und -Modifikationen · Alternatives Spleißen und der moderne Genbegriff
• Antibiotika hemmen bei Bakterien die DNA-, Protein- oder ZellwandsyntheseWirkungsmechanismen von Antibiotika · Vergleichende Genexpression und Zellstruktur bei Procyten und Eucyten
• Bakterien regeln ihre Proteinsynthese stets direkt an der DNADas Operon-Modell und Genregulation bei Bakterien · Mechanismen der Operon-Regulation: Induktion und Repression
• Auch bei Eukaryoten findet Genregulation zunächst an der DNA stattChromatinstruktur und Genaktivität · Epigenetische Modifikationen des Chromatins · Regulation der Transkription durch Transkriptionsfaktoren
• Eukaryoten regeln ihre Proteinausstattung auch noch nach der TranskriptionPosttranskriptionale Regulation und RNA-Interferenz · Translationale und posttranslationale Regulation
• Die Aktivität von Genen wird durch Umweltfaktoren beeinflusstPhänotypische Modifikation und epigenetische Mechanismen · Epigenetische Vererbung und Umwelteinflüsse
• Gene steuern die Differenzierung von Stammzellen zu KörperzellenPrinzipien der Stammzelldifferenzierung und genetische Kontrolle · Die Keimbahntheorie und epigenetische Reprogrammierung
• Der Zelltod kann durch Gene gesteuert werdenUnterscheidung und Mechanismen von Nekrose und Apoptose · Zellalterung, Telomere und die Grenzen der Lebensspanne
• Die Änderung einer Base in der DNA-Sequenz kann sichtbare Folgen habenMolekulare Mechanismen von Genmutationen · Physiologische und genetische Folgen von Mutationen
• Viele Genmutationen wirken sich nicht auf die Proteinfunktion ausFormen molekularer Mutationen · Auswirkungen von Mutationen auf Proteinfunktion und biologische Fitness · Die Komplexität stummer Mutationen
• Schon eine einzelne Punktmutation kann Viren infektiöser machenMolekulare Grundlagen viraler Punktmutationen · Virale Evolution, Anpassung und Varianten
• Mutationen können Gene oder ganze Genwirkketten ausschaltenStärkezusammensetzung und phänotypische Variation bei Erbsensamen
• Fehler in der DNA werden meistens rechtzeitig repariertDNA-Mutationen und mutagene Faktoren · DNA-Reparaturmechanismen und Zellschutz
• Mutationen in Körperzellen können zu Tumoren und Krebs führenStörung des Zellzyklus und Tumorentstehung · Tumorsuppressoren und das p53-Protein · Proto-Onkogene, Onkogene und die Komplexität von Krebs
• Auch bestimmte Viren können Krebs auslösenHumanes Papillomavirus (HPV): Aufbau, Übertragung und Infektionsweg · Molekulare Mechanismen der viralen Karzinogenese
• Genanalysen ermöglichen eine personalisierte MedizinEntwicklung, Prinzipien und Grenzen der personalisierten Medizin · Molekulare und immunologische Ansätze in der individualisierten Therapie
• Die Wahrscheinlichkeit einer Merkmalsausprägung im Erbgang ist berechenbarGrundlagen der monohybriden Vererbung und Wahrscheinlichkeit · Mendelsche Regeln
• Genotypen können vererbt werden, ohne phänotypisch zu erscheinenPrinzipien der autosomal-rezessiven Vererbung & Populationsgenetik · Molekulare Grundlagen von Erbkrankheiten: Mukoviszidose
• Manche Mutationen führen zu schweren ErbkrankheitenAutosomal-dominanter Erbgang · Sozioethische Implikationen und Therapieansätze bei genetischen Erkrankungen
• Mutationen im X-Chromosom wirken bei Mann und Frau unterschiedlichGenetische Grundlagen der Gonosomen · X-Inaktivierung und zelluläres Mosaik · Geschlechtsgekoppelte (gonosomale) Erbgänge
• Mit Genanalysen lassen sich Mutationen schon beim Embryo aufspürenPränatal- und Präimplantationsdiagnostik · Molekulargenetische Mutationsanalyse
• Mit moderner Gendiagnostik lässt sich der Genotyp einer Person ermittelnMolekulare und genetische Grundlagen der Faktor-V-Leiden-Mutation · Genetische Diagnoseverfahren und Analyse
• Ergebnisse einer Gendiagnostik können Entscheidungskonflikte erzeugenBiologische und genetische Mechanismen von Erbkrankheiten · Bioethische Entscheidungsfindung und Gesetzgebung in der Genetik
