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Allgemeine und molekulare Botanik

AutorElmar W. Weiler, Lutz Nover
VerlagGeorg Thieme Verlag KG
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl928 Seiten
ISBN9783131527912
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis71,99 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 Botanik1
Innentitel4
Impressum5
Vorwort6
Danksagung8
Inhalt9
1 Molekularer Aufbau des pflanzlichen Organismus18
1.1 Elementare Zusammensetzung des Pflanzenkörpers20
1.2 Kohlenstoff: Grundelement organischer Verbindungen23
1.3 Die wichtigsten organischen Verbindungen29
1.3.1 Monomere Verbindungen31
Verbindungen mit Hydroxylgruppen: Alkohole31
Verbindungen mit Oxogruppen: Carbonylverbindungen33
Verbindungen mit Oxohydroxygruppen: Carbonsäuren39
Aminogruppen tragende Verbindungen40
1.3.2 Polymere Verbindungen43
Nucleinsäuren44
Proteine49
Polysaccharide54
Lignin58
1.4 Wasser59
2 Zellstruktur62
2.1 Übersicht über die Zellbestandteile64
2.2 Struktur des Cytoplasmas65
2.3 Cytoplasmatische Einschlüsse68
2.3.1 Cytoskelett68
Mikrotubuli70
Mikrofilamente72
2.3.2 Ribosomen74
2.4 Biomembranen76
2.4.1 Chemische Zusammensetzung76
2.4.2 Membranmodelle78
2.4.3 Funktionen von Biomembranen82
2.5 Das System der Grundmembranen83
2.5.1 Endoplasmatisches Reticulum84
2.5.2 Golgi-Apparat85
2.5.3 Plasmalemma und Tonoplast86
2.5.4 Zellkern87
2.5.5 Microbodies90
2.5.6 Vesikelfluß im System der Grundmembranen91
2.5.7 Plasmodesmen94
2.6 Semiautonome Zellorganellen96
2.6.1 Mitochondrien96
2.6.2 Plastiden98
Chloroplasten100
Chromoplasten103
Leukoplasten104
2.7 Zellwand105
2.7.1 Chemie der Zellwand105
2.7.2 Aufbau der Zellwand111
3 Zellspezialisierungen116
3.1 Gewebetypen118
3.2 Wachstum und Differenzierung der Zelle119
3.2.1 Die Zellsaftvakuole120
3.2.2 Zellwandwachstum123
Isodiametrische Zelle124
Prosenchymatische Zelle126
3.2.3 Zellfusionen130
3.3 Sekundäre Veränderungen der Zellwand133
3.3.1 Verholzung134
3.3.2 Mineralstoffeinlagerung135
3.3.3 Cutinisierung und Ablagerung von Wachsen135
3.4 Drüsenzellen140
4 Organisationsformen der Pflanzen142
4.1 Stammbaum der Pflanzen144
4.2 Prokaryoten151
4.2.1 Bakterien152
Eubakterien153
Cyanobakterien160
Prochlorobakterien162
4.2.2 Archaea162
4.2.3 Vielzellige Prokaryoten163
4.3 Einzellige Eukaryoten166
4.4 Organisationsformen der Thallophyten171
4.4.1 Zellkolonie171
4.4.2 Coenoblast172
4.4.3 Fadenthallus173
4.4.4 Flechtthallus174
4.4.5 Gewebethallus175
4.5 Organisationsformen der Bryophyten177
4.6 Organisationsform der Kormophyten179
5 Kormus182
5.1 Sproßachse184
5.1.1 Sproßscheitel184
5.1.2 Bau des Leitsystems185
5.1.3 Primärer Bau der Sproßachse187
5.1.4 Sekundäres Dickenwachstum der Sproßachse188
Holz190
Bast193
Periderm194
Dickenwachstum der Monokotylen195
5.1.5 Morphologie der Sproßachse196
Verzweigung196
Metamorphosen der Sproßachse197
5.2 Blatt199
5.2.1 Entwicklung des Blattes200
5.2.2 Anordnung der Blätter an der Sproßachse201
Blattstellung201
Blattfolge203
5.2.3 Anatomie des Laubblattes205
Bau und Funktion von Spaltöffnungen206
Leitbündelanordnung208
Bau des Nadelblattes209
5.2.4 Metamorphosen des Blattes210
