Chemische Kreisläufe in der Natur (eBook)

Prof. Dr.-Ing. Vollrath Hopp, Ehrenmitglied der Universität Rostock, Dreieich

Vorwort [E. preface] 5
Dank [E. acknowledgement] 7
Inhaltsverzeichnis 9
Abbildungsverzeichnis 30
Tabellenverzeichnis 51
Einführung [E. introduction] 58
I Bevölkerungswachstum – Life Sciences – Globalisierung [E. population growth – life sciences – globalization] 60
1Bevölkerungsdichte, Stoffdichte, Energiedichte [E. density of population, materials, energy] 60
2Historisches [E. history] 63
3Lebenswissenschaften [E. life sciences] 64
4Degradation [E. degradation] 66
5Globalisierung [E. globalization] 68
6Rückblick und Ausblick [E. retrospective view and outlook] 68
7Schlussbemerkung – Globalisierung der Risiken [E. summary – globalization of risks] 70
Weiterführende Literatur 71
II Chemie in der Natur – Chemie in der Technik [E. chemistry in nature – chemistry in technology] 72
1Was ist Chemie? [E. what means chemistry] 72
2Die Bausteine der Stoffe [E. elements of substances] 72
3Der stoffliche Aufbau der menschlichen Umwelt [E. the composition of the material in the environment] 79
4Der Weg vom einfachen zum komplexen Molekülaufbau [E. the path from simple to complex molecule] 82
5Oxidation und Reduktion als typische Stoffumwandlungen in Natur und Technik [E. oxidation and reduction as typical conversions of material in nature and technology] 83
6Energieträger und Energieumsatz [E. energy carrier and energy conversion] 85
7Stoffkreisläufe in der Natur, im Organismus und in der Chemiewirtschaft [E. cycles of materials in nature, organism and chemical industry] 88
7.1Der Kreislauf des Wassers in der Natur (Abb. und ) [E. water cycle in nature] 89
7.2Der Kreislauf des Sauerstoffs in der Natur und in der Technik [E. cycle of oxygen in nature and technology] 89
7.3Der Kohlenstoffkreislauf [E. cycle of carbon] 91
7.4Der Stickstoffkreislauf [E. cycle of nitrogen] 91
7.5Kreislauf der Phosphate [E. cycle of phosphates] 91
7.6Der Kreislauf des Schwefels und seine Verbindungen in der Natur (Abb. ) [E. cycle of sulphur and its compounds in nature] 93
8Zyklus zwischen dem Nutzungssystem der Technik und dem Regenerationssystem der Natur [E. cycle between the utilization system of technology and the regeneration system of nature] 94
8.1Stoff- und Energiezyklen [E. material- and energy cycles] 94
8.2Recycling [E. recycling] 94
8.3Biosphäre [E. biosphere] 95
8.4Versorgung und Entsorgung [E. providing and disposal] 98
9Vom Prinzip der Wechselwirkungen [E. about the principle of reciprocal action] 99
10Die Chemie der Halbleiterbauelemente und Informationsübertragung [E. chemistry of elements for semiconductors and information transfer] 101
10.1Halbleitermetalle [E. semi-conductor metals] 101
10.2Energie-, Stoff- und Kapitalströme [E. energy-, material- and capitalstreams] 102
10.3Nanowissenschaft [E. nano-science] 104
Literatur [E. references] 105
III Wasser [E. water] 107
1Wasserkreislauf im menschlichen Körper [E. water circulation in human body] 107
1.1Wasseranteil [E. water rate] 107
1.2Wasserbilanz [E. water balance] 108
2Wasser und Wasserstoffbrückenbindungen – ein Beispiel für Wechselwirkungen zwischen Stoffen und Energien [E. water and hydrogen bondings – an example for interactions between matters and energies] 108
2.1Wasserstoffbrückenbindungen [E. hydrogen bridge linkages] 110
2.1.1 Wasserstoffbrückenbindungen in Biomolekülen [E. hydrogen bridge linkages in biomolecules] 112
2.1.2 Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wasser und Harnstoff – ein Beispiel [E. hydrogen bridge linkages between water and urea – an example] 113
2.1.3 Wasserstoffbrückenbindungen in Proteinen [E. hydrogen bridge linkages in proteins] 114
2.1.4 Wasserstoffbrückenbindungen in Nukleinsäuren [E. hydrogen bridge linkages in nucleic acids] 115
2.1.5 Wasserstoffbrückenbindungen in Cellulose [E. hydrogen bridge linkages in cellulose] 116
3Wasserverteilung in der Natur [E. distribution of water in nature] 118
3.1Chemische und physikalische Eigenschaften [E. chemical and physical properties] 118
3.2Vorkommen [E. occurence] 119
4Natürliche Wasserarten und ihre Inhaltsstoffe [E. native types of water and its ingredients] 121
5Aufbereitung von Wasser [E. dressing, regeneration of water] 122
Literatur [E. references] 125
IV Mineralien und Nährstoffe [E. minerals and nutrients] 126
1Oxide [E. oxides] 126
1.1Sauerstoff [E. oxygen] 131
1.2Ozon [E. ozone] 132
2Über das Ökosystem des Bodens [E. about the ecological system of the soil] 133
3Kurzbeschreibung einiger Gesteine und Böden [E. short description of some rocks and soils] 137
4Lithosphäre [E. lithosphere] 142
5Biosphäre [E. biosphere] 142
6Energiedichte [E. energy density] 144
7Pedosphäre [E. pedosphere] 144
8Humus [E. humus] 146
8.1Einfluss von Humusstoffen auf die physikalischen und chemischen Bodeneigenschaften [E. influence of humic substances on the physical and chemical properties of soil] 149
9Degradation und Regeneration von Böden [E. degradation and regeneration of soils] 151
Literatur [E. references] 158
V Vom Stickstoff über die Aminosäuren zu den Proteinen [E. from nitrogen to amino acids and proteins] 159
1Stickstoff, N2 [E. nitrogen] 159
1.1Chemische und physikalische Eigenschaften [E. chemical and physical properties] 159