• Gentherapien öffnen Heilungschancen, sind aber gesetzlich streng geregeltSomatische Gentherapie · Keimbahneingriffe und Bioethik
• Gentechnische Werkzeuge stammen oft von Bakterien oder VirenNatürliche Mechanismen des Gentransfers & cDNA-Synthese · Werkzeuge der Gentechnik und Klonierung
• Gentechnik verändert künstlich das Erbgut von OrganismenGrundlagen, Definition und rechtliche Rahmenbedingungen der Gentechnik · Einteilung und Anwendungsgebiete der Gentechnik
• Die DNA-Sequenzierung ganzer Genome ist heute RoutineMolekulare Phylogenetik und Evolutionsanalyse · Prinzipien und Methoden der DNA-Sequenzierung · Bioinformatik und Anwendungen der Genomik
• Gentechnisch veränderte Bakterien exprimieren artfremde GenePrinzipien und Methoden der Gentechnik bei Bakterien · Selektion, Skalierung und eukaryotische Expressionssysteme
• Auch Pflanzen können bakterielle Gene exprimierenPrinzipien und Methoden der Pflanzengentechnik · Anwendungen der Grünen Gentechnik · Vektorsysteme in der Pflanzenbiotechnologie (Agrobacterium tumefaciens)
• Bewertungsprozesse setzen voraus, dass Sachverhalte korrekt beurteilt werdenWissenschaftliche und ethische Bewertungsmethoden in der Biotechnologie · Ökologische und ökonomische Bewertung von Bt-Mais
• Ob klassisch oder mit Gentechnik: Pflanzenzucht verändert das GenomKonventionelle Pflanzenzüchtung und genetisches Screening · Gentechnik und Genome Editing bei Pflanzen
• Programmierbare DNA-Scheren editieren Gene mitten im GenomNatürliches CRISPR/Cas-System in Bakterien · Genom-Editierung mit CRISPR/Cas
• Viren programmieren Zellen sofort oder zeitverzögert umVirusbiologie und Transfektionsmethoden · Pseudoviren in der Gentechnik
• Bei gleichen Fortpflanzungschancen bleibt die Häufigkeit von Allelen konstantGrundlagen des Hardy-Weinberg-Gesetzes und Berechnungen · Anwendungen und Abweichungen vom Hardy-Weinberg-Gleichgewicht
• In realen Populationen vererben besser angepasste Individuen ihre Allele häufigerPrinzipien der Evolution und natürlichen Selektion · Modellierung der Evolution und Evolutionsfaktoren
• Erblich bedingte Variation und natürliche Auslese führen zu AngepasstheitenGrundlagen der evolutionären Anpassung · Natürliche Selektion und biologische Fitness
• Zufällige, ungerichtete Mutationen führen zu Variation in einer PopulationZufällige Mutationen als Quelle genetischer Variabilität · Evolutionsdynamik und Umweltselektion
• Sexuelle Fortpflanzung führt zu Variation in einer PopulationGenetische Rekombination und evolutionäre Variation · Evolutionäre Kompromisse der sexuellen und asexuellen Fortpflanzung
• Die Selektionstheorie liefert historische Erklärungen für AngepasstheitenProximate und ultimate Erklärungen von Angepasstheiten
• Veränderungen ohne Anpassungswert sind durch zufällige Auslese erklärbarMechanismen der Gendrift · Folgen und Anwendungen der Gendrift
• Die Evolutionstheorie hat sich historisch entwickelt und wird weiter überprüftHistorische Evolutionstheorien · Die synthetische Evolutionstheorie und moderne Genetik
• Schöpfungsmythen bieten keine naturwissenschaftliche Erklärung für EvolutionWissenschaft, Glaube und Schöpfungsmythen in der Evolution
• Natürliche Selektion führt zu KompromisslösungenGenetischer Polymorphismus und frequenzabhängige Selektion · Evolutionäre Kompromisse und Restriktionen
• Wechselwirkungen zwischen Arten erzeugen hohe SelektionsdrückePrinzipien und Dynamik der Koevolution · Formen und ökologische Beispiele der Koevolution
• Männchenkonkurrenz fördert die Evolution von Kraft, Ausdauer und WaffenSexualdimorphismus und sexuelle Selektion · Intrasexuelle Selektion und Evolutionsfaktoren
• Balzrituale und ein Prachtkleid erhöhen den FortpflanzungserfolgMechanismen der intersexuellen Selektion und evolutionäre Kompromisse · Empirische Belege und experimentelle Analyse der sexuellen Selektion
• Geschlechtsunterschiede variieren mit dem PaarungsverhaltenPaarungssysteme und evolutionäre Trade-offs · Sexualdimorphismus, Spermienkonkurrenz und Primatenevolution
