Allgemeine Mikrobiologie

 
 
Thieme (Verlag)
  • 10. Auflage
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  • erschienen am 12. Juli 2017
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  • 752 Seiten
 
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978-3-13-241887-5 (ISBN)
 
Das Standardwerk der Mikrobiologie - aktuell und umfassend

Hier erfährst du alles, was du im Biologiestudium über Mikrobiologie wissen musst:
- die verschiedenen Mikroorganismen im Überblick
- allgemeiner Zellstoffwechsel mit Biosynthesen und Abbau organischer Verbindungen
- unterschiedliche Stoffwechselleistungen der verschiedenen Mikroorganismen
- Genetik und Molekularbiologie
- Ökologie, Symbiose, Antagonismus
- Systematik der Mikroorganismen, mit Vernetzung zum Stoffwechselkapitel
- Biogeochemie und marine Mikrobiologie
- Einführung in die medizinische Mikrobiologie und Infektionskrankheiten
- Biotechnologie, inkl. Informationen zu Fermentationstechnik und Lebensmittelbiologie
- Anhang mit den wichtigsten thermodynamischen Grundlagen des Stoffwechsels
- Vokabularium mit den wichtigsten ins Deutsche übersetzten Fachausdrücken

Großes Format, übersichtliches Layout, bewährtes didaktisches Konzept:
- viele Bilder und Grafiken, komplett farbig
- klar formulierter Haupttext
- spannend und verständlich geschrieben
- verschiedenfarbige Boxen mit vertiefendem Wissen und Methoden