1.2Vorkommen [E. occurence] 160
2Aminosäuren [E. amino acids] 162
2.1Chemische Eigenschaften [E. chemical properties] 162
2.2Einteilung der Aminosäuren [E. classification of amino acids] 164
2.3Peptidbindungen [E. peptide linkages] 166
3Proteine [E. proteins] 167
3.1Konformationen der Proteine [E. conformations of proteins] 170
3.2Denaturierung von Proteinen [E. denaturation of proteins] 172
4Proteide, konjugierte Proteine [E. proteids, conjugated proteins] 173
4.1Konjugierte Proteine als Trägersysteme, Carrier [E. conjugated proteins as carrier] 175
4.2Die verschiedenen Carrier-Systeme [E. different carrier-systems] 176
4.3Die Ionenpumpe als 5. System [E. ion pump as 5th system] 177
5Stickstofffixierung [E. fixation of atmospheric nitrogen] 179
5.1Hypothetischer Mechanismus der Stickstofffixierung [E. hypothetic mechanism of nitrogen fixation] 183
5.2Stickstofffixierung durch Knöllchenbakterien – eine Symbiose zwischen Pflanze und Bakterien [E. fixation of nitrogen by nodula bacteria – a symbiosis between plant and bacteria] 184
6Pflanzeneiweiß und tierisches Eiweiß [E. plant proteins and animal proteins] 186
6.1Die Sojabohne – ein pflanzlicher Eiweißlieferant [E. soya beans – producer of plant proteins] 188
7Essenzielle Aminosäuren und ihre wirtschaftliche Verwertung [E. essential amino acids and their economic utilization] 189
8Harnstoffzyklus [E. urea cycle] 196
8.1Eigenschaften des Harnstoffes [E. properties of urea] 202
8.2Herstellung von Harnstoff [E. production of urea] 202
8.3Wirtschaftliches [E. economic] 203
9Stoffwechselreaktionen von Aminosäuren [E. metabolisms of amino acids] 204
10Die Wirkung von Nitraten im Blutgefäßsystem [E. effect of nitrates in blood vessels] 205
11Zusammenfassung über die Rolle des Stickstoffs als Bioelement [E. summary about the role of nitrogen as bioelement] 209
Literatur [E. references] 212
VI Phosphorsäure, Phosphate – ihre Bedeutung im Stoffwechselprozess [E. phosphoric acid and phosphates in metabolism] 214
1Chemische Eigenschaften der Phosphorsäure [E. chemical properties of phosphoric acid] 214
2Calciumphosphate als mineralischer Bestandteil der Knochen [E. calcium-phosphates as a mineral component of bones] 218
3Phosphonsäure [E. phosphonic acid] 219
4Pentanatriumtriphosphat, Na5P3O10 [E. pentasodiumtriphosphate] 223
5Eutrophierung von Gewässern [E. eutrophication of rivers and seas] 224
6Phosphate im Stoffwechselprozess [E. phosphates in metabolism] 226
6.1Adenosinphosphate [E. adenosinephosphates] 227
6.2Inosinsäure, IMP [E. inosine-5’-monophosphate] 228
6.3NAD, Nicotinamidadenindinukleotid und FAD, Flavinadenindinukleotid als Wasserstoffüberträger [E. nicotinamide-adenine dinucleotide and flavine adenine dinucleotide as hydrogen carrier] 228
6.4Acetyl-Coenzym A und ACP (Acyl-Carrier-Protein) [E. acetyle coenzyme A and acyl-carrier-protein] 232
6.5Phospholipide als Werkstoff von Zellmembranen [E. phospholipids as materials in cellmembranes] 234
7Phosphorylierung [E. phosphorylation] 235
8Phosphate, ihre Strukturen, chemotechnischen und biochemischen Funktionen – eine Übersicht [E. survey of structures, chemical and biochemical functions of phosphates] 238
9Phosphate als Nährsubstanz für Pflanzen – Düngemittel [E. phosphates as nutrients for plants – fertilizer] 243
10Wirtschaftliches [E. economic] 246
10.1Rohphosphatvorkommen [E. occurence of phosphate minerals] 246
10.2Förderung der Rohphosphate [E. mining of phosphate minerals] 247
10.3Herstellung von Phosphorsäure nach dem Nassaufschlussverfahren [E. production of phosphoric acid by a wet process with sulphuric acid] 247
Weiterführende Literatur 249
VII Schwefel und seine biochemischen Verbindungen [E. sulphur, its biochemical compounds] 251
1Vorkommen [E. occurrence] 251
1.1Geochemische Bildung von elementarem Schwefel [E. geochemical formation of elementary sulphur] 252
1.2Mikrobiologische Bildung von elementarem Schwefel [E. microbiological formation of elementary sulphur] 252
1.3Mikrobiologische Wechselbeziehungen zwischen Sulfiden und Sulfaten [E. microbiological interactions between sulphides and sulphates] 253
2Bioleaching von Erzen [E. bioleaching of ores] 255
2.1Eigenschaften von erzlaugenden Bakterien [E. properties of ores leaching bacteria] 255
2.2Direkte und indirekte Laugung [E. direct and indirect leaching] 257
2.3Mikroorganismen als Metallsammler [E. microorganisms as metal collectors] 258
3Schwefel, seine biochemischen und technischen Eigenschaften [E. sulphur, its biochemical and technical properties] 259
3.1Physiologische Wirkungen von elementarem Schwefel [E. physiological activities of elementary sulphur] 261
3.2Schwefelwasserstoff und seine Eigenschaften [E. hydrogen sulfide and its properties] 262
3.3Schwefelsäure und ihre Eigenschaften [E. sulphuric acid and its properties] 264
4Schwefeloxide und ihre Eigenschaften [E. sulphur oxides and their properties] 266
4.1Schweflige Säure [E. sulfurous acid] 266
4.2Thioschwefelsäure [E. thiosulfuric acid] 266
4.3Sulfonsäuren [E. sulfonic acids] 268
4.4Sulfonierung [E. sulfonation] 269
4.5Anionenaktive Substanzen [E. anionic surfactants] 269
5Sulfonamide [E. sulfonamides] 271
5.1Sulfonamide als Chemotherapeutika [E. sulfonamides as chemotherapeutic agents] 271
6Sulfonylharnstoffe als Antidiabetika [E. sulfonylureas as antidiabetic agents] 272
