Chemische Kreisläufe in der Natur

Frontmatter

Kapitel 1. Bevölkerungswachstum – Life Sciences – Globalisierung [E. population growth – life sciences – globalization]

Zusammenfassung

Neben der rasanten, exponentiellen Gesetzen folgenden Vermehrung der Weltbevölkerung findet zugleich eine Bevölkerungsverdichtung auf eng begrenzten bewohnbaren Flächen statt. Bevorzugte Lebensregionen sind Küstengebiete, Flusstäler und -mündungen und andere klimatisch begünstigte Regionen.

Aber es gibt weite Landstriche auf der Erde, die wegen ihrer Lebensunfreundlichkeit von Menschen nicht besiedelt werden können, z. B. Wüsten, weite Steppen Sibiriens, die Arktis, Antarktis usw. Um 1 kg Weizen zu erzeugen, werden 100 kg Wasser benötigt.

Andererseits hat sich in Metropolen wie New York, Rio de Janeiro, London, Kairo, Bombay, Moskau, Shanghai, Tokio die Bevölkerung bis zu 40 000 Einwohner/km² verdichtet.

Vollrath Hopp

Kapitel 2. Chemie in der Natur – Chemie in der Technik [E. chemistry in nature – chemistry in technology]

Zusammenfassung

Chemie ist die Wissenschaft vom Energie-, Stoff- und Informationsumsatz.

Vollrath Hopp

Kapitel 3. Wasser [E. water]

Zusammenfassung

Der Wasseranteil aller Lebewesen, der Mikroorganismen, Pflanzen, Tiere und des Menschen ist im Vergleich zu den übrigen biochemischen Stoffen sehr hoch.

Kein Lebewesen kann ohne Wasser leben. Die meisten von ihnen bestehen zu 50 bis 99 % ihrer Biomasse aus Wasser. Da die Molmassen der häufigsten Biomoleküle in den Organismen ca. 100 und mehr betragen, sind weit mehr als 90 % der Biomoleküle Wassermoleküle.

Der Wasseranteil im menschlichen Körper ist unterschiedlich und hängt vom Geschlecht und Alter ab. Mit zunehmendem Alter verringert sich der Wassergehalt (Tab. 1).

Neben der Glykolisation (Kap. XIII) ist das Altern auch ein Austrocknungsvorgang. Bei Frauen ist der Wassergehalt erheblich niedriger als bei Männern, weil bei Frauen das Fettgewebe wesentlich stärker ausgebildet ist. Fettgewerbe enthält aufgrund seiner Hydrophobie (wasserabstoßenden Wirkung) nur 10 bis 30 % Wasser.

Vollrath Hopp

Kapitel 4. Mineralien und Nährstoffe [E. minerals and nutrients]

Zusammenfassung

Der weitaus größte Teil der in der unbelebten und belebten Natur vorkommenden Stoffe sind Oxide, die daraus entstehenden Salze und andere sauerstoffhaltige Verbindungen. Die Ursache ist darin zu suchen, dass Sauerstoff mit 49,5 % Massenanteilen das weitverbreitetste Element ist. Außerdem ist Sauerstoff recht aggressiv und reaktionsfreudig, sodass er sich mit jedem anderen Element zu einem Oxid verwandeln kann.

Oxide sind Verbindungen zwischen Elementen und Sauerstoff, wobei der Sauerstoff den elektronegativen Bestandteil liefert. Die Reaktion, Oxidation genannt, zwischen Sauerstoff und den Elementen bzw. anderen Verbindungen sind exotherm bzw. exergonisch, d. h., bei Oxidationen wird in der Regel Energie freigesetzt.

Vollrath Hopp

Kapitel 5. Vom Stickstoff über die Aminosäuren zu den Proteinen [E. from nitrogen to amino acids and proteins]

Zusammenfassung

Die Bindungsenergie des molekularen Stickstoffs ist sehr hoch. Das erklärt die relativ große Reaktionsträgheit des molekularen Stickstoffs. Die Bindungsenergie ist derjenige Energiebetrag, der beim Entstehen oder bei der Spaltung einer chemischen Bindung freigesetzt oder aufgewendet werden muss.

