1 Struktur und Funktion der Zelle
1.1 Evolution und Aufbau der eukaryotischen Zelle … 3
1.1.1 Mycoplasmen, Viren und Viroide … 3
1.1.2 Prokaryoten und Eukaryoten … 4
1.2 Die Zellmembran … 8
1.2.1 Membranstruktur… 8
1.2.2 Membrantransport… 10
1.2.3 Endo- und Exocytose… 11
1.3 Inneres Membransystem… 14
1.3.1 Endoplasmatisches Reticulum und Ribosomen… 15
1.3.2 Golgi-Apparat … 17
1.3.3 Endosomen, Lysosomen und Peroxisomen… 18
1.4 Cytosol … 19
1.5 Das Cytoskelett… 20
1.5.1 Actinfilamente … 20
1.5.2 Mikrotubuli… 24
1.5.3 Intermedi3re Filamente … 26
1.6 Zellkontakte … 26
1.7 Extrazellul+re Matrix … 28
1.8 Mitochondrien… 30
1.9 Der Zellkern … 33
1.9.1 Kernh5lle… 33
1.9.2 Chromatinstruktur und Interphase-Chromosomen … 36
1.9.3 Polyt3ne Riesenchromosomen … 40
1.9.4 Metaphase-Chromosomen … 42
1.9.5 Nucleolus … 43
1.10 Kern- und Zellzyklus … 45
1.10.1 Interphase… 45
1.10.2 Mitose… 47
1.10.3 Cytokinese … 48
1.10.4 Meiose … 49
1.10.5 Regulation der Zellteilung … 54
1.10.6 Apoptose … 56

2 Vererbung
2.1 Die Natur der Erbsubstanz … 61
2.1.1 Die chemische Natur der Gene … 61
2.2 DNA-Replikation … 66
2.3 Prim+re Genwirkung und der genetische Code … 71
2.4 Transkription und Prozessierung der RNA… 74
2.5 Translation (Proteinsynthese) … 78
2.6 Mutation … 83
2.6.1 Nachweis von Mutationen… 83
2.6.2 Spontane Mutationen… 87
2.6.3 Induktion von Mutationen… 87
2.6.4 Genmutationen… 92
2.6.5 Strukturmutationen … 95
2.6.6 Chromosomenmutationen … 99
2.6.7 R5ckmutation und Suppression … 103
2.7 Komplementation … 104
2.8 Rekombination… 105
2.8.1 Segregation von Allelen und unabh3ngige Aufspaltung… 105
2.8.2 Kopplung und Rekombination … 107
2.8.3 Physikalischer Austausch von Chromosomensegmenten … 112
2.8.4 Unterdr5ckung der Rekombination durch Strukturmutationen … 113
2.8.5 Intragene Rekombination und molekulare Mechanismen … 115
2.8.6 Ortsspezifische Rekombination und Transduktion… 119
2.8.7 Transposition… 120
2.9 Transformation … 125
2.10 In-vitro-Rekombination, Genklonierung und Gentechnologie… 128
2.11 Struktur und Organisation der Gene… 136
2.11.1 Einmalige Gene … 136
2.11.2 Repetierte Gene … 142
2.11.3 Hochrepetitive DNA-Sequenzen… 143
2.12 Genomik… 144
2.13 Regulation der Genaktivit+t … 148
2.13.1 Dosiskompensation und Inaktivierung des X-Chromosoms … 149
2.13.2 Genamplifikation … 150
2.13.3 Genaktivierung durch Ver3nderung der Genstruktur … 151
2.13.4 Regulation der Transkription … 151
2.13.5 Chromatinstruktur und Genregulation … 160
2.13.6 Genexpression und das Transkriptom… 162
2.13.7 Posttranskriptionelle Genregulation… 163
2.14 Proteomik … 163
2.15 Vom Gen zum Ph+n … 166
2.15.1 Penetranz und Expressivit3t … 166
2.15.2 Pleiotropie und Polygenie … 166
2.15.3 Umweltfaktoren… 167
2.15.4 Wechselwirkung zwischen Genen… 167
2.15.5 Geschlechtsgekoppelte und geschlechtsbegrenzte Vererbung … 168
2.15.6 Maternale und paternale Effekte… 169
2.16 Cytoplasmatische Vererbung … 170
2.17 Somatische Zellgenetik … 172
2.17.1 Somatische Mutationen… 172
2.17.2 Somatische Rekombination… 172
2.17.3 Immungenetik … 174
2.17.4 Fusion somatischer Zellen … 179
2.17.5 Gentransfer in Zellkulturen … 179