7Thiole, Mercaptane [E. thiols, mercaptans] 274
8Schwefel in Heterozyklen (Thiamin, Vitamin B1) [E. sulphur in heterocyclic compounds (thiamine)] 278
8.1Biotin (D-cis-Hexahydro-2-oxothieno[3,4-d]-imidazol-4-valeriansäure) [E. biotin] 278
8.2Schwefelhaltige Heteroaromaten [E. sulphur containing heteroaromates] 280
9Der Schwefelstoffwechsel in der Biosphäre [E. sulphur metabolism in the biosphere] 282
9.1Aerobe und anaerobe Prozesse innerhalb des Schwefelstoffwechsels [E. aerobic and anaerobic processes in metabolism of sulphur] 284
9.2Thiomargarita namibiensis – eine neu entdeckte Art von Schwefelbakterien [E. thiomargarita namibiensis – a new discovered species of sulphur bacteria] 287
9.3Vergleich zwischen der Fotosynthese und Chemosynthese der Kohlenstoffdioxidreduktion zu Glucose [E. reduction of carbon dioxide to glucose by photosynthesis and chemosynthesis – a comparison] 290
10Disulfidbrückenbindungen [E. disulfide bridges linkages] 291
10.1Antikörper [E. antibodies] 297
10.2Keratine [E. keratins] 299
Literatur [E. references] 303
VIII Düngemittel und Düngung [E. fertilizers and fertilization] 304
1Bedarf der Pflanzen an Nährelementen [E. consumption of plants for nutrients] 304
2Düngung [E. fertilization] 309
2.1Nährstoffentzug durch landwirtschaftliche Kulturpflanzen [E. consumption of nutritions by agricultural plants] 314
3Kalkstickstoff [E. lime nitrogen] 314
3.1Herstellung [E. production of calciumcyanamide] 315
3.2Verhalten im Boden [E. chemical behaviour in soil] 316
4Zusammenhang zwischen Düngung und Nahrungsmittelproduktion [E. connection between fertilization and production of foodstuffs] 319
5Stallmist, Jauche und Gülle – wirtschaftseigene organische Dünger [E. dung, liquid manure – organic fertilizers from the farms] 322
5.1Gülleentsorgung, eine Quelle für recycelten Dünger [E. disposal of liquid manure – a resource for recycled fertilizer] 326
6Zusammenspiel im Ökosystem [E. connection in the ecosystem] 328
Literatur [E. references] 330
IX Von den Stoff- und Energiequellen [E. resources of minerals and energy] 332
1Fotosynthese [E. photosynthesis] 332
2Biologische und technische Prozesse – ein Vergleich [E. biological and technical processes – a comparison] 334
2.1Der Mensch [E. man] 334
2.2Alkoholische Gärung, ein anaerober Abbau [E. alcoholic fermentation an anaerobic catabolism]
2.3Die Heizung im Haushalt [E. heating in houses] 335
2.4Funktionsweise von Autos [E. function of cars] 337
3Energie- und Stoffumwandlungen als Aufbau- und Abbauprozesse [E. energy and material conversions as metabolisms] 337
4Reaktionskomponenten der biochemischen Aufbau- und Abbaureaktionen [E. reacting substances of catabolisms and anabolisms] 340
4.1Phosphate, PO< Stack>
4.2Schwefel, Sx [E. sulphur] 343
4.3Stickstoff, N2 [E. nitrogen] 345
4.4Sauerstoff, O2 [E. oxygen] 345
4.5Kohlenstoffdioxid, CO2 [E. carbon dioxide] 347
4.5.1 Berechnung der Masse des Kohlenstoffdioxids (CO2) in der Erdatmosphäre [E. calculation of the carbon dioxide mass in the Earth’s atmosphere] 350
4.5.2 Berechnung der täglich ausgeatmeten CO2-Menge eines Menschen und der Weltbevölkerung [E. calculation of the daily exhaled amount of CO2 of a man and the world population] 351
4.5.3 Berechnung der gespeicherten Energie durch die Fotosynthese der Landpflanzen (s. Kap. XI, Abschn. < ExternalRef>
4.6Wasser, H–OH [E. water] 353
4.7Die fossilen Rohstoffreserven [E. the reserves of fossile raw materials] 355
Literatur [E. references] 359
X Schlüsselprodukte der organischen Chemie und ihre Rohstoffquellen [E. keyproducts of the organic chemistry and their resources] 361
1Technische Schlüsselprodukte [E. technical keyproducts] 361
1.1Acetylen, H?C?C?H [E. acetylene] 362
1.2B-T-X-Aromaten [E. b-t-x-aromatics] 368
1.3Ethylen, H2C=CH2 [E. ethylene] 368
2Biochemische Schlüsselprodukte [E. biochemical keyproducts] 369
2.1Glucose, C6H6(OH)6 als Schlüsselprodukt [E. glucose as key product] 369
2.2Der aerobe und anaerobe Kohlenhydratabbau [E. aerobic and anaerobic catabolism of carbohydrates] 370
2.3Disaccharide [E. disaccharides] 374
2.4Milchsäure [E. lactic acid] 378
2.5Polymilchsäure als Werkstoff [E. poly-lactic acid as material] 380
Weiterführende Literatur 383
XI Die Hydrierung [E. hydrogenation] 384
1Hydrierung von elementarem Stickstoff [E. hydrogenation of nitrogen] 384
2Kohlenstoffdioxid als Wasserstoffakzeptor für die Glucosesynthese in der Natur [E. carbon dioxide as hydrogen acceptor for the synthesis of glucose in nature] 387
3Die Fotosynthese [E. photosynthesis] 387
3.1Licht- und Dunkelreaktionen [E. photochemical and dark reactions] 392
3.2Stoffbilanz [E. material balance] 395
3.3Energiebilanz [E. energy balance] 396
3.4Calvin-Zyklus – Aufbau von Glucose [E. cycle of Calvin – synthesis of glucose] 396
3.5C3- und C4-Pflanzen [E. C3- and C4-plants] 399
4Stärke – ein Polymerisationsprodukt [E. starch, a product of polymerisation] 400
4.1Glykogen [E. glycogen] 402
4.2Dextrine [E. dextrins, starch gum] 403
4.3Cyclodextrine [E. cyclodextrins] 404
4.4Einige Eigenschaften der Cyclodextrine [E. some properties of cyclodextrins] 407
4.5Anwendungsgebiete der Cyclodextrine [E. applications of cyclodextrins] 407
5Polyfructosane [E. polyfructosans] 411
6Cellulose [E. cellulose] 412