Im Falle des molekularen Stickstoffs bedeutet das, dass bei seiner Bildung sehr viel Energie freigesetzt wird. N₂ befindet sich somit in einem energieniedrigen, d. h. reaktionsträgen Zustand. Ein entsprechender Energiebetrag muss also aufgewendet werden, um Stickstoff vom molekularen in den atomaren, d. h. reaktionsbereiten Zustand zu überführen.

Unter den Bedingungen unserer Umwelt ist Stickstoff ein farb- und geruchloses, geschmackfreies nicht brennbares Gas.

Vollrath Hopp

Kapitel 6. Phosphorsäure, Phosphate – ihre Bedeutung im Stoffwechselprozess [E. phosphoric acid and phosphates in metabolism]

Zusammenfassung

Phosphorsäure, auch Orthophosphorsäure genannt, bildet in reinem Zustand harte, wasserklare an der Luft zerfließende rhombische Säulen mit einem Schmelzpunkt 42,3 °C. Sie ist in Wasser in jedem beliebigen Verhältnis löslich. Die Phosphorsäure ist 3-basig, deren Wasserstoffionen im wässrigen Medium mit unterschiedlicher Stärke stufenweise dissoziieren.

Die primären Phosphate wie z. B. Natriumdihydrogenphosphat oder Calciumdihydrogenphosphat Ca[H₂PO₄]₂ sind in Wasser alle löslich, ihre wässrigen Lösungen reagieren sauer. Von den sekundären Phosphaten lösen sich nur die Alkalisalze wie z. B. Natriumhydrogenphosphat leicht in Wasser. Die Lösungen reagieren neutral. Calciumhydrogenphosphat Ca[HPO₄] ist schwer löslich.

Mit Ausnahme der Alkalisalze sind alle tertiären Phosphate im Wasser schwer- oder unlöslich. Sie sind nur in starken Säuren löslich.

Vollrath Hopp

Kapitel 7. Schwefel und seine biochemischen Verbindungen [E. sulphur, its biochemical compounds]

Zusammenfassung

Am Aufbau der 16 km dicken Erdrinde ist Schwefel mit nur 0,048 % Massenanteilen beteiligt. Dort ist er in elementarer und gebundener Form anzutreffen. Sein Anteil an körpereigener menschlicher Biomasse beträgt 0,25 %, das ist eine 5-fache Konzentration gegenüber der unbelebten Natur (Kap. II, Tab. 2a und 4). Der Bedarf an schwefelhaltigen Verbindungen wird vom Menschen durch seine Nahrung gedeckt, von der die Proteine im Wesentlichen die Lieferanten sind. Der Bestand an Schwefel in gebundener Form beträgt im menschlichen Körper 150 g. Pflanzen und spezielle Bakterien vermögen, unmittelbar anorganisch gebundenen Schwefel für ihren Stoffwechselprozess zu nutzen.

Schwefelwasserstoff, H₂S, und die Sulfate, das sind die Salze der Schwefelsäure, H₂SO₄, sind die bedeutendsten Ausgangsstoffe für die biochemischen Verbindungen.

Vollrath Hopp

Kapitel 8. Düngemittel und Düngung [E. fertilizers and fertilization]

Zusammenfassung

Düngemittel sind anorganische und organische Stoffe, welche die für die Pflanzen notwendigen Nährstoffe in einem aufnahmebereiten und dosierfähigen Zustand enthalten und auf den Acker als ergänzende Nährstoffquelle aufgebracht werden können.

Generell ist zwischen wirtschaftseigenen Düngern und Handelsdüngern zu unterscheiden (Tab. 1). Die wirtschaftseigenen Dünger sind in der Regel organische Dünger und fallen im landwirtschaftlichen Betrieb als wertvolle Nebenprodukte beim Ackerbau oder als Reststoffe der Viehmast und Viehzucht an. Zu ihnen gehören innerhalb des Ackerbaus Getreidestroh und die stickstoffbindenden Knöllchenbakterien (Leguminosen).

Bei der Viehhaltung fallen Stalldünger (Mist), Jauche und Gülle an. Die Gülle ist in den landwirtschaftlich geprägten Regionen mit einer Massentierhaltung zu einem ernsten Entsorgungsproblem geworden; z. B. in den Niederlanden, Dänemark, Schweden und Norddeutschland.

