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Allgemeine und molekulare Botanik

Autor	Elmar W. Weiler, Lutz Nover
Verlag	Georg Thieme Verlag KG
Erscheinungsjahr	2008
Seitenanzahl	928 Seiten
ISBN	9783131527912
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	69,99 EUR

Alles was Du über die Botanik wissen mußt! Das Buch spiegelt die modernen Pflanzenwissenschaften wider, wie sie in einer zeitgemäßen Hochschulausbildung vermittelt werden. Hervorragend didaktisch aufbereitet: - 900 Abbildungen und Formelschemata veranschaulichen den Text. - Orange gerahmte Boxen gliedern spezielle Sachverhalte aus dem Grundtext aus. - Grüne Plus-Boxen enthalten weiterführende Details und vertiefendes Wissen

Elmar Weiler, Lutz Nover

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Inhaltsverzeichnis

Elmar W. Weiler, Lutz Nover: Allgemeine und molekulare Botanik	1
Innentitel	4
Impressum	5
Vorwort	6
Danksagung	8
Inhalt	9
1 Molekularer Aufbau des pflanzlichen Organismus	18
1.1 Elementare Zusammensetzung des Pflanzenkörpers	20
1.2 Kohlenstoff: Grundelement organischer Verbindungen	23
1.3 Die wichtigsten organischen Verbindungen	29
1.3.1 Monomere Verbindungen	31
Verbindungen mit Hydroxylgruppen: Alkohole	31
Verbindungen mit Oxogruppen: Carbonylverbindungen	33
Verbindungen mit Oxohydroxygruppen: Carbonsäuren	39
Aminogruppen tragende Verbindungen	40
1.3.2 Polymere Verbindungen	43
Nucleinsäuren	44
Proteine	49
Polysaccharide	54
Lignin	58
1.4 Wasser	59
2 Zellstruktur	62
2.1 Übersicht über die Zellbestandteile	64
2.2 Struktur des Cytoplasmas	65
2.3 Cytoplasmatische Einschlüsse	68
2.3.1 Cytoskelett	68
Mikrotubuli	70
Mikrofilamente	72
2.3.2 Ribosomen	74
2.4 Biomembranen	76
2.4.1 Chemische Zusammensetzung	76
2.4.2 Membranmodelle	78
2.4.3 Funktionen von Biomembranen	82
2.5 Das System der Grundmembranen	83
2.5.1 Endoplasmatisches Reticulum	84
2.5.2 Golgi-Apparat	85
2.5.3 Plasmalemma und Tonoplast	86
2.5.4 Zellkern	87
2.5.5 Microbodies	90
2.5.6 Vesikelfluß im System der Grundmembranen	91
2.5.7 Plasmodesmen	94
2.6 Semiautonome Zellorganellen	96
2.6.1 Mitochondrien	96
2.6.2 Plastiden	98
Chloroplasten	100
Chromoplasten	103
Leukoplasten	104
2.7 Zellwand	105
2.7.1 Chemie der Zellwand	105
2.7.2 Aufbau der Zellwand	111
3 Zellspezialisierungen	116
3.1 Gewebetypen	118
3.2 Wachstum und Differenzierung der Zelle	119
3.2.1 Die Zellsaftvakuole	120
3.2.2 Zellwandwachstum	123
Isodiametrische Zelle	124
Prosenchymatische Zelle	126
3.2.3 Zellfusionen	130
3.3 Sekundäre Veränderungen der Zellwand	133
3.3.1 Verholzung	134
3.3.2 Mineralstoffeinlagerung	135
3.3.3 Cutinisierung und Ablagerung von Wachsen	135
3.4 Drüsenzellen	140
4 Organisationsformen der Pflanzen	142
4.1 Stammbaum der Pflanzen	144
4.2 Prokaryoten	151
4.2.1 Bakterien	152
Eubakterien	153