• Die Selektionstheorie erklärt das Entstehen komplexer VerhaltensweisenKausalität in der Verhaltensbiologie: Proximate vs. ultimate Erklärungen · Evolutionärer Kontext und Anwendungen der Verhaltensbiologie
• Die Selektionstheorie erklärt kooperatives oder uneigennütziges VerhaltenEvolutionäre Kosten, Nutzen und Formen der Sozialität · Verwandtenselektion und Gesamtfitness
• Bei aggressivem Verhalten geht es oft um die Verteilung von RessourcenSoziale Aggression und Rangordnungen bei Tieren
• Einzel- und Gruppeninteressen bestimmen die Struktur der GruppeSoziale Stabilisierung und Versöhnung in Tiergruppen · Evolutionäre Dynamik des Gruppenlebens: Interessen, Altruismus und Kognition
• Geografische Trennung kann zur Aufspaltung einer Art in zwei Arten führenGrundlagen und Schritte der allopatrischen Artbildung · Einflussfaktoren der Artbildungsgeschwindigkeit und historische Beispiele
• Fortpflanzungsbarrieren verhindern die Kreuzung zwischen SchwesterartenDer biologische Artbegriff und Hybridisierung · Isolationsmechanismen und Fortpflanzungsbarrieren
• Neue Arten können sich auch im Gebiet der Elternart bildenSympatrische Artbildung und sexuelle Selektion · Kombinierte Artbildungsprozesse und ökologische Spezialisierung
• Artbildung kann explosiv erfolgen und unabhängig zu ähnlichen Arten führenAdaptive Radiation und Divergenz · Konvergente Evolution
• Die Kontinentalverschiebung erklärt die heutige Verbreitung von ArtengruppenBiogeografie und Kontinentaldrift · Adaptive Radiation und konvergente Evolution
• Die Biologie nutzt verschiedene sich ergänzende ArtbegriffeDie biologischen und genetischen Grundlagen des Artbegriffs · Alternative und integrierte Artkonzepte
• Fossilfunde belegen die Veränderung von Arten im Laufe der NaturgeschichtePaläontologie und Fossilisation · Datierungsmethoden in der Paläontologie · Rekonstruktion evolutionärer Abstammungslinien
• Spektakuläre Entdeckungen klären den Verlauf der Stammesgeschichte weiterBrückentiere und die Evolution der Landwirbeltiere · Stammgruppen und der Ursprung der Vögel
• Die Evolutionsgeschichte von Strukturen wird durch Vergleiche rekonstruiertHomologie und Verwandtschaftsbeziehungen · Evolutionäre Konvergenz und vergleichende Analyse
• Hypothesen zur Verwandtschaft werden durch Merkmalsvergleiche geprüftPrinzipien der evolutionären Systematik und Merkmalsanalyse · Stammbaumrekonstruktion: Methodik und Parsimonie
• Hypothesen zur Verwandtschaft werden auch durch DNA-Vergleiche geprüftMethodik der DNA-basierten phylogenetischen Rekonstruktion · Vergleich molekularer und anatomischer Phylogenetik
• Reduzierte Merkmale können bis zu heutigen Organismen Spuren hinterlassenEvolutionäre Überreste: Rudimente und Atavismen
• Merkmale von Arten lassen sich letztendlich nur historisch erklärenEvolutionäre Einschränkungen und Erklärungsansätze · Anatomische Fallstudien der Evolutionsgeschichte
• Nicht verwandte Arten können sehr ähnlich, verwandte Arten sehr unähnlich seinEvolutionäre Konvergenz und ökologische Nischen · Evolutionäre Divergenz und adaptive Radiation
• Der aufrechte Gang entwickelte sich vor dem großen GehirnEntdeckung und Belege der frühen Bipedie · Vergleichende Anatomie der Bipedie · Evolutive Triebkräfte des aufrechten Ganges
• Das große Gehirn war entscheidend für den Erfolg der Gattung HomoFrühe Hominiden-Divergenz und die Entstehung der Gattung Homo · Migration, regionale Artbildung und Enzephalisation der Hominiden
• Der moderne Mensch besiedelte von Afrika aus die ganze ErdeUrsprung und weltweite Ausbreitung von Homo sapiens · Interaktionen von Homininen und das Aussterben der Megafauna · Genetische Vielfalt und die fortlaufende Evolution des Menschen
• Moderner Mensch und Neandertaler waren genetisch nicht isoliertGenetischer Austausch zwischen modernen Menschen, Neandertalern und Denisova-Menschen · Evolutionsmechanismen und der biologische Artbegriff in der Evolution der Homininen