Vollrath Hopp

Kapitel 9. Von den Stoff- und Energiequellen [E. resources of minerals and energy]

Zusammenfassung

Der Ursprung aller stofflichen Energieträger ist die Fotosynthese. Durch sie wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt und als solche in den Syntheseprodukten wie Pflanzen und deren Früchte gespeichert.

Die Fotosynthese ist eine energiespeichernde Hydrierungsreaktion, durch die sie aus dem Kohlenstoffdioxid der Luft und dem Wasser mithilfe der Sonnenenergie Glucose aufbaut. Eine Schlüsselverbindung unter den Kohlenhydraten ist die Glucose. Sie ist unter anderem der Baustein für Stärke und Cellulose.

Die Synthese findet in den Zellorganellen der fotosynthetisierenden grünen Pflanzen, den Chloroplasten statt. Sie enthalten das Chlorophyll als Blattpigment, welches die Lichtstrahlen absorbiert. Zur Fotosynthese sind nicht nur Pflanzen, sondern auch Algen, Flechten, Plankton und zahlreiche Bakterien befähigt (Abb. 1).

Vollrath Hopp

Kapitel 10. Schlüsselprodukte der organischen Chemie und ihre Rohstoffquellen [E. keyproducts of the organic chemistry and their resources]

Zusammenfassung

Nur wenige Schlüsselprodukte sind es, von denen die organisch-chemotechnische Synthese und die Synthesewege in der Natur ausgehen, um die Vielzahl der chemotechnischen Industrieprodukte bzw. der Naturstoffe aufzubauen.

Ihnen allen gemeinsam ist die einfache durchschaubare chemische Struktur und die Variationsmöglichkeit der möglichen Reaktionen, die zu komplexen Verbindungen, z. B. Stoffe mit Stütz- und Wirkfunktionen führen. Für den organisch-chemotechnischen Sektor sind dieses das Acethylen (Ethin), die BTX-Aromaten (Benzol, Toluol, Xylole), das Ethylen (Ethen), für den Naturstoffsektor sind es die Glucose und die Aminosäuren.

Vollrath Hopp

Kapitel 11. Die Hydrierung [E. hydrogenation]

Zusammenfassung

Die Hydrierung von Kohlenstoffdioxid und Stickstoff wird vergleichend betrachtet, da sie zwei der wichtigsten Reaktionen zur Erhaltung des Lebens bzw. zur Sicherung der menschlichen Ernährung dienen.

Die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in Glucose ist die bedeutendste biochemische Reaktion auf unserer Erdoberfläche überhaupt:

×

Die Hydrierung von elementarem Stickstoff hat seit ihrer technischen Entwicklung im Jahr 1913 mit der immer noch steigenden Weltbevölkerung große Bedeutung erhalten.

Vollrath Hopp

Kapitel 12. Verdauung [E. digestion]

Zusammenfassung

Verdauung ist ein mechanischer und enzymatisch-chemischer Abbauprozess im Verdauungstrakt von Menschen und Tieren. Durch ihn werden Nahrungs- und Futtermittel so weit aufgeschlossen, dass sie von der Darmwand resorbiert werden und in die Blutbahnen geschleust werden können. Die verdaulichen Polymere werden dabei in wasserlösliche Verbindungen überführt: die Kohlenhydrate zu Monosacchariden wie Glucose, Fructose, Ribose u. a.; die Proteine zu Aminosäuren; die Fette nach einer Teilhydrolyse (Partialhydrolyse) als kolloidale Dispersionen von Fettsäuren und Mono-, Di- und Triglyceriden (Kap. XVI), die Nukleinsäuren zu den heterozyklischen Basen der Pyrimidin- und Purinreihe, der D-Ribose oder 2-Desoxy-D-Ribose und der Phosphorsäure. Die Verdauung ist ein Teil des Metabolismus, nämlich des Stoffabbaus (Katabolismus).

Diese niedermolekularen Bruchstücke dienen dem Energiestoffwechsel zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen und dem Baustoffwechsel zum Aufbau körpereigener Stoffe (Anabolismus).