Cyanobakterien	160
Prochlorobakterien	162
4.2.2 Archaea	162
4.2.3 Vielzellige Prokaryoten	163
4.3 Einzellige Eukaryoten	166
4.4 Organisationsformen der Thallophyten	171
4.4.1 Zellkolonie	171
4.4.2 Coenoblast	172
4.4.3 Fadenthallus	173
4.4.4 Flechtthallus	174
4.4.5 Gewebethallus	175
4.5 Organisationsformen der Bryophyten	177
4.6 Organisationsform der Kormophyten	179
5 Kormus	182
5.1 Sproßachse	184
5.1.1 Sproßscheitel	184
5.1.2 Bau des Leitsystems	185
5.1.3 Primärer Bau der Sproßachse	187
5.1.4 Sekundäres Dickenwachstum der Sproßachse	188
Holz	190
Bast	193
Periderm	194
Dickenwachstum der Monokotylen	195
5.1.5 Morphologie der Sproßachse	196
Verzweigung	196
Metamorphosen der Sproßachse	197
5.2 Blatt	199
5.2.1 Entwicklung des Blattes	200
5.2.2 Anordnung der Blätter an der Sproßachse	201
Blattstellung	201
Blattfolge	203
5.2.3 Anatomie des Laubblattes	205
Bau und Funktion von Spaltöffnungen	206
Leitbündelanordnung	208
Bau des Nadelblattes	209
5.2.4 Metamorphosen des Blattes	210
5.3 Wurzel	211
5.3.1 Wurzelscheitel	212
5.3.2 Primärer Bau der Wurzel	213
5.3.3 Seitenwurzeln	216
5.3.4 Sekundäres Dickenwachstum der Wurzel	219
5.3.5 Metamorphosen der Wurzel	220
6 Bioenergetik: thermodynamische Grundlagen der Lebensprozesse	222
6.1 Energie, Arbeit, Leistung	224
6.1.1 Hauptsätze der Thermodynamik	225
6.1.2 Chemisches Potential	227
6.1.3 Wasserpotential	228
6.1.4 Energiewandlung und energetische Kopplung	233
6.2 Transport durch Biomembranen	235
6.2.1 Permeabilität von Biomembranen	235
6.2.2 Transportproteine in Biomembranen	236
6.3 Enzymatische Katalyse	242
7 Mineralstoff- und Wasserhaushalt	248
7.1 Aufnahme und Verteilung der Mineralsalze	250
7.2 Wasseraufnahme	254
7.3 Wasserabgabe	257
7.3.1 Cuticuläre Transpiration	258
7.3.2 Stomatäre Transpiration	259
7.3.3 Molekularer Mechanismus der Spaltöffnungsbewegung	260
7.3.4 Guttation	263
7.4 Leitung des Wassers	263
7.5 Wasserbilanz	266
8 Autotrophie: Photosynthese und Chemosynthese	268
8.1 Photosynthese der Pflanzen	270
8.1.1 Die Lichtreaktionen	272
Strahlungsabsorption	274
Transport von Elektronen und Wasserstoff-Ionen	283
Photophosphorylierung	291
Räumliche Anordnung und Regulation der Lichtreaktion	292
8.1.2 Assimilation des Kohlenstoffs: Calvin-Zyklus	294
8.1.3 Photorespiration	299
8.1.4 Zusatzmechanismen der CO2-Fixierung in C4- und CAM-Pflanzen	300
C4-Photosynthese	301
CAM-Stoffwechsel	304
8.1.5 Photosynthese am natürlichen Standort	305
8.2 Bakterienphotosynthese	307
8.3 Chemosynthese	310
8.4 Evolution der Photosynthese	311
9 Haushalt von Stickstoff, Schwefel und Phosphor	314
9.1 Der Stickstoffhaushalt	316
9.1.1 Globaler Kreislauf des Stickstoffs	316
9.1.2 Biologische Fixierung des Luftstickstoffs	318
9.1.3 Stickstoffhaushalt der Pflanzen	320
Assimilation des Stickstoffs	321
