Extremophile Mikroorganismen: von der Anpassung zur Anwendung
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Spektrum
[2017]
|
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
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| Beschreibung: | IX, 175 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm |
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EINLEITUNG....................................................................................................
1
1.1 DEFINITION EXTREMER
LEBENSRAEUME.............................................................................
2
1.2 DIE GRENZEN DES
LEBENS..............................................................................................
3
1.3 SCHWERPUNKTE DES WISSENSCHAFTLICHEN
INTERESSES.................................................... 5
1.4 A
USBLICK.......................................................................................................................
6
LITERATUR.......................................................................................................................
6
2
HYPERTHERMOPHILE.....................................................................................
9
2.1 VORKOMMEN HEISSER
LEBENSRAEUME.............................................................................
10
2.2 THERMOPHILE UND HYPERTHERMOPHILE
MIKROORGANISMEN.......................................... 12
2.2.1 KARDINALPUNKTE DES
WACHSTUMS..................................................................................
12
2.2.2 DIE TEMPERATURGRENZEN VERSCHIEDENER ORGANISMENGRUPPEN UND DIE
ENTDECKUNG HYPERTHERMOPHILER MIKROORGANISMEN
.....................................................
13
2.2.3 HYPERTHERMOPHILE BACTERIA UND
ARCHAEA.....................................................................
16
2.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN HYPERTHERMOPHILER MIKROORGANISMEN
AN IHRE
LEBENSRAEUME...................................................................................................
19
2.3.1 MECHANISMEN ZUR STABILISIERUNG UND ERHALTUNG DER
FUNKTIONSFAEHIGKEIT
VON PROTEINEN BEI HOHEN
TEMPERATUREN.....................................................................
20
2.3.2 MECHANISMEN ZUR STABILISIERUNG VON MEMBRANEN BEI HOHEN
TEMPERATUREN
.............
23
2.3.3 MECHANISMEN ZUR STABILISIERUNG VON NUCLEINSAEUREN BEI HOHEN
TEMPERATUREN
..........
27
2.4 ERKENNTNISSE AUS GENOMANALYSEN VON HYPERTHERMOPHILEN MIKROORGANISMEN
__
30
2.5 ENTSTANDEN DIE ERSTEN LEBENSFORMEN UNTER HEISSEN BEDINGUNGEN?
.......................
32
2.6 ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN HYPERTHERMOPHILER MIKROORGANISMEN
.......................
34
LITERATUR.......................................................................................................................
38
3
PSYCHROPHILE
.............................................................................................................
41
3.1 VORKOMMEN KALTER
LEBENSRAEUME...............................................................................
42
3.2 PSYCHROPHILE
MIKROORGANISMEN..................................................................................
45
3.2.1 MIKROBIOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN IN AQUATISCHEN
SYSTEMEN..................................... 46
3.2.2 MIKROBIOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN AN PERMAFROSTBOEDEN
...........................................
48
3.2.3 MIKROBIELLES LEBEN IN DEN TROCKENTAELERN DER
ANTARKTIS............................................... 49
3.2.4 GIBT ES EINE TIEFSTTEMPERATUR FUER MIKROBIELLES LEBEN?
................................................
50
3.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN PSYCHROPHILER MIKROORGANISMEN
AN IHRE
LEBENSRAEUME...................................................................................................
52
3.3.1 ANPASSUNG VON ENZYMEN AN TIEFE
TEMPERATUREN...................................................... 52
3.3.2 VERAENDERUNGEN DER MEMBRANSTRUKTUR BEI TIEFEN TEMPERATUREN
..............................
52
3.3.3
KAELTESCHOCK-REAKTION.................................................................................................
54
3.3.4 PROTEINE MIT DER FAEHIGKEIT, DIE EISBILDUNG ZU
BEEINFLUSSEN....................................... 55
3.3.5 MOEGLICHE BEDEUTUNG VON POLYHYDROXYVERBINDUNGEN FUER DAS UEBERLEBEN
VON PSYCHROPHILEN UND PSYCHROTOLERANTEN ORGANISMEN BEI
KALTEN
TEMPERATUREN...................................................................................................
60
3.4 GENOM-SEQUENZIERUNG VON PSYCHROPHILEN BAKTERIEN
.............................................
60
3.5 ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN KAELTELIEBENDER
MIKROORGANISMEN................................ 61
LITERATUR.......................................................................................................................
63
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
4 P IE Z O P H ILE
..................................................................................................................
67
4.1 VORKOMMEN VON LEBENSRAEUMEN MIT HOHEN
DRUECKEN............................................... 68
4.2 PIEZOTOLERANTE UND PIEZOPHILE
MIKROORGANISMEN.................................................... 69
4.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN PIEZOTOLERANTER UND PIEZOPHILER
MIKROORGANISMEN AN IHRE
LEBENSRAEUME...................................................................