Vollrath Hopp

Kapitel 13. Glykolisation als Ursache des Alterungsprozesses im menschlichen Organismus [E. glycolisation as reason for ageing in human organism]

Zusammenfassung

Der Alterungsprozess ist eine Veränderung der Zellen und des Gewebes im Organismus. Das Gewebe wird unelastisch und verliert die Fähigkeit, sich selbst zu reparieren, wenn es geschädigt worden ist, z. B. dehnen sich Lunge und Herz nicht mehr vollständig aus. Die Blutgefäße werden unnachgiebig und starr. Die einzelnen Organe lassen in ihrer Funktionsfähigkeit nach. Die Wahrscheinlichkeit, im höheren Alter an grauem Star (Katarakt), Arteriosklerose, Venenveränderungen, Arthritis1 (Gelenkentzündung) zu erkranken, wird größer.

Glykolisation ist die Reaktion von reduzierenden Zuckern, wie Glucose und Fructose, mit Proteinen und Nukleinsäuren ohne Beteiligung von Enzymen zu quervernetzten hochpolymerisierten Verbindungen.

Vollrath Hopp

Kapitel 14. Energie [E. energy]

Zusammenfassung

In exakter wissenschaftlicher Form wurde der Energiebegriff 1851 von William Thomson (Lord Kelvin, s. Fußnote Nr. 6) und 1853 von William John Macquorn Rankine eingeführt.

Joule stellte als Erster eine Beziehung zwischen Wärme und mechanischer Arbeit her. Er bestimmte die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine bestimmte Wassermenge um ein Grad zu erhöhen.

Vollrath Hopp

Kapitel 15. Bevölkerungsdichte – Stoffdichte – Energiedichte [E. density of population – density of material – density of energy]

Zusammenfassung

Die Bevölkerungsdichte wird definiert als die Zahl der Bewohner oder Siedler pro Quadratkilometer, [km²]. Es gibt weite Landstriche auf der Erde, die wegen ihrer Lebensunfreundlichkeit von Menschen nicht besiedelt werden können. Beispiele hierfür sind die Wüsten, die Arktis und Antarktis. Aus diesem Grund sind Australien, die Sahara und Sibirien auch heute die am dünnsten besiedelten Gebiete unserer Erde. Andererseits gibt es Metropolen wie New York, Rio de Janeiro, London, Kairo, Bombay, Moskau, Shanghai, Tokio u. a., in denen sich die Bevölkerung bis zu 40.000 Einwohner/km² verdichtet hat.

Zurzeit leben ca. 7,3 Mrd. Menschen auf unserem Planeten. Das Bevölkerungswachstum befindet sich in einer exponentiellen Phase (Kap. I, Abb. 1).

Mit der sprunghaften Steigerung der Weltbevölkerung in den vergangenen 200 Jahren musste zwangsläufig eine Steigerung der Stoff-, Informations- und Energiedichte einhergehen.

Vollrath Hopp

Kapitel 16. Fette und Öle [E. fats and oils]

Zusammenfassung

Im chemischen Sinne sind Fette und organisch-biologische Öle Ester aus Fettsäuren mit unterschiedlich langen Kohlenwasserstoffketten und Glycerin, einem 3-wertigen Alkohol.

Schon die Steinzeitmenschen (mehr als 100.000 Jahre v. Chr. – Altpaläolithikum) verwerteten tierische Fette wie z. B. als Erste den Talg von Ziegen und Schafen. Sehr früh wurde auch schon Ziegenmilch zu Butter und Käse verarbeitet.

Sesam gehört zu den ältesten Ölpflanzen. Vor ca. 3600 Jahren gelangte er aus Indien in die Euphratländer. Dort wurde er auf großen Feldern angebaut. Sesamöl wurde als Speise- und Tafelöl, Heilmittel und zu Beleuchtungszwecken verwendet, und nicht zuletzt als leicht duftendes Öl für Kultzwecke in der Mythologie.

Vollrath Hopp

Kapitel 17. Vitamine [E. vitamins]

Zusammenfassung

Vitamine sind organische lebensnotwendige Wirkstoffe, die von den Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen in kleinsten Mengen erzeugt werden und für den Energie- und Stoffumsatz in lebenden Organismen (Metabolismus) unentbehrlich sind.

Nach ihrer Löslichkeit werden sie in fettlösliche und wasserlösliche Vitamine unterschieden. Die fettlöslichen Vitamine spielen eine große Rolle als Antioxidantien, d. h., sie schützen die lebenden Systeme vor einer zu starken Oxidationsreaktion durch den Sauerstoff.