Einbau des reduzierten Stickstoffs in organische Verbindungen	322
Synthese weiterer Stickstoffverbindungen	323
9.2 Haushalt des Schwefels	324
9.2.1 Globaler Kreislauf des Schwefels	325
9.2.2 Assimilation des Schwefels	325
9.2.3 Einbau des reduzierten Schwefels in organische Verbindungen	328
9.2.4 Synthese weiterer Schwefelverbindungen	328
9.3 Haushalt des Phosphors	330
10 Transport und Verwertung der Assimilate	332
10.1 Assimilattransport	334
10.2 Bildung und Abbau von Speicherstoffen	338
10.2.1 Speicherpolysaccharide	338
10.2.2 Speicherlipide	340
10.2.3 Speicherproteine	346
11 Dissimilation	348
11.1 Übersicht	350
11.2 Glykolyse	351
11.3 Gärungen	352
11.4 Zellatmung	353
11.5 Kreislauf des Kohlenstoffs	359
12 Sekundärstoffwechsel	360
12.1 Ökochemische Funktionen pflanzlicher Sekundärstoffe	362
12.2 Phenole	366
12.2.1 Der Shikimat-Weg	367
12.2.2 Der Polyketid-Weg	371
12.2.3 Mischaromaten	371
12.3 Terpenoide	374
12.4 Alkaloide	383
13 Genetik und Vererbung	390
13.1 DNA als Träger genetischer Informationen	392
13.2 Der genetische Code	393
13.3 Verpackung von DNA in Chromatin und Chromosomen	395
13.3.1 Histone als Verpackungsmaterial	396
13.3.2 Histon-Modifikationen	398
13.4 Die drei Genome der Pflanzenzellen	398
13.5 DNA-Replikation	405
13.6 Klassische Genetik	407
13.6.1 Grundbegriffe der klassischen Genetik	407
13.6.2 Drei Grundregeln der Vererbung	408
13.7 Zellzyklus	412
13.7.1 Chromosomentheorie der Vererbung	412
13.7.2 Der Zellzyklus	413
13.7.3 Mitose	414
13.7.4 Rolle der Cytoskelett-Systeme	416
13.7.5 Zellteilung (Cytokinese)	417
13.7.6 Meiose	419
13.8 Mutationen und DNA-Reparatur	423
13.8.1 Genommutationen	423
13.8.2 Chromosomenmutationen	426
13.8.3 Genmutationen	426
13.8.4 Mutagene Agenzien	428
13.8.5 DNA-Reparatur	430
13.9 Vererbungsvorgänge außerhalb der Mendel-Regeln	432
13.9.1 Extrachromosomale Vererbung	432
13.9.2 Transposons und Insertionsmutagene	434
13.10 Genetische Grundlagen der Evolution	437
13.10.1 Grundlagen der Evolution	438
13.10.2 Faktoren zur Beschleunigung der Evolution	439
13.10.3 Natürliche Auslese	441
13.11 Gentechnik und DNA-Sequenzierung	442
13.11.1 DNA-Klonierung	442
13.11.2 Die Polymerasekettenreaktion (PCR)	444
13.11.3 Kopplung von reverser Transkription mit PCR (RT-PCR)	445
13.11.4 DNA-Sequenzierung	446
13.12 Pflanzentransformation und transgene Pflanzen	447
13.12.1 Transiente Transformation und Reporterassays	448
13.12.2 Herstellung transgener Pflanzen	449
13.12.3 Anbau transgener Pflanzen	451
14 Fortpflanzung und Vermehrung bei Niederen und Höheren Pflanzen	454
14.1 Definitionen und Grundbegriffe	456
14.1.1 Sexualität – Bildung von Gameten und Befruchtung	456
14.1.2 Generationswechsel	458
14.1.3 Vegetative Vermehrung	460
14.2 Drei Formen von Entwicklungszyklen bei Grünalgen	462
