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| Eine neue Sicht auf das Phänomen Leben | xi | |
| 1 | Leben - was ist das? | 1 |
| Wir kennen nur ein Beispiel für Leben | 1 | |
| Eine Checkliste soll helfen, Leben zu erkennen | 3 | |
| Gratwanderungen und Grenzfälle stellen die Regeln auf die Probe | 15 | |
| Tiere können das Leben vorübergehend anhalten | 15 | |
| Bakterien überstehen schlechte Zeiten in einer Rettungskapsel | 16 | |
| Manche Viren stehen an der Grenze zum Leben | 17 | |
| 2 | Leben ist konzentriert und verpackt | 21 |
| Leben muss konzentriert und beweglich sein | 21 | |
| Wasser hat besondere Eigenschaften | 22 | |
| Zufallsbewegungen verteilen Biomoleküle | 26 | |
| Lebewesen müssen verpackt sein | 26 | |
| Lipide haben zwei Gesichter | 26 | |
| Lipide bilden spontan Schichten | 29 | |
| Fettsäuren bestimmen die Beweglichkeit von Membranen | 32 | |
| Membranen schaffen Funktionsräume | 33 | |
| 3 | Leben ist geformt und geschützt | 41 |
| Proteine sind die Universalwerkzeuge der Zelle | 41 | |
| Seitenketten geben Aminosäuren Vielfalt | 41 | |
| Trotz starrer Bindungen sind Peptidketten flexibel | 47 | |
| Proteine sind auf vier Ebenen strukturiert | 48 | |
| Zellen werden von inneren Skeletten gestützt | 52 | |
| Mikrofilamente machen die Membran zäher | 53 | |
| Intermediärfilamente sorgen für Zugfestigkeit | 56 | |
| Mikrotubuli fangen Druck auf und sind Transportwege | 56 | |
| Ein erhöhter Innendruck gibt Zellen Form | 58 | |
| Membranen lassen selektiv Wasser durch | 58 | |
| Eingeströmtes Wasser drückt von innen auf die Membran | 59 | |
| Das Baumaterial für Zellwände sind Kohlenhydrate | 62 | |
| Die räumliche Anordnung macht Monosaccharide vielfältig | 63 | |
| Zwei Monosaccharide können unterschiedliche Disaccharide ergeben | 65 | |
| Polysaccharide können geradlinig oder verzweigt sein | 66 | |
| Saccharide sind oft mit anderen Verbindungen verknüpft | 67 | |
| Cellulose ist der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände | 68 | |
| Kapseln und Schleime schaffen eine kontrollierte Umgebung | 70 | |
| 4 | Leben tauscht aus | 75 |
| Zellen transportieren selektiv Stoffe durch ihre Membranen | 76 | |
| Konzentrationsgefälle sorgen für einen Nettofluss | 77 | |
| Kleine neutrale Moleküle diffundieren ohne Hilfe durch Membranen | 78 | |
| Hilfsproteine in der Membran erleichtern die Diffusion | 79 | |
| Kanäle bieten Schlupflöcher für passende Teilchen | 81 | |
| Transportproteine binden ihre Passagiere | 86 | |
| Aktiver Transport wirkt gegen Konzentrationsgradienten | 86 | |
| Primärer Transport baut Gradienten auf | 88 | |
| Sekundärer Transport trickst einen Gradienten aus | 91 | |
| Transportvesikel und Membranen gehen ineinander über | 92 | |
| Die Endocytose schluckt wahllos oder sehr gezielt | 92 | |
| Exocytose räumt auf, kippt aus und liefert nach | 94 | |
| Transcytose ist zellulärer Durchgangsverkehr | 95 | |
| Zellen tauschen sich mit ihren Nachbarn im Gewebe aus | 96 | |
| Tight Junctions und Desmosomen halten Zellen zusammen | 97 | |
| Gap Junctions und Plasmodesmen sind Kanäle zwischen den Zellen | 98 | |
| 5 | Leben transportiert | 103 |
| Diffusion reicht nur für kleine Moleküle | 103 | |
| Das Cytoskelett dient als Schienensystem für Motorproteine | 104 | |
| Kinesin und Dynein laufen in entgegengesetzte Richtungen | 105 | |