5.3 Wurzel211
5.3.1 Wurzelscheitel212
5.3.2 Primärer Bau der Wurzel213
5.3.3 Seitenwurzeln216
5.3.4 Sekundäres Dickenwachstum der Wurzel219
5.3.5 Metamorphosen der Wurzel220
6 Bioenergetik: thermodynamische Grundlagen der Lebensprozesse222
6.1 Energie, Arbeit, Leistung224
6.1.1 Hauptsätze der Thermodynamik225
6.1.2 Chemisches Potential227
6.1.3 Wasserpotential228
6.1.4 Energiewandlung und energetische Kopplung233
6.2 Transport durch Biomembranen235
6.2.1 Permeabilität von Biomembranen235
6.2.2 Transportproteine in Biomembranen236
6.3 Enzymatische Katalyse242
7 Mineralstoff- und Wasserhaushalt248
7.1 Aufnahme und Verteilung der Mineralsalze250
7.2 Wasseraufnahme254
7.3 Wasserabgabe257
7.3.1 Cuticuläre Transpiration258
7.3.2 Stomatäre Transpiration259
7.3.3 Molekularer Mechanismus der Spaltöffnungsbewegung260
7.3.4 Guttation263
7.4 Leitung des Wassers263
7.5 Wasserbilanz266
8 Autotrophie: Photosynthese und Chemosynthese268
8.1 Photosynthese der Pflanzen270
8.1.1 Die Lichtreaktionen272
Strahlungsabsorption274
Transport von Elektronen und Wasserstoff-Ionen283
Photophosphorylierung291
Räumliche Anordnung und Regulation der Lichtreaktion292
8.1.2 Assimilation des Kohlenstoffs: Calvin-Zyklus294
8.1.3 Photorespiration299
8.1.4 Zusatzmechanismen der CO2-Fixierung in C4- und CAM-Pflanzen300
C4-Photosynthese301
CAM-Stoffwechsel304
8.1.5 Photosynthese am natürlichen Standort305
8.2 Bakterienphotosynthese307
8.3 Chemosynthese310
8.4 Evolution der Photosynthese311
9 Haushalt von Stickstoff, Schwefel und Phosphor314
9.1 Der Stickstoffhaushalt316
9.1.1 Globaler Kreislauf des Stickstoffs316
9.1.2 Biologische Fixierung des Luftstickstoffs318
9.1.3 Stickstoffhaushalt der Pflanzen320
Assimilation des Stickstoffs321
Einbau des reduzierten Stickstoffs in organische Verbindungen322
Synthese weiterer Stickstoffverbindungen323
9.2 Haushalt des Schwefels324
9.2.1 Globaler Kreislauf des Schwefels325
9.2.2 Assimilation des Schwefels325
9.2.3 Einbau des reduzierten Schwefels in organische Verbindungen328
9.2.4 Synthese weiterer Schwefelverbindungen328
9.3 Haushalt des Phosphors330
10 Transport und Verwertung der Assimilate332
10.1 Assimilattransport334
10.2 Bildung und Abbau von Speicherstoffen338
10.2.1 Speicherpolysaccharide338
10.2.2 Speicherlipide340
10.2.3 Speicherproteine346
11 Dissimilation348
11.1 Übersicht350
11.2 Glykolyse351
11.3 Gärungen352
11.4 Zellatmung353
11.5 Kreislauf des Kohlenstoffs359
12 Sekundärstoffwechsel360
12.1 Ökochemische Funktionen pflanzlicher Sekundärstoffe362
12.2 Phenole366
12.2.1 Der Shikimat-Weg367
12.2.2 Der Polyketid-Weg371
12.2.3 Mischaromaten371
12.3 Terpenoide374
12.4 Alkaloide383
13 Genetik und Vererbung390
13.1 DNA als Träger genetischer Informationen392
13.2 Der genetische Code393
13.3 Verpackung von DNA in Chromatin und Chromosomen395
13.3.1 Histone als Verpackungsmaterial396
13.3.2 Histon-Modifikationen398
13.4 Die drei Genome der Pflanzenzellen398
13.5 DNA-Replikation405
13.6 Klassische Genetik407
13.6.1 Grundbegriffe der klassischen Genetik407
13.6.2 Drei Grundregeln der Vererbung408
13.7 Zellzyklus412
13.7.1 Chromosomentheorie der Vererbung412