Chlamydomonas reinhardtii	462
Cladophora	465
Halicystis ovalis/Derbesia marina	466
14.3 Drei Formen von Generationswechsel bei Braunalgen	467
Cutleria	468
Dictyota	468
Fucus-Arten	469
14.4 Generationswechsel bei Rotalgen	471
Polysiphonia	473
Porphyra	473
14.5 Zelluläre Schleimpilze	475
14.6 Fortpflanzung und Vermehrung der echten Pilze	479
14.6.1 Ascomyceten (Schlauchpilze)	479
Einfache Ascomyceten: Saccharomyces	479
Höhere Ascomyceten: Neurospora	483
14.6.2 Basidiomyceten (Ständerpilze)	487
14.7 Generationswechsel der Archegoniaten	491
14.7.1 Moose	491
14.7.2 Farne	493
14.8 Generationswechsel der Samenpflanzen	496
15 Genexpression und ihre Kontrolle	502
15.1 Informationsverarbeitung	504
15.1.1 Genexpression und Informationsamplifikation	504
15.1.2 Genstruktur und Grundprozesse der Genexpression	505
15.2 Transkription bei E. coli	511
15.2.1 Biochemie der Transkription	512
15.2.2 RNA-Polymerase von E. coli	513
15.2.3 Drei Phasen der Transkription	513
15.3 Regulation der Transkription bei E. coli	515
15.3.1 Das Lac-Operon	515
15.3.2 Promotorstärke und alternative Sigmafaktoren	520
15.4 Transkription und RNA-Verarbeitung in Pflanzenzellen	522
15.4.1 Sechs RNA-Polymerasen in Pflanzenzellen	522
15.4.2 RNA-Verarbeitung: Kappenbildung und Spleißen	523
15.4.3 Alternatives Spleißen	528
15.4.4 RNAP II als biologische Maschine	530
15.4.5 Organisation der Transkription am Chromatin	536
15.5 Transkriptionskontrolle bei Eukaryoten	537
15.5.1 Klassifizierung von Transkriptionsfaktoren	538
15.5.2 Funktionelle Anatomie von Transkriptionsfaktoren	541
15.5.3 Kernimport und -export	542
15.5.4 Das Galactose-Regulon in Bäckerhefe	544
15.5.5 Transkriptionskontrolle bei der Hitzestreßantwort	546
15.6 Ribosomensynthese	547
15.7 Proteinbiosynthese	552
15.7.1 Aminosäureaktivierung	552
15.7.2 Der Translationszyklus an Ribosomen	554
15.7.3 Eukaryotische mRNP-Komplexe	557
15.7.4 Postsynthetische Modifikation von Proteinen	558
15.8 Kontrolle der Translation	563
15.9 Proteinfaltung und die Rolle molekularer Chaperone	565
15.9.1 Entstehung der Raumstruktur von Proteinen	565
15.9.2 Hitzestreßproteine als molekulare Chaperone	567
15.9.3 Zwei biologische Nanomaschinen	569
15.9.4 Faltung von Proteinen in einem Netzwerk von Chaperonen	571
15.10 Proteintopogenese	573
15.10.1 Zwei Klassen von Proteinen werden bei der Translation getrennt	574
15.10.2 Proteinimport in Plastiden	576
15.10.3 Vesikeltransport von Proteinen	579
15.10.4 Entstehung und Reifung von Glykoproteinen	583
15.11 Proteinabbau und seine Kontrolle	587
15.11.1 Das Ubiquitin-Proteasom-System	587
15.11.2 E3-Ubiquitin-Ligase-Komplexe	588
15.11.3 Pflanzliche Proteasen	591
15.12 Genexpression in Plastiden	591
15.12.1 Plastidengenom und Transkription	592