7Xylane und Hemicellulose [E. xylans and hemicelluloses] 413
Weiterführende Literatur 414
XII Verdauung [E. digestion] 415
1Beim Menschen [E. in human digestion] 415
2Bei Wiederkäuern – der Pansen als Fermenter [E. in ruminants – the rumen as fermenter] 417
3Methanabbau durch Bakterien [E. methane catabolism by bacteria] 421
4Der Treibhauseffekt [E. greenhouse effect] 422
5Koprophagen [E. coprophages] 424
Literatur [E. references] 425
XIII Glykolisation als Ursache des Alterungsprozesses im menschlichen Organismus [E. glycolisation as reason for ageing in human organism] 426
1Chemismus der Glykolisation [E. chemical process of glycolisation] 426
2Die Maillard-Reaktion [E. Maillard-reaction] 428
3Folgereaktionen der Amadori-Umlagerung [E. consequent reactions of Amadori-change] 429
4Hämoglobin A1C im Blut von Diabetikern [E. hemoglobin A1C in blood of diabetics] 430
4.1Alterungsvorgang und Spätfolgen des Diabetes mellitus [E. ageing and late complications of diabetes mellitus] 430
5Laborversuche mit kristallinen Proteinen der Augenlinse [E. experiments in laboratory with crystalline proteins of the lens of the eye] 430
6Laborversuche mit Kollagen [E. experiments in laboratory with collagen] 431
6.1Weitere Laborergebnisse [E. others results of experiments in laboratory] 432
7Arteriolosklerose [E. arteriolosklerosis] 432
8Veränderungen an den DNA [E. variation of DNA] 432
9Aminoguanidin gegen das Altern [E. aminoguanidine aginst ageing] 433
Weiterführende Literatur 433
XIV Energie [E. energy] 434
1Masse-Energie-Äquivalenz [E. mass-energy-equivalence] 438
2Von der Atmung und Verbrennung [E. about respiration and combustion] 438
3Von den Energieformen [E. about energy-forms] 440
4Physiologische Energie [E. physiological energy] 443
4.1Berechnung des physiologischen Brennwertes für Glucose [E. calculation of physiological gross calorific value of glucose] 445
4.2Berechnung der physiologischen Energie zur Ernährung der Weltbevölkerung [E. calculation of the physiological energy for the nutrition of the population in the world] 447
5Entropie [E. entropy] 449
5.1Entropieberechnung für die Glucoseoxidation – ein Beispiel [E. calculation of the entropy for the oxidation of glucose – an example] 451
6Thermogenese [E. thermogenesis] 451
7Treibende Faktoren für Ausgleichsvorgänge [E. driving factors for compensatory processes] 452
8Der thermodynamische Wirkungsgrad [E. thermodynamic efficiency] 455
9Funktionsweise eines mit fossilen Energierohstoffen befeuerten Wärmekraftwerkes [E. function of a thermal power station on the basis of fossile energy sources] 457
Weiterführende Literatur 460
XV Bevölkerungsdichte – Stoffdichte – Energiedichte [E. density of population – density of material – density of energy] 461
1Bevölkerungsdichte [E. density of population] 461
1.1Ursachen der Globalisierung und ihre Folgen [E. reasons of globalization and their consequences] 463
2Stoffverdichtung in Rohstoffquellen [E. compression of raw materials in sources] 465
2.1Produktionsstandorte [E. production locations] 469
3Energiedichten einiger Energieträger [E. energy densities of some energy carrier] 470
4Einheiten zum Messen von Energie [E. units for measurments of energy] 470
5Die Sonne als Energiequelle der Erde [E. the sun as energy source of the Earth] 472
5.1Berechnung der Energiestromdichte an der Sonnenoberfläche [E. calculation of the energy flow density on sun surface] 473
5.2Die Solarkonstante [E. solar constant] 474
5.3Energiestrom zur Erde [E. energy flow to Earth] 476
5.4Mittlere Energieströme auf der Erdoberfläche [E. average energy streams on Earth surface] 476
5.5Albedo-Wert [E. Albedo-value] 477
5.6Energiebilanz der Erde [E. energy balance of the Earth] 477
5.7Ausnutzungsgrad der Sonnenenergie durch die Fotosynthese [E. efficiency of the solar energy by the fotosynthesis] 479
Weiterführende Literatur 482
XVI Fette und Öle [E. fats and oils] 484
1Historisches über Fette und Öle [E. history] 484
2Fettsäuren – Übersicht [E. fatty acids – survey] 489
2.1Allgemeine Eigenschaften der Fettsäuren [E. general properties of fatty acids] 491
2.2Physiologische Eigenschaften [E. physiological properties] 496
3Fettsäuren und ihre Biosynthese [E. fatty acids and their anabolism, biosynthesis] 497
3.1Erläuterungen zur Fettsäurebiosynthese [E. explanation for biosynthesis of fatty acids] 499
4Pflanzenöle aus Raps [E. vegetable oils of rape] 503
5Fette, ihr biologischer Abbau [E. fats, biological degradation, catabolism] 503
5.1Vorkommen im menschlichen Organismus und Zusammensetzung [E. occurence in human body, composition] 503
5.2Fette als Energiespender [E. lipids as energy giver] 505
5.3Glycerinabspaltung [E. separation of glycerine] 508
5.4Fettsäureabbau über die ß-Oxidation [E. degradation of fatty acids by ß-oxidation] 510
5.5Stoffbilanzierung [E. material balance] 512
6Einteilung der Fette nach ihrer Herkunft [E. classification of fats into groups of their occurence] 514
6.1Milchfett – Butter [E. milk fat – butter] 514
6.2Pflanzenfette [E. Vegetable fats] 515
7Wachse [E. wax] 516
7.1Cholesterin [E. cholesterol], C27H45OH 518
8Harze [E. resins] 519
9Phospholipide bzw. Phosphatide [E. phospholipids phosphatides]
9.1Kephaline [E. cephalins] 522
9.2Sphingolipide [E. sphingolipids] 523
9.3Lecithin [E. lecithins] 523