• Die Selektionstheorie erklärt die unterschiedlichen HauptpigmentierungenEvolutionäre Physiologie der Hautpigmentierung · Evolution des Menschen, Genfluss und die biologische Ungültigkeit des Rassebegriffs
• Genetische Befunde belegen, dass Menschenrassen nicht existierenGenetische Belege gegen das Rassenkonzept beim Menschen · Biologische Systematik: Unterarten, Rassen und Sorten
• Die Weitergabe erworbener Fertigkeiten führt zu kultureller EvolutionPrinzipien der kulturellen Evolution · Wechselwirkung von kultureller und biologischer Evolution
• Entwicklungsschübe in Europa waren mit Einwanderungen verknüpftDie Neolithische Revolution und paläogenetische Methoden · Die genetische und kulturelle Geschichte der europäischen Migration
• Die besondere Biogeografie Eurasiens begünstigte die dortige EntwicklungWiderlegung des genetischen Determinismus in der Menschheitsgeschichte · Biogeografische Einflüsse auf die zivilisatorische Entwicklung
• Die Konstanz des inneren Milieus ist für unsere Zellen lebenswichtigHomöostase und das innere Milieu · Struktur und Funktion von Austauschflächen · Energiestoffwechsel und Homöostase · Regulation und Störung der Homöostase
• Das Kreislaufsystem versorgt alle Zellen und reinigt sie über die NierenDas menschliche Herz-Kreislauf-System und Blut · Nierenphysiologie und Exkretion
• Der Gasaustausch liefert O2 für die Zellatmung und beseitigt CO2Prinzipien und Phasen des menschlichen Gasaustauschs · Biochemische und physikalische Mechanismen des Gastransports · Tauchphysiologie und Druckphysik
• Hämoglobin garantiert die bedarfsgerechte Versorgung der Zellen mit O2Struktur und kooperative Bindung von Hämoglobin · Sauerstoffbindungskurve und Höhenanpassung
• Unsere Hauptenergiequelle sind Kohlenhydrate aus der NahrungBiochemie und Verdauung von Makronährstoffen · Energiedynamik und -speicherung im Stoffwechsel
• Alle Körperzellen müssen zur ATP-Synthese mit Glucose versorgt werdenGlucosetransportmechanismen und Aufnahme in die Mitochondrien · Insulinregulation und Energiefluss im Organismus
• Die Zellatmung stellt durch schrittweisen Abbau von Glucose Energie bereitÜberblick und energetische Prinzipien der Zellatmung · Die vier Phasen der Zellatmung
• Glucose wird im Cytoplasma zu Pyruvat abgebautPrinzipien von Redoxreaktionen und die Rolle von NAD+ · Phasen und Nettobilanz der Glykolyse
• Pyruvat wird in den Mitochondrien zu Kohlenstoffdioxid abgebautPyruvatoxidation · Der Citratzyklus und die Gesamtbilanz der Zellatmung
• Die Atmungskette erzeugt ein Protonen-KonzentrationsgefälleDie Elektronentransportkette · Protonengradient und Energiekonservierung
• Das Protonen-Konzentrationsgefälle wird zur ATP-Bildung genutztChemiosmose und der Mechanismus der ATP-Synthese · Energiebilanz und Stöchiometrie der Zellatmung
• Gärung liefert auch bei Sauerstoffmangel ATPAnaerobe Stoffwechselwege (Gärung) · Physiologische Regulation und Sauerstoffdefizit
• Der Citratzyklus ist die zentrale Drehscheibe des ZellstoffwechselsKatabolismus von Proteinen und Lipiden in der Zellatmung · Metabolische Interkonvertierbarkeit und organismische Grenzen
• Die Zellatmung wird durch Rückkopplung fein reguliertAllosterische Regulation und Endprodukthemmung in der Zellatmung · Enzymkinetik und Kooperativität der Phosphofructokinase
• Pflanzen beziehen ihre Stoffwechselenergie aus dem SonnenlichtGrundlagen der Pflanzenernährung und des Stoffwechsels · Messung der Fotosynthese und ihre ökologische Bedeutung
• Der Blattaufbau schafft große Oberflächen für Lichtabsorption und GasaustauschBlattmorphologie und Oberflächenmaximierung · Histologie und innerer Aufbau des Blattes · Gasaustausch, Transpiration und Diffusionsphysik
• Schließzellen regulieren Gasaustausch und TranspirationPhysiologische Trade-offs und Umweltanpassung · Anatomie und osmotische Regulation der Schließzellen
• Landpflanzen sind an Temperatur und Feuchtigkeit ihres Lebensraums angepasstÖkologische Anpassungen an Wassermangel und Wasserüberfluss · Spezielle Anpassungen an Wasser- und Küstenlebensräume