15.12.2 Prozessierung polycistronischer mRNAs	594
15.12.3 RNA-Editing	596
15.12.4 Translation und Proteinfaltung	597
15.12.5 Lichtkontrollierte Translation am Beispiel des D1-Proteins	598
15.12.6 Abstimmung der Genexpressionsprozesse zwischen Kern und Plastiden	600
15.13 Mikrobielle Sekundärmetabolite als Antibiotika und Biopharmaka	602
16 Phytohormone und Signalstoffe	606
16.1 Begriffe und Analysen	608
16.2 Phytohormone – auf einen Blick	610
16.3 Cytokinine	611
16.3.1 Struktur, Biosynthese, Abbau	612
16.3.2 Biologische Wirkungen der Cytokinine	614
16.3.3 Molekularer Wirkungsmechanismus	615
16.4 Auxine	617
16.4.1 Struktur, Biosynthese und Abbau der Auxine	618
16.4.2 Auxintransport	622
16.4.3 Wirkung von Auxinen	623
16.4.4 Auxinrezeptoren und Signaltransduktion	626
16.5 Gibberelline	629
16.5.1 Struktur, Biosynthese und Abbau von Gibberellinen	629
16.5.2 Biologische Wirkung	632
16.5.3 Signaltransduktion	635
16.6 Brassinosteroide	637
16.6.1 Biosynthese und Inaktivierung der Brassinosteroide	638
16.6.2 Biologische Wirkungen der Brassinosteroide	641
16.6.3 Molekularer Wirkungsmechanismus	641
16.7 Ethylen	644
16.7.1 Biosynthese von Ethylen	644
16.7.2 Biologische Wirkungen	645
16.7.3 Ethylen und Fruchttechnologie	647
16.7.4 Ethylenrezeption und Signaltransduktion	650
16.8 Abscisinsäure	652
16.8.1 ABA-Biosynthese und -Abbau	653
16.8.2 Biologische Wirkungen	655
16.8.3 ABA-Rezeption und Signaltransduktion	657
16.9 Jasmonsäure	658
16.9.1 JA-Biosynthese und Metabolisierung	659
16.9.2 Wirkungen der Jasmonsäure	661
Entwicklungsspezifische Wirkungen der JA	662
JA als Streßhormon	663
JA als Regulator des Sekundärstoffwechsels	663
16.9.3 Wirkungsmechanismus	664
16.10 Weitere pflanzliche Signalstoffe	665
16.10.1 Peptidsignale	665
16.10.2 Stickstoffmonoxid (NO)	667
16.10.3 Ca2+ und Signaltransduktionsketten	672
16.10.4 Salicylsäure	674
16.11 Hormonnetzwerke	676
16.11.1 Zellzykluskontrolle durch Hormone	677
16.11.2 Apikaldominanz	679
16.11.3 Pflanzenregeneration	682
17 Licht und Schwerkraft	686
17.1 Pflanzen und Licht	688
17.1.1 Lichtrezeptoren	690
17.1.2 Phytochrome	691
17.1.3 Cryptochrome	695
17.1.4 Phototropine	696
17.2 Lichtgesteuerte Wachstumsprozesse	697
17.2.1 Etiolierung und Deetiolierung von Keimpflanzen	698
17.2.2 Schattenvermeidungssyndrom	702
17.2.3 Circadiane Rhythmen	705
17.2.4 Photoperiodismus	710
17.2.5 Kontrolle der Nitrat-Reductase	716
17.3 Gravitropismus	718
17.3.1 Begriffe und Definitionen	718
17.3.2 Wahrnehmung und Verarbeitung von Schwerkraftreizen	720
18 Pflanzliche Entwicklung	726
18.1 Grundlagen pflanzlicher Entwicklung	728
18.2 Meristeme	730
18.2.1 Vegetative Meristeme in Pflanzen	730
18.2.2 Das Sproßapikalmeristem (SAM)	731
18.2.3 SAM als morphogenetisches Feld für die Entstehung von Blattanlagen	733