Die wasserlöslichen Vitamine, insbesondere die des B-Komplexes, bilden bei den Enzymen die aktiven Gruppen (Coenzyme). Vitamin C wirkt im Stoffwechsel an den Reduktions- und Oxidationsprozessen und auch als Antioxidans mit.

Vollrath Hopp

Kapitel 18. Enzyme – Biokatalysatoren [E. enzymes – biocatalyts]

Zusammenfassung

Enzyme sind lokal wirksame Stoffe, die schon in geringsten Konzentrationen die Aktivierungsenergie eines biochemischen Reaktionssystems herabsetzen und den Reaktionsablauf erst ermöglichen bzw. beschleunigen. Sie sind in biologischen Systemen vorkommende Katalysatoren und gehören der Stoffklasse der Proteine an. Ein Enzym ist aus einer aktiven Gruppe, dem Coenzym, und einem Kontaktträger, dem Apoenzym, aufgebaut.

Vollrath Hopp

Kapitel 19. Hormone – Endokrinologie [E. hormones – endocrinology]

Zusammenfassung

Hormone sind den Stoffwechsel- und Energietauschprozess und den Informationsablauf fernsteuernde systemwirksame Signalstoffe. Vom Bildungsort entfernt, lösen sie in kleinsten Mengen biochemische Primärreaktionen aus, auf die als Sekundärreaktionen physiologische Vorgänge eingeleitet werden, z. B. enzymatische Reaktionen, die sehr selektiv ausgerichtet sind.

Hormone werden von den innersekretorischen (endokrinen) Drüsen des menschlichen und tierischen Körpers gebildet und an die Blut- und Lymphbahnen aufgrund von Reizwirkungen ausgeschüttet. Ab diesem Moment sind sie ubiquitär, d. h. überall verteilt. Diese Definition gilt sowohl für die Pflanzenhormone als auch für die der wirbellosen Tiere wie z. B. für die Insektenhormone (Bienen).

Die Endokrinologie ist die Lehre und Wissenschaft von den Funktionen und der Regelung der durch innere Sekretion aus speziellen Drüsen ausgeschiedenen Hormone.

Vollrath Hopp

Kapitel 20. Konservierung [E. conservation]

Zusammenfassung

Konservierung im weitesten Sinne sind Maßnahmen, die verderbliche anorganische oder organische Werk- und Wirkstoffe in ihrem ursprünglichen Zustand erhalten und damit vor einer Zersetzung durch physikalische, chemische und biologische Einflüsse zu bewahren sollen.

Als Konservierung im engeren Sinne soll hier die Gesamtheit aller Maßnahmen bezeichnet werden, die das Verderben von Nahrungsmitteln, Futtermitteln, kosmetischen und medizinischen Präparaten verhindern bzw. verzögern.

Konservierungsmittel [E. preservatives] sind spezielle Wirkstoffe, die den natürlichen oder synthetischen leicht verderblichen und nicht zum sofortigen Verbrauch vorgesehenen Produkten zugesetzt werden, um sie vor dem Verderben zu schützen. Als Konservierungsmethoden waren schon das Räuchern, d. h. Konservieren durch Desinfizieren, und das Trocknen, Konservieren durch Wasserentzug, bekannt.

Vollrath Hopp

Kapitel 21. Zitronensäure: Beispiel für ein biotechnisches Produkt [E. citric acid: an example for a biotechnological product]

Zusammenfassung

Zitronensäure ist eine starke Tricarbonsäure und bildet drei Reihen von Salzen, die Citrate heißen. Alkalicitrate sind wasserlöslich, die Übrigen dagegen wasserunlöslich.

In Wasser ist Zitronensäure mit saurem Geschmack und saurer Reaktion leicht löslich. Ebenfalls ist sie leicht löslich in Ethanol, in Ether dagegen schwer und in Benzol und Chloroform nicht löslich.

Zitronensäure gehört zu den verbreitetesten Pflanzensäuren. Sie wurde nachgewiesen in zahlreichen Früchten, im Zitronensaft (5 bis 7 %), in Milch, Nadelhölzern, Orchideen, Pilzen, Tabakblättern, im Rübensaft, Wein u. a. Da die Zitronensäure regelmäßig als Zwischenprodukt bei der Oxidation von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen auftritt, ist sie in allen Organismen, sogar im Torf und in der Braunkohle in kleinen Mengen vorhanden.

