993 Suchergebnisse

Jeder Organismus hat je nach Nahrungsaufnahme und erbrachter Leistung einen bestimmten Energieumsatz. Dieser Energieumsatz kann gemessen und genau bestimmt werden. Dazu gibt es unterschiedliche Verfahren.

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp, zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren. Hochspezifische Enzyme setzen nur ein einziges Substrat um (Substratspezifität), andere besitzen eine enge Kopplung an den Reaktionstyp (Wirkungsspezifität), akzeptieren aber eine Vielzahl verschiedener Substrate. Enzyme „erkennen“ ihre Substrate in sehr charakteristischer Weise. Die Ursache dafür liegt im aktiven Zentrum, das den Substraten eines Enzyms angepasst ist.

Der Begriff „Enzyme“ setzt sich zusammen aus den griechischen Silben en-, was soviel bedeutet wie „in“ und zyme, was heißt Gärungsmittel oder Sauerteig. Ihrer Wirkung und Bedeutung nach werden Enzyme häufig auch als Biokatalysatoren bezeichnet. D.h. sie sind Stoffe biologischen Ursprungs, welche chemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen, ohne selber verbraucht zu werden. Fast alle Enzyme sind Proteine, jedoch gibt es auch andere enzymatisch aktive Substanzen wie beispielsweise Ribonucleinsäuren (Ribozyme).

Ein wichtiger Zweig der Biotechnologie beschäftigt sich mit der Herstellung und dem Einsatz von Enzymen. Die Zahl der Einsatzmöglichkeiten ist kaum noch zu überblicken und ständig kommen neue hinzu. Ein Beispiel ist die Waschmittelindustrie. Man hat Proteasen, Lipasen und Amylasen gefunden und hergestellt, die unter dem Einfluss von Waschlauge wirksam bleiben.
Ein großes Anwendungsgebiet ist die medizinische Diagnostik, in der der Nachweis von Enzymen im Blut eine große Rolle spielt. Auch als Medikamente zur Heilung von Krankheiten haben sich Enzyme bewährt.

Zu den Ergänzungsstoffen zählen Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe und Wasser. Zusätzlich benötigt der Körper besondere Stoffe in relativ geringen Mengen, sogenannte Spurenelemente.

Die Gesetze des I. und II. Hauptsatzes der Thermodynamik gelten auch für lebende Systeme. Als offene Systeme nehmen sie Energie auf und wandeln sie in andere Energieformen um. Die nutzbare Energie bezeichnet man als Freie Energie. Gleichzeitig geht Energie für die Zelle als Wärme verloren. Die Entropie nimmt zu.

Essstörungen sind krankhaft. Sie haben nicht direkt mit dem häufig kritisierten falschen, ungesunden oder überreichlichen Essen zu tun. Als Essstörung bezeichnet man ausschließlich das gestörte, individuelle Essverhalten. Essstörungen kommen allerdings nur dort vor, wo es Überfluss und Missbrauch von Nahrung gibt. Folgende Essstörungen spielen in der heutigen Zeit eine Rolle:

• Bulimia nervosa (Ess-Brech-Sucht),
• Bulimie (Fress-Sucht),
• Anorexia nervosa (Magersucht),
• Adipositas (Fettsucht) und
• Binge-Eating (Heißhungeressen).

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor den meisten pathogenen Bakterien.

Der Begriff „Fließgleichgewicht“ wurde von dem österreichisch-kanadischen Biologen LUDWIG VON BERTALANFFY (1901-1972) erstmalig geprägt. Auch als dynamisches Gleichgewicht bezeichnet, beschreibt die Begrifflichkeit den Gleichgewichtszustand offener Systeme, wobei ein ständiger Austausch von Masse und Energie stattfindet. Im dynamischen Gleichgewicht sind alle am Stoffwechsel beteiligten Verbindungen in der nahezu gleichen Konzentration vorhanden.In einem Ökosystem beispielsweise hält der Energiefluss der Sonne die Stoffkreisläufe (Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf) in Gang. Auf organismischer Ebene bestehen Fließgleichgewichte durch Stoffaustausch zwischen einzelnen Organen eines Organismus und zwischen Organismen mit ihrer Umwelt. Auf molekularer Ebene stellen sich Fließgleichgewichte bei den biochemischen Reaktionsketten der Stoffwechselwege ein.

Durch Lichtabsorption des Fotosystems II gelangen angeregte Elektronen vom Reaktionszentrum (Chlorophyll a-Molekül: P 680) auf ein höheres Energieniveau und werden an einen Akzeptor abgegeben. Die dadurch entstandene Elektronenlücke im Reaktionszentrum wird durch die bei der lichtabhängigen Wasserzersetzung (Fotolyse des Wassers) entstehenden Elektronen wieder aufgefüllt. Zusätzlich entstehen bei dieser Reaktion noch Protonen (Reduktion des Coenzyms ${\text{NADP}}^{\text{+}}$) und Sauerstoff als Abfallprodukt.