• Licht, CO2 und Temperatur beeinflussen die FotosyntheseleistungLichtabhängigkeit und Blattanpassungen · CO2- und Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese
• Wasser verteilt Mineralstoffe und Assimilate über getrennte LeitungsbahnenAufbau pflanzlicher Transportgewebe (Xylem und Phloem) · Mechanismen des Wasser- und Assimilattransports · Aufnahmewege in der Wurzel und selektive Kontrolle
• Auch Pflanzen müssen atmenZellatmung bei Pflanzen und Lagerungstechniken · Spezialisierte Atmungswege der Pflanzen
• Fotosynthese setzt energiearme Moleküle zu energiereichen Stoffen zusammenGrundlagen und Phasen der Fotosynthese · Energie- und Stoffträger der Fotosynthese
• Die Photosynthesefarbstoffe fangen blaues und rotes Licht einLichtabsorption und Fotosynthesepigmente · Experimentelle Methoden der Fotosyntheseforschung
• Die Photosynthesefarbstoffe sind an Membranproteine gebundenAufbau und Funktion der Fotosysteme · Molekularer Aufbau und Biochemie des Chlorophylls
• Zwei gekoppelte Fotosysteme sammeln Lichtenergie zur Erzeugung von NADPHKooperative Fotosysteme und Lichtabsorption · Das Z-Schema und der lichtgetriebene Elektronentransport · Redoxchemie in der Fotosynthese
• Der lichtabhängige Elektronentransport ermöglicht die Synthese von ATPChemiosmotische ATP-Synthese · Zyklischer Elektronentransport
• Aus sechs CO2-Molekülen wird lichtunabhängig ein Zucker-molekül aufgebautHistorische Aufklärung der Kohlenstofffixierung · Enzymatische Fixierung durch Rubisco · Calvin-Zyklus und Energiebilanz
• Fotosynthese-Variationen sind vorteilhaft bei Hitze und TrockenheitC4-Fotosynthese und räumliche Trennung · CAM-Fotosynthese und zeitliche Trennung
• Manche Bakterien leben ohne Fotosynthese und organische NährstoffeGrundlagen der Chemoautotrophie und Chemosynthese · Chemosynthetische Ökosysteme und Stoffkreisläufe
• Das Vorkommen einer Art hängt von Umweltbedingungen abÖkologische Grundbegriffe: Umweltfaktoren und Populationen · Ökologie der Korallenriffe: Symbiose und Korallenbleiche
• Arten zeigen gegenüber Umweltfaktoren eine weite oder enge ToleranzÖkologische Toleranzbereiche und Umweltfaktoren
• Gleichwarme Tiere sind von der Umgebungstemperatur relativ unabhängigStrategien der Thermoregulation bei Tieren · Überleben im Winter und Überwinterungsstrategien
• Wärmehaushalt und Größe bestimmen den Nahrungsbedarf von TierenStrategien der Thermoregulation: Ektothermie vs. Endothermie · Allometrie, Körpergröße und das Oberflächen-Volumen-Verhältnis
• Angepasstheiten an Extremtemperaturen betreffen Körperbau und ProteineÖkologische Regeln des Körperbaus · Molekulare und biophysikalische Anpassungen an Temperaturextreme
• Die ökologische Nische beschreibt alle Beziehungen einer Art zu ihrer UmweltDas Konzept der ökologischen Nische und Toleranzbereiche · Fundamentalnische vs. Realnische und der Einfluss von Konkurrenz
• Konkurrierende Arten können einander verdrängenInterspezifische Konkurrenz und Konkurrenzausschlussprinzip · Nischendifferenzierung und Koexistenz
• Innerhalb einer Art wird Konkurrenz durch Ressourcenaufteilung verringertIntraspezifische Konkurrenz und Ressourcenaufteilung · Experimentelle Methoden zur Untersuchung von Konkurrenz
• Lebensgemeinschaften bestehen aus Arten mit vielfältigen WechselbeziehungenBiozönosen und interspezifische Wechselwirkungen · Ökosystemstruktur und ökologische Anwendungen
• Symbiotische Arten profitieren voneinanderPrinzipien und Formen der Symbiose · Terrestrische Symbiosen: Pilze, Algen und Bakterien
• Parasiten schädigen ihren Wirt, töten ihn aber meist nichtPrinzipien und Klassifizierung des Parasitismus · Sonderformen des Parasitismus und Pflanzenparasiten · Evolutionäre Übergänge zwischen Parasitismus und Symbiose
• Die Umweltkapazität begrenzt das Wachstum einer PopulationModelle des Populationswachstums und limitierende Faktoren