Vollrath Hopp

Kapitel 22. Süßungsmittel [E. sweeteners]

Zusammenfassung

Die Begierde nach süß schmeckenden Nahrungs- und Genussmitteln scheint beim Menschen besonders ausgeprägt zu sein. Ca. 15 % des physiologischen Energiebedarfs in Kilojoule deckt der Mensch gegenwärtig durch Zucker oder Zucker enthaltende Produkte wie z. B. Honig, Sirup, süße Früchte. Bei einem Energiebedarf von täglich 11.300 kJ eines erwachsenen Menschen sind das 1695 kJ.

Der physiologische Brennwert von 1 g Zucker beträgt \( 17\,{\text{kJ,}}\frac{{1695\,{{\text{kJ}} \mathord{\left/ {\vphantom {{\text{kJ}} {\text{Tag}}}} \right. \kern-0pt} {\text{Tag}}}}}{{17\,{{\text{kJ}} \mathord{\left/ {\vphantom {{\text{kJ}} {\text{g}}}} \right. \kern-0pt} {\text{g}}}\,}} \approx 100\,{{\text{g}} \mathord{\left/ {\vphantom {{\text{g}} {\text{Tag}}}} \right. \kern-0pt} {\text{Tag}}}. \)

Jeder Mensch nimmt in Deutschland und auch in Europa täglich 90 g Zucker zu sich. Damit ist der Zucker wegen seines süßen Geschmacks zu einem Grundnahrungsmittel geworden.

Vollrath Hopp

Kapitel 23. Pflanzenschutz [E. crop protection]

Zusammenfassung

Bevor es keinen wissenschaftlich begründeten Pflanzenschutz gab, mussten erhebliche Einbußen der Ernteerträge in Kauf genommen werden. Bekannt sind die verheerenden Massenvergiftungen durch das sehr giftige Alkaloid Ergotamin aus dem Mutterkornpilz (Kap. XXIV, Abschn. 3).

In der Zeit von 1845 bis 1848 wurde in Irland die Kartoffelernte mehrere Jahre nacheinander durch die Kraut- und Knollenfäule vollständig vernichtet. Von 8 Mio. Iren starben ca. 800.000 an Hunger, und 2,5 Mio. wanderten nach Nordamerika aus. Ähnliches geschah in Deutschland im Erntejahr 1916/1917. In diesem Winter starben in Deutschland 720.000 Menschen einen qualvollen Hungertod.

Als Grundnahrungsmittelersatz dienten die Kohlrüben. Sie gaben diesem Winter den Namen „Kohlrübenwinter“. Durch chemischen Pflanzenschutz wurden die Kartoffelerträge in den letzten 100 Jahren auf das 6-Fache erhöht.

Vollrath Hopp

Kapitel 24. Rohstoffquellen für Grundnahrungsmittel [E. resources of basic nutrients]

Zusammenfassung

Die Rohstoffquellen für diese Grundnahrungsmittel sind im Wesentlichen pflanzlichen und tierischen Ursprungs. Die Pflanzen decken ausschließlich den gesamten Kohlenhydratbedarf der Menschheit. Der bedeutendste Stärkelieferant ist das Getreide mit den Sorten Weizen, Mais, Reis und einige diverse andere Sorten wie Roggen, Gerste und Hafer. Die Wurzelfrüchte spielen unter einem weltweiten Aspekt eine untergeordnete Rolle. Die Sojabohne macht als Pflanze hier eine Ausnahme. Sie wird als Eiweißlieferant für die menschliche und tierische Ernährung genutzt (Kap. V, Abschn. 1). Der Eiweißgehalt von nicht entfettetem Sojaschrot wird mit ca. 37 % angegeben. Ein großer Anteil wird als Futtermittel für die Tierhaltung verwendet. Tierisches Eiweiß ist wegen des Angebots der vollständigen essenziellen Aminosäurepalette für die Ernährung der Menschen in Form von Fleisch, Milch und Eiern unerlässlich. Es ist somit ein wesentliches Grundnahrungsmittel.