9.4Lipoproteine [E. lipoproteins] 524
9.5Biomembrane [E. biomembranes] 525
10Nährstoffversorgung der Zellen [E. providing of the cells with nutrients] 526
10.1Das Membranpotenzial [E. biomembrane potential] 527
10.2Arzneimitteltransport [E. transport of pharmaceuticals in organism] 527
10.3Dynamik von Biomembranen [E. dynamic of biomembranes] 527
11Tenside [E. surfactants] 529
11.1Eiweiß-Fettsäure-Kondensate als Tenside [E. protein-fatty acid-condensates as surfactans] 529
11.2Herstellung von Eiweiß-Fettsäure-Kondensaten [E. production of protein-fatty acid-condensates] 530
11.3Eigenschaften [E. properties] 531
11.4Anwendungsgebiete [E. applications] 531
12Seifen und Verseifung [E. soaps and saponification] 532
13Fettalkohole [E. fatty alcohols] 533
13.1Fettalkoholsulfate [E. fatty alkylsulfates] 534
14Alkylpolyglucoside [E. alkylpolyglucosides] 534
14.1Herstellung [E. production] 535
14.2Eigenschaften von Alkylpolyglucosiden [E. properties of alkylpolyglucosides] 536
14.3Verwendung [E. application] 537
15Entschäumer [E. defoamers] 537
16Glycerin [E. glycerol] 537
17Überblick über die Fettchemie [E. survey of the chemistry of fats] 538
18Wirtschaftliches [E. economic] 538
18.1Umsatz von Tensiden [E. turnover of surfactants] 540
Literatur [E. references] 540
XVII Vitamine [E. vitamins] 542
1Fettlösliche Vitamine [E. fat soluble vitamins] 542
1.1Provitamin A ?-, ?- und ?-Carotine [E. provitamin A
1.2Vitamin D [E. calciferols] 546
1.3Vitamin E [E. tocopherols] 548
1.4Ubichinone-n(n?=?6–10) (Coenzyme Q) [E. ubiquinones, coenzymes Q] 550
1.5Vitamin K [E. vitamin K] 551
1.6Vergleich der chemischen Grundstruktur zwischen Tocopherolen, Ubichinonen, Naphthochinonen und Plastochinonen [E. comparison of the base structure between tocopherols, ubiquinones, naphthoquinones and plastoquinones] 553
1.7Ubichinone [E. ubiquinones] 554
2Wasserlösliche Vitamine [E. water soluble vitamins] 555
2.1Einige Eigenschaften [E. some properties] 555
2.2Vitamin B1, Thiamin [E. vitamin B1, thiamine] 557
2.3Vitamin B2, Riboflavin [E. vitamin B2, riboflavin] 558
2.4Vitamin B6 [E. vitamin B6] 560
2.5Vitamin B12, Cyanocobalamin [E. vitamin B12, cyanocobalamin] 562
2.6Folsäure [E. folic acid] 563
2.7Pantothensäure [E. pantothenic acid] 564
2.8Nicotinsäure [E. nicotinic acid] 565
2.9Biotin [E. biotin] 566
2.10Pteridine [E. pteridines] 567
2.11Vitamin C, Ascorbinsäure [E. vitamin C, ascorbic acid] 569
3Vitaminähnliche Wirkstoffe [E. active substances which are similar to vitamins] 570
4Antioxidantien [E. antioxydants] 572
4.1Radikale [E. radicals] 574
5Wirtschaftliches und Anwendung [E. economic and application] 577
6Herstellungsmethoden [E. methods of production] 579
Literatur [E. references] 579
XVIII Enzyme – Biokatalysatoren [E. enzymes – biocatalyts] 581
1Die chemische Zusammensetzung von Enzymen – Coenzyme und Apoenzyme [E. the chemical composition of enzymes, coenzymes and apoenzymes] 584
1.1Cosubstrate [E. cosubstrates] 586
1.2Bezeichnung und Einteilung der Enzyme [E. system of notation and classification of enzymes] 592
1.3Kurze Zusammenfassung über die Eigenschaften von Enzymen [E. short summary about the properties of enzymes] 593
2Enzymkinetik [E. kinetics of enzymes] 596
2.1Michaelis-Menten-Gleichung [E. Michaelis-Menten equation] 597
2.2Michaelis-Menten-Konstante [E. Michaelis-Menten constant] 600
2.3Modell einer experimentellen Bestimmung der Michaelis-Menten-Konstante [E. experimentally model for the determination of the Michaelis-Menten constant] 601
3Immobilisierte Enzyme [E. immobilized enzymes] 603
4Archaebakterien – extremophile Bakterien und Enzyme [E. archaebacteria – extremophilic bacteria and enzymes] 605
5Technische Herstellung von Enzymen [E. technical production of enzymes] 608
6Wirtschaftliches und Anwendungen [E. economic aspects and utilizations] 610
Weiterführende Literatur 612
XIX Hormone – Endokrinologie [E. hormones – endocrinology] 613
1Einteilung [E. classification] 613
2Beschreibung der Wirkungsweise einiger Hormone [E. description of effectiveness of some hormones] 617
2.1Allgemeines [E. general] 617
2.2Physikalische, biochemische und physiologische Eigenschaften [E. physical, biochemical and physiological properties] 619
3Insulin als Therapiehormon [E. insulin as therapy hormon] 623
3.1Physikalische Eigenschaften [E. physical properties] 624
3.2Biochemische Eigenschaften und Zusammensetzung [E. biochemical properties and composition] 625
4Insulinmangel und sein Einfluss auf den Stoffwechsel [E. deficiency of insulin and its consequences on metabolism] 626
4.1Zitronensäurezyklus [E. tricarboxylic acid cycle] 626
5Insulingewinnung aus den Bauchspeicheldrüsen von Tieren [E. extraction of insulin from the pancreas of animals] 631
6Insulingewinnung durch genveränderte Escherichia coli [E. production of insulin by genetic engineering of escherichia coli] 634
6.1Neukombination von DNS in Escherichia coli K12-Zellen [E. recombination of DNA in cells of escherichia coli K12] 636
7Großtechnische Humaninsulinproduktion [E. production of human insulin in a technical plant] 639
8Depotinsulin – Langzeitinsulin [E. depotinsulin] 643
9Hyperglykämie und Hypoglykämie [E. hyperglycemia and hypoglycemia] 644
10Antidiabetika [E. antidiabetics] 645
11Wirtschaftliches [E. economic] 648