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10. unveränderte Auflage
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978-3-13-241887-5 (9783132418875)
weitere Ausgaben werden ermittelt
1 - Georg Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie [Seite 1]
1.1 - Übersicht [Seite 2]
1.2 - Innentitel [Seite 4]
1.3 - Impressum [Seite 5]
1.4 - Vorwort zur 9. Auflage [Seite 6]
1.5 - Vorwort zur 1. Auflage [Seite 7]
1.6 - Anschriften [Seite 8]
1.7 - Inhaltsverzeichnis [Seite 9]
1.8 - 1 Die Mikroorganismen - eine kurze Einführung [Seite 27]
1.8.1 - 1.1 Überblick [Seite 27]
1.8.2 - 1.2 Die Anfänge der Mikro-biologie [Seite 27]
1.8.3 - 1.3 Die alten drei Reiche: Tiere, Pflanzen und Protisten [Seite 29]
1.8.3.1 - 1.3.1 Tiere [Seite 30]
1.8.3.2 - 1.3.2 Pflanzen [Seite 30]
1.8.3.3 - 1.3.3 Protisten [Seite 30]
1.8.4 - 1.4 Von den zwei Reichen der Prokaryonten und Eukaryonten zu den drei neuen Reichen [Seite 30]
1.8.4.1 - 1.4.1 Die zwei Reiche: Prokaryonten und Eukaryonten [Seite 30]
1.8.4.2 - 1.4.2 Die drei neuen Reiche: Archaea, Bacteria und Eukarya [Seite 31]
1.8.5 - 1.5 Evolution der Organismen und phylogenetischer Stamm-baum [Seite 32]
1.8.6 - 1.6 Allgemeine Eigenschaften der Mikroorganismen [Seite 35]
1.8.6.1 - 1.6.1 Das erfolgreiche Prinzip Kleinheit und große Zahl [Seite 35]
1.8.6.2 - 1.6.2 Größeneinheit Mikrometer, die Elle des Mikrobiologen [Seite 35]
1.8.6.3 - 1.6.3 Großes Oberfläche/Volumen-Verhältnis und seine Folgen [Seite 35]
1.8.6.4 - 1.6.4 Stoffwechselvielfalt und individuelle Anpassungsfähigkeit [Seite 36]
1.8.6.4.1 - Stoffwechselvielfalt [Seite 36]
1.8.6.4.2 - Individuelle Anpassungsfähigkeit [Seite 37]
1.8.6.5 - 1.6.5 Rasche genetische Anpassung [Seite 37]
1.8.6.6 - 1.6.6 Verbreitung und Überdauerungsvermögen der Mikroorganismen [Seite 37]
1.8.6.7 - 1.6.7 Mikroorganismen als Modellobjekte der Forschung [Seite 38]
1.8.7 - 1.7 Rolle der Mikroorganismen für unseren Planeten Erde [Seite 38]
1.8.7.1 - 1.7.1 Kreislauf des Kohlenstoffs [Seite 40]
1.8.7.1.1 - Mineralisierung des Kohlenstoffs [Seite 40]
1.8.7.1.2 - Kohlendioxidfixierung [Seite 41]
1.8.7.2 - 1.7.2 Kreislauf des Stickstoffs [Seite 41]
1.8.7.3 - 1.7.3 Kreislauf des Phosphors [Seite 41]
1.8.7.4 - 1.7.4 Kreislauf des Schwefels [Seite 43]
1.8.7.5 - 1.7.5 Mikroorganismen und ihre Fressfeinde [Seite 43]
1.8.8 - 1.8 Mikroorganismen als Symbionten [Seite 43]
1.8.9 - 1.9 Mikroorganismen im Dienste des Menschen [Seite 45]
1.8.9.1 - 1.9.1 Klassische mikrobielle Verfahren [Seite 45]
1.8.9.2 - 1.9.2 Neue mikrobielle Verfahren [Seite 46]
1.8.9.3 - 1.9.3 Mikroorganismen und Gentechnologie [Seite 46]
1.8.9.4 - 1.9.4 Mikroorganismen in Umweltprozessen [Seite 46]
1.8.9.5 - 1.9.5 Monopolstellung der Mikroorganismen [Seite 47]
1.8.10 - 1.10 Mikroorganismen als Gesundmacher - der Mensch als besiedelter Raum [Seite 47]
1.8.11 - 1.11 Mikroorganismen als Krankheitserreger [Seite 47]
1.9 - 2 Die Prokaryonta und die prokaryontische Zelle [Seite 51]
1.9.1 - 2.1 Überblick [Seite 51]
1.9.2 - 2.2 Prokaryonten versus Eukaryonten [Seite 51]
1.9.2.1 - 2.2.1 Struktur des Genoms [Seite 51]
1.9.2.2 - 2.2.2 Struktur der Zelle [Seite 52]
1.9.3 - 2.3 Archaea versus Bacteria [Seite 55]
1.9.4 - 2.4 Die Prokaryontenzelle - Zellform, Größe und chemische Zusammensetzung [Seite 55]
1.9.4.1 - 2.4.1 Morphologische Merkmale [Seite 56]
1.9.4.2 - 2.4.2 Stoffliche Zusammensetzung [Seite 57]
1.9.4.2.1 - Proteine [Seite 57]
1.9.4.2.2 - Desoxyribonukleinsäure [Seite 59]
1.9.4.2.3 - Ribonukleinsäure [Seite 62]
1.9.4.2.4 - Polysaccharide [Seite 63]
1.9.4.2.5 - Lipide [Seite 63]
1.9.4.3 - 2.4.3 Ausgewählte Beispiele prokaryontischer Organismen aus dem "natürlichen" System [Seite 65]
1.9.4.4 - 2.4.4 Bacteria [Seite 66]
1.9.4.4.1 - Proteobakterien (= Purpurbakterien) [Seite 66]
1.9.4.4.2 - Grampositive Bakterien [Seite 67]
1.9.4.4.3 - Cyanobakterien [Seite 68]
1.9.4.4.3.1 - Chlamydia [Seite 68]
1.9.4.4.3.2 - Planctomyces [Seite 68]
1.9.4.4.3.3 - Bacteroides [Seite 68]
1.9.4.4.4 - Grüne Schwefelbakterien [Seite 69]
1.9.4.4.5 - Spirochäten [Seite 69]
1.9.4.4.5.1 - Deinococcus [Seite 69]
1.9.4.4.6 - Grüne Nicht-Schwefelbakterien (Grüne schwefelfreie Bakterien) [Seite 70]
1.9.4.4.6.1 - Thermotoga [Seite 70]
1.9.4.4.6.2 - Aquifex [Seite 70]
1.9.4.5 - 2.4.5 Archaea [Seite 70]
1.9.4.5.1 - Euryarchaeota [Seite 70]
1.9.4.5.2 - Crenarchaeota [Seite 70]
1.10 - 3 Pilze [Seite 73]
1.10.1 - 3.1 Überblick [Seite 73]
1.10.2 - 3.2 Vorkommen der Pilze [Seite 73]
1.10.3 - 3.3 Die pilzliche Zelle [Seite 73]
1.10.3.1 - 3.3.1 Aufbau der pilzlichen Zelle [Seite 73]
1.10.3.2 - 3.3.2 Pilzwachstum [Seite 75]
1.10.3.2.1 - Hefen [Seite 75]
1.10.3.2.2 - Filamentöse Pilze [Seite 75]
1.10.3.2.3 - Septen [Seite 75]
1.10.4 - 3.4 Einteilung der Pilze [Seite 76]
1.10.4.1 - 3.4.1 Vermehrungsformen der Pilze als Einteilungskriterien [Seite 77]
1.10.4.2 - 3.4.2 Basidiomyceten [Seite 78]
1.10.4.3 - 3.4.3 Ascomyceten [Seite 79]
1.10.4.4 - 3.4.4 Die Verwandtschaftsgruppe der Zygomyceten [Seite 79]
1.10.4.5 - 3.4.5 Die Chytridien [Seite 79]
1.10.5 - 3.5 Asexuelle Vermehrung [Seite 79]
1.10.5.1 - 3.5.1 Mitose und Zellzyklus [Seite 79]
1.10.5.1.1 - Mitose [Seite 80]
1.10.5.1.2 - Zellzyklus [Seite 80]
1.10.5.2 - 3.5.2 Asexuelle Vermehrungsformen bei Ascomyceten [Seite 80]
1.10.5.3 - 3.5.3 Asexuelle Vermehrungsformen bei anderen Pilzen [Seite 80]
1.10.6 - 3.6 Sexuelle Vermehrung [Seite 81]
1.10.6.1 - 3.6.1 Homothallie und Heterothallie [Seite 81]
1.10.6.2 - 3.6.2 Sexuelle Entwicklung bei Basidiomyceten [Seite 82]
1.10.6.3 - 3.6.3 Sexuelle Entwicklung bei Ascomyceten [Seite 82]
1.10.6.4 - 3.6.4 Sexuelle Entwicklung der Zygomyceten [Seite 84]
1.10.7 - 3.7 Saprophytisches Wachstum [Seite 85]
1.10.7.1 - 3.7.1 Schimmelpilze [Seite 85]
1.10.7.2 - 3.7.2 Weißfäule und Braunfäule [Seite 85]
1.10.8 - 3.8 Interaktionen mit Pflanzen - von Phytopathogenen zu Symbionten [Seite 86]
1.10.8.1 - 3.8.1 Phytopathogene [Seite 86]
1.10.8.1.1 - Infektion durch phytopathogene Pilze [Seite 86]
1.10.8.1.2 - Pflanzliche Abwehr und Entgiftung von Pflanzenmetaboliten durch den Pilze [Seite 88]
1.10.8.2 - 3.8.2 Mykorrhiza [Seite 90]
1.10.8.2.1 - Arbuskuläre Endomykorrhiza [Seite 90]
1.10.8.2.2 - Ektomykorrhiza [Seite 90]
1.10.8.3 - 3.8.3 Flechten [Seite 91]
1.10.8.4 - 3.8.4 Endophytische Pilze [Seite 92]
1.10.9 - 3.9 Tier- und humanpathogene Pilze [Seite 92]
1.10.9.1 - 3.9.1 Mykosen [Seite 92]
1.10.9.2 - 3.9.2 Insektenpathogene [Seite 94]
1.10.10 - 3.10 Pilzgenetik [Seite 94]
1.10.10.1 - 3.10.1 Ascusanalyse [Seite 94]
1.10.10.2 - 3.10.2 Molekulargenetik mit eukaryontischen Systemen [Seite 96]
1.10.10.3 - 3.10.3 Genomforschung und Transformation [Seite 96]
1.10.11 - 3.11 Pilze in Biotechnologie und Produktion [Seite 99]
1.10.11.1 - 3.11.1 Biotechnologie [Seite 99]
1.10.11.2 - 3.11.2 Speisepilze und Pilzgifte [Seite 100]
1.10.12 - 3.12 Vielfalt pilzlicher Lebensformen [Seite 101]
1.10.12.1 - 3.12.1 Synchrone Meiose beim Tintling [Seite 101]
1.10.12.2 - 3.12.2 Effektoren und Umwandlung von Pflanzenorganen durch Brandpilze [Seite 101]
1.10.12.3 - 3.12.3 Komplizierte Lebenszyklen bei Rostpilzen [Seite 102]
1.10.12.4 - 3.12.4 Humanpathogene Pilze [Seite 103]
1.10.12.5 - 3.12.5 Saccharomyces cerevisiae als Klonierungssystem [Seite 104]
1.10.12.6 - 3.12.6 Die Innere Uhr: Zeitgeber bei Neorospora crassa [Seite 105]
1.10.12.7 - 3.12.7 Die phytopathogenen Ascomyceten Ashbya und Claviceps [Seite 105]
1.10.12.8 - 3.12.8 Eine Symbiose zwischen Zygomyceten und Bakterien [Seite 106]
1.10.12.9 - 3.12.9 Oomyceten: pflanzen- und tierpathogene Vertreter [Seite 107]
1.10.12.10 - 3.12.10 Mycetozoa: cAMP als Lockstoff [Seite 108]
1.11 - 4 Viren [Seite 113]
1.11.1 - 4.1 Überblick [Seite 113]
1.11.2 - 4.2 Vorkommen und Entdeckung [Seite 113]
1.11.3 - 4.3 Der technische Umgang mit Viren [Seite 116]
1.11.4 - 4.4 Entwicklung [Seite 117]
1.11.4.1 - 4.4.1 Vermehrung von Phagen [Seite 118]
1.11.4.2 - 4.4.2 Vermehrung der Viren von Eukaryonten [Seite 119]
1.11.4.3 - 4.4.3 Lytischer und lysogener Zyklus [Seite 119]
1.11.4.3.1 - Der lytische Zyklus [Seite 119]
1.11.4.3.2 - Der lysogene Zyklus [Seite 120]
1.11.4.4 - 4.4.4 Regulation von Infektions-abläufen [Seite 120]
1.11.5 - 4.5 Aufbau [Seite 122]
1.11.6 - 4.6 Mechanismen der Verbreitung [Seite 124]
1.11.7 - 4.7 Klassifizierung der Viren [Seite 125]
1.11.8 - 4.8 Beispiele [Seite 125]
1.11.8.1 - 4.8.1 Doppelsträngige DNA-Viren (Klasse-I-Viren) [Seite 126]
1.11.8.1.1 - Doppelsträngige DNA-Viren der Bakterien [Seite 126]
1.11.8.1.2 - Doppelsträngige DNA-Viren der Eukaryonten [Seite 128]
1.11.8.2 - 4.8.2 Partiell doppelsträngige DNA-Viren [Seite 130]
1.11.8.3 - 4.8.3 Einzelsträngige DNA-Viren (Klasse-II-Viren) [Seite 131]
1.11.8.3.1 - Einzelsträngige DNA-Viren der Prokaryonten [Seite 131]
1.11.8.3.2 - Einzelsträngige DNA-Viren der Eukaryonten [Seite 132]
1.11.8.4 - 4.8.4 Die plus-Strang-RNA-Viren (Klasse-IV- und Klasse-VI-Viren) [Seite 133]
1.11.8.4.1 - Die plus-Strang-RNA-Viren der Prokaryonten [Seite 133]
1.11.8.4.2 - Die plus-Strang-RNA-Viren der Eukaryonten [Seite 134]
1.11.8.5 - 4.8.5 Die minus-Strang-RNA-Viren der Eukaryonten (Klasse-V-Viren) [Seite 136]
1.11.8.6 - 4.8.6 Doppelsträngige RNA-Viren (Klasse-III-Viren) [Seite 138]
1.11.8.6.1 - Doppelsträngige RNA-Viren der Prokaryonten [Seite 138]
1.11.8.6.2 - Doppelsträngige RNA-Viren der Eukaryonten [Seite 138]
1.11.8.6.3 - Doppelsträngige RNA-Viren der Hefe Saccharomyces cerevisiae [Seite 138]
1.11.9 - 4.9 Viroide [Seite 139]
1.12 - 5 Die Besonderheiten prokaryontischer Zellen [Seite 143]
1.12.1 - 5.1 Überblick [Seite 143]