• Bestimmte Vermehrungsstrategien verursachen starke PopulationschwankungenPopulationsdynamik und Fortpflanzungsstrategien (r- und K-Selektion)
• Nahrungsangebot und Fressfeinde verursachen PopulationschwankungenRäuber-Beute-Dynamik und negative Rückkopplung · Mathematische Modellierung, Populationsdezimierung und Modellgrenzen
• Warnen, Täuschen, Tarnen und Abschrecken sind Spezialmittel gegen FressfeindeVisuelle und verhaltensbedingte Abwehrmechanismen · Physiologische und induzierte Abwehr · Koevolutionäre Räuber-Beute-Beziehungen
• Schädlingspopulationen lassen sich durch natürliche Feinde regulierenÖkologische und integrierte Schädlingsbekämpfung · Populationsökologie und nachhaltiges Management
• Zuwachsrate und Altersstruktur beeinflussen die Zukunft einer PopulationPopulationswachstum und demografischer Übergang · Altersstrukturen und Umweltkapazität
• Ein Ökosystem ist aus Produzenten, Konsumenten und Destruenten aufgebautAnalyse trophischer Strukturen und Beziehungen · Stoffkreislauf, Energiefluss und Destruenten
• Destruenten recyceln im Boden die organischen AbfälleStruktur und Fauna des Ökosystems Boden · Biochemische Prozesse der Zersetzung und Mineralisierung · Bodenchemie und Pflanzenernährung
• Je höher die Trophieebene, desto geringer ist ihre BiomasseBiomassepyramiden und trophische Dynamik · Schadstoffanreicherung in Nahrungsnetzen
• Sonnenenergie treibt die Prozesse in Ökosystemen anPrinzipien des Energieflusses und Primärproduktion · Energiefluss und trophische Ebenen
• Der Kohlenstoffkreislauf ist eng mit dem Energiefluss verknüpftDer biologische Kohlenstoffkreislauf und Energiefluss · Globale Kohlenstoffspeicher, -senken und anthropogene Einflüsse
• Mineralstoffe sind für Pflanzen essenziellEssenzielle Pflanzenernährung und Mineralstoffaufnahme · Ökologische und landwirtschaftliche Grundlagen der Pflanzenernährung
• Düngung steigert das Pflanzenwachstum, aber verursacht UmweltproblemeGrundlagen der Bodendüngung · Umweltauswirkungen der Überdüngung
• Bakterien sind die Motoren des StickstoffkreislaufsDer biogeochemische Stickstoffkreislauf · Symbiotische Stickstofffixierung
• In tropischen Regenwäldern sind die Stoffkreisläufe kurzgeschlossenAnthropogener Einfluss und Symbiose im Stickstoffkreislauf · Nährstoffkreisläufe und Bodendynamik im tropischen Regenwald
• Sonne und Wasser bestimmen die Lage der GroßökosystemeGlobale Biome und klimatische Faktoren · Struktur und Offenheit von Ökosystemen
• Ökosysteme sind nicht statisch, sondern verändern sichLangfristige Ökosystemdynamik und Klimaxvegetation · Mechanismen der Sukzession und menschlicher Einfluss
• Der Mineralstoffgehalt beeinflusst die Lebensgemeinschaft im SeeÖkologische Zonierung und jahreszeitliche Dynamik von Seen · Trophiegrade und Eutrophierung von Seen
• Mit Zeigerarten lässt sich die Qualität von Fließgewässern erfassenZonierung von Fließgewässern und anthropogene Einflüsse · Biologische Gewässergütebestimmung und Saprobienindex
• Im Meer werden natürliche und künstliche Stoffe weit transportiertÖkologische Dynamik mariner Ökosysteme
• Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht das Leben auf der ErdeDer natürliche Treibhauseffekt und seine Mechanismen · Treibhausgase und anthropogener Einfluss
• Der durch den Menschen verstärkte Treibhauseffekt verändert das KlimaBelege und Indikatoren des anthropogenen Klimawandels · Dynamik natürlicher und künstlicher Kohlenstoffsenken · Kippelemente im globalen Klimasystem
• Die Renaturierung von Mooren schützt Klima und ArtenvielfaltÖkologie und Kohlenstoffdynamik von Mooren · Renaturierung und nachhaltiges Moormanagement
• Der Verlust von Biodiversität ist irreversibelAnthropogenes Massenaussterben und das Anthropozän · Definition und Erhalt der Biodiversität
• Der massive Rückgang von Insekten schadet Ökosystemen und MenschenInsektenvielfalt, ökologische Bedeutung und "Insektensterben" · Wertekonflikte und abwägende Entscheidungsfindung