18.2.4 Entwicklung von Blättern und Leitbündeln	737
18.2.5 Das Apikalmeristem der Wurzel (RAM)	741
18.3 Muster der Zellspezialisierungen in der Epidermis	744
18.3.1 Entwicklung von Trichomen bei Arabidopsis	745
18.3.2 Bildung von Wurzelhaaren	746
18.4 Blütenentwicklung	748
18.4.1 Blühinduktion	748
18.4.2 Kontrolle der Blütenorganidentität	750
18.4.3 Realisierung der Blütenmorphologie	754
18.5 Bestäubung und Befruchtung	759
18.5.1 Pollenentwicklung auf der Narbe	759
18.5.2 Blütenbiologie und Bestäubungsbiologie	764
18.5.3 Molekulare Mechanismen der Selbstinkompatibilität	767
18.6 Embryonal- und Fruchtentwicklung	770
18.6.1 Embryogenese	771
18.6.2 Samen- und Fruchtentwicklung	775
18.6.3 Samen und Früchte als Verbreitungseinheiten	781
18.6.4 Samenruhe und Samenkeimung	783
19 Pflanzen und Streß	788
19.1 Das Streßsyndrom im Alltag der Pflanzen	790
19.2 Hitzestreßantwort	793
19.3 Kälte-, Salz- und Wassermangelstreß	795
19.3.1 Molekulare Mechanismen	797
19.3.2 Kältestreß	799
19.3.3 Salzstreß	800
19.4 Oxidativer Streß	800
19.5 Hypoxie durch Überflutung	803
19.6 Wirkung chemischer Stressoren	805
19.6.1 Schwermetallstreß	806
19.6.2 Chemischer Streß durch Herbizide	808
19.7 Mechanischer Streß und Verwundung	813
20 Biotische Stressoren – Wechselwirkung von Pflanzen mit anderen Organismen	820
20.1 Direkte und indirekte Wechselwirkung zwischen Organismen	822
20.2 Pflanzenparasiten	826
20.3 Flechten	828
20.4 Mykorrhiza	830
20.5 Symbiotische Stickstoff-Fixierung	833
20.6 Pflanzenpathogene Mikroorganismen	839
20.6.1 Erkennung von Pflanzen und Mikroorganismen	839
20.6.2 Entstehung von Pflanzentumoren nach Infektion mit Agrobacterium tumefaciens	845
20.7 Viren und Viroide	850
20.7.1 Symptome von Viruserkrankungen	851
20.7.2 Virusgenome: Replikation und Expression	852
20.7.3 Wege der Infektion und Verbreitung	858
20.7.4 Pflanzliche Abwehr gegen Viruserkrankungen	860
21 Anhang	862
Weiterführende Literatur	864
Bücher	864
Biologie allgemein, Botanik, Morphologie	864
Chemie, Biochemie	864
Mikroorganismen, Niedere Pflanzen	864
Pflanzenphysiologie	864
Zell- und Entwicklungsbiologie	865
Genetik, Gentechnik, Evolutionsbiologie	865
Streß und Pflanzenpathologie	865
Klassiker der Pflanzenforschung bei Stueber, online	865
Original- und Übersichtsartikel	866
Kap. 1	866
Kap. 2	866
Kap. 3	866
Kap. 4	866
Kap. 5	866
Kap. 6	866
Kap. 7	866
Kap. 8	866
Kap. 9	867
Kap. 10	867
Kap. 11	867
Kap. 12	867
Kap. 13	867
Kap. 14	867
Kap. 15	868
Kap. 16	869
Kap.17	871
Kap. 18	871
Kap. 19	873
Kap. 20	873
Sachverzeichnis	875
A Physikalische Größen und deren Einheiten	918
B Naturkonstanten und wichtige Zahlenwerte	918
C Wichtige Umrechnungen	919
D Dezimale Größenangaben	919
E Genetischer Code (s. auch Tab. 13.1 S. 378)	919

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