1.12.2 - 5.2 Abbildung von Mikroorganismen [Seite 144]
1.12.2.1 - 5.2.1 Lichtmikroskopie [Seite 144]
1.12.2.2 - 5.2.2 Elektronenmikroskopie [Seite 146]
1.12.3 - 5.3 Chromosom und Plasmide [Seite 146]
1.12.4 - 5.4 Ribosomen [Seite 147]
1.12.5 - 5.5 Zellwand [Seite 148]
1.12.5.1 - 5.5.1 Zellwand der Bacteria [Seite 148]
1.12.5.2 - 5.5.2 Zellwand der Archaea [Seite 150]
1.12.6 - 5.6 Kapseln und Schleime [Seite 150]
1.12.7 - 5.7 Zellmembranen [Seite 151]
1.12.7.1 - 5.7.1 Cytoplasmamembran [Seite 151]
1.12.7.2 - 5.7.2 Die äußere Membran gramnegativer Bakterien [Seite 153]
1.12.8 - 5.8 Das prokaryontische Cytoskelett [Seite 156]
1.12.8.1 - 5.8.1 FtsZ und die Zellteilung [Seite 156]
1.12.8.2 - 5.8.2 MreB und die Zellform [Seite 159]
1.12.8.3 - 5.8.3 Crescentin [Seite 160]
1.12.9 - 5.9 Organellähnliche Kompartimente [Seite 160]
1.12.9.1 - 5.9.1 Von einer Lipidmembran umschlossene Kompartimente [Seite 160]
1.12.9.2 - 5.9.2 Proteinumhüllte Kompartimente [Seite 162]
1.12.10 - 5.10 Speicherstoffe [Seite 163]
1.12.10.1 - 5.10.1 Polysaccharide [Seite 163]
1.12.10.2 - 5.10.2 Fettartige Substanzen [Seite 164]
1.12.10.3 - 5.10.3 Polyphosphate [Seite 164]
1.12.10.4 - 5.10.4 Schwefel [Seite 165]
1.12.10.5 - 5.10.5 Cyanophycin [Seite 165]
1.12.10.6 - 5.10.6 Andere Zelleinschlüsse [Seite 165]
1.12.11 - 5.11 Zellanhänge [Seite 165]
1.12.11.1 - 5.11.1 Flagellen und Chemotaxis [Seite 165]
1.12.11.2 - 5.11.2 Fimbrien und Pili [Seite 169]
1.12.11.3 - 5.11.3 Cellulosomen [Seite 171]
1.12.12 - 5.12 Spezielle Zelldifferenzierung [Seite 172]
1.12.12.1 - 5.12.1 Endosporen und andere Dauerformen [Seite 172]
1.12.12.2 - 5.12.2 Heterocysten [Seite 173]
1.12.13 - 5.13 Prokaryontische und eukaryontische Zellen im Vergleich [Seite 174]
1.12.14 - 5.14 Angriffsorte und Wirkungsweise wichtiger Antibiotika [Seite 174]
1.13 - 6 Prokaryontische Genetik und Molekularbiologie [Seite 179]
1.13.1 - 6.1 Einführung [Seite 179]
1.13.2 - 6.2 Organisation prokaryontischer DNA [Seite 179]
1.13.2.1 - 6.2.1 Struktur der DNA [Seite 179]
1.13.2.2 - 6.2.2 Chromosomen [Seite 180]
1.13.2.3 - 6.2.3 Plasmide [Seite 181]
1.13.3 - 6.3 Weitergabe genetischer Information: DNA-Replikation [Seite 182]
1.13.3.1 - 6.3.1 DNA-Polymerasen [Seite 182]
1.13.3.2 - 6.3.2 Reaktionen an der Replikationsgabel [Seite 182]
1.13.3.3 - 6.3.3 Segregation von Chromosomen und Plasmiden [Seite 184]
1.13.4 - 6.4 Mutationen und DNA-Reparatur [Seite 185]
1.13.4.1 - 6.4.1 Arten von Mutationen [Seite 185]
1.13.4.2 - 6.4.2 Entstehung von Mutationen [Seite 185]
1.13.4.2.1 - Mutagene Verbindungen [Seite 187]
1.13.4.3 - 6.4.3 Selektion von Mutanten [Seite 188]
1.13.4.4 - 6.4.4 DNA-Reparatur [Seite 189]
1.13.4.4.1 - Reparatur von Fehlpaarungen [Seite 189]
1.13.4.4.2 - Reparatur alkylierter Nukleotide [Seite 190]
1.13.4.4.3 - Reparatur von Schäden durch UV-Licht [Seite 190]
1.13.5 - 6.5 Genetische Rekombination [Seite 191]
1.13.5.1 - 6.5.1 Homologe Rekombination [Seite 191]
1.13.5.2 - 6.5.2 Nichthomologe Rekombination [Seite 192]
1.13.6 - 6.6 Mobile genetische Elemente [Seite 192]
1.13.6.1 - 6.6.1 Insertions-(IS-)Elemente [Seite 192]
1.13.6.2 - 6.6.2 Transposons [Seite 192]
1.13.6.3 - 6.6.3 Konjugative Transposons [Seite 195]
1.13.7 - 6.7 Mechanismen der Genübertragung [Seite 195]
1.13.7.1 - 6.7.1 Transformation [Seite 196]
1.13.7.2 - 6.7.2 Konjugation [Seite 197]
1.13.7.2.1 - Hfr-Stämme [Seite 200]
1.13.7.2.2 - Mobilisierbare Plasmide [Seite 201]
1.13.7.2.3 - Konjugation zwischen grampositiven Bakterien und zwischen Archaebakterien [Seite 201]
1.13.7.3 - 6.7.3 Transduktion [Seite 201]
1.13.7.3.1 - Allgemeine Transduktion [Seite 202]
1.13.7.3.2 - Spezifische Transduktion [Seite 202]
1.13.7.3.3 - Andere Transduktionsformen [Seite 202]
1.13.8 - 6.8 Restriktion, Modifikation und prokaryontische Immunsysteme [Seite 203]
1.13.8.1 - 6.8.1 Typ-I-R/M-Systeme [Seite 203]
1.13.8.2 - 6.8.2 Typ-II-R/M-Systeme [Seite 203]
1.13.8.3 - 6.8.3 Typ-III-R/M-Systeme [Seite 204]
1.13.8.4 - 6.8.4 Typ-IV-Restriktionsendonu-kleasen [Seite 204]
1.13.8.5 - 6.8.5 Immunsystem in Eubakterien und Archaebakterien [Seite 204]
1.13.9 - 6.9 Expression genetischer Information: Transkription und Translation [Seite 204]
1.13.9.1 - 6.9.1 Transkription [Seite 204]
1.13.9.1.1 - RNA-Polymerasen [Seite 205]
1.13.9.1.2 - Initiation und Elongation [Seite 205]
1.13.9.1.3 - Termination [Seite 206]
1.13.9.2 - 6.9.2 Translation [Seite 206]
1.13.9.2.1 - Aminoacyl-tRNA-Synthese [Seite 206]
1.13.9.2.2 - Der genetische Code [Seite 207]
1.13.9.2.3 - Initiation [Seite 207]
1.13.9.2.4 - Elongation [Seite 208]
1.13.9.2.5 - Termination [Seite 209]
1.13.9.2.6 - Faltungshelfer [Seite 209]
1.13.9.2.7 - Co- und posttranslationale Modifikationen [Seite 210]
1.13.9.2.8 - Archaebakterielle Translation [Seite 211]
1.13.10 - 6.10 DNA-Klonierung [Seite 211]
1.13.10.1 - 6.10.1 Plasmide als Vektoren [Seite 212]
1.13.10.2 - 6.10.2 Phagen als Vektoren [Seite 213]
1.13.10.3 - 6.10.3 Cosmide [Seite 215]
1.13.10.4 - 6.10.4 YACs, BACs und PACs: Vektoren für sehr große DNA-Fragmente [Seite 215]
1.13.10.5 - 6.10.5 cDNA-Banken und Ligationsverfahren [Seite 215]
1.13.10.6 - 6.10.6 Identifizierung rekombinanter Klone [Seite 216]
1.13.11 - 6.11 DNA-Sequenzierung und Genomsequenzen [Seite 217]
1.13.11.1 - 6.11.1 Genomsequenzierung [Seite 217]
1.13.11.2 - 6.11.2 Genomgrößen und Genomorganisation [Seite 220]
1.13.11.3 - 6.11.3 Genomvergleiche [Seite 222]
1.13.12 - 6.12 Postgenomik, Metagenomik und synthetische Biologie [Seite 222]
1.14 - 7 Wachstum und Ernährung der Mikroorganismen [Seite 229]
1.14.1 - 7.1 Überblick [Seite 229]
1.14.2 - 7.2 Chemische Zusammensetzung der Zelle und Nahrungsbedarf [Seite 229]
1.14.2.1 - 7.2.1 Elementare Nährstoffansprüche [Seite 229]
1.14.2.2 - 7.2.2 Ergänzungsstoffe [Seite 230]
1.14.3 - 7.3 Ernährungstypen und Lebensstrategien [Seite 230]
1.14.3.1 - 7.3.1 Energiequellen [Seite 230]
1.14.3.2 - 7.3.2 Elektronendonatoren und Kohlenstoffquellen [Seite 230]
1.14.4 - 7.4 Substrate für Mikroorganismen [Seite 231]
1.14.4.1 - 7.4.1 Kohlenstoffquellen [Seite 231]
1.14.4.2 - 7.4.2 Schwefel und Stickstoff [Seite 231]
1.14.4.3 - 7.4.3 Phosphor [Seite 231]
1.14.4.4 - 7.4.4 Sauerstoff [Seite 231]
1.14.5 - 7.5 Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen [Seite 232]
1.14.5.1 - 7.5.1 Temperatur [Seite 232]
1.14.5.2 - 7.5.2 Wasserstoffionenkonzentration [Seite 232]
1.14.5.3 - 7.5.3 Wassergehalt und osmotischer Wert [Seite 233]
1.14.6 - 7.6 Zusammensetzung von Nährmedien und Kultivierungstechniken [Seite 233]
1.14.6.1 - 7.6.1 Nährböden [Seite 234]
1.14.6.1.1 - Komplexe oder undefinierte Nährböden [Seite 234]
1.14.6.1.2 - Feste Nährböden [Seite 234]
1.14.6.2 - 7.6.2 Kultivierungstechniken [Seite 234]
1.14.6.2.1 - Kohlendioxidversorgung [Seite 234]
1.14.6.2.2 - Belüftung [Seite 234]
1.14.6.2.3 - Anaerobenkultur [Seite 235]
1.14.7 - 7.7 Selektive Kulturmethoden [Seite 236]
1.14.7.1 - 7.7.1 Anreicherungskultur [Seite 236]
1.14.7.2 - 7.7.2 Reinkultur [Seite 238]
1.14.7.3 - 7.7.3 Mischkultur [Seite 238]
1.14.8 - 7.8 Wachstum und Zellteilung [Seite 239]
1.14.8.1 - 7.8.1 Methoden zur Bestimmung der Zellzahl und der Bakterienmasse [Seite 239]
1.14.8.1.1 - Bestimmung der Zellzahl [Seite 239]
1.14.8.1.2 - Bestimmung der Zellmasse [Seite 240]
1.14.8.2 - 7.8.2 Kinetik des Wachstums [Seite 240]
1.14.9 - 7.9 Physiologie des Wachstums [Seite 241]
1.14.9.1 - 7.9.1 Bakterienwachstum in statischer Kultur [Seite 242]
1.14.9.2 - 7.9.2 Parameter der Wachstumskurve [Seite 243]
1.14.9.3 - 7.9.3 LinearesWachstum [Seite 244]
1.14.9.4 - 7.9.4 Bakterienwachstum in kontinuierlicher Kultur [Seite 244]
1.14.9.4.1 - Wachstum im Chemostaten [Seite 245]
1.14.9.4.2 - Wachstum im Turbidostaten [Seite 247]
1.14.9.5 - 7.9.5 Unterschiede zwischen statischer und kontinuierlicher Kultur [Seite 247]
1.14.10 - 7.10 Hemmung des Wachstums und Abtötung [Seite 247]
1.14.10.1 - 7.10.1 Schädigung der Zellgrenzschichten [Seite 247]
1.14.10.2 - 7.10.2 Hemmung des Stoffwechsels [Seite 247]
1.14.10.3 - 7.10.3 Einfluss von Antibiotika [Seite 248]
1.14.10.4 - 7.10.4 Absterben und Abtötung von Mikroorganismen [Seite 249]
1.14.11 - 7.11 Sterilisation und Desinfektion [Seite 249]
1.14.11.1 - 7.11.1 Feuchte Hitze [Seite 249]
1.14.11.2 - 7.11.2 Trockene Hitze [Seite 250]
1.14.11.3 - 7.11.3 Filtration [Seite 251]
1.14.11.4 - 7.11.4 Bestrahlung [Seite 251]
1.14.11.5 - 7.11.5 Chemische Mittel [Seite 251]
1.14.12 - 7.12 Konservierungsverfahren [Seite 252]
1.14.12.1 - 7.12.1 Physikalische Konservierungsverfahren [Seite 252]
1.14.12.2 - 7.12.2 Chemische Konservierungsverfahren [Seite 253]
1.14.13 - 7.13 Kulturerhaltung [Seite 253]
1.14.13.1 - 7.13.1 Dauerkulturen [Seite 253]
1.14.13.2 - 7.13.2 Lebendkulturen [Seite 254]
1.14.14 - 7.14 Mikrobiologische Diagnostik [Seite 254]
1.14.14.1 - 7.14.1 Klassische Techniken [Seite 254]
1.14.14.2 - 7.14.2 Molekularbiologische Techniken [Seite 255]
1.15 - 8 Zentrale Stoffwechselwege [Seite 259]
1.15.1 - 8.1 Überblick [Seite 259]
1.15.2 - 8.2 Grundmechanismen des Stoffwechsels und der Energie-umwandlung [Seite 259]
1.15.2.1 - 8.2.1 Funktion der Enzyme [Seite 260]
1.15.2.1.1 - Wirkungsweise der Enzyme [Seite 260]
1.15.2.1.2 - Regulation der katalytischen Aktivität [Seite 261]
1.15.2.1.3 - Coenzyme und prosthetische Gruppen [Seite 261]
1.15.2.2 - 8.2.2 Dehydrogenierung und Pyridinnukleotide [Seite 263]
1.15.3 - 8.3 Allgemeines Prinzip des Stoffwechsels [Seite 264]
1.15.4 - 8.4 Umwandlung von Energie [Seite 265]
1.15.4.1 - 8.4.1 ATP und andere energiereiche Verbindungen [Seite 265]
1.15.4.2 - 8.4.2 Regeneration von ATP [Seite 266]