• Neu eingeführte Arten können Ökosysteme und die Biodiversität verändernEinführung in Neobiota und invasive Arten · Globale ökologische Folgen, Pathogene und Klimawandel
• Wirksamer Artenschutz gelingt nur in großflächigen SchutzgebietenÖkologische Dynamik in Schutzgebieten · Naturschutzstrategien und nachhaltige Landschaften · Bioethische Bewertung und Konfliktlösung
• Monokulturen sind anfällig für KatastrophenÖkologische Auswirkungen von Monokulturen und landwirtschaftlichen Praktiken
• Wir können unsere Umweltprobleme nur durch Nachhaltigkeit lösenGrundlagen der Nachhaltigkeit und globale Ressourcenkennzahlen · Ökologische Auswirkungen von Ernährungsentscheidungen · Bioethische Bewertung und Konfliktlösung
• Nervenzellen leiten und verarbeiten InformationenAufbau und Funktion von Neuronen in neuronalen Netzen · Gliazellen und Myelinisierung
• Ionen können die Membran durch Ionenkanäle und Ionenpumpen passierenPassive Membraneigenschaften und Ionenkanäle · Aktiver Transport und die Natrium-Kalium-Pumpe
• In Ruhe zeigen Neurone ein GleichgewichtspotenzialMessung und Entstehung des Membranpotenzials · Biophysikalische Mechanismen des Ruhepotenzials
• An aktivierten Neuronen tritt kurzzeitige Potenzialumkehr aufMolekulare Mechanismen und Phasen des Aktionspotenzials · Signaleigenschaften und experimentelle Überprüfung
• Aktionspotenziale werden selbsttätig entlang des Axons fortgeleitetPrinzipien der Aktionspotenzialweiterleitung · Einflussfaktoren der Erregungsleitungsgeschwindigkeit
• Springende Aktionspotenziale beschleunigen die Erregungsleitung erheblichMechanismen der Erregungsleitung: Kontinuierlich vs. saltatorisch · Evolutionäre und physiologische Bedeutung der Myelinisierung
• Die Abfolge der Aktionspotenziale codiert Stärke und Dauer des ReizesPropriozeption und Muskelspindeln · Codierung von Reizstärke und Reizdauer
• Einfache Verschaltungen von Neuronen erlauben schnelle ReaktionenGrundlagen von Reflexen und der Reflexbogen · Mechanismen monosynaptischer und polysynaptischer Reflexe
• Neurone kommunizieren miteinander über SynapsenAufbau und Mechanismus der synaptischen Übertragung · Postsynaptische Wirkung und Signalbeendigung
• Die Wirkung eines Neurotransmitters hängt vom Rezeptor abPostsynaptische Potenziale und direkte synaptische Übertragung · Metabotrope Signalübertragung, Rezeptorspezifität und pharmakologische Beeinflussung
• Codewechsel erlauben Informationsverarbeitung und verlustfreie ÜbertragungPrinzipien des Codewechsels und der sensorischen Transduktion · Weiterleitung von Aktionspotenzialen und Änderung der synaptischen Codierung
• Chemische Synapsen ermöglichen eine Verrechnung von InformationenPostsynaptische Potenziale und Signalintegration · Postsynaptische Summationsmechanismen
• Muskelfasern verkürzen sich, indem Proteine aneinander entlanggleitenStruktureller Aufbau der Skelettmuskulatur · Molekularer Mechanismus der Muskelkontraktion · Muskelmechanik und Koordination
• Elektrische Signale von Motoneuronen regen Muskelfasern zur Kontraktion anNeuromuskuläre Erregungsübertragung und Muskelaktionspotenzial · Elektromechanische Kopplung und Muskelkontraktion
• Gifte, Medikamente und Drogen beeinflussen die synaptische ÜbertragungPräsynaptische und axonale Störungen der synaptischen Übertragung · Postsynaptische Rezeptormodulation und Transmitterinaktivierung
• Lernen verändert Synapsen kurzzeitig oder dauerhaftPrinzipien der synaptischen Plastizität und Hebbsches Lernen · Molekulare Mechanismen der Langzeitpotenzierung (LTP)
• Die Reizung von Sinneszellen löst im Gehirn eine spezifische Wahrnehmung ausReiztransduktion und Sinneswahrnehmung · Klassifikation und Vielfalt von Rezeptortypen · Signaltransduktion: Primäre vs. sekundäre Sinneszellen
• Sinneszellen setzen passende Reize in Rezeptorpotenziale umPrinzipien der gustatorischen Signaltransduktion · Mechanorezeption und Thermorezeption