13.7.2 Der Zellzyklus413
13.7.3 Mitose414
13.7.4 Rolle der Cytoskelett-Systeme416
13.7.5 Zellteilung (Cytokinese)417
13.7.6 Meiose419
13.8 Mutationen und DNA-Reparatur423
13.8.1 Genommutationen423
13.8.2 Chromosomenmutationen426
13.8.3 Genmutationen426
13.8.4 Mutagene Agenzien428
13.8.5 DNA-Reparatur430
13.9 Vererbungsvorgänge außerhalb der Mendel-Regeln432
13.9.1 Extrachromosomale Vererbung432
13.9.2 Transposons und Insertionsmutagene434
13.10 Genetische Grundlagen der Evolution437
13.10.1 Grundlagen der Evolution438
13.10.2 Faktoren zur Beschleunigung der Evolution439
13.10.3 Natürliche Auslese441
13.11 Gentechnik und DNA-Sequenzierung442
13.11.1 DNA-Klonierung442
13.11.2 Die Polymerasekettenreaktion (PCR)444
13.11.3 Kopplung von reverser Transkription mit PCR (RT-PCR)445
13.11.4 DNA-Sequenzierung446
13.12 Pflanzentransformation und transgene Pflanzen447
13.12.1 Transiente Transformation und Reporterassays448
13.12.2 Herstellung transgener Pflanzen449
13.12.3 Anbau transgener Pflanzen451
14 Fortpflanzung und Vermehrung bei Niederen und Höheren Pflanzen454
14.1 Definitionen und Grundbegriffe456
14.1.1 Sexualität – Bildung von Gameten und Befruchtung456
14.1.2 Generationswechsel458
14.1.3 Vegetative Vermehrung460
14.2 Drei Formen von Entwicklungszyklen bei Grünalgen462
Chlamydomonas reinhardtii462
Cladophora465
Halicystis ovalis/Derbesia marina466
14.3 Drei Formen von Generationswechsel bei Braunalgen467
Cutleria468
Dictyota468
Fucus-Arten469
14.4 Generationswechsel bei Rotalgen471
Polysiphonia473
Porphyra473
14.5 Zelluläre Schleimpilze475
14.6 Fortpflanzung und Vermehrung der echten Pilze479
14.6.1 Ascomyceten (Schlauchpilze)479
Einfache Ascomyceten: Saccharomyces479
Höhere Ascomyceten: Neurospora483
14.6.2 Basidiomyceten (Ständerpilze)487
14.7 Generationswechsel der Archegoniaten491
14.7.1 Moose491
14.7.2 Farne493
14.8 Generationswechsel der Samenpflanzen496
15 Genexpression und ihre Kontrolle502
15.1 Informationsverarbeitung504
15.1.1 Genexpression und Informationsamplifikation504
15.1.2 Genstruktur und Grundprozesse der Genexpression505
15.2 Transkription bei E. coli511
15.2.1 Biochemie der Transkription512
15.2.2 RNA-Polymerase von E. coli513
15.2.3 Drei Phasen der Transkription513
15.3 Regulation der Transkription bei E. coli515
15.3.1 Das Lac-Operon515
15.3.2 Promotorstärke und alternative Sigmafaktoren520
15.4 Transkription und RNA-Verarbeitung in Pflanzenzellen522
15.4.1 Sechs RNA-Polymerasen in Pflanzenzellen522
15.4.2 RNA-Verarbeitung: Kappenbildung und Spleißen523
15.4.3 Alternatives Spleißen528
15.4.4 RNAP II als biologische Maschine530
15.4.5 Organisation der Transkription am Chromatin536
15.5 Transkriptionskontrolle bei Eukaryoten537
15.5.1 Klassifizierung von Transkriptionsfaktoren538
15.5.2 Funktionelle Anatomie von Transkriptionsfaktoren541
15.5.3 Kernimport und -export542
15.5.4 Das Galactose-Regulon in Bäckerhefe544
15.5.5 Transkriptionskontrolle bei der Hitzestreßantwort546
15.6 Ribosomensynthese547
15.7 Proteinbiosynthese552
15.7.1 Aminosäureaktivierung552
15.7.2 Der Translationszyklus an Ribosomen554