1.15.5 - 8.5 Wege des Hexoseabbaus [Seite 266]
1.15.5.1 - 8.5.1 Glykolyse [Seite 266]
1.15.5.2 - 8.5.2 Pentosephosphatweg und oxidativer Pentosephosphatzyklus [Seite 268]
1.15.5.3 - 8.5.3 KDPG-(2-Keto-3-desoxy-6- phosphogluconat-)Weg [Seite 270]
1.15.5.4 - 8.5.4 Wege des Zuckerstoffwechsels in Archaea [Seite 270]
1.15.5.5 - 8.5.5 Energiebilanzen und Verbreitung der Zuckerabbauwege [Seite 271]
1.15.6 - 8.6 Oxidation von Pyruvat [Seite 272]
1.15.7 - 8.7 Citratzyklus und alternative Wege [Seite 273]
1.15.8 - 8.8 Elektronentransportphosphorylierung der Atmungskette [Seite 275]
1.15.8.1 - 8.8.1 Energetische Grundlagen und das Prinzip der Atmungskette [Seite 275]
1.15.8.1.1 - Redoxpotenzial [Seite 276]
1.15.8.2 - 8.8.2 Komponenten der Atmungskette [Seite 276]
1.15.8.2.1 - Flavoproteine [Seite 276]
1.15.8.2.2 - Eisen-Schwefel-Proteine [Seite 277]
1.15.8.2.3 - Chinone [Seite 277]
1.15.8.2.4 - Cytochrome [Seite 277]
1.15.8.3 - 8.8.3 Atmungskette bei der Veratmung von Sauerstoff [Seite 279]
1.15.8.3.1 - Oxidasepositive Bakterien [Seite 280]
1.15.8.3.2 - Oxidasenegative Bakterien und verzweigte Atmungsketten [Seite 281]
1.15.8.4 - 8.8.4 Elektronentransportphosphorylierung [Seite 282]
1.15.8.4.1 - Elektrochemisches Potenzial [Seite 282]
1.15.8.4.2 - ATP-Synthese [Seite 283]
1.15.8.5 - 8.8.5 Rückläufiger Elektronentransport [Seite 285]
1.15.8.6 - 8.8.6 Elektronentransportprozesse bei anaeroben Bakterien [Seite 286]
1.15.9 - 8.9 Eigenschaften und Funktionen von Sauerstoff [Seite 286]
1.15.9.1 - 8.9.1 Regulation durch Sauerstoff [Seite 286]
1.15.9.2 - 8.9.2 Toxische Wirkung des Sauerstoffs und Entgiftungsreaktionen [Seite 286]
1.15.9.3 - 8.9.3 Sauerstoff als Cosubstrat [Seite 287]
1.15.9.4 - 8.9.4 Sauerstoff und Biolumineszenz [Seite 287]
1.15.10 - 8.10 Verbindung zwischen Energiestoffwechsel und Biosynthese [Seite 288]
1.15.10.1 - 8.10.1 Bereitstellung des Kohlenstoffs für die Biosynthese [Seite 288]
1.15.10.2 - 8.10.2 Gluconeogenese, Hilfszyklen und Sonderwege [Seite 288]
1.15.10.2.1 - Gluconeogenese [Seite 289]
1.15.10.2.2 - Anaplerotische Reaktionen und Gluconeogenese aus C3-Verbindungen [Seite 288]
1.15.10.2.3 - Gluconeogenese aus Fettsäuren und anderen Substraten [Seite 290]
1.15.10.3 - 8.10.3 Regulation von Enzym-aktivität und Genexpression [Seite 292]
1.16 - 9 Biosynthesen [Seite 295]
1.16.1 - 9.1 Überblick [Seite 295]
1.16.2 - 9.2 Organisation der "Zellfabrik" [Seite 295]
1.16.3 - 9.3 Syntheseleistung der Zelle [Seite 297]
1.16.4 - 9.4 Metabolite und ihre Konzentrationen in der Zelle [Seite 297]
1.16.5 - 9.5 Makromoleküle und ihre Bausteine [Seite 298]
1.16.6 - 9.6 Assimilation der Elemente N, S, P und der Spurenelemente [Seite 299]
1.16.6.1 - 9.6.1 Stickstoff [Seite 299]
1.16.6.1.1 - Ammoniak bzw. Nitrat als N-Quelle [Seite 299]
1.16.6.1.2 - Molekularer Stickstoff als N-Quelle [Seite 300]
1.16.6.2 - 9.6.2 Schwefel [Seite 303]
1.16.6.2.1 - Sulfat als S-Quelle [Seite 303]
1.16.6.2.2 - Fixierung und Übertragung von Schwefelwasserstoff [Seite 304]
1.16.6.3 - 9.6.3 Phosphor [Seite 304]
1.16.6.4 - 9.6.4 Spurenelemente [Seite 305]
1.16.7 - 9.7 Bereitstellung von C1- Einheiten, Energie, Reduktions- und Oxidationsmitteln [Seite 307]
1.16.7.1 - 9.7.1 C1-Einheiten [Seite 307]
1.16.7.2 - 9.7.2 Energie [Seite 308]
1.16.7.3 - 9.7.3 Reduktions- und Oxidationsmittel [Seite 309]
1.16.8 - 9.8 Synthese von Zellmaterial aus CO2 [Seite 309]
1.16.8.1 - 9.8.1 Calvin-Benson-Zyklus [Seite 311]
1.16.8.2 - 9.8.2 Alternative Wege der CO2-Fixierung [Seite 313]
1.16.8.2.1 - Reduktiver Acetyl-CoA-Weg [Seite 313]
1.16.8.2.2 - Reduktiver Citratzyklus [Seite 313]
1.16.8.2.3 - BesondereWege der CO2-Fixierung [Seite 314]
1.16.8.3 - 9.8.3 Ökologische, ökonomische und evolutionäre Aspekte [Seite 314]
1.16.8.4 - 9.8.4 Synthese von Zellmaterial aus Formaldehyd [Seite 315]
1.16.8.4.1 - Hexulosephosphatzyklus [Seite 315]
1.16.8.4.2 - Serinweg [Seite 317]
1.16.8.4.3 - Dihydroxyacetonzyklus [Seite 317]
1.16.8.4.4 - Anaerober Weg [Seite 317]
1.16.9 - 9.9 Biosynthesen der Bausteine [Seite 317]
1.16.9.1 - 9.9.1 Aminosäuren [Seite 317]
1.16.9.2 - 9.9.2 Zucker [Seite 319]
1.16.9.3 - 9.9.3 Nukleotide und Desoxynukleotide [Seite 320]
1.16.9.4 - 9.9.4 Lipide [Seite 321]
1.16.9.5 - 9.9.5 Speicherstoffe [Seite 324]
1.16.10 - 9.10 Sekundärmetabolite [Seite 326]
1.16.10.1 - 9.10.1 Funktion von Sekundärmetaboliten [Seite 326]
1.16.10.2 - 9.10.2 Beispiele für Sekundärmetabolite [Seite 327]
1.16.11 - 9.11 Synthesen von komplexen Zellstrukturen [Seite 328]
1.16.11.1 - 9.11.1 Synthese von Zellwandkomponenten an der Membran [Seite 328]
1.16.11.2 - 9.11.2 Zusammenbau komplexer Strukturen [Seite 330]
1.17 - 10 Transport durch die Cytoplasmamembran [Seite 335]
1.17.1 - 10.1 Überblick [Seite 335]
1.17.2 - 10.2 Grundlagen des Transports [Seite 335]
1.17.2.1 - 10.2.1 Passiver Transport durch Diffusion [Seite 335]
1.17.2.2 - 10.2.2 Passiver Transport durch Kanalproteine [Seite 335]
1.17.2.3 - 10.2.3 Aktiver Transport durch Carrier [Seite 336]
1.17.3 - 10.3 Transportmechanismen und Transportsysteme [Seite 336]
1.17.3.1 - 10.3.1 Primäre Transportsysteme [Seite 338]
1.17.3.1.1 - ABC-Transporter [Seite 338]
1.17.3.1.2 - Na+-abhängige Decarboxylasen [Seite 339]
1.17.3.2 - 10.3.2 Sekundäre Transportsysteme [Seite 340]
1.17.3.3 - 10.3.3 Gruppentranslokation [Seite 341]
1.17.3.4 - 10.3.4 Zusammenwirken von Exoenzymen und Transport [Seite 342]
1.17.4 - 10.4 Weitere Aspekte der Transportsysteme [Seite 342]
1.17.4.1 - 10.4.1 Beteiligung von Transportsystemen an der Gen- und Proteinregulation [Seite 342]
1.17.4.2 - 10.4.2 Transportsysteme als chemotaktische Rezeptoren [Seite 344]
1.17.4.3 - 10.4.3 Transportsysteme als Mediatoren der Differenzierung [Seite 344]
1.17.5 - 10.5 Resistenz durch proteinvermittelten Export [Seite 344]
1.17.6 - 10.6 Translokationssysteme für den Proteinexport [Seite 345]
1.17.6.1 - 10.6.1 Sec-Translokationssystem [Seite 345]
1.17.6.2 - 10.6.2 Tat-Translokationssystem [Seite 349]
1.17.6.3 - 10.6.3 Spezielle Sekretionssysteme [Seite 349]
1.17.6.3.1 - Sec-abhängige Systeme [Seite 349]
1.17.6.3.2 - Sec-unabhängige Systeme [Seite 349]
1.17.7 - 10.7 Aufnahme von DNA [Seite 351]
1.18 - 11 Abbau organischer Verbindungen [Seite 355]
1.18.1 - 11.1 Überblick [Seite 355]
1.18.2 - 11.2 Aerobe und anaerobe Mineralisierung [Seite 355]
1.18.2.1 - 11.2.1 Aerobe Mineralisierung [Seite 355]
1.18.2.2 - 11.2.2 Anaerobe Mineralisierung [Seite 356]
1.18.3 - 11.3 Gemeinsame Aspekte des Polymerabbaus [Seite 356]
1.18.4 - 11.4 Abbau von Polysacchariden [Seite 357]
1.18.4.1 - 11.4.1 Cellulose [Seite 358]
1.18.4.2 - 11.4.2 Hemicellulosen [Seite 358]
1.18.4.3 - 11.4.3 Pectine [Seite 359]
1.18.4.4 - 11.4.4 Andere Polysaccharide [Seite 360]
1.18.4.5 - 11.4.5 Chitin und Murein [Seite 360]
1.18.4.6 - 11.4.6 Stärke [Seite 361]
1.18.4.7 - 11.4.7 Fructane [Seite 362]
1.18.5 - 11.5 Abbau von Lignin [Seite 363]
1.18.6 - 11.6 Abbau von Proteinen, Nukleinsäuren und Lipiden [Seite 365]
1.18.6.1 - 11.6.1 Proteine [Seite 365]
1.18.6.2 - 11.6.2 Nukleinsäuren [Seite 366]
1.18.6.3 - 11.6.3 Lipide [Seite 367]
1.18.7 - 11.7 Abbau niedermolekularer Substanzen [Seite 368]
1.18.7.1 - 11.7.1 Zucker [Seite 369]
1.18.7.2 - 11.7.2 Aminosäuren [Seite 371]
1.18.7.3 - 11.7.3 Aromatische Verbindungen [Seite 373]
1.18.7.3.1 - Aerober Abbau von Aromaten [Seite 373]
1.18.7.3.2 - Anaerober Abbau von Aromaten [Seite 375]
1.18.7.4 - 11.7.4 Kohlenwasserstoffe [Seite 377]
1.18.7.4.1 - Aerober Abbau von Kohlenwasserstoffen [Seite 377]
1.18.7.4.2 - Anaerober Abbau von Kohlenwasserstoffen [Seite 380]
1.18.7.5 - 11.7.5 Fettsäuren [Seite 380]
1.18.7.6 - 11.7.6 Purine, Pyrimidine und andere heterozyklische Verbindungen [Seite 383]
1.18.8 - 11.8 Abbau und Cometabolismus von Xenobiotika [Seite 383]
1.18.9 - 11.9 Unvollständige Oxidationen [Seite 385]
1.19 - 12 Oxidation anorganischer Verbindungen: chemolithotrophe Lebensweise [Seite 389]
1.19.1 - 12.1 Überblick [Seite 389]
1.19.2 - 12.2 Habitate und Lebensweise von chemolithotrophen Bakterien [Seite 389]
1.19.2.1 - 12.2.1 Art und Herkunft der Substrate [Seite 389]
1.19.2.2 - 12.2.2 Habitate [Seite 389]
1.19.2.3 - 12.2.3 Lebensweise [Seite 391]
1.19.2.3.1 - Kultivierung [Seite 391]
1.19.2.4 - 12.2.4 Stoffwechseltypen und ihre Nischen [Seite 391]
1.19.2.5 - 12.2.5 Symbiosen [Seite 393]
1.19.3 - 12.3 Prinzipien der Lithotrophie [Seite 393]
1.19.3.1 - 12.3.1 Stoffwechselprinzip [Seite 393]
1.19.3.2 - 12.3.2 Rückläufiger Elektronentransport [Seite 394]
1.19.4 - 12.4 Reduzierte Stickstoffverbindungen als Elektronendonatoren [Seite 394]
1.19.4.1 - 12.4.1 Ammonium- und nitritoxidierende Nitrifikanten [Seite 395]
1.19.4.2 - 12.4.2 Biochemie der Ammoniumoxidation [Seite 396]
1.19.4.3 - 12.4.3 Biochemie der Nitritoxidation [Seite 396]
1.19.4.4 - 12.4.4 Ökologische und praktische Bedeutung der Nitrifikation [Seite 397]
1.19.5 - 12.5 Reduzierte Schwefelverbindungen als Elektronendonatoren [Seite 398]
1.19.5.1 - 12.5.1 Biochemie der Sulfid- und Schwefeloxidation [Seite 401]
1.19.5.1.1 - Schwefelstoffwechsel in Acidianus ambivalens [Seite 401]
1.19.5.1.2 - Schwefelstoffwechsel in neutrophilen Bakterien [Seite 402]
1.19.5.2 - 12.5.2 Schwefelwasserstoffoxidierende Symbionten [Seite 403]
1.19.6 - 12.6 Reduzierte Metallionen als Elektronendonatoren [Seite 404]
1.19.6.1 - 12.6.1 Biochemie der Oxidation von Metallionen [Seite 406]
1.19.6.2 - 12.6.2 Erzlaugung [Seite 406]
1.19.7 - 12.7 Wasserstoff als Elektro-nendonator [Seite 406]
1.19.7.1 - 12.7.1 Biochemische Grundlagen [Seite 407]
1.19.7.2 - 12.7.2 Aerobe wasserstoffoxidierende Mikroorganismen [Seite 407]
