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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.

* 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.

* 25.11.1814 in Heilbronn
† 20.03.1878 in Heilbronn

JULIUS ROBERT MAYER war ein deutscher Arzt und Naturforscher und entwickelte ausgehend von medizinischen Erkenntnissen die Idee von der Gleichwertigkeit, Konstanz und Überführbarkeit der damals bekannten Energieformen. Damit war er der Erste, der den allgemeinen Energieerhaltungssatz formulierte.

* 19.12.1709 Saint (St.) Malo
† 11.11.1751 in Potsdam

LA METTRIE war ein französischer Arzt, Philosoph und Satiriker, der sich vor allem mit seiner Schrift „L'homme machine“ (Der Mensch – eine Maschine, 1748) in der Geschichte des Materialismus einen Namen machte. Als wichtiger Denker des 18. Jhs. vertrat er eine radikale materialistisch-atheistische Weltanschauung. Er wurde wegen seiner satirischen Äußerungen bzw. Angriffe auf das korrupte Verhalten einflussreicher Mediziner Frankreichs von diesen des Landes verwiesen. Schlimmer noch als seine Verfolgung durch die etablierten Medizinerkreise seiner Heimat traf ihn vermutlich die einheitliche Front der zeitgenössischen aufklärerischen Philosophen, die sich trotz ihrer Uneinheitlichkeit geschlossen gegen ihn, insbesondere gegen seine Auffassungen zu Sittlichkeit und Moral wandten. Diese doppelte Exilierung wird sicherlich dazu beigetragen haben, dass LA METTRIE trotz bester Gesundheit nur 42 Jahre alt wurde.

Mit den großen Fortschritten der Chemie im 19. Jh. gelang es immer mehr Naturstoffe zu isolieren und ihre Struktur aufzuklären, schließlich sogar synthetisch nachzubilden. Diese neuen Kenntnisse waren Voraussetzung dafür, Stoffwechselwege in Organismen chemisch zu verstehen. SIR HANS ADOLF KREBS (1900–1981) klärte so entscheidende Stoffwechselprozesse, wie den Harnstoffzyklus (1932) und – zusammen mit anderen Biochemikern – den Citronensäurezyklus (Citratzyklus) auf.

In der Biologe geht man heute davon aus, dass jeder Lebenserscheinung eine Bedingungskombination aus Materie, Information und Organisation zugrunde liegt. Die in anderen Naturwissenschaften, insbesondere in der Physik und Chemie geltenden Gesetzmäßigkeiten reichen aus, um auch alle biologischen Vorgänge zu erklären.
Da man viele biologische Vorgänge heute auf der Ebene von Molekülen erklären kann ist die Chemie eine besonders eng mit der Biologie verbundene Naturwissenschaft. Schon seit dem 18. Jahrhundert gibt es enge Verbindungen zur Physik, insbesondere über die Biomechanik. Verbindungen zu den Erdwissenschaften (Geografie, Geologie) ergeben sich vor allem über die Ökologie.

Die Zeitepoche vom Ende des weströmischen Kaisertums (476 n. Chr.) oder dem Ende der Völkerwanderungszeit (568 n. Chr.) bis zum Beginn der Renaissance im 15. Jahrhundert wird als Mittelalter bezeichnet. Dabei bezieht sich dieser Begriff in erster Linie auf das „christliche Abendland“, also auf den vom Christentum geprägten europäischen Raum. Aus heutiger Sicht wird das Mittelalter eher negativ bewertet („finsteres Mittelalter“). Man verbindet dies nicht nur mit einer dominierenden Rolle der Kirche, Hexenprozessen und Inqusition, sondern auch mit einem weitgehenden Verlust der wissenschaftlichen und humanistischen Erkenntnisse des Altertums. Oft wird das Ende der Epoche deshalb auch mit dem Fall Konstantinopels im Jahr 1453 durch die Osmanen angesetzt. Damals flohen viele byzantinische Gelehrte in den Westen und brachten viele antike Handschriften und Überlieferungen mit, die im Abendland verloren gegangen waren.