Die Fotophosphorylierung beschreibt die Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Anlagerung einer Phosphatgruppe an Adenosindiphosphat (ADP) unter dem Einfluss von Lichtenergie. Der ablaufende Mechanismus der ATP-Bildung im Chloroplasten und die ATP-Bildung im Mitochondrium während der Endoxidation bei der Zellatmung sind grundlegend gleich und werden als Chemiosmose bezeichnet. Es entsteht im Laufe der Lichtreaktionen ein Konzentrationsunterschied an Protonen zwischen Thylakoidinnenraum und Stroma, in dessen Endergebnis durch den angestrebten Konzentrationsausgleich enzymatisch ATP gebildet wird. Je nach Weg der Elektronen bei den lichtabhängigen Reaktionen unterscheidet man zwischen nichtzyklischer und zyklischer Fotophosphorylierung.

Die Fotosynthese gehört zum aufbauenden Stoffwechsel. Innerhalb ihres Ablaufs werden mithilfe von Lichtenergie aus anorganischen energiearmen Stoffen organische energiereiche Stoffe hergestellt. Chemoautolithotrophie (Chemosynthese) ist eine andere Form des aufbauenden Stoffwechsels. Die Nutzung der Sonnenenergie durch Fotosynthese ermöglichte erst das Leben auf der Erde. Die Chloroplasten sind die Orte der Fotosynthese.
Die Fotosynthese kann man in lichtabhängige und lichtunabhängige Teilreaktionen untergliedern.
Licht, Wasserversorgung, Temperatur und Kohlenstoffdioxidangebot beeinflussen die Fotosyntheseleistung.

Die Fotosynthese ist vorwiegend von Licht, Kohlenstoffdioxidkonzentration und Temperatur abhängig, wobei generell der Faktor die Fotosyntheseleistung begrenzt, der im Minimum vorliegt (Gesetz des Minimums von LIEBIG). Die Abhängigkeit der Fotosyntheseleistung von Licht und Kohlenstoffdioxid lässt sich grafisch als Sättigungskurve darstellen. Der Licht- bzw. Kohlenstoffdioxidkompensationspunkt ist für die Pflanzen wichtig, da bei Überschreitung des Kompensationspunkts organische Stoffe innerhalb der Pflanze zur Speicherung von chemischer Energie gebildet werden können. Die Temperaturabhängigkeit der Fotosyntheseleistung wird in Form einer Optimumskurve beschrieben. Die Abhängigkeit der Fotosyntheseleistung von den Faktoren unterscheidet sich zum einen zwischen C3-Pflanzen und Fotosynthesespezialisten (C4-Pflanzen, CAM-Pflanzen) und ebenso bei Licht- und Schattenpflanzen bzw. Licht- und Schattenblättern.

In jeder lebenden Zelle laufen Stoff- und Energiewechselprozesse ab. Die Fotosynthese, die Atmung, die alkoholische Gärung und die Milchsäuregärung gehören zu den Stoff- und Energiewechselprozessen.

Der Stoff- und Energiewechsel ist die Aufnahme von Stoffen und Energie in die Zellen, die Umwandlung von Stoffen und Energie in den Zellen und die Abgabe von Stoffen und Energie aus den Zellen. In den Zellen werden ständig körpereigene organische Stoffe aufgebaut (Assimilation) und organische Stoffe zur Nutzbarmachung der in ihnen enthaltenen chemischen Energie abgebaut (Dissimilation).

Wie wir Schall empfinden, hängt in starkem Maße von der Tonhöhe und der Lautstärke ab. Beides sind keine physikalischen, sondern physiologische Größen. Die Tonhöhe wird durch die Frequenz (Schnelligkeit der Druckschwankungen) bestimmt. Je größer die Frequenz der Schwingungen ist, desto höher ist der Ton. Die Lautstärke wird durch die Amplitude der Schwingungen (Größe der Druckschwankungen) bestimmt. Je größer die Amplitude der Schwingungen ist, desto lauter ist der Ton. Die Lautstärke wird in der Einheit Phon (phon) angegeben und kann mit Schallpegelmessern bestimmt werden.

* 28.07.1635 Freshwater
† 14.03.1703 London

ROBERT HOOKE war ein bedeutender englischer Naturforscher. Er fand das nach ihm benannte Gesetz über die Proportionalität zwischen Dehnung und Belastung bei einer Spiralfeder, konstruierte u. a. ein Teleskop, ein Quecksilberbarometer, einen selbstregistrierenden Regenmesser und ein Mikroskop, mit dem er die Pflanzenzellen entdeckte.