| Myosin und Actin stellen ein zweites System | 107 | |
| Signalsequenzen wirken als Adressaufkleber | 108 | |
| Vesikel übernehmen den Massentransport von Proteinen | 111 | |
| Tiere und Pflanzen setzen auf Druck und Sog | 112 | |
| Herzen sind der zentrale Antrieb beim Kreislauf | 112 | |
| Pflanzen haben zwei getrennte Leitungssysteme | 112 | |
| 6 | Leben wandelt um | 117 |
| Der Metabolismus ist ein Netz zahlreicher Abbau- und Aufbauvorgänge | 117 | |
| Enzyme erleichtern biochemische Reaktionen | 119 | |
| Reaktionen werden durch die Aktivierungsenergie gehemmt | 119 | |
| Enzyme wirken doppelt | 120 | |
| Die Namen der Enzyme verraten ihre Funktionen | 123 | |
| Manche Enzyme nutzen Hilfsmoleküle | 124 | |
| Im Katabolismus gibt es vier Typen von Reaktionen | 125 | |
| Glucose wird in drei Reaktionsblöcken abgebaut | 125 | |
| Die Glykolyse knackt Glucose auf | 127 | |
| Pyruvat wird in Mitochondrien oxidiert | 130 | |
| Der Citratzyklus oxidiert Kohlenstoffverbindungen bis zum Kohlendioxid | 131 | |
| Beim Glucoseabbau entsteht ein Überschuss an Redoxäquivalenten | 133 | |
| Andere Abbauwege fließen in den Glucosestoffwechsel ein | 134 | |
| Der Anabolismus baut komplexe Moleküle auf | 135 | |
| Die Gluconeogenese startet mit Pyruvat | 135 | |
| Pflanzen und Mikroorganismen fixieren Kohlenstoff aus der Luft | 138 | |
| Der Citratzyklus ist eine zentrale Drehscheibe des Stoffwechsels | 140 | |
| Die Aktivität von Enzymen ist streng reguliert | 141 | |
| Es gibt langsam und schnell arbeitende Enzyme | 142 | |
| Enzyme können gehemmt und aktiviert werden | 144 | |
| Der Glucosekatabolismus wird an mehreren Stellen reguliert | 146 | |
| 7 | Leben ist energiegeladen | 153 |
| Lichtenergie treibt die gesamte Photosynthese an | 154 | |
| Die Komplexe der Photosynthese befinden sich in den internen Membranen der Chloroplasten | 155 | |
| Chlorophyll fängt das Sonnenlicht ein | 156 | |
| Farbmoleküle reichen die Energie weiter, und das Reaktionszentrum gibt ein Elektron ab | 157 | |
| Elektronen wandern vom Wasser zum NADP+ | 159 | |
| Der Fluss von Elektronen und Protonen baut einen elektrochemischen Gradienten auf | 163 | |
| Bei der Photophosphorylierung treiben Protonen die Synthese von ATP an | 163 | |
| Der zyklische Elektronentransport sorgt für ausgeglichene Verhältnisse | 165 | |
| Der chemische Abbau von Nährstoffen liefert Energie | 167 | |
| Die oxidative Phosphorylierung ähnelt der Elektronentransportkette der Photosynthese | 167 | |
| Die Atmungskette hat zwei Einstiegspunkte für Elektronen | 168 | |
| Die Atmungskette liefert beim Glucoseabbau am meisten ATP | 170 | |
| 8 | Leben sammelt Informationen | 175 |
| Informationen werden in drei Schritten verarbeitet | 175 | |
| Chemische Signale lösen in Zellen Reaktionskaskaden aus | 176 | |
| Zellen besitzen im Wesentlichen vier Typen von Signalrezeptoren | 178 | |
| Verschiedene Wege geben das Signal in der Zelle weiter | 180 | |
| Die Zellantwort auf ein Signal kann unterschiedlich schnell und dauerhaft sein | 184 | |
| Nerven reagieren schnell und bilden komplexe Verarbeitungszentralen | 185 | |
| Das Auge ist ein optisches Meisterwerk mit Konstruktionsmängeln | 185 | |
| Die Moleküle des Sehens heißen Rhodopsin und Photopsin | 187 | |
| Nervenzellen stehen unter Spannung | 189 | |
| Axone sind die ausgehenden Kommunikationskanäle von Nervenzellen | 194 | |