3 Entwicklung
3.1 Fortpflanzung und Sexualit+t… 183
3.1.1 Ungeschlechtliche Fortpflanzung … 183
3.1.2 Geschlechtliche Fortpflanzung und Sexualit3t … 184
3.1.3 Parthenogenese… 187
3.1.4 Kernphasen- und Generationswechsel … 188
3.1.5 Keimbahn und Soma… 189
3.1.6 Geschlechtsverteilung … 191
3.1.7 Geschlechtsbestimmung … 192
3.2 Spermatogenese … 199
3.3 Oogenese… 202
3.4 Befruchtung … 207
3.5 Eiorganisation … 212
3.6 Furchung … 216
3.7 Gastrulation … 224
3.8 Grundorganisation des Embryos und Bildung der Keimblätter … 227
3.9 Organogenese… 229
3.9.1 Neurulation und Neuralleistenentwicklung … 229
3.9.2 Mesodermale Organe … 230
3.9.3 Entodermale Organe … 231
3.9.4 Embryonale Anhangsorgane … 232
3.10 Larvalentwicklung und Metamorphose … 233
3.11 Zellgenealogie … 238
3.11.1 Konstanter Zellstammbaum … 238
3.11.2 Variabler Zellstammbaum… 240
3.12 Das genetische Entwicklungsprogramm … 241
3.12.1 Die Bedeutung der Gene für die Steuerung der Entwicklungsvorg3nge … 241
3.12.2 Die Identifikation und Isolation von Genen, die die Entwicklung steuern … 242
3.12.3 Homeotische Mutanten … 243
3.12.4 Klonierung der homeotischen Gene und Entdeckung der Homeobox … 246
3.12.5 Die genetische Kontrolle des Bauplans von Drosophila … 250
3.13 Determination und Differenzierung … 260
3.13.1 Allgemeine Prinzipien … 260
3.13.2 Entwicklungspotenz der Furchungszellen … 261
3.13.3 Bquivalenz und Totipotenz der Furchungskerne … 263
3.13.4 Cytoplasmatische Determinanten… 264
3.13.5 Morphogen-Gradienten … 266
3.13.6 Zelldifferenzierung … 268
3.13.7 Links-Rechts-Asymmetrie im Wirbeltierembryo… 275
3.13.8 Zelladh3sion und Morphogenese … 276
3.13.9 Musterbildung und Positionsinformation… 279
3.13.10 Signal5bertragung und Morphogen-Gradienten … 284
3.13.11 Genetische Steuerung der Augenentwicklung… 287
3.14 Zellwachstum und Proliferation … 290
3.15 Regeneration, Transdetermination und Transdifferenzierung … 293
3.16 Altern und Tod … 299

4 Stoff- und Energiewechsel
4.1 Energetik… 305
4.1.1 Energie5bertragung im Fließgleichgewicht … 305
4.1.2 Energie5bertragung in der Zelle … 307
4.1.3 Energie5bertragung im Organismus… 316
4.2 Ern+hrung … 321
4.2.1 Nahrungswahl … 321
4.2.2 Intra- und extrazellul3re Verdauung… 322
4.2.3 Verdauungstrakte… 325
4.3 Atmung … 330
4.3.1 Kiemen … 332
4.3.2 Lungen… 333
4.3.3 Tracheen … 337
4.4 Kreislauf … 338
4.4.1 Transportleistungen… 339
4.4.2 Kreislaufdynamik… 344
4.4.3 Abwehrfunktionen … 348
4.5 Ionen- und Osmoregulation … 355
4.5.1 Ionenregulation… 356
4.5.2 Osmoregulation… 357
4.6 Exkretion … 359
4.6.1 Exkretionsprodukte … 360
4.6.2 Exkretionsmechanismen … 360
4.6.3 Exkretionsorgane… 361
4.7 Thermoregulation … 363
4.7.1 Poikilotherme Tiere … 364
4.7.2 Homoiotherme Tiere … 365

5 Hormonale Koordination
5.1 Allgemeine Kennzeichen … 369
5.2 Prim+re Wirkungsmechanismen … 371
5.3 Hormonsysteme… 373
5.3.1 Wirbeltiere … 373
5.3.2 Wirbellose … 381
5.4 Pheromone … 382

6 Neuronale Koordination
6.1 Bausteine des Nervensystems … 389
6.1.1 Nervenzellen … 389
6.1.2 Gliazellen … 392
6.2 Elektrische Signale … 394
6.2.1 Ruhepotential … 395
6.2.2 Nervenimpulse … 398
6.2.3 Synaptische Dbertragung … 402
6.3 Nervensysteme … 409
6.3.1 Entwicklung von Nervensystemen … 410
6.3.2 Nervensysteme als Schaltpl3ne… 415
6.3.3 Zentralnervensysteme … 420

7 Sinnesleistungen
7.1 Reiz-Erregungs-Transformation … 431
7.2 Sinnessysteme… 436
7.2.1 Mechanoperzeption … 436
7.2.2 Chemoperzeption … 446
7.2.3 Photoperzeption … 450

8 Bewegung
8.1 Muskelbewegung … 471
8.1.1 Elementarvorg3nge… 471
8.1.2 Muskelphysiologie … 477
8.1.3 Neuromotorische Kontrolle… 480
8.1.4 Muskel-Skelett-Systeme … 482
8.2 Cilien- und Flagellenbewegung … 484
8.3 Amçboide Bewegung … 486
8.4 Elektrische Organe … 488
8.5 Farbwechsel und Biolumineszenz … 489