Weiterführende Literatur 649
XX Konservierung [E. conservation] 650
1Auslösende Faktoren der Zersetzung von verderblichen Stoffen [E. releasing factors of decomposition of perishable substances] 651
2Konservierungsmethoden für Nahrungsmittel und Futtermittel [E. conservation of foodstuffs and animal feeds] 652
2.1Trocknen und Wasserentzug [E. drying and withdrawing of water] 652
2.2Trockene und feuchte Hitze [E. dry and moist heat] 653
2.3Kälte [E. cold] 653
2.4Gefriertrocknung [E. lyophilization] 654
2.5Erhöhung des osmotischen Druckes [E. increasing of osmotic pressure] 655
2.6Erniedrigung des pH-Wertes [E. decreasing of pH-value] 656
2.7Sorbinsäure [E. sorbic acid] 657
2.8Herleitung des pH-Wertes [E. derivation of pH-value] 659
3Mikrobiologische und enzymatische Verfahren zur Konservierung [E. microbiological and enzymatic methods of conservation] 662
3.1Chemische Verfahren [E. chemical methods] 663
3.2Entkeimungsfiltration [E. germ removal by filtration] 663
3.3Strahlung [E. radiation] 664
4Toxische Substanzen durch Mikroorganismen [E. toxic substances of microorganisms] 665
5Alkoholhaltige Getränke als durstlöschende Flüssigkeiten [E. alcoholic beverages for thirst] 667
5.1Historisches [E. history] 667
5.2Trinkwasser durch Abkochen [E. drinking water by decoction] 672
5.3Vom hochprozentigen Alkohol [E. high percentage alcohol] 673
5.4Der Wirtschaftsverbund zwischen der alkoholischen Gärung und Landwirtschaft [E. integrated system of alcoholic fermentation and agriculture] 673
Literatur [E. references] 674
XXI Zitronensäure: Beispiel für ein biotechnisches Produkt [E. citric acid: an example for a biotechnological product] 675
1Eigenschaften und Vorkommen [E. properties and occurence] 675
2Herstellung [E. production] 676
3Verwendung [E. application] 678
4Zuckerrübenmelasse als Rohstoff [E. molasses of sugar beets as raw material] 683
4.1Haltbarkeit der Melasse [E. durability of molasses] 683
5Wirtschaftliches [E. economic] 685
Weiterführende Literatur 686
XXII Süßungsmittel [E. sweeteners] 687
1Beschreibung von Sinnesorganen [E. description of sensory organs] 687
1.1Der Geschmackssinn [E. taste of sensory] 687
2Produkte zum Süßen [E. products for sweetening] 689
2.1Von der Süßkraft [E. sweetness intensity] 689
2.2Zuckeraustauschstoffe [E. sugar substitutes] 691
2.3Süßstoffe [E. non-nutritive sweeteners, artificial sweeteners] 692
3Chemische Struktur und süßende Geschmackswirkung [E. chemical structure and sweetening activity] 695
4Herstellung Acetosulfam K – ein Beispiel [E. production of acesulfame K – an example] 696
5Wirtschaftliches [E. economic] 697
6Historisches über den Rübenzucker [E. history of beet sugar] 698
7Die Honigbiene [E. the honeybee] 700
7.1Anatomie und Eigenschaften der Biene [E. anatomy and properties of the bee] 700
7.2Produktion von Honig [E. production of honey] 702
Weiterführende Literatur 703
XXIII Pflanzenschutz [E. crop protection] 705
1Historisches [E. history] 705
2Pflanzen [E. plants] 706
2.1Bedeutung der Pflanzen [E. importance of plants] 708
3Zellen lebender Systeme [E. cells of living systems] 710
3.1Bakterienzellen [E. bacteria cells] 710
3.2Tierzellen [E. animal cells] 711
3.3Pflanzenzellen [E. plant cells] 715
3.4Kurze Zusammenfassung über die Aufgaben der Organellen [E. summary about the functions of organelles] 716
4Pflanzenschädlinge [E. pest of plants] 716
5Methoden des Pflanzenschutzes [E. methods of crop protection] 719
5.1Mechanische und physikalische Methoden [E. mechanical and physical methods] 719
5.2Die agrikulturtechnischen Methoden [E. agricultural-technical methods] 720
5.3Biologische Methoden [E. biological methods] 720
5.4Chemische Methoden [E. chemical methods] 724
5.5Beispiele von wichtigen Wirkstoffgruppen [E. examples of important groups of active substances] 726
6Wirkungsweise von chemischen Pflanzenschutzmitteln [E. efficiency of pestizides] 733
6.1Anforderungen an ein Pflanzenschutzmittel [E. requirements on pesticides] 733
6.2Selektivität von Pflanzenschutzmitteln [E. selectivity of pesticides] 735
7Integrierter Pflanzenschutz [E. integrated pestcontrol] 737
8Pflanzenschutz und Pflanzenzucht durch Gentechnik [E. crop protection and cultivation of plants by genetic engineering] 739
8.1Definitionen [E. definitions] 739
8.2Nukleinsäuren [E. nucleic acids] 742
8.3Eigenschaften der Nukleinsäuren [E. properties of nucleic acids] 746
9Gentechnik im Pflanzenschutz [E. genetic engineering in crop protection] 750
10Grundoperationen der Gentechnologie [E. unit operations of genetic engineering] 755
10.1Kontrollierte Expression [E. controled expression] 757
10.2Resistenz gegen biotische Stressviren, Pilze, Insekten [E. resistence for biotic stress-viruses, fungi, insects] 758
10.3Herbizidtolerante Pflanzen [E. herbicide tolerable plants] 759
11Wirtschaftliches [E. economy aspects] 760
11.1Transgene Nutzpflanzen [E. transgenetic plants] 761
Literatur [E. references] 762
XXIV Rohstoffquellen für Grundnahrungsmittel [E. resources of basic nutrients] 764
1Getreide [E. cereals] 765
1.1Stärke [E. starch] 767
1.2Historisches [E. history] 771
1.3Wintergetreide – Sommergetreide [E. winter grain – summer grain] 772
1.4Entsorgung von Backwaren [E. disposal of bakery products] 773
1.5Wirtschaftliches [E. economic] (Abb. und ) 773