15.7.3 Eukaryotische mRNP-Komplexe557
15.7.4 Postsynthetische Modifikation von Proteinen558
15.8 Kontrolle der Translation563
15.9 Proteinfaltung und die Rolle molekularer Chaperone565
15.9.1 Entstehung der Raumstruktur von Proteinen565
15.9.2 Hitzestreßproteine als molekulare Chaperone567
15.9.3 Zwei biologische Nanomaschinen569
15.9.4 Faltung von Proteinen in einem Netzwerk von Chaperonen571
15.10 Proteintopogenese573
15.10.1 Zwei Klassen von Proteinen werden bei der Translation getrennt574
15.10.2 Proteinimport in Plastiden576
15.10.3 Vesikeltransport von Proteinen579
15.10.4 Entstehung und Reifung von Glykoproteinen583
15.11 Proteinabbau und seine Kontrolle587
15.11.1 Das Ubiquitin-Proteasom-System587
15.11.2 E3-Ubiquitin-Ligase-Komplexe588
15.11.3 Pflanzliche Proteasen591
15.12 Genexpression in Plastiden591
15.12.1 Plastidengenom und Transkription592
15.12.2 Prozessierung polycistronischer mRNAs594
15.12.3 RNA-Editing596
15.12.4 Translation und Proteinfaltung597
15.12.5 Lichtkontrollierte Translation am Beispiel des D1-Proteins598
15.12.6 Abstimmung der Genexpressionsprozesse zwischen Kern und Plastiden600
15.13 Mikrobielle Sekundärmetabolite als Antibiotika und Biopharmaka602
16 Phytohormone und Signalstoffe606
16.1 Begriffe und Analysen608
16.2 Phytohormone – auf einen Blick610
16.3 Cytokinine611
16.3.1 Struktur, Biosynthese, Abbau612
16.3.2 Biologische Wirkungen der Cytokinine614
16.3.3 Molekularer Wirkungsmechanismus615
16.4 Auxine617
16.4.1 Struktur, Biosynthese und Abbau der Auxine618
16.4.2 Auxintransport622
16.4.3 Wirkung von Auxinen623
16.4.4 Auxinrezeptoren und Signaltransduktion626
16.5 Gibberelline629
16.5.1 Struktur, Biosynthese und Abbau von Gibberellinen629
16.5.2 Biologische Wirkung632
16.5.3 Signaltransduktion635
16.6 Brassinosteroide637
16.6.1 Biosynthese und Inaktivierung der Brassinosteroide638
16.6.2 Biologische Wirkungen der Brassinosteroide641
16.6.3 Molekularer Wirkungsmechanismus641
16.7 Ethylen644
16.7.1 Biosynthese von Ethylen644
16.7.2 Biologische Wirkungen645
16.7.3 Ethylen und Fruchttechnologie647
16.7.4 Ethylenrezeption und Signaltransduktion650
16.8 Abscisinsäure652
16.8.1 ABA-Biosynthese und -Abbau653
16.8.2 Biologische Wirkungen655
16.8.3 ABA-Rezeption und Signaltransduktion657
16.9 Jasmonsäure658
16.9.1 JA-Biosynthese und Metabolisierung659
16.9.2 Wirkungen der Jasmonsäure661
Entwicklungsspezifische Wirkungen der JA662
JA als Streßhormon663
JA als Regulator des Sekundärstoffwechsels663
16.9.3 Wirkungsmechanismus664
16.10 Weitere pflanzliche Signalstoffe665
16.10.1 Peptidsignale665
16.10.2 Stickstoffmonoxid (NO)667
16.10.3 Ca2+ und Signaltransduktionsketten672
16.10.4 Salicylsäure674
16.11 Hormonnetzwerke676
16.11.1 Zellzykluskontrolle durch Hormone677
16.11.2 Apikaldominanz679
16.11.3 Pflanzenregeneration682
17 Licht und Schwerkraft686
17.1 Pflanzen und Licht688
17.1.1 Lichtrezeptoren690
17.1.2 Phytochrome691
17.1.3 Cryptochrome695
17.1.4 Phototropine696
17.2 Lichtgesteuerte Wachstumsprozesse697
17.2.1 Etiolierung und Deetiolierung von Keimpflanzen698
17.2.2 Schattenvermeidungssyndrom702
17.2.3 Circadiane Rhythmen705
17.2.4 Photoperiodismus710