* 22.04.1724 Königsberg (heute Kaliningrad, Russland)
† 12.02.1804 Königsberg

IMMANUEL KANT (eigentlich: IMMANUEL CANT) war ein deutscher Philosoph, der den sogenannten kritischen Idealismus begründete und damit zu einem der bedeutendsten Denker der Neuzeit wurde. KANT entwickelte die Ideen der Aufklärung weiter; er gilt als Vollender und zugleich als Überwinder der Philosphie der Aufklärung und fand auch über philosophische Fachkreise hinaus starke Beachtung. Zentrales Thema in seinem Schaffen war seine Erkenntnistheorie, in der er sich mit den Grundlagen der menschlichen Erkenntnis beschäftigte.

* 27.12.1571 Weil
† 15.11.1630 Regensburg

Er war einer der bedeutendsten Naturwissenschaftler der frühen Neuzeit und entdeckte die nach ihm benannten drei Gesetze der Planetenbewegung, die keplerschen Gesetze. Damit gehört er neben NIKOLAUS KOPERNIKUS, GALILEO GALILEI und ISAAC NEWTON zu den Wegbereitern eines neuen wissenschaftlichen Weltbildes, mit dem mittelalterliche Auffassungen überwunden und naturwissenschaftliche Erkenntnisse Grundlage der Vorstellungen wurden.

* 01.08.1744 in Bazentin-le-Petit
† 18.12.1829 in Paris

LAMARCK war ein Botaniker und Zoologe, der sich neben umfangreichen systematischen Arbeiten dem Evolutionsgedanken widmete. Seine Evolutionstheorie besagte, dass die Lebewesen durch einen inneren Drang zur Vervollkommnung veranlasst würden, bestimmte Organe stärker oder schwächer zu betätigen. Dies führte zu erworbenen Veränderungen im Bauplan der Lebewesen, welche schließlich unter bestimmten Voraussetzungen an die Nachkommen vererbt werden könnten. Nach LAMARCK ist zum Beispiel die Länge des Giraffenhalses auf beständiges Hinaufrecken zum Laub der Bäume zurückzuführen. LAMARCK war der erste, der den Begriff „Biologie“ benutzt hat.

* 26.08.1743 in Paris,
† 08.05.1794 in Paris

ANTOINE LAURENT DE LAVOISIERs größte Verdienste liegen in der Begründung der antiphlogistischen Chemie sowie in seiner Wegbereiterrolle für die Thermochemie. Ihm gelang erstmalig, nacheinander die Zerlegung und Synthese von Wasser durchzuführen. Er definierte die Begriffe Base, Element und Säure neu und schuf die Begriffe Sauerstoff und radikal. Seinen Lebensunterhalt verdiente er u. a. als Mitglied der Gesellschaft für Generalsteuerpächter. Das kostete ihn später buchstäblich den Kopf. Seiner Verurteilung zum Tode unter der Herrschaft der Jacobiner folgte die Hinrichtung 1794 unter der Guillotine.

Die Vielfalt des Lebens wird in unterschiedlichen Organisationsformen und auf verschiedenen Organisationsebenen offenkundig. Da eine einzelne Zelle alle Merkmale des Lebens aufweist, kann sie bereits ein eigenständiges Lebewesen verkörpern. Bei den Einzellern ist dies der Fall.

Die Natur gliedert sich in zwei große Bereiche, das Reich des Unbelebten und das Reich des Lebendigen. Die Biologie beschäftigt sich als Wissenschaft des Lebendigen mit den lebenden Erscheinungen in der Natur. Wie wir wissen, dass Wasser, Luft oder Feuer nicht lebendig sind, wissen wir auch, dass Pflanzen und Tiere zu den Lebewesen gehören. Wie unterscheiden sich nun diese Lebewesen von den nicht belebten Phänomenen oder woran erkennt man ein Lebewesen?
Betrachtet man unterschiedliche lebendige Gegenstände wie beispielsweise ein Bakterium, eine Mohnblume oder ein menschliches Wesen stellt sich die Frage: Welche Merkmale haben alle diese Erscheinungsformen gemeinsam, woran kann man erkennen, dass es sich um Lebewesen handelt? Für die Antwort reicht ein Kriterium alleine nicht aus. Vielmehr muss eine bestimmte Gruppe von Eigenschaften vorhanden sein, um eine Erscheinungsform als echtes Lebewesen klassifizieren zu können. Gerade wenn es darum geht, urzeitliche sehr einfache Lebensformen als solche zu erkennen, kann die genaue Überprüfung der „Kennzeichen des Lebendigen” von Bedeutung sein.