2Zöliakie [E. celiac disease] 774
3Mutterkorn [E. ergot] und Getreidepilze [E. cereal fungi] 774
3.1Historisches [E. history] 775
3.2Beispiel eines Mutterkornalkaloids – Ergotamin [E. example of an alkaloid – ergotamine] 776
3.3Getreidepilze [E. cereal fungi] 778
4Weizen [E. wheat] 780
4.1Anatomie des Weizenkorns [E. anatomy of wheat grain] (Abb. ) 781
4.2Wachstumsförderung von Weizengetreide mittels Bakterien [E. promotion of wheat through bacteria] 782
5Mais [E. maize, corn] 783
5.1Verwendungsarten [E. applications] 786
5.2Mais als Futtermittel [E. maize as stuff] 787
5.3Mais als Zusatzmittel in technischen Produkten [E. maize as additive in technical products] 788
5.4Historisches [E. history] 788
6Reis [E. rice] 789
6.1Verwendungseigenschaften [E. properties for applications] 794
6.2Historisches [E. history] 795
7Die Kartoffel [E. potato] 796
7.1Historisches [E. history] 796
7.2Verwendung [E. application] 797
7.3Inhaltsstoffe der Kartoffel (Mittelwerte) [E. content substances of potatoes (mean values)] 799
7.4Wirtschaftliches [E. economic] 799
8Maniok [E. cassava] 800
8.1Inhaltsstoffe der Maniokwurzel [E. content of substances in cassava roots] 800
9Die Olive [E. olive] 801
9.1Historisches [E. history] 801
9.2Wachstum [E. growth] 801
9.3Ernte [E. harvest] 801
9.4Inhaltsstoffe [E. content of substances] 802
9.5Wirtschaftliches über Pflanzenöle [E. economic of vegetable oil]25 802
10Futtermittel [E. animal feeds] 803
11Die Landflächen in Deutschland und ihre Nutzung [E. the expance ared of Germany, their use] 803
11.1Erzeugung von Getreide [E. grain harvest] 804
11.2Biokraftstoff, Bioethanol, Biodiesel [E. bio-fuel, bio-ethanol, bio-diesel oil] 804
Literatur [E. references] 805
XXV Von den Versorgungs- und Entsorgungssystemen des menschlichen Körpers [E. about the providing – and disposalsystems of the human body] 807
1Was ist Leben? [E. what is life?] 807
1.1Biologische Hauptsätze [E. biological principles] 808
2Herz-Kreislauf-System [E. heart-circulation system] 810
2.1Blut [E. blood] 810
2.1.1 Blutkörperchen [E. blood corpuscle] 811
2.1.2 Blutersatzmittel [E. blood substitutes] 813
2.1.3 Blutgefäße [E. blood vessels] 813
2.1.4 Retikulo-endotheliales System, RES [E. reticuloendothelial system] 815
2.1.5 Lymphe [E. lymph] 816
2.1.6 Lymphozyten [E. lymphocytes] 816
3Herz [E. heart] 817
3.1Hypertension – Hypotension [E. hypertension – hypotension] 819
3.2Herzinsuffizienz [E. cardiac insufficiency] 819
3.3Herz-Kreislauf-Mittel [E. heart-circulation drugs] 820
3.3.1 Kardiaka [E. cardiac stimulants] 820
3.3.2 Antagonisten [E. antagonists] 821
3.3.3 Calciumantagonisten [E. calcium antagonists] 822
3.3.4 Betablocker [E. betablocker] 822
3.3.5 Vasodilatatoren [E. vasodilators] 822
3.3.6 Parasympathomimetika [E. parasympathominetics] und Parasympatholytika [E. parasympathicolytics] 823
4Atmungsorgane – Atmung [E. respiratory system – respiration] 824
4.1Beschreibung [E. description] 824
4.2Die äußere und innere Atmung [E. external and internal respiration] 825
4.3Erkrankungen [E. illnesses] 829
4.3.1 Asthma bronchiale und chronische Bronchitis [E. bronchial asthma and chronic bronchitis] 829
4.3.2 Antiasthmatika [E. antiasthmatics] 829
4.3.3 Spasmolytika [E. spasmolytics] 830
4.3.4 Antiallergika – Antihistaminika [E. antiallergics – antihistamines] 831
4.3.5 Antitussiva [E. antitussives] 831
5Magen-Darm-Kanal [E. gastrointestinaltract] 832
5.1Beschreibung der Funktionen [E. description of its functions] 832
5.1.1 Mundhöhle [E. oral cavity] 834
5.1.2 Magen [E. stomach] 834
5.1.3 Darm [E. intestine] 835
5.2Leber – Gallenblase – Bauchspeicheldrüse [E. liver – gallbladder – pancreas] 836
5.2.1 Leber [E. liver] 836
5.2.2 Gallenblase [E. gallbladder] 837
5.2.3 Bauchspeicheldrüse (Pankreas) [E. pancreas] 841
5.2.4 Die Milz [E. spleen] 842
6Die Entsorgung und ihre Organe [E. disposal and its organs] 843
6.1Nieren [E. kidneys] 843
7Das Nervensystem [E. nervous system] 845
7.1Aufgaben und Aufbau einer Nervenzelle [E. functions and structure of a neurocyte] 845
7.2Einteilung des Nervensystems [E. classification of the nervous system] 849
7.3Beispiele von Arzneimitteln, die unmittelbar oder mittelbar auf das Nervensystem einwirken [E. examples of drugs, which act direct or indirect on the nervous system] 850
7.3.1 Drogen [E. drugs] 851
7.3.2 Schlafmittel [E. soporifics] 851
7.3.3 Psychopharmaka [E. psychopharmacological agents] 851
7.3.4 Spasmolytika [E. spasmolytics] 852
7.3.5 Anästhetika [E. anesthetics] 852
7.3.6 Analgetika [E. analgetics] 853
7.3.7 Antirheumatika [E. antirheumatics] 853
7.3.8 Antiphlogistika [E. antiphlogistics, antiflammatory agents] 853
7.3.9 Antipyretika [E. antipyretics] 853
8Fortpflanzung [E. reproduction] 854
8.1Chromosomen – Mitose – Meiose [E. chromosomes-mitosis-meiosis] 855
8.1.1 Polyploide Chromosomensätze [E. polyploidy chromosome sets] 857
8.1.2 Sporen – Sprossen, Knospen – Pollen [E. spores-spur, buds-pollen] 857
8.2Konzeption beim Menschen [E. conception at man] 859
9Teratologie [E. teratology] 864
Literatur [E. references] 865
XXVI Was sind Arzneimittel? [E. about drugs] 867
1Grobgliederung von Arzneimitteln nach Anwendungsgebieten [E. rough classification of drugs in application fields] 867
1.1Sera und Impfstoffe [E. sera] 868
1.2Desinfektionsmittel [E. desinfectants] 869