1.19.8 - 12.8 Kohlenmonoxid als Elektronendonator [Seite 408]
1.20 - 13 Mikrobielle Gärungen [Seite 411]
1.20.1 - 13.1 Überblick [Seite 411]
1.20.2 - 13.2 Prinzipien der Gärung [Seite 411]
1.20.2.1 - 13.2.1 Habitate von gärenden Mikroorganismen [Seite 411]
1.20.2.2 - 13.2.2 Regeneration der Redox-Carrier [Seite 411]
1.20.2.3 - 13.2.3 Gärungstypen [Seite 412]
1.20.2.4 - 13.2.4 Substratphosphorylierung [Seite 412]
1.20.2.5 - 13.2.5 Energiekonservierung durch Elektronenbifurkation [Seite 412]
1.20.2.6 - 13.2.6 Ferredoxingetriebene Protonen- bzw. Na+-Pumpen [Seite 415]
1.20.2.7 - 13.2.7 Wasserstoff als Gärungsprodukt [Seite 415]
1.20.2.8 - 13.2.8 Biotechnologische Bedeutung von Gärungen [Seite 416]
1.20.3 - 13.3 Milchsäuregärung [Seite 416]
1.20.3.1 - 13.3.1 Milchsäurebakterien [Seite 416]
1.20.3.2 - 13.3.2 Homofermentative Milchsäuregärung [Seite 417]
1.20.3.3 - 13.3.3 Heterofermentative Milchsäuregärung [Seite 418]
1.20.3.4 - 13.3.4 Bifidobacterium-Gärung [Seite 419]
1.20.3.5 - 13.3.5 Praktische Bedeutung der Milchsäurebakterien [Seite 420]
1.20.3.5.1 - Milchprodukte [Seite 420]
1.20.3.5.2 - Käse [Seite 420]
1.20.3.5.3 - Weitere Lebensmittel [Seite 420]
1.20.3.5.4 - Silage [Seite 421]
1.20.3.6 - 13.3.6 Medizinische Bedeutung von Milchsäurebakterien [Seite 421]
1.20.4 - 13.4 Ethanolgärung [Seite 422]
1.20.4.1 - 13.4.1 Biochemie der Ethanolbildung [Seite 422]
1.20.4.2 - 13.4.2 Praktische Bedeutung der alkoholischen Gärung [Seite 423]
1.20.4.2.1 - Wein [Seite 423]
1.20.4.2.2 - Sekt [Seite 425]
1.20.4.2.3 - Bier [Seite 425]
1.20.4.2.4 - Backhefe [Seite 425]
1.20.4.2.5 - Ethanol [Seite 425]
1.20.5 - 13.5 Gemischte Säuregärung [Seite 426]
1.20.5.1 - 13.5.1 Biochemie der gemischten Säuregärung [Seite 427]
1.20.5.1.1 - Gemischte Säuregärung [Seite 427]
1.20.5.1.2 - Butandiolgärung bei Enterobacter [Seite 428]
1.20.5.2 - 13.5.2 Bedeutung der gemischten Säuregärung für Trinkwasser- und Labordiagnostik [Seite 429]
1.20.6 - 13.6 Buttersäure- und Lösungsmittelgärung [Seite 430]
1.20.6.1 - 13.6.1 Buttersäuregärende Clostridien [Seite 430]
1.20.6.2 - 13.6.2 Biochemische Grundlagen der Buttersäuregärung [Seite 430]
1.20.6.3 - 13.6.3 Lösungsmittelgärung (Butanolgärung) [Seite 432]
1.20.7 - 13.7 Propionsäuregärung [Seite 432]
1.20.7.1 - 13.7.1 Propionibacterium [Seite 432]
1.20.7.2 - 13.7.2 Biochemische Grundlagen der Propionsäuregärung [Seite 432]
1.20.7.2.1 - Methylmalonyl-CoA-Weg [Seite 432]
1.20.7.2.2 - Acrylyl-CoA-Weg [Seite 433]
1.20.8 - 13.8 Vergärung von Aminosäuren [Seite 434]
1.20.8.1 - 13.8.1 Stickland-Gärung [Seite 434]
1.20.8.2 - 13.8.2 Vergärung von Glutamat [Seite 435]
1.20.9 - 13.9 Sekundäre Gärungen und Homoacetatgärung [Seite 436]
1.20.9.1 - 13.9.1 Sekundäre Gärungen [Seite 436]
1.20.9.1.1 - Eigenschaften und Isolierung der sekundären Gärer [Seite 437]
1.20.9.2 - 13.9.2 Homoacetatgärung [Seite 439]
1.21 - 14 Anaerobe Atmung [Seite 443]
1.21.1 - 14.1 Überblick [Seite 443]
1.21.2 - 14.2 Energetisches Prinzip [Seite 443]
1.21.3 - 14.3 Nitrat, Nitrit, N2O als Elektronenakzeptoren [Seite 445]
1.21.3.1 - 14.3.1 Denitrifikation [Seite 445]
1.21.3.1.1 - Reduktion von Nitrat zu Nitrit [Seite 445]
1.21.3.1.2 - Reduktion von Nitrit zu molekularem Stickstoff [Seite 446]
1.21.3.2 - 14.3.2 Nitratammonifikation [Seite 447]
1.21.3.3 - 14.3.3 Anammoxreaktion [Seite 447]
1.21.4 - 14.4 Fumarat als Elektronenakzeptor [Seite 448]
1.21.5 - 14.5 Oxidierte Metallionen als Elektronenakzeptoren [Seite 449]
1.21.6 - 14.6 Sulfat als Elektronenakzeptor [Seite 450]
1.21.6.1 - 14.6.1 Biochemie der Sulfatreduktion [Seite 452]
1.21.6.2 - 14.6.2 Energetik der Sulfatatmung [Seite 453]
1.21.6.3 - 14.6.3 Unterschiede zwischen assimilatorischer und dissimilatorischer Sulfatreduktion [Seite 453]
1.21.6.4 - 14.6.4 Rolle der sulfatreduzierenden Mikroorganismen im Naturhaushalt [Seite 454]
1.21.7 - 14.7 Schwefel als Elektronenakzeptor [Seite 455]
1.21.7.1 - 14.7.1 Polysulfidatmung in Wolinella succinogenes [Seite 455]
1.21.7.2 - 14.7.2 Syntrophe Assoziation von Desulfuromonas acetoxidans mit Grünen Schwefelbakterien [Seite 456]
1.21.8 - 14.8 Methanogenese: CO2 als Elektronenakzeptor [Seite 457]
1.21.8.1 - 14.8.1 Methanogene Organismen [Seite 457]
1.21.8.1.1 - Eigenschaften [Seite 458]
1.21.8.1.2 - Ökologie [Seite 458]
1.21.8.2 - 14.8.2 Methanbildung aus H2 und CO2 [Seite 459]
1.21.8.3 - 14.8.3 Methanbildung aus Acetat [Seite 460]
1.21.9 - 14.9 Acetogenese: CO2 als Elektronenakzeptor [Seite 462]
1.21.9.1 - 14.9.1 Biochemie der Acetogenese [Seite 462]
1.21.10 - 14.10 Reduktion weiterer Elektronenakzeptoren [Seite 464]
1.21.10.1 - 14.10.1 Sulfoxide und Aminoxide [Seite 464]
1.21.10.2 - 14.10.2 Anorganische Oxyanionen [Seite 464]
1.21.10.3 - 14.10.3 Chlororganische Verbin-dungen [Seite 465]
1.22 - 15 Phototrophe Lebensweise [Seite 467]
1.22.1 - 15.1 Überblick [Seite 467]
1.22.2 - 15.2 Bedeutung und Prinzipien der Photosynthese [Seite 467]
1.22.2.1 - 15.2.1 Licht als Energiequelle und phototrophesWachstum [Seite 467]
1.22.2.2 - 15.2.2 Prinzipien der Photosynthese [Seite 468]
1.22.3 - 15.3 Oxygene phototrophe Bakterien (Cyanobakterien) [Seite 469]
1.22.3.1 - 15.3.1 Vorkommen und Rolle von Cyanobakterien [Seite 469]
1.22.3.2 - 15.3.2 Stoffwechsel und Zellstruktur [Seite 470]
1.22.3.3 - 15.3.3 Morphologische Gruppen [Seite 471]
1.22.3.4 - 15.3.4 Zelldifferenzierungen [Seite 473]
1.22.4 - 15.4 Anoxygene phototrophe Bakterien [Seite 473]
1.22.4.1 - 15.4.1 Vorkommen und Rolle von anoxygenen phototrophen Bakte-rien [Seite 474]
1.22.4.2 - 15.4.2 Purpurbakterien und Grüne Nicht-Schwefelbakterien (Photosysteme vom Typ II) [Seite 476]
1.22.4.2.1 - Purpurbakterien [Seite 476]
1.22.4.2.2 - Die Grünen Nicht-Schwefelbakterien [Seite 477]
1.22.4.3 - 15.4.3 Grüne Schwefelbakterien und Heliobakterien (Photosysteme vom Typ I) [Seite 478]
1.22.4.3.1 - Grüne Schwefelbakterien [Seite 478]
1.22.4.3.2 - Heliobakterien [Seite 479]
1.22.4.4 - 15.4.4 Aerobe anoxygene phototrophe Bakterien (Photosysteme vom Typ II oder Bakteriorhodopsin) [Seite 479]
1.22.5 - 15.5 Photosynthetische Pigmente und Thylakoide [Seite 479]
1.22.5.1 - 15.5.1 Chlorophylle und Bakteriochlorophylle [Seite 480]
1.22.5.1.1 - Chlorophyll [Seite 480]
1.22.5.1.2 - Bakteriochlorophylle [Seite 480]
1.22.5.2 - 15.5.2 Akzessorische Pigmente [Seite 481]
1.22.5.2.1 - Carotinoide [Seite 481]
1.22.5.2.2 - Phycobiline [Seite 483]
1.22.5.3 - 15.5.3 Thylakoide [Seite 483]
1.22.6 - 15.6 Antennenkomplexe [Seite 483]
1.22.6.1 - 15.6.1 LH I und LH II [Seite 484]
1.22.6.2 - 15.6.2 Chlorosomen [Seite 484]
1.22.6.3 - 15.6.3 Phycobilisomen [Seite 484]
1.22.7 - 15.7 Oxygene Photosynthese [Seite 485]
1.22.7.1 - 15.7.1 Die photosynthetische Redoxkette im Überblick [Seite 485]
1.22.7.2 - 15.7.2 Photosystem II (Chinon-Typ) und Wasserspaltung [Seite 486]
1.22.7.3 - 15.7.3 Elektronentransportkette [Seite 488]
1.22.7.3.1 - Der Cytochrom-b6f-Komplex [Seite 488]
1.22.7.3.2 - Plastocyanin [Seite 488]
1.22.7.4 - 15.7.4 Photosystem I (FeS-Typ) und NADPH-Bildung [Seite 488]
1.22.7.5 - 15.7.5 Zyklische Photophosphorylierung [Seite 488]
1.22.7.6 - 15.7.6 Bilanz, Quantenbedarf und Wirkungsgrad der Lichtreaktion [Seite 488]
1.22.8 - 15.8 Anoxygene Photosyn-these [Seite 490]
1.22.8.1 - 15.8.1 Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei den anoxygenen Photosystemen [Seite 490]
1.22.8.2 - 15.8.2 Photosysteme vom Typ II (Chinon-Typ) und vom Typ I (FeS-Typ) [Seite 491]
1.22.8.2.1 - Photosystem II [Seite 492]
1.22.8.2.2 - Photosystem I [Seite 491]
1.22.9 - 15.9 Bakteriorhodopsin- und proteorhodopsinabhängige Photosynthese [Seite 492]
1.23 - 16 Regulation des Stoffwechsels und des Zellaufbaus von Bakterien [Seite 495]
1.23.1 - 16.1 Überblick [Seite 495]
1.23.2 - 16.2 Aufrechterhaltung des Zellmilieus und Antwort auf Änderungen [Seite 495]
1.23.3 - 16.3 Mechanismen zur Anpas-sung und Änderung des Zellaufbaus [Seite 496]
1.23.3.1 - 16.3.1 Veränderung der DNA-Struktur [Seite 496]
1.23.3.2 - 16.3.2 Kontrolle der Transkription und Translation [Seite 497]
1.23.3.3 - 16.3.3 Regulation der Transkription durch DNA-bindende Proteine [Seite 497]
1.23.3.3.1 - Negative Regulation durch Repressorproteine [Seite 498]
1.23.3.3.2 - Positive Regulation durch Aktivatorproteine [Seite 498]
1.23.3.3.3 - Verwendung komplexer Promotoren [Seite 499]
1.23.3.4 - 16.3.4 Alternative ?-Faktoren [Seite 500]
1.23.3.5 - 16.3.5 Funktionskontrolle durch Synthese und Proteolyse [Seite 500]
1.23.3.6 - 16.3.6 Kontrolle durch regulatorische RNA und Attenuation [Seite 501]
1.23.3.6.1 - Cis-codierte regulatorische RNA [Seite 501]
1.23.3.6.2 - Attenuation [Seite 502]
1.23.3.7 - 16.3.7 Posttranslationale Regulation [Seite 503]
1.23.4 - 16.4 Reizaufnahme und Reizverarbeitung [Seite 505]
1.23.4.1 - 16.4.1 Membranständige und cytoplasmatische Sensoren [Seite 505]
1.23.4.2 - 16.4.2 Regulons, Stimulons und Netzwerke [Seite 505]
1.23.4.3 - 16.4.3 Aufbau und Funktion von Zweikomponentensystemen [Seite 506]
1.23.4.4 - 16.4.4 Intrazelluläre Signalmoleküle [Seite 507]
1.23.5 - 16.5 Regulation von Katabolismus und Energiestoffwechsel [Seite 507]
1.23.5.1 - 16.5.1 Übergeordnete Regulation des Kohlenstoffkatabolismus [Seite 508]
1.23.5.2 - 16.5.2 Regulation des Stoffwechsels durch Elektronenakzeptoren [Seite 510]
1.23.5.2.1 - Regulatorsysteme [Seite 511]
1.23.6 - 16.6 Regulation der Stickstoffassimilierung [Seite 513]
1.23.7 - 16.7 Stringente Kontrolle und generelle Stressantwort [Seite 515]
1.23.7.1 - 16.7.1 Stringente Kontrolle und Kopplung von Anabolismus und Katabolismus [Seite 515]