9 Verhalten
9.1 Verhaltensphysiologie … 495
9.1.1 Motorische Programme … 495
9.1.2 Sensorische Filter … 501
9.1.3 Koordination… 505
9.2 Verhaltensontogenie … 509
9.2.1 Programme der Verhaltensentwicklung … 510
9.2.2 Lernen… 514
9.3 Verhaltensçkologie… 521
9.3.1 Nahrungssuchverhalten … 523
9.3.2 Fortpflanzungsverhalten … 525
9.3.3 Sozialverhalten … 531
9.4 Verhaltensevolution … 543
9.4.1 Verhaltensgenetik … 543
9.4.2 Verhaltensphylogenie … 547

10 Ökologie
10.1 Organismus-Umwelt-Beziehungen … 552
10.1.1 Umweltfaktoren… 553
10.1.2 Nischenbildung… 560
10.2 Populationen … 564
10.2.1 Intraspezifische Wechselwirkungen … 565
10.2.2 Interspezifische Wechselwirkungen … 573
10.3 Akosysteme… 588

11 Evolution
11.1 Indizien … 601
11.1.1 Abgestufte Bhnlichkeit … 601
11.1.2 Historische Abfolge … 609
11.1.3 Geographische Verbreitung … 622
11.1.4 Entwicklungsbiologie… 627
11.2 Mechanismen… 632
11.2.1 „Mikroevolution“: Populationen im Wandel … 635
11.2.2 Artbildung… 645
11.2.3 „Makroevolution“: langfristiger Formenwandel … 654
11.3 Hominiden-Evolution … 659
11.3.1 Evolutive Abl3ufe (Formenvielfalt) … 659
11.3.2 Evolutive Trends (Merkmalskomplexe) … 665

12 Vielfalt der Organismen
Einführung … 671
A Einzeller: Diversität einzelliger Eukaryoten … 675
12.1 Einzellige Eukaryoten … 678
12.1.1 Tetramastigota … 679
12.1.2 Euglenida … 680
12.1.3 Kinetoplasta … 681
12.1.4 Dinoflagellata … 682
12.1.5 Apicomplexa … 682
12.1.6 Ciliophora … 684
12.1.7 Foraminifera … 690
12.1.8 Amoebozoa … 691
12.1.9 „Heliozoa“ und „Radiolaria“
B Metazoa: Entstehung der Vielzelligkeit… 695
12.2 Porifera (Schw+mme)… 698
12.3 Cnidaria (Nesseltiere) … 700
12.4 Ctenophora (Rippenquallen) … 709
C Bilateria: Bildung eines Bewegungsvorderpols … 711
12.5 Plathelminthes (PlattwBrmer) … 717
12.6 Mollusca (Weichtiere) … 724
12.7 Annelida (Ringelwürmer) … 731
12.8 Arthropoda (GliederfBßer) … 737
12.8.1 Trilobita (Dreilapper), nur fossil … 744
12.8.2 Chelicerata (Spinnentiere) … 745
12.8.3 Crustacea (Krebse) … 751
12.8.4 Myriapoda (Tausendf5ßer) … 757
12.8.5 Insecta (= Hexapoda, Insekten) … 758
12.9 Nematoda (FadenwBrmer) … 770
12.10 Tentaculata (= Lophophorata) … 775
12.11 Echinodermata (Stachelh+uter) … 778
12.12 Hemichordata (= Branchiotremata) … 784
12.13 Chordata (Chordatiere) … 785
12.13.1 Tunicata (= Urochordata, Manteltiere) … 787
12.13.2 Acrania (= Cephalochordata, Sch3dellose) … 789

D Craniota: Evolution der Organsysteme… 792
D1 Integument… 792
D1.1 Funktion … 792
D1.2 Grundplan … 793
D1.3 Differenzierung des Stratum corneum … 794
D1.4 Hautdrsen… 796
D1.5 Verknçcherungen des Coriums … 797
D2 Skelett… 800
D2.1 Sttzgewebe… 800
D2.3 Extremitten und Extremittengrtel … 804
D2.4 Schdel … 808
D3 Nervensystem … 814
D4 Blutgefßsystem… 816
D4.1 Herz … 816
D4.2 Arteriensystem… 818
D4.3 Venensystem… 819
D5 Urogenitalsystem … 819
D5.1 Exkretionsorgane … 819
D5.2 Fortpflanzungsorgane … 821
12.13.3 „Agnatha“ (Kieferlose) … 826
12.13.4 Chondrichthyes (Knorpelfische) … 827
12.13.5 Actinopterygii (Strahlenflosser)… 829
12.13.6 Fischartige Sarcopterygier… 831
12.13.7 Amphibia (Amphibien, Lurche) … 832
12.13.8 Sauropsida, exkl. Aves … 834
12.13.9 Aves (Vçgel) … 836
12.13.10 Mammalia (S2ugetiere) … 843
Anhang … 853
Glossar … 861
Index … 891