* 24.10.1632 in Delft
† 27.08.1723 in Delft (Niederlande)

ANTONY VAN LEEUWENHOEK, ein niederländischer Naturforscher hatte viele Berufe. Er arbeitete als Kaufmann, Tuchhändler, Feldmesser und Eichmeister. Seine spezielle Leidenschaft galt der Mikroskopie. Er soll um die 550 Linsen geschliffen haben und hat Mikroskope mit maximal 275-facher Vergrößerung konstruiert. Er entdeckte mit seinen Erfindungen und seinem autodidaktischem Forscherdrang zahlreiche Mikroorganismen.

LEEUWENHOEK beschrieb Wimper- und Geißeltierchen, Stärkekörner, Räder- und Moostierchen und sogar Bakterien. Als er den Schwanz einer Kaulquappe genauer untersuchte und die Blutbewegung durch die Kapillaren verfolgte, erkannte er die roten Blutkörperchen. 1676 entdeckte er Spermien von Insekten, Säugetieren und Menschen. Des Weiteren beschäftigte er sich mit der quergestreiften Muskulatur, der Herzmuskulatur, der Muskulatur der Insekten und mit dem Glaskörper des Auges. Er kannte die Tüpfel der Pflanzen und war bereits in der Lage ein- und zweikeimblättrige Pflanzen zu unterscheiden.

* 23.05.1707 in Rashult / Schweden
† 10.01.1778 in Uppsala

CARL VON LINNÉ verdankt die Biologe die Einordnung der Lebewesen in ein praktikables System und eine Bestandsaufnahme vieler Lebewesen, insbesondere der bis dahin bekannten Pflanzenarten. Der schwedische Naturforscher wurde am 23. Mai 1707 in Rashult, Smaland, Schweden geboren. Nach seinem Studium der Medizin und der Naturwissenschaft unternahm er zunächst ausgedehnte Forschungsreisen und ließ sich 1738 als Arzt in Stockholm nieder.

1741 wurde LINNÉ zum Professor für Anatomie und Medizin in Uppsala berufen und lehrte dort seit 1742 auch Botanik. Bei seinen Studenten war er sehr beliebt, er setzte sich für sie und die Wissenschaft ein. Durch seinen Einfluss erreichte er z. B. auch, dass 1747 der naturwissenschaftliche Unterricht an den allgemeinbildenden Schulen Schwedens eingeführt wurde. In Uppsala gründete LINNÉ ein naturhistorisches Museum und legte den Botanischen Garten an.

LINNÉ ist der Begründer der binären oder binomialen Nomenklatur. Er führte nämlich an Stelle der früher üblichen langatmigen Aufzählung der besonderen Merkmale einer Pflanze zu deren Beschreibung das Prinzip des zweifachen (lateinischen) Namens ein: des Gattungs- und des Artnamens. Dieses Prinzip wurde auch auf die Tierwelt übertragen (z. B. „Homo sapiens“). Ihm zu Ehren trägt das Moosglöckchen, seiner Nomenklatur folgend, den Namen „Linnaea borealis“.

* um 1200 in Lauingen an der Donau
† 15.11.1280 in Köln

ALBERTUS MAGNUS, auch ALBERT DER GROßE bzw. ALBERT DER DEUTSCHE genannt und fälschlicherweise auch als ALBERT GRAF VON BÖLLSTÄDT bezeichnet (die Behauptung, er stamme aus Bollstädt ist nicht korrekt, denn der große Gelehrte nannte sich selbst „ALBERTUS DE LAUING“, und sein leiblicher Bruder im Predigerorden wurde HEINRICH VON LAUINGEN genannt), war Kirchenlehrer und deutscher Naturforscher in einer Person. Er beherrschte das gesamte philosophisch-naturwissenschaftliche Gedankengut seiner Zeit und war maßgeblich dafür verantwortlich auch die neu erschlossenen aristotelischen, jüdisch-arabischen Kenntnisse im Abendland zu verbreiten. ALBERTUS MAGNUS war Philosoph, Naturwissenschaftler, Theologe, Dominikaner und Bischof von Regensburg. Er unternahm zahlreiche Reisen, auf denen er durch aufmerksames Beobachten u. a. botanische, mineralogische oder metallurgische Studien durchführte. Seine systematischen Darstellungen oder die Reindarstellung von Arsen bei alchimistischen Experimenten verschafften ihm einen Ruf als einer der bedeutendsten Vertreter der mittelalterlichen Naturwissenschaftler des 13. Jahrhunderts. Ihm wurden aufgrund seiner herausragenden Kenntnisse der Natur auch magische Fähigkeiten unterstellt. 1931 wurde ALBERTUS vom Papst heilig gesprochen und 1941 wurde er schließlich von Papst PIUS XII. zum Patron bzw. Schutzheiligen der Naturforscher erklärt.