1.23.7.2 - 16.7.2 Generelle Stressantwort und Regulation der stationären Phase in E. coli [Seite 516]
1.23.7.2.1 - Regulation durch den alternativen ?-Faktor ?S in E. coli [Seite 516]
1.23.7.2.2 - Regulation durch den alternativen ?-Faktor ?B in Bacillus [Seite 517]
1.23.7.3 - 16.7.3 Toxin-Antitoxin-Systeme und bakterielle Persistenz [Seite 517]
1.23.8 - 16.8 Spezifische Stressreaktionen [Seite 518]
1.23.8.1 - 16.8.1 Oxidativer Stress [Seite 519]
1.23.8.2 - 16.8.2 Hitze- und Kälteschockreaktion [Seite 519]
1.23.8.2.1 - Regulation der Hitzeschockantwort [Seite 520]
1.23.8.2.2 - Kälteschock [Seite 520]
1.23.8.3 - 16.8.3 Hüllstress und Reizerkennung durch ECF-?-Faktoren [Seite 521]
1.23.8.4 - 16.8.4 Osmoregulation [Seite 521]
1.23.9 - 16.9 Interzelluläre Kommunikation und Zelldichteregulation (Quorum Sensing) [Seite 522]
1.23.10 - 16.10 Chemotaxis [Seite 524]
1.23.11 - 16.11 Differenzierung bei Bakterien [Seite 525]
1.23.11.1 - 16.11.1 Endosporenbildung bei B. subtilis [Seite 526]
1.23.11.2 - 16.11.2 Lebenszyklus von Caulobacter crescentus [Seite 528]
1.23.11.3 - 16.11.3 Fruchtkörperbildende Myxobakterien [Seite 529]
1.24 - 17 Mikrobielle Vielfalt, Evolution und Systematik [Seite 533]
1.24.1 - 17.1 Überblick [Seite 533]
1.24.2 - 17.2 Diversität [Seite 533]
1.24.2.1 - 17.2.1 Diversitätsbegriff und Definition [Seite 533]
1.24.2.2 - 17.2.2 Quantifizierung und Umfang mikrobieller Diversität [Seite 533]
1.24.2.2.1 - Beobachtungseinheit der mikrobiellen Diversitätsforschung [Seite 533]
1.24.2.2.2 - Umfang bakterieller Diversität [Seite 535]
1.24.2.3 - 17.2.3 Relevanz der mikrobiellen Diversitätsforschung [Seite 535]
1.24.3 - 17.3 Systematik der Prokaryonten [Seite 536]
1.24.3.1 - 17.3.1 Bestandteile der Systematik: Charakterisierung, Taxonomie, und Phylogenie [Seite 536]
1.24.3.2 - 17.3.2 Methoden der Charakterisierung und Systematik bei Prokaryonten [Seite 538]
1.24.3.2.1 - Morphologisch-cytologische Merkmale [Seite 538]
1.24.3.2.2 - Physiologische Merkmale [Seite 538]
1.24.3.2.3 - Chemotaxonomie [Seite 538]
1.24.3.2.4 - Molekularbiologische Charakterisierung [Seite 539]
1.24.3.2.5 - Numerische Taxonomie [Seite 540]
1.24.3.3 - 17.3.3 Artkonzept und Artbeschrei-bung bei Prokaryonten [Seite 540]
1.24.4 - 17.4 Evolutionäre Grundlagen der prokaryontischen Vielfalt [Seite 542]
1.24.4.1 - 17.4.1 Mechanismen prokaryontischer Evolution und Relevanz für die Systematik [Seite 542]
1.24.4.1.1 - Mutation [Seite 542]
1.24.4.1.2 - Rekombination [Seite 542]
1.24.4.1.3 - Selektion [Seite 543]
1.24.4.1.4 - Migration [Seite 544]
1.24.4.2 - 17.4.2 Populationsgenetische Evolutionsmodelle [Seite 544]
1.24.5 - 17.5 Archaea - extremophile lebende Fossilien? [Seite 544]
1.24.5.1 - 17.5.1 Crenarchaeota [Seite 546]
1.24.5.1.1 - Thermoproteales [Seite 546]
1.24.5.1.2 - Desulfurococcales [Seite 546]
1.24.5.1.3 - Sulfolobales [Seite 547]
1.24.5.2 - 17.5.2 Euryarchaeota [Seite 548]
1.24.5.2.1 - Thermococcales [Seite 548]
1.24.5.2.2 - Nanoarchaeota [Seite 548]
1.24.5.2.3 - Methanopyrales [Seite 548]
1.24.5.2.4 - Methanobacteriales [Seite 549]
1.24.5.2.5 - Methanococcales [Seite 549]
1.24.5.2.6 - Thermoplasmatales [Seite 549]
1.24.5.2.7 - Archaeoglobales [Seite 549]
1.24.5.2.8 - Methanomicrobiales [Seite 549]
1.24.5.2.9 - Methanosarcinales [Seite 550]
1.24.5.2.10 - Halobacteriales [Seite 550]
1.24.5.3 - 17.5.3 Tief abzweigende neue Phyla: Korarchaeota und Thaumarchaeota [Seite 551]
1.24.6 - 17.6 Vorwiegend thermophile Bacteria: Aquificae, Thermotogae, Thermodesulfobacteria, Dictyoglomi [Seite 552]
1.24.6.1 - 17.6.1 Aquificae [Seite 552]
1.24.6.2 - 17.6.2 Thermotogae [Seite 553]
1.24.6.3 - 17.6.3 Thermodesulfobacteria [Seite 553]
1.24.6.4 - 17.6.4 Dictyoglomi [Seite 554]
1.24.7 - 17.7 Deinococcus-Thermus [Seite 554]
1.24.8 - 17.8 Chloroflexi und Armatimonadetes [Seite 555]
1.24.8.1 - 17.8.1 Chloroflexi [Seite 555]
1.24.8.1.1 - Chloroflexi [Seite 555]
1.24.8.1.2 - Thermomicrobia [Seite 556]
1.24.8.1.3 - Anaerolineae und Caldilineae [Seite 556]
1.24.8.1.4 - Dehalococcoidetes [Seite 556]
1.24.8.1.5 - Ktedonobacteria [Seite 556]
1.24.8.2 - 17.8.2 Armatimonadetes [Seite 556]
1.24.9 - 17.9 Firmicutes und Tenericutes: grampositiv mit niedrigem GC-Gehalt [Seite 557]
1.24.9.1 - 17.9.1 Firmicutes [Seite 557]
1.24.9.1.1 - Bacilli [Seite 557]
1.24.9.1.2 - Clostridia [Seite 561]
1.24.9.1.3 - Negativicutes [Seite 563]
1.24.9.2 - 17.9.2 Tenericutes [Seite 563]
1.24.10 - 17.10 Actinobacteria: grampositiv mit hohem GC-Gehalt [Seite 564]
1.24.10.1 - 17.10.1 Rubrobacterales, Coriobacterales, Acidimicrobiales, Bifidobacteriales [Seite 564]
1.24.10.2 - 17.10.2 Actinomycetales [Seite 565]
1.24.10.2.1 - Streptomyces [Seite 567]
1.24.10.2.2 - Andere myzelbildende Actinomycetales [Seite 567]
1.24.10.2.3 - Actinomycetales ohne Myzel [Seite 568]
1.24.11 - 17.11 Fusobacteria [Seite 569]
1.24.12 - 17.12 Cyanobacteria - oxygen photosynthetisch, hoch divers und weit verbreitet [Seite 570]
1.24.12.1 - 17.12.1 Phylogenie und Taxonomie [Seite 570]
1.24.12.2 - 17.12.2 Stoffwechsel und Sekundärstoffe [Seite 571]
1.24.13 - 17.13 Nitrospirae [Seite 571]
1.24.14 - 17.14 Acidobacteria [Seite 572]
1.24.15 - 17.15 Spirochaetae [Seite 573]
1.24.16 - 17.16 Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chlamydiae [Seite 574]
1.24.16.1 - 17.16.1 Planctomycetes [Seite 574]
1.24.16.1.1 - Planctomycetaceae [Seite 575]
1.24.16.1.2 - Anammoxbakterien [Seite 576]
1.24.16.2 - 17.16.2 Verrucomicrobia [Seite 576]
1.24.16.2.1 - Prosthekate, aerobe Formen [Seite 576]
1.24.16.2.2 - Kokkoide, obligat anaerobe Formen [Seite 577]
1.24.16.2.3 - Pelagiococcus, ein Vertreter ohne Peptidoglykan [Seite 577]
1.24.16.2.4 - Epixenosomen [Seite 577]
1.24.16.2.5 - " Candidatus Xiphinematobacter", ein symbiontischer Vertreter [Seite 577]
1.24.16.3 - 17.16.3 Chlamydiae [Seite 577]
1.24.17 - 17.17 Chlorobi [Seite 578]
1.24.17.1 - 17.17.1 Chlorobiaceae [Seite 579]
1.24.17.2 - 17.17.2 Klasse Ignavibacteria [Seite 579]
1.24.17.3 - 17.17.3 "Thermochlorobacteriaceae" [Seite 579]
1.24.18 - 17.18 Bacteroidetes [Seite 579]
1.24.18.1 - 17.18.1 Bacteroidales [Seite 579]
1.24.18.2 - 17.18.2 Cytophagales [Seite 580]
1.24.18.3 - 17.18.3 Flavobacteriales [Seite 581]
1.24.18.4 - 17.18.4 Sphingobacteriales [Seite 581]
1.24.19 - 17.19 Proteobacteria [Seite 582]
1.24.19.1 - 17.19.1 Alphaproteobacteria [Seite 582]
1.24.19.1.1 - Anoxygen phototrophe Alphaproteobacteria [Seite 582]
1.24.19.1.2 - Obligat aerobe anoxygen phototrophe Alphaproteobacteria [Seite 583]
1.24.19.1.3 - Chemolithoautotrophe Alphaproteobacteria [Seite 583]
1.24.19.1.4 - Methanotrophe und fakultativ methylotrophe Alphaproteobacteria [Seite 583]
1.24.19.1.5 - Symbionten der Leguminosen [Seite 584]
1.24.19.1.6 - Intrazelluläre human- und tierpathogene Arten [Seite 585]
1.24.19.1.7 - Stoffwechselphysiologisch besondere Gattungen [Seite 586]
1.24.19.2 - 17.19.2 Betaproteobacteria Anoxygen phototrophe Betaproteobacteria [Seite 586]
1.24.19.2.1 - Chemolithoautotrophe Betaproteobacteria [Seite 586]
1.24.19.2.2 - Rhodocyclales [Seite 586]
1.24.19.2.3 - Burkholderiales [Seite 587]
1.24.19.2.4 - Neisseriales [Seite 587]
1.24.19.3 - 17.19.3 Gammaproteobacteria Anoxygen phototrophe Gammaproteobacteria [Seite 588]
1.24.19.3.1 - Chemolithoautotrophe schwefeloxidierende Gammaproteobacteria [Seite 588]
1.24.19.3.2 - Methylococcales [Seite 590]
1.24.19.3.3 - Pseudomonadales [Seite 590]
1.24.19.3.4 - Xanthomonadales [Seite 591]
1.24.19.3.5 - Alteromonadales [Seite 592]
1.24.19.3.6 - Enterobacteriales [Seite 592]
1.24.19.3.7 - Legionellales [Seite 593]
1.24.19.3.8 - Pasteurellales [Seite 594]
1.24.19.3.9 - Vibrionales [Seite 594]
1.24.19.4 - 17.19.4 Deltaproteobacteria [Seite 594]
1.24.19.4.1 - Myxococcales [Seite 594]
1.24.19.4.2 - Bdellovibrionales [Seite 595]
1.24.19.5 - 17.19.5 Epsilonproteobacteria [Seite 596]
1.24.19.5.1 - Pathogene Vertreter der Epsilon-Protobacteria [Seite 596]
1.25 - 18 Die Rolle von Mikroorganismen im Stoffkreislauf und in der Natur [Seite 599]
1.25.1 - 18.1 Überblick [Seite 599]
1.25.2 - 18.2 Ökosystem, Standort und ökologische Nische [Seite 599]
1.25.2.1 - 18.2.1 Ökosystem [Seite 599]
1.25.2.2 - 18.2.2 Standort [Seite 599]
1.25.2.3 - 18.2.3 Ökologische Nische [Seite 600]
1.25.2.4 - 18.2.4 Bewohner eines Ökosystems [Seite 600]
1.25.3 - 18.3 Limitierung von Substraten und Energiequellen [Seite 600]
1.25.3.1 - 18.3.1 LogistischesWachstum [Seite 600]
1.25.3.2 - 18.3.2 Begrenzung der Substratverfügbarkeit [Seite 601]
1.25.4 - 18.4 Fließsysteme, Substrataffinität und Schwellenwerte [Seite 601]
1.25.5 - 18.5 Hunger, Stress, Abweidung und Populationskontrolle durch Phagen [Seite 602]
1.25.5.1 - 18.5.1 Hunger [Seite 602]
1.25.5.2 - 18.5.2 Stress [Seite 603]
1.25.5.3 - 18.5.3 Abweidung [Seite 603]
1.25.5.4 - 18.5.4 Phagen [Seite 604]
1.25.6 - 18.6 Transport von Substraten und Produkten [Seite 604]
1.25.6.1 - 18.6.1 Diffusionskontrollierte Lebensräume und Gradientenorga-nismen [Seite 606]
1.25.7 - 18.7 Methoden zur Analyse mikrobieller Populationen und ihrer Aktivitäten in der Natur [Seite 606]
1.25.7.1 - 18.7.1 Färbetechniken und Mikroautoradiografie [Seite 607]
1.25.7.2 - 18.7.2 Chemische Methoden [Seite 607]
1.25.7.3 - 18.7.3 Kultivierungsmethoden [Seite 607]
1.25.7.4 - 18.7.4 Molekularbiologische Methoden [Seite 608]
1.25.7.5 - 18.7.5 Analyse von Organismengemeinschaften [Seite 610]
1.25.8 - 18.8 Oberflächenanheftung, Biofilme und interzelluläre Kommunikation [Seite 610]
1.25.8.1 - 18.8.1 Oberflächenanheftung [Seite 610]
1.25.8.2 - 18.8.2 Funktionelle Differenzierung im Biofilm [Seite 611]