• Linsenaugen erzeugen nach dem Kameralprinzip genaue Bilder auf der NetzhautAnatomie des Linsenauges und die Kamera-Analogie · Aufbau der Retina und visuelle Wahrnehmung · Mechanismen der Akkommodation
• Die Netzhaut wandelt Lichtreize bildErhaltend in elektrische Signale umMolekulare Mechanismen der Lichtwahrnehmung und Fototransduktion · Anatomie der Netzhaut und Duplizitätstheorie des Sehens
• Farbensehen erfordert den Vergleich der Signale zweier ZapfentypenPhysik und Biologie der Farbwahrnehmung · Retinale Signalverarbeitung und Gegenfarbentheorie · Sehschärfe, Lichtempfindlichkeit und Kontrastverstärkung
• Wahrnehmung ist eine Konstruktion des GehirnsSehbahn und kortikale visuelle Verarbeitung · Wahrnehmung als kognitives Konstrukt und sensorische Integration · Somatosensorische Verarbeitung und kortikale Repräsentation
• Das Nervensystem des Menschen ist hoch spezialisiert und zentralisiertBau und Funktion des menschlichen Gehirns · Kommunikation und Integration: ZNS, PNS und Rückenmark
• Das autonome Nervensystem reguliert das innere Milieu über zwei GegenspielerFunktionsprinzipien des autonomen Nervensystems · Anatomischer und neurochemischer Aufbau des vegetativen Nervensystems
• Das limbische System ist an Gefühlen, Gedächtnis und Lernen beteiligtDas limbische System: Aufbau, Emotionen und Gedächtnis · Das vegetative Nervensystem und seine Steuerung
• Unser Gehirn lernt bewusst und unbewusst und optimiert VerhaltenZeitliche Phasen und zelluläre Mechanismen des Gedächtnisses · Klassifizierung des Langzeitgedächtnisses: Deklarative vs. nicht-deklarative Lernsysteme
• Die Großhirnrinde ist ein Mosaik spezialisierter, interaktiver RegionenStruktur und funktionelle Organisation der Großhirnrinde · Methoden der funktionellen Bildgebung des Gehirns (PET und fMRT)
• Störungen des Hirnstoffwechsels können neuronale Erkrankungen verursachenNeurologische und neurodegenerative Erkrankungen
• Schilddrüsenhormone regeln Stoffwechsel- und EntwicklungsprozesseGrundlagen des endokrinen Systems · Thyroxin: Synthese, Funktionen und Pathologien
• Der Hypothalamus verbindet Nerven- und HormonsystemDie Hypothalamus-Hypophysen-Achse · Hormonelle Stressregulation
• Die Hormonausschüttung wird durch negative Rückkopplung kontrolliertHierarchische Regulation und glandotrope Hormone · Mechanismen der negativen Rückkopplung
• Hormonrezeptoren der Zielzelle führen zur Antwort auf das HormonsignalKlassifikation und Transport von Hormonen · Zelluläre Mechanismen der Hormonwirkung
• Hormone der Bauchspeicheldrüse regulieren den BlutzuckerspiegelHormonelle Regulation des Blutzuckerspiegels · Homöostatische Regelkreise · Pathophysiologie und Geschichte des Diabetes mellitus
• Durch Medikamente und den Lebensstil ist Diabetes gut behandelbarDiabetesbehandlung, Insulinverabreichung und Monitoring-Technologien · Pathophysiologie und Genetik des Diabetes mellitus · Lebensstil, Prävention und hormonelle Einflüsse auf die Blutzuckerregulation
• Manche Hormone beeinflussen das VerhaltenHormonelle Regulation von Sozial- und Partnerverhalten · Verhaltenskoordination durch neuroendokrine Interaktion
• Verhalten ermöglicht Tieren eine gezielte Wechselwirkung mit ihrer UmweltEinführung in das Tierverhalten und Umweltanpassung
• Viele Verhaltensweisen werden von einfachen Reizen ausgelöstReiz-Reaktions-Schema und experimentelle Verhaltensbiologie · Klassische und moderne Verhaltenskonzepte
• Viele Tierarten können Reize miteinander verknüpfenKlassische Konditionierung · Operante Konditionierung und Verhaltensoptimierung
• Bestimmte Verhaltensweisen werden nur in einer sensiblen Phase gelerntKonzept, Merkmale und evolutionäre Bedeutung der Prägung · Formen, Beispiele und experimentelle Analyse der Prägung
• Soziales Lernen umfasst Beobachtung von Artgenossen und NachahmungMechanismen des sozialen Lernens · Kulturelle Traditionen und Lehren
• Verhalten wird von Genen und Umwelt gemeinsam bestimmtMerkmale und Vorteile angeborenen Verhaltens · Experimentelle Belege und Gen-Umwelt-Interaktion