| Neurotransmitter übertragen das Signal zur nächsten Zelle | 196 | |
| Nervenzellen entscheiden rechnerisch über ihre Reaktion auf eingehende Signale | 197 | |
| Das periphere Nervensystem übernimmt eine Vorverarbeitung der Signale | 199 | |
| Der Thalamus kontrolliert, was wir zu sehen bekommen | 200 | |
| Die Sinne sammeln eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen | 201 | |
| Mechanorezeptoren reagieren auf Verformungen | 201 | |
| Temperatursensoren schützen vor Überhitzung | 204 | |
| Elektrische Sinne verraten die Beute | 204 | |
| Magnetsinne helfen bei der Orientierung | 206 | |
| 9 | Leben schreitet voran | 211 |
| Bakterien haben einen rotierenden Flagellenmotor | 211 | |
| Eukaryoten schlagen mit aktiven Geißeln und Cilien | 214 | |
| Actin und Myosin sind die Akteure vieler Bewegungen | 216 | |
| Zellen ohne feste Form gleiten amöboid | 216 | |
| Muskeln sorgen für kräftige Bewegungen | 217 | |
| Skelette sind der Ansatzpunkt für die Kraft | 219 | |
| Quallen und Kopffüßer schießen mit dem Rückstoßprinzip durchs Wasser | 220 | |
| Regenwürmer ändern gezielt ihren Durchmesser | 221 | |
| Wer auf Beinen geht, vermindert den Reibungswiderstand | 221 | |
| Tiere verzichten (fast) auf rollende Räder | 226 | |
| Fliegen und Schwimmen sind Spiele mit Strömung und Auftrieb | 226 | |
| 10 | Leben greift an und verteidigt sich | 231 |
| Die Dramen auf Leben und Tod haben meist drei Akte | 231 | |
| Krankheitserreger gehen im Körper ihrer Wirte auf Jagd | 233 | |
| Viren erkennen Oberflächenproteine der Zielzelle | 234 | |
| Viren, Bakterien, Einzeller und kleine Vielzeller infizieren Wirtsorganismen | 235 | |
| Die Immunabwehr kämpft auf vielfältige Weise gegen Infektionen | 238 | |
| Mechanische und chemische Barrieren verwehren den Zugang | 241 | |
| Oberflächen machen den Unterschied zwischen „selbst" und „fremd" aus | 241 | |
| Nur Immunzellen, die den eigenen Körper schonen, überstehen die Auswahl | 244 | |
| Wer den Eindringling entdeckt, schlägt Alarm | 247 | |
| Mit Zellen und Molekülen geht das Immunsystem zum Gegenangriff über | 248 | |
| Das Immunsystem kann außer Kontrolle geraten | 255 | |
| Pflanzen wehren sich mechanisch und chemisch | 255 | |
| Pflanzen begrenzen Infektionen | 256 | |
| Signalmoleküle warnen entfernte Pflanzenteile und Nachbarn | 258 | |
| Herbivoren werden mit den gleichen Prinzipien abgewehrt wie Pathogene | 258 | |
| Beutetiere kämpfen mit raffinierten Tricks ums Überleben | 262 | |
| Sinne lassen sich täuschen | 262 | |
| Eine Beute zu sehen, ist leichter, als sie zu erlegen | 264 | |
| Die Populationen von Räuber und Beute hängen voneinander ab | 266 | |
| 11 | Leben speichert Wissen | 271 |
| Nucleinsäuren bilden Ketten, Helices und Chromosomen | 272 | |
| DNA ist ein doppelter Molekülstrang | 273 | |
| Die DNA ist in der Zelle dicht gepackt | 275 | |
| Gene bestimmen den Bau von Proteinen | 277 | |
| Die Zelle erstellt Arbeitskopien der Baupläne | 278 | |
| Bakterien achten bei der Transkription auf Effizienz | 280 | |
| Unterschiedliche Zelltypen und deren Entwicklung verlangen bei Eukaryoten eine genaue | ||
| Kontrolle der Gene | 281 | |
| Dichte Packungen schalten große Abschnitte von Chromosomen ab | 282 | |
| Methylierte DNA unterdrückt die Transkription | 283 | |
| Regulationssequenzen steuern die Aktivität der Gene aus der Ferne | 284 | |