1.25.9 - 18.9 Kooperation zwischen Mikroorganismen [Seite 612]
1.25.9.1 - 18.9.1 Die anaerobe Fütterungskette [Seite 613]
1.25.9.2 - 18.9.2 Andere Typen von Symbiosen [Seite 613]
1.25.10 - 18.10 Seen und Ozeane [Seite 614]
1.25.10.1 - 18.10.1 Süßgewässer [Seite 615]
1.25.10.1.1 - Seen [Seite 615]
1.25.10.1.2 - Freiwasser [Seite 616]
1.25.10.1.3 - Seesediment [Seite 617]
1.25.10.1.4 - Lithotrophe Oxidation [Seite 618]
1.25.10.1.5 - Fließgewässer [Seite 619]
1.25.10.2 - 18.10.2 Ozean [Seite 619]
1.25.10.2.1 - Primärproduktion [Seite 619]
1.25.10.2.2 - Tiefsee [Seite 620]
1.25.10.2.3 - Marschen [Seite 620]
1.25.10.2.4 - Marine Sedimente [Seite 621]
1.25.10.2.5 - Anaerobe Methanoxidation [Seite 621]
1.25.10.2.6 - Anaerobe Ammoniumoxidation [Seite 622]
1.25.11 - 18.11 Boden und tiefer Untergrund [Seite 622]
1.25.11.1 - 18.11.1 Boden als Standort für Mikroorganismen [Seite 622]
1.25.11.2 - 18.11.2 Bodenbestandteile [Seite 622]
1.25.11.3 - 18.11.3 Mikroorganismen im Boden [Seite 624]
1.25.11.4 - 18.11.4 Stickstoffhaushalt [Seite 624]
1.25.11.5 - 18.11.5 Methankreislauf [Seite 625]
1.25.11.6 - 18.11.6 Schichtung des Bodens [Seite 625]
1.25.11.7 - 18.11.7 Tiefer Untergrund [Seite 625]
1.25.12 - 18.12 Extreme Standorte und ihre Bewohner [Seite 625]
1.25.12.1 - 18.12.1 Heiße Standorte und thermophile Organismen [Seite 626]
1.25.12.1.1 - Extrem heiße Standorte [Seite 626]
1.25.12.2 - 18.12.2 Kalte Standorte, psychrophile Organismen und Kältekonservierung [Seite 628]
1.25.12.3 - 18.12.3 Saure und basische Standorte und daran angepasste Organismen [Seite 629]
1.25.12.4 - 18.12.4 Salzreiche Standorte und halophile Organismen [Seite 630]
1.25.13 - 18.13 Geomikrobiologie, Mikroorganismen als Gestalter unserer Erde [Seite 631]
1.25.13.1 - 18.13.1 Eisenablagerung [Seite 631]
1.25.13.2 - 18.13.2 Ablagerung von Calciumcarbonat [Seite 632]
1.25.13.3 - 18.13.3 Schwefelablagerung und andere Lagerstätten [Seite 632]
1.25.13.4 - 18.13.4 Eliminierung von toxischen Metallen und Metalloiden [Seite 632]
1.25.14 - 18.14 Tierische Verdauungssysteme [Seite 632]
1.25.14.1 - 18.14.1 Ernährungs- und Verdauungstypen [Seite 633]
1.25.14.2 - 18.14.2 Verdauungsapparat der Wiederkäuer [Seite 633]
1.25.14.3 - 18.14.3 Verdauungsapparat des Pferdes [Seite 635]
1.25.14.4 - 18.14.4 Verdauungsapparat von holzfressenden Termiten [Seite 635]
1.26 - 19 Mikroorganismen als Symbionten und Antagonisten [Seite 639]
1.26.1 - 19.1 Symbiosen [Seite 639]
1.26.2 - 19.2 Symbiose von stickstofffixierenden Bakterien mit Pflanzen [Seite 639]
1.26.2.1 - 19.2.1 Wurzel- oder Stammknöllchenbakterien [Seite 639]
1.26.2.2 - 19.2.2 Andere Formen [Seite 642]
1.26.3 - 19.3 Lebensgemeinschaften von Mikroorganismen mit Tieren [Seite 643]
1.26.4 - 19.4 Körperflora des Menschen [Seite 644]
1.26.4.1 - 19.4.1 Haut [Seite 644]
1.26.4.2 - 19.4.2 Mundhöhle [Seite 646]
1.26.4.3 - 19.4.3 Verdauungstrakt [Seite 646]
1.26.4.4 - 19.4.4 Atemwege [Seite 648]
1.26.4.5 - 19.4.5 Urogenitalbereich [Seite 648]
1.26.5 - 19.5 Mikroorganismen als Auslöser von Krankheiten [Seite 648]
1.26.5.1 - 19.5.1 Wirkmechanismen tier- und humanpathogener Bakterien [Seite 648]
1.26.5.1.1 - Adhäsion der Bakterien [Seite 650]
1.26.5.1.2 - Invasion der Bakterien [Seite 650]
1.26.5.1.3 - Kolonisation und Ausbreitung der Bakterien [Seite 652]
1.26.5.1.4 - Toxine [Seite 652]
1.26.5.1.5 - Überwindung von Abwehrmechanismen des Wirtes [Seite 654]
1.26.5.1.6 - Medizinische Diagnostik [Seite 658]
1.26.5.2 - 19.5.2 Ausgewählte bakterielle Krankheitserreger bei Mensch und Tier Erkrankungen der Atemwege [Seite 660]
1.26.5.2.1 - Erkrankungen des Verdauungstraktes [Seite 662]
1.26.5.2.2 - Erkrankungen des Urogenitaltrakts [Seite 667]
1.26.5.2.3 - Erkrankungen des Zentralnervensystems [Seite 668]
1.26.5.2.4 - Systemische Infektionen [Seite 669]
1.26.5.3 - 19.5.3 Virale Krankheitserreger und Prionen [Seite 670]
1.26.6 - 19.6 Epidemiologie und öffentliche Gesundheit [Seite 673]
1.26.6.1 - 19.6.1 Epidemiologische Grundbegriffe [Seite 673]
1.26.6.2 - 19.6.2 Krankenhaushygiene und nosokomiale Infektionen [Seite 674]
1.26.6.3 - 19.6.3 Umwelthygiene (Wasserhygiene) [Seite 675]
1.26.7 - 19.7 Pflanzenpathogene Bakterien [Seite 675]
1.26.7.1 - 19.7.1 Ausgewählte pflanzenpathogene Bakterien [Seite 675]
1.26.7.2 - 19.7.2 Pflanzenabwehr gegen Mikroorganismen [Seite 676]
1.26.8 - 19.8 BiologischeWaffen [Seite 679]
1.27 - 20 Mikroorganismen im Dienste des Menschen: Biotechnologie [Seite 685]
1.27.1 - 20.1 Überblick [Seite 685]
1.27.2 - 20.2 Die Bakterienzelle als Produzent [Seite 685]
1.27.3 - 20.3 Technische Abläufe in der klassischen Biotechnologie [Seite 686]
1.27.4 - 20.4 Essigsäure [Seite 688]
1.27.4.1 - 20.4.1 Unvollständige Oxidationen [Seite 688]
1.27.4.2 - 20.4.2 Stoffwechselleistungen von Essigsäurebakterien [Seite 688]
1.27.4.3 - 20.4.3 Biochemie der Essigsäurebildung [Seite 689]
1.27.5 - 20.5 Produktion organischer Säuren durch Pilze und Bakterien [Seite 689]
1.27.5.1 - 20.5.1 Physiologie und Biotechnologie [Seite 690]
1.27.5.1.1 - Synthese von Zitronensäure [Seite 690]
1.27.5.1.2 - Optimierung der Ausbeute an Zitronensäure [Seite 691]
1.27.5.2 - 20.5.2 Biochemie der Säurebildung durch Pilze [Seite 691]
1.27.5.3 - 20.5.3 Produktion organischer Säuren durch Bakterien [Seite 693]
1.27.6 - 20.6 Aminosäuren [Seite 693]
1.27.7 - 20.7 Stoffumwandlungen [Seite 694]
1.27.8 - 20.8 Antibiotika [Seite 695]
1.27.8.1 - 20.8.1 Antibiotikabildende Mikro-organismen [Seite 696]
1.27.8.2 - 20.8.2 Nachweis der Synthese von Antibiotika [Seite 696]
1.27.8.3 - 20.8.3 Therapeutisch wichtige Antibiotika [Seite 698]
1.27.8.3.1 - Penicilline [Seite 698]
1.27.8.3.2 - Cephalosporine [Seite 698]
1.27.8.3.3 - Streptomycin [Seite 698]
1.27.8.3.4 - Chloramphenicol [Seite 698]
1.27.8.3.5 - Tetracycline [Seite 699]
1.27.8.3.6 - Makrolide [Seite 699]
1.27.8.3.7 - Polypeptidantibiotika [Seite 699]
1.27.8.4 - 20.8.4 Mykotoxine [Seite 700]
1.27.9 - 20.9 Vitamine [Seite 701]
1.27.10 - 20.10 Exopolysaccharide und Tenside [Seite 702]
1.27.11 - 20.11 Enzyme [Seite 702]
1.27.12 - 20.12 Polyhydroxyalkanoate [Seite 703]
1.27.13 - 20.13 Gentechnische Verfahren [Seite 704]
1.27.13.1 - 20.13.1 Klassische Verfahren versus Gentechnik [Seite 704]
1.27.13.2 - 20.13.2 Überblick über Prozesse [Seite 704]
1.27.13.3 - 20.13.3 Produktionsstämme [Seite 704]
1.27.13.4 - 20.13.4 Vektoren [Seite 705]
1.27.13.5 - 20.13.5 Exoenzyme [Seite 705]
1.27.13.6 - 20.13.6 Einschlusskörper [Seite 705]
1.27.14 - 20.14 Produktion von Biomasse [Seite 705]
1.27.15 - 20.15 Umwelttechnologie [Seite 706]
1.27.15.1 - 20.15.1 Abwasserreinigung [Seite 706]
1.27.15.1.1 - Abwasserreinigung im Belebtschlammverfahren [Seite 706]
1.27.15.1.2 - Entfernung von Stickstoff- und Phosphorverbindungen [Seite 709]
1.27.15.1.3 - Primär anaerobe Abwasserbehandlung [Seite 709]
1.27.15.2 - 20.15.2 Kompostierung [Seite 710]
1.27.15.3 - 20.15.3 Trinkwasserbehandlung [Seite 710]
1.27.15.4 - 20.15.4 Abluftreinigung [Seite 710]
1.27.15.5 - 20.15.5 Bodensanierung [Seite 711]
1.27.16 - 20.16 Metalllaugung und Renaturierung im Tagebau [Seite 711]
1.27.17 - 20.17 Energieversorgung [Seite 712]
1.27.18 - 20.18 Biosensoren [Seite 713]
1.27.19 - 20.19 Mikrobiologische Prozesskontrolle [Seite 713]
1.27.20 - 20.20 Mikrobielle Schädlingsbekämpfung [Seite 714]
1.28 - Anhang [Seite 717]
1.28.1 - Thermodynamische Grundlagen des Stoffwechsels [Seite 717]
1.28.1.1 - Berechnung von freien Reaktionsenergien [Seite 717]
1.28.1.2 - Kopplung von ATP-Synthese an den Energiestoffwechsel [Seite 717]
1.28.1.3 - Abschätzung der möglichen ATP-Ausbeute im Energiestoffwechsel [Seite 718]
1.28.1.4 - Berechnung der freien Reaktionsenergie ?G0 aus den Bildungsenergien der Reaktanden [Seite 718]
1.28.1.5 - Redoxreaktionen und Redoxpotenzial (Nernst-Gleichung) [Seite 719]
1.28.1.5.1 - Biologische Redoxreaktionen und ihre Beschreibung [Seite 720]
1.28.1.5.2 - Betrachtung der Knallgasreaktion als Modell für die Atmung [Seite 720]
1.28.1.5.3 - Nernst-Gleichung [Seite 721]
1.28.1.5.4 - Nernst-Gleichung für die zellulären Konzentrationen der Redoxpartner [Seite 721]
1.28.1.5.5 - Redoxpotenzial als Maß für die maximale Nutzbarkeit oder für die Freie Energie ?G0 einer Reaktion [Seite 722]
1.28.2 - Vocabularium [Seite 723]
1.28.2.1 - A [Seite 723]
1.28.2.2 - B [Seite 723]
1.28.2.3 - C [Seite 723]
1.28.2.4 - D [Seite 724]
1.28.2.5 - E [Seite 724]
1.28.2.6 - F [Seite 724]
1.28.2.7 - G [Seite 724]
1.28.2.8 - H [Seite 725]
1.28.2.9 - I [Seite 725]
1.28.2.10 - K [Seite 725]
1.28.2.11 - L [Seite 725]
1.28.2.12 - M [Seite 725]
1.28.2.13 - N [Seite 726]
1.28.2.14 - O [Seite 726]
1.28.2.15 - P [Seite 726]
1.28.2.16 - Q [Seite 727]
1.28.2.17 - R [Seite 727]
1.28.2.18 - S [Seite 727]
1.28.2.19 - T [Seite 728]
1.28.2.20 - U [Seite 728]
1.28.2.21 - V [Seite 728]
1.28.2.22 - X [Seite 728]
1.28.2.23 - Z [Seite 728]
1.28.3 - Sachverzeichnis [Seite 729]
1.28.3.1 - A [Seite 729]
1.28.3.2 - B [Seite 731]
1.28.3.3 - C [Seite 732]
1.28.3.4 - D [Seite 733]
1.28.3.5 - E [Seite 734]
1.28.3.6 - F [Seite 735]
1.28.3.7 - G [Seite 736]
1.28.3.8 - H [Seite 737]
1.28.3.9 - I [Seite 738]
1.28.3.10 - J [Seite 739]
1.28.3.11 - K [Seite 739]
1.28.3.12 - L [Seite 739]
1.28.3.13 - M [Seite 740]
1.28.3.14 - N [Seite 742]
1.28.3.15 - O [Seite 742]
1.28.3.16 - P [Seite 743]
1.28.3.17 - Q [Seite 745]
1.28.3.18 - R [Seite 745]
1.28.3.19 - S [Seite 746]
1.28.3.20 - T [Seite 748]
1.28.3.21 - U [Seite 750]
1.28.3.22 - V [Seite 750]
1.28.3.23 - W [Seite 750]
1.28.3.24 - X [Seite 751]
1.28.3.25 - Y [Seite 751]
1.28.3.26 - Z [Seite 751]
1.29 - Sachverzeichnis [Seite 729]