1.3Antibiotika [E. antibiotics] 869
2Methoden aus dem medizinischen und pharmazeutischen Bereich [E. methods in medical and pharmaceutical fields] 869
2.1Hygiene [E. hygiene] 869
2.2Prophylaxe [E. prophylaxis] 870
2.3Diagnose [E. diagnosis] 870
2.4Analyse [E. analysis] 870
2.5Therapie [E. therapy] 871
2.6Heilung bzw. Heilen [E. healing] 871
3Entwicklung und Herstellung eines Arzneimittels [E. development and production of drugs] 871
3.1Screening [E. screening] 872
3.2Galenik [E. galenism] 873
3.3Arbeitsgebiete aus der Pharmakologie [E. fields of activity in the pharmacology] 873
4Darreichungsformen von Arzneimitteln [E. application forms of drugs] 874
4.1Feste Darreichungsformen [E. solid application forms] 875
4.1.1 Pulver und Puder [E. powders] 875
4.1.2 Granulate [E. granulates] 875
4.1.3 Tabletten [E. tablets] 876
4.1.4 Dragees und Filmtabletten [E. coated tablets and film tablets] 877
4.1.5 Kapseln [E. capsules] 877
4.1.6 Suppositorien und Vaginalpräparate [E. suppositories and vaginal preparations] 878
4.1.7 Salben [E. ointments] 878
4.2Flüssige Darreichungsformen [E. liquid application forms] 879
4.2.1 Lösungen [E. solutions] 879
4.2.2 Emulsionen [E. emulsions] 879
4.2.3 Suspensionen [E. suspensions] 880
4.2.4 Injektions- und Infusionszubereitungen [E. preparations of injections and infusions] 880
4.3Gasförmige Darreichungsformen [E. gaseous application forms] 881
5Fertigungsbedingungen [E. conditions of manufacture] 881
6Verpacken von Arzneimittelspezialitäten [E. packaging of particular drugs] 883
7Pharmakodynamik und Pharmakokinetik [E. pharmacodynamics and pharmacokinetics] 884
8Wirtschaftliches [E. economic] 884
Weiterführende Literatur 886
XXVII Weltweite Infektionskrankheiten [E. world-wide infections diseases] 887
1Einleitung [E. introduction] 887
2Ebola-Ausbruch in Westafrika [E. outbreak of the Ebola-infection in West Africa] 888
2.1Ebola-Epidemie in Westafrika, 2014–2016 [E. Ebola-epidemic in West-Africa, 2014–2016] 889
2.2Einige Informationen zur Cholera [E. some informations about cholera] 891
2.3Masern, eine „Kinderkrankheit“ [E. measles, a so-called childhood disease] 894
2.4Die Tuberkulose, eine „alte Bekannte“, [E. the tuberculosis, an old aquaintance] 896
3Infektionskrankheiten, die durch Vektoren übertragen werden [E. infectious diseases which are transmitted by vectors] 897
3.1Die Asiatische Tigermücke [E. the Asiatic tiger tick] 898
3.2Europa und die Asiatische Tigermücke [E. Europe and the Asiatic tiger tick] 901
4Infektionskrankheiten durch Vektoren [E. infectious diseases by vectors] 902
4.1Chikungunya-Fieber [E. chikungunya fever] 902
4.2Denguefieber [E. dengue fever] 903
4.3Zika-Virus [E. zika] 904
4.4West-Nil-Fieber, USA, Kanada [E. West Nile fever, USA, Canada] 906
4.5Gelbfieber, Afrika [E. yellow fever, Africa] 907
5Schlussfolgerungen [E. conclusioons] 909
Weiterführende Literatur 914
XXVIII Vergleichbare mathematische Funktionen zur Beschreibung von Vorgängen in Natur und Technik [E. analogical mathematical functions for describing of processes in nature and technology] 915
1Über Modelle und Funktionen als Synthesesprache [E. about models and functions as a synthetic language] 915
2Zustandsfunktionen [E. condition functions] 916
2.1Ausgleichsvorgänge [E. compensatory processes] 917
2.1.1 Das Gesetz für allgemeine Ausgleichsvorgänge [E. the law for general compensatory processes] 917
2.2Ausgleichsvorgänge mit linearem Verlauf [E. compensatory processes with a linear progression] 919
2.3Wachstum [E. growth] 923
2.3.1 Unlimitiertes Wachstum [E. unlimited growth] 923
2.3.2 Limitiertes Wachstum [E. limited growth] 928
2.4Abklingvorgänge [E. attenuation processes] 932
3Überlagerungsprozesse [E. superposition processes] 934
3.1Verweilzeitfunktionen von Arzneimitteln und Produktlebenszyklen als Überlagerungsfunktionen [E. sojourntime functions of pharmaceuticals in a human body and product life cycle superposition functions] 937
4Beschreibung von mikroskopischen Zuständen [E. description of microscopic conditions] 939
4.1Normalverteilung nach Gauß [E. normal distribution according to Gauss] 939
4.2Beispiele für Verteilungsfunktionen [E. examples for functions of distributions] 941
4.3Binominalverteilung [E. binomial distribution] 942
5Veränderungsprozesse als Rhythmen und Schwingungen [E. processes of change, seen as rythms and oscillations] 944
5.1Biorhythmen im Menschen [E. biorythms in man] 945
6Exponentielle Evolutionskurve [E. exponential development curve – evolution curve] 947
7Die Zeit als Parameter in technischen, biologischen, soziologischen und ökonomischen Prozessen [E. time as parameter in technical, biological, sociological and economical processes] 950
Literatur [E. references] 955
XXIX Anhang [E. appendix] 956
1Basiseinheiten [E. base units] 956
2Abgeleitete Einheiten mit besonderem Namen [E. derived units with special names] 956
3Konstanten [E. constants] 957
4Physikalische Begriffe [E. physical terms] 957
5Abkürzungen für Zehnerexponenten [E. abbreviations for exponents to the power 10] 958
6Griechisches Alphabet [E. Greek alphabet] 959
7Einige mathematische Bemerkungen zur Glockenkurve nach Gauss [E. some mathematical remarks about the normal distribution according to Gauss] 959
Sachverzeichnis [E. subject index] 961