| RNA-Interferenz schaltet Gene nach der Transkription ab | 285 | |
| Eukaryoten gestalten die RNA nach der Transkription um | 287 | |
| Proteine wachsen genau nach Plan | 289 | |
| Der genetische Code hat vier Buchstaben | 289 | |
| Transfer-RNAs sind das Bindeglied zwischen Nucleotiden und Aminosäuren | 290 | |
| Ribosomen sind universelle Proteinfabriken | 291 | |
| Proteine wachsen schrittweise heran | 292 | |
| Nach der Translation erhalten Proteine den Feinschliff | 295 | |
| Der Genotyp bestimmt weitgehend den Phänotyp | 296 | |
| Die DNA wird in der Replikation verdoppelt | 298 | |
| DNA-Polymerasen verdoppeln beide DNA-Stränge | 298 | |
| Die Zelle korrigiert Fehler | 302 | |
| Mutationen verändern Gene und Proteine | 303 | |
| Gentechnik greift gezielt ins Erbgut ein | 307 | |
| Zielsequenzen werden aus dem DNA-Strang geschnitten | 308 | |
| Vektoren bringen Fremd-DNA in die Zelle | 309 | |
| Marker verraten den Erfolg | 309 | |
| Gentechnik ist in vielen Bereichen zu finden | 310 | |
| 12 | Leben pflanzt sich fort | 315 |
| Aus eins werden zwei | 316 | |
| Teilungsbereite Zellen durchlaufen einen Zyklus | 316 | |
| In der Mitose werden die Chromatiden voneinander getrennt | 318 | |
| Während der Cytokinese teilt sich die Zelle | 320 | |
| Bakterien haben zaghafte Vorformen von Sex | 320 | |
| Transformation ist eine Art von zellulärer Leichenfledderei | 321 | |
| Bei der Transduktion sind Viren unfreiwillige Helfer | 322 | |
| Die Konjugation kennt fast schon bakterielle Geschlechter | 323 | |
| Geschlechtliche Fortpflanzung bringt doppelte Erbschaft | 325 | |
| Die Meiose mischt und halbiert das Erbgut | 325 | |
| Begattung und Befruchtung spiegeln sich im Verhalten wider | 327 | |
| Mit der Befruchtung beginnt das Individuum | 331 | |
| Es geht auch ohne Partner | 333 | |
| Gene oder Umwelt legen das Geschlecht fest | 337 | |
| Oft haben die Chromosomen das Sagen | 337 | |
| Manchmal entscheiden die Umstände | 338 | |
| 13 | Leben entwickelt sich | 343 |
| Entwicklung ist ein zeitlich abgestimmtes Aktivieren von Genen | 343 | |
| Zellen vermehren sich durch Mitosen | 343 | |
| Für die Differenzierung schalten chemische Signalstoffe Gene an und ab | 344 | |
| Bei der Morphogenese werden mit Signalgradienten Positionen und Achsen festgelegt | 348 | |
| Tiere bilden Haufen mit wandernden Zellen | 350 | |
| Die Eizelle bringt fast alles für den Start mit | 351 | |
| Furchungen machen aus der Eizelle kugelige Zellhaufen | 352 | |
| Drei Keimblätter sind Ursprung aller Gewebe | 354 | |
| Die Organe separieren sich von ihrer Umgebung | 355 | |
| Bei Pflanzen müssen die Zellwände mitwachsen | 356 | |
| Pflanzen legen eine Pause ein | 359 | |
| Keimung bricht die Samenruhe | 360 | |
| Phytohormone steuern das Wachstum der Pflanze | 361 | |
| 14 | Leben breitet sich aus | 365 |
| Lebewesen passen sich an | 365 | |
| Die ökologischen Potenzen bestimmen die Größe der Nische | 365 | |
| Umweltfaktoren gestalten sehr unterschiedliche Lebensräume | 367 | |
| Neue Umgebungen fordern neue Lösungen | 372 | |
| Variabilität bietet Auswahl für neue Herausforderungen | 373 | |
| Mit der Population verändert sich der Genpool | 375 | |
| Trennung schafft neue Arten | 376 | |
| Stammbäume zeigen Verwandtschaftsverhältnisse an | 378 | |
| Abbildungsnachweis | 383 | |
| Index | 387 | |