Vollrath Hopp

Kapitel 25. Von den Versorgungs- und Entsorgungssystemen des menschlichen Körpers [E. about the providing – and disposalsystems of the human body]

Zusammenfassung

Das Leben ist eine besondere Zustandsform von Energien und Stoffen. Die Ursprünge und Gründe für diese Zustandsform können nicht erklärt werden. Nur in seinen Erscheinungsformen ist das Leben zu beschreiben, aber es lässt sich nicht definieren.

Die sichtbaren und wahrnehmbaren Erscheinungsformen sind

• die Stoffwechselprozesse (Metabolismus), bei dem zwischen den Abbauprozessen (Katabolismus) und Aufbauprozessen (Anabolismus) zu körpereigenen Stoffen zu unterscheiden ist,
• die Fortpflanzung (Reproduktion),
• die Reizung (Kommunikation) mit der Folge von Information und passiver sowie aktiver Bewegung,
• die Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Lebensbedingungen in der Umwelt (Adaptation),
• die vererbbare Anpassungsfähigkeit (Mutation), das ist die Anpassung an über Generationsfolgen dauernden wechselnden Lebensbedingungen.

Vollrath Hopp

Kapitel 26. Was sind Arzneimittel? [E. about drugs]

Zusammenfassung

Arzneimittel sind Stoffe, die am menschlichen oder tierischen Körper angewendet werden. Dort sollen sie Krankheiten, Schäden oder sonstige vom Normalbefinden des Körpers abweichende Zustände verhüten, hindern, beheben oder heilen.

Ein Arzneimittel ist immer ein Mehrkomponentensystem. Es besteht aus dem Wirkstoff und den Hilfsstoffen. Die Art der Hilfsstoffe hängt davon ab, wie ein Arzneimittel appliziert, d. h. angewendet oder dargereicht, werden soll.

Anwendung und Darreichungsform bestimmen die Arzneimittelzubereitung, die Art der Zusammensetzung des Mehrkomponentensystems und damit die Verfahren der Arzneimittelfertigung.

Ein Arzneimittel muss so zubereitet sein, dass es den Organismus nicht schädigt und der Wirkstoff an dem gewünschten Ort des Körpers in der vorgegebenen Zeit freigegeben wird. Zur Gruppe der Arzneimittel zählen auch die Diagnostika.

Vollrath Hopp

Kapitel 27. Weltweite Infektionskrankheiten [E. world-wide infections diseases]

Zusammenfassung

In einer Welt der zunehmenden Globalisierung wird es immer schwieriger, auftretende Infektionskrankheiten lokal zu kontrollieren und zu bekämpfen. Egal um welche Infektionskrankheit es sich handelt, das Ausbruchsmanagement wird immer problematischer.

Ein weiteres Problem stellt die zunehmende Impfmüdigkeit der Menschen und die wachsende Zahl der Impfgegner dar. Viele stehen immer noch auf dem Standpunkt „Kinderkrankheiten macht man besser durch, als sich dagegen impfen zu lassen.“ Die Masern, die lange Zeit als normale Kinderkrankheit angesehen worden sind, haben uns da eines Besseren belehrt.

Auch altbekannte Infektionskrankheiten wie die Tuberkulose fordern jährlich immer noch Hunderttausende Menschenleben. U. a. spielen bei der Tuberkulose „Nachahmer-Medikamente“ eine wichtige Rolle. Oftmals werden von dubiosen Firmen Medikamente kopiert, die aber nicht einer ordentlichen Qualitätskontrolle unterliegen.

Heinz Dewald

Kapitel 28. Vergleichbare mathematische Funktionen zur Beschreibung von Vorgängen in Natur und Technik [E. analogical mathematical functions for describing of processes in nature and technology]

Zusammenfassung

Um naturwissenschaftliche und technische Vorgänge und Phänomene exakt und unmissverständlich zu beschreiben, bedient man sich mathematischer Symbole und Funktionen. Es entstehen mathematische Modelle. Sie bilden eine synthetische Sprache. Diese verschlüsselten Aussagen und Informationen in die gebrauchsübliche Umgangssprache wieder zurückzuübersetzen, bereitet den in der Sprachlogik und Mathematik weniger geschulten Menschen erhebliche Schwierigkeiten.

Vollrath Hopp

Kapitel 29. Anhang [E. appendix]

Zusammenfassung

SI-Einheiten (Système Internationale d’unités)

Vollrath Hopp

Erratum zu: Chemische Kreisläufe in der Natur

Vollrath Hopp

Backmatter