1 Die Mikroorganismen - eine kurze Einführung


Georg Fuchs

1.1 Überblick


Die meisten Menschen haben keine rechte Vorstellung von Mikroorganismen; ja, sie verbinden mit ihnen zuerst Krankheitserreger und damit ausschließlich negative Gefühle. Anders der Leser dieses Buches: Er möchte sich über die Welt der unsichtbar kleinen Lebewesen informieren, sei es als Biologe, Chemiker, Landwirt, Mediziner, Biotechnologe, Ernährungswissenschaftler, Lebensmitteltechnologe, Geologe oder Lehrer. Diese Einführung stellt Mikroorganismen als Lebewesen sui generis vor, mit ihrer langen Entwicklungsgeschichte, der bisher nur teilweise bekannten Vielfalt, ihrer scheinbar einfachen Bauart und doch so wirkungsvollen Funktionsweise, der Lebens- und Ernährungsweise, ihren Feinden. Als Schattenreich neben den sichtbaren Tieren und Pflanzen werden Mikroorganismen leicht übersehen. Sie spielen dennoch eine entscheidende Rolle in der Natur, besonders beim Kreislauf der Stoffe, aber auch als Symbionten von höheren Lebewesen. Der Mensch selbst ist ein von Mikroorganismen besiedelter Raum, besonders die Schleimhäute und der Darmtrakt. Für den Menschen haben Mikroorganismen große wirtschaftliche Bedeutung. Zum einen sind es Nützlinge, die im Lebensmittelbereich unseren Alltag bereichern und in der Biotechnologie eine immer größere Rolle spielen. Zum andern sind Mikroorganismen aber auch als Schädlinge verantwortlich für die Zerstörung von Materialien und als Krankheitserreger.

1.2 Die Anfänge der Mikrobiologie


Die beiden großen biologischen Disziplinen, die sich mit Pflanzen (Botanik) und Tieren (Zoologie) beschäftigen, hatten sich schon zu Wissenschaften entwickelt, bevor das Mikroskop zur Verfügung stand und bevor das Experiment als Forschungsmethode eingeführt wurde. Was der Mensch mit bloßem Auge erkennen kann, kann er beschreiben, auseinandernehmen, benennen und ordnen. Im Gegensatz dazu bestanden über die Existenz von Mikroorganismen lange Zeit nur Mutmaßungen (Plus 1.1).

Plus 1.1

Wie kam der Mensch auf die Existenz von Mikroorganismen?

Aus der Sicht der heutigen Zeit etwas unverständlich, sind drei zentrale Fragen der Stimulus gewesen, um den Mikroorganismen auf die Spur zu kommen.

  1. Gibt es eine Urzeugung von Lebewesen aus unbelebter Materie, und seien es nur kleinste Würmer?

  2. Welches Prinzip steckt hinter den Phänomenen Gärung und Fäulnis?

  3. Welches Agens verbirgt sich hinter den Ansteckungskrankheiten, Krankheiten, die offensichtlich durch Körperkontakt übertragen werden?

Natürlich hatte der Mensch seit Urzeiten Mikroorganismen schon in seine Dienste genommen, ohne von ihnen zu wissen. Die Bereitung von Wein und Essig, das Brauen von Bier, die Verwendung von Bierhefe zum Backen, die Herstellung von Käse oder von Sauerkraut und viele andere Verfahren im Lebensmittelbereich sind nachweislich schon viele Tausend Jahre alt.

Von Mikroorganismen konnte man also erst etwas erfahren, nachdem es gelungen war, das unsichtbar Kleine sichtbar zu machen. Die Entdeckung der Bakterien ist Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) aus Delft zu verdanken. Er baute einfachste Mikroskope; es waren eigentlich nur Lupen mit einer einzigen, jedoch recht vollkommen geschliffenen Linse, die eine Vergrößerung bis 270fach zuließ ( ? Abb. 1.1). Damit untersuchte er in harter Arbeit, was immer ihm interessant erschien. So beobachtete er um 1683 in seinem Zahnbelag winzige bewegliche "Tierchen". Er schätzte korrekt ab, dass "die Anzahl dieser Tierchen in einem Teilchen davon, nicht dicker als ein Pferdehaar, die Anzahl der Menschen in einem Königreich übersteigt". Diese und andere Entdeckungen teilte er brieflich der Royal Society in London mit. Die beigefügte Zeichnung lässt klar verschiedene Bakterienformen und sogar die Bewegungsweise erkennen ( ? Abb. 1.1). Sein Werk war seiner Zeit so weit voraus, dass es nahezu 150 Jahre unwirksam blieb. Die Herstellung einfacher Mikroskope und das Mikroskopieren damit blieben Zeitvertreib, ohne wissenschaftlichen Anspruch. Ein bestimmender Biologe des 18. Jahrhunderts, Carl von Linné (1707-1778), hatte in seinem Werk "Systema naturae..." (1735) noch keinen richtigen Platz für Mikroorganismen. Es bedurfte weiterer Erkenntnisse, der Verfügbarkeit von Farbstoffen und vor allem der Verbesserung des Mikroskops im 19. Jahrhundert, bis eine Wissenschaft von den Mikroorganismen, die Mikrobiologie, entstehen konnte. Brauchbare Mikroskope standen erst ab 1821 und gute Mikroskope mit Ölimmersion erst ab 1878 zur Verfügung.

Abb. 1.1 Das Mikroskop des Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723 ). Die kleine bikonvexe Linse ist oben in die Metallplatte eingefasst. Der Dorn dient als Objektträger und lässt sich mit den beiden Schrauben zum Fokussieren bewegen. Das Ganze ist nur etwa 10 cm groß. Seine Zeichnung gibt die kleinen "Tierchen" wieder - Bakterien, die er damit entdeckte und beobachtete. Die Spur von C nach D gibt die Bewegungsart von B an. (Leeuwenhoek and the early Microscope. Editor Brian Bracegirdle, 1983. Catalogue of an Exhibition in The Science Museum, London 1983.)

(Leeuwenhoek and the early Microscope. Editor Brian Bracegirdle, 1983. Catalogue of an Exhibition in The Science Museum, London 1983.)

Die 50 Jahre von 1860 bis 1910 werden das klassische Zeitalter der Mikrobiologie genannt. Wichtige methodische Grundlagen und neue wissenschaftliche Konzepte wurden erarbeitet, es gelang die Identifizierung der Erreger gefürchteter Ansteckungskrankheiten, die Gärungsprozesse wurden grundsätzlich verstanden, ja man entwickelte sogar wirksame Impfungen gegen Infektionskrankheiten. Auch praktische Folgerungen wie das Pasteurisieren und andere Anwendungen in großer Zahl ergaben sich. Diese Aufbruchszeit der Biologie ist durch viele hervorragende Persönlichkeiten geprägt, von denen Louis Pasteur (1822-1895) ( ? Abb. 1.2) und Robert Koch (1843-1910) ( ? Abb. 1.3) in der Mikrobiologie am nachhaltigsten gewirkt haben.

Abb. 1.2 Louis Pasteur (1822-1895). (H. G. Schlegel, Geschichte der Mikrobiologie, Acta Historica Leopoldina, Nr. 28, Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, Halle 1999.)

(H. G. Schlegel, Geschichte der Mikrobiologie, Acta Historica Leopoldina, Nr. 28, Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, Halle 1999.)

Abb. 1.3 Robert Koch (1843-1910). (G. Schlegel, Geschichte der Mikrobiologie, Acta Historica Leopoldina, Nr. 28, Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, Halle 1999.)

(G. Schlegel, Geschichte der Mikrobiologie, Acta Historica Leopoldina, Nr. 28, Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina, Halle 1999.)

Pasteur hatte als Chemiker vor allem technische Prozesse im Auge und war maßgeblich an der Entwicklung der Methoden der Hitzesterilisation ("Pasteurisieren") und der Desinfektion beteiligt. Diese Verfahren hatten unmittelbare praktische und bleibende Bedeutung. Für die Mikrobiologie waren keimfreie Medien die wichtigste Voraussetzung für alles Weitere. Er konnte damit überzeugend widerlegen, dass es eine Urzeugung gibt: Eine Brühe bleibt nach Hitzebehandlung steril, während in Kontrollversuchen die gewohnte Gärung oder Fäulnis einsetzt. Seine Gegner hatten gefordert, dass Luft für die Urzeugung nötig sei; also verwendete er Gefäße mit langen, gebogenen, dünnen Hälsen, durch die Luft eindringen konnte ("Schwanenhalskolben"), aber Keime aus der Luft abgehalten wurden. Er erkannte, dass die Milchsäuregärung und die alkoholische Gärung wie auch die Umwandlung von Wein zu Essig durch Mikroorganismen verursacht werden. Gärung deutete er als "Leben ohne Sauerstoff". Er leistete auch wesentliche Beiträge zur Impfung gegen Ansteckungskrankheiten.

Impfungen haben mehr Menschenleben gerettet als irgendein anderer medizinischer Fortschritt. Der Engländer Edward Jenner (1749-1823) hatte bereits 1797 die wenig gefährlichen Kuhpocken zum Impfen von Menschen gegen die gefürchteten echten Pocken verwendet. Er verwendete Lymphe aus den Pockenpusteln der Kuh, man spricht noch heute von Vakzination (von lat. vaccinia, Kuhpocken). Bevor die Pockenschutzimpfung eingeführt wurde, starb jährlich einer von 140 Menschen an Pocken, noch mehr wurden durch Pockennarben zeitlebens verunstaltet wie Beethoven. Seit 1980 sind die Pocken ausgerottet! Man wusste natürlich noch nicht um die Natur des...

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