17.2.5 Kontrolle der Nitrat-Reductase716
17.3 Gravitropismus718
17.3.1 Begriffe und Definitionen718
17.3.2 Wahrnehmung und Verarbeitung von Schwerkraftreizen720
18 Pflanzliche Entwicklung726
18.1 Grundlagen pflanzlicher Entwicklung728
18.2 Meristeme730
18.2.1 Vegetative Meristeme in Pflanzen730
18.2.2 Das Sproßapikalmeristem (SAM)731
18.2.3 SAM als morphogenetisches Feld für die Entstehung von Blattanlagen733
18.2.4 Entwicklung von Blättern und Leitbündeln737
18.2.5 Das Apikalmeristem der Wurzel (RAM)741
18.3 Muster der Zellspezialisierungen in der Epidermis744
18.3.1 Entwicklung von Trichomen bei Arabidopsis745
18.3.2 Bildung von Wurzelhaaren746
18.4 Blütenentwicklung748
18.4.1 Blühinduktion748
18.4.2 Kontrolle der Blütenorganidentität750
18.4.3 Realisierung der Blütenmorphologie754
18.5 Bestäubung und Befruchtung759
18.5.1 Pollenentwicklung auf der Narbe759
18.5.2 Blütenbiologie und Bestäubungsbiologie764
18.5.3 Molekulare Mechanismen der Selbstinkompatibilität767
18.6 Embryonal- und Fruchtentwicklung770
18.6.1 Embryogenese771
18.6.2 Samen- und Fruchtentwicklung775
18.6.3 Samen und Früchte als Verbreitungseinheiten781
18.6.4 Samenruhe und Samenkeimung783
19 Pflanzen und Streß788
19.1 Das Streßsyndrom im Alltag der Pflanzen790
19.2 Hitzestreßantwort793
19.3 Kälte-, Salz- und Wassermangelstreß795
19.3.1 Molekulare Mechanismen797
19.3.2 Kältestreß799
19.3.3 Salzstreß800
19.4 Oxidativer Streß800
19.5 Hypoxie durch Überflutung803
19.6 Wirkung chemischer Stressoren805
19.6.1 Schwermetallstreß806
19.6.2 Chemischer Streß durch Herbizide808
19.7 Mechanischer Streß und Verwundung813
20 Biotische Stressoren – Wechselwirkung von Pflanzen mit anderen Organismen820
20.1 Direkte und indirekte Wechselwirkung zwischen Organismen822
20.2 Pflanzenparasiten826
20.3 Flechten828
20.4 Mykorrhiza830
20.5 Symbiotische Stickstoff-Fixierung833
20.6 Pflanzenpathogene Mikroorganismen839
20.6.1 Erkennung von Pflanzen und Mikroorganismen839
20.6.2 Entstehung von Pflanzentumoren nach Infektion mit Agrobacterium tumefaciens845
20.7 Viren und Viroide850
20.7.1 Symptome von Viruserkrankungen851
20.7.2 Virusgenome: Replikation und Expression852
20.7.3 Wege der Infektion und Verbreitung858
20.7.4 Pflanzliche Abwehr gegen Viruserkrankungen860
21 Anhang862
Weiterführende Literatur864
Bücher864
Biologie allgemein, Botanik, Morphologie864
Chemie, Biochemie864
Mikroorganismen, Niedere Pflanzen864
Pflanzenphysiologie864
Zell- und Entwicklungsbiologie865
Genetik, Gentechnik, Evolutionsbiologie865
Streß und Pflanzenpathologie865
Klassiker der Pflanzenforschung bei Stueber, online865
Original- und Übersichtsartikel866
Kap. 1866
Kap. 2866
Kap. 3866
Kap. 4866
Kap. 5866
Kap. 6866
Kap. 7866
Kap. 8866
Kap. 9867
Kap. 10867
Kap. 11867
Kap. 12867
Kap. 13867
Kap. 14867
Kap. 15868
Kap. 16869
Kap.17871
Kap. 18871
Kap. 19873
Kap. 20873
Sachverzeichnis875
A Physikalische Größen und deren Einheiten918
B Naturkonstanten und wichtige Zahlenwerte918
C Wichtige Umrechnungen919
D Dezimale Größenangaben919
E Genetischer Code (s. auch Tab. 13.1 S. 378)919

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