71
4.3.1 GRUNDLEGENDE ASPEKTE DES EINFLUSSES VON ERHOEHTEN HYDROSTATISCHEN
DRUECKEN AUF ESSENZIELLE LEBENSFUNKTIONEN
.................................................................
71
4.3.2 EINFLUSS VON ERHOEHTEN HYDROSTATISCHEN DRUECKEN AUF
ESCHERICHIA COLI
...........................
71
4.3.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN PSYCHROPHILER
MIKROORGANISMEN....................................... 73
4.4 GENOMSTUDIEN AN PIEZOPHILEN
MIKROORGANISMEN.................................................... 74
4.5
ANWENDUNGSASPEKTE...................................................................................................
74
LITERATUR.......................................................................................................................
75
5 A C ID O P H ILE
...............................................................................................
79
5.1 VORKOMMEN SAURER
LEBENSRAEUME...............................................................................
80
5.2 ACIDOPHILE UND ACIDOTOLERANTE
MIKROORGANISMEN.................................................... 81
5.2.1 ACIDOPHILE
ARCHAEA......................................................................................................
83
5.2.2 ACIDOTOLERANTE UND ACIDOPHILE BACTERIA
......................................................................
85
5.2.3 ACIDOTOLERANTE UND ACIDOPHILE EUKARYA
......................................................................
86
5.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN ACIDOPHILER MIKROORGANISMEN AN IHRE
LEBENSRAEUME... 87
5.3.1 PROTONENTRANSLOZIERENDE
PROZESSE...............................................................................
87
5.3.2 PROTONENVERBRAUCHENDE
PROZESSE...............................................................................
89
5.3.3 EINFLUSS SAURER UMWELTBEDINGUNGEN AUF
ATMUNGSPROZESSE..................................... 89
5.4 ERKENNTNISSE AUS SEQUENZIERUNGEN DER GENOME ACIDOPHILER
MIKROORGANISMEN... 92
5.5 ANGEWANDTE
ASPEKTE.................................................................................................
93
5.5.1 BEDEUTUNG DER ACIDOTOLERANZ BEI
KRANKHEITSERREGERN................................................. 93
5.5.2 ENTSTEHUNG VON
KARIES.................................................................................................
94
5.5.3 ZERSETZUNG VON
BETON...................................................................................................
94
5.5.4 ANWENDUNG VON
MILCHSAEUREBAKTERIEN........................................................................
95
5.5.5 HERSTELLUNG VON
ESSIG...................................................................................................
97
5.5.6
CITRONENSAEUREPRODUKTION............................................................................................
98
5.5.7
ERZLAUGUNG...................................................................................................................
99
LITERATUR.......................................................................................................................
104
6 A LK A LIP H ILE
................................................................................................................
107
6.1 VORKOMMEN ALKALISCHER LEBENSRAEUME
......................................................................
108
6.2 ALKALIPHILE UND ALKALITOLERANTE
MIKROORGANISMEN.................................................... 110
6.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN ALKALIPHILER MIKROORGANISMEN AN IHRE
LEBENSRAEUME... 113
6.4 ERKENNTNISSE AUS SEQUENZIERUNGEN DER GENOME ALKALIPHILER
MIKROORGANISMEN... 116
6.5 ANGEWANDTE
ASPEKTE.................................................................................................
117
LITERATUR.......................................................................................................................
120
7 H A LO P H ILE
....................................................................................................................
125
7.1 VORKOMMEN VON LEBENSRAEUMEN MIT HOHEN OSMOTISCHEN BELASTUNGEN
..................
126
7.2 HALOPHILE UND HALOTOLERANTE MIKROORGANISMEN
.......................................................
128
7.2.1
EUKARYA.........................................................................................................................
128
7.2.2
ARCHAEA.........................................................................................................................
129
7.2.3
BACTERIA.........................................................................................................................
131
INHALTSVERZEICHNIS
7.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN VON HALOTOLERANTEN UND HALOPHILEN
MIKROORGANISMEN........................................................................................................
132
7.3.1
KCL-TYP........................................................................................................................
132
7.3.2
OSMOTIKA-TYP..............................................................................................................
133
7.4 DYNAMISCHE VERAENDERUNGEN DER INTRAZELLULAEREN SOLUTKONZENTRATIONEN
NACH AENDERUNG DES SALZGEHALTS IM
MEDIUM.............................................................. 136
7.5 NUTZUNG KOMPATIBLER SOLUTE DURCH ANDERE MIKROORGANISMEN
................................
137
7.6 SEQUENZIERUNGEN DER GENOME HALOPHILER MIKROORGANISMEN
.................................
138
7.7 ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN HALOPHILER UND HALOTOLERANTER
MIKROORGANISMEN
__
139
7.7.1 ANWENDUNGEN BEI DER HERSTELLUNG VON
LEBENSMITTELN............................................... 139
7.7.2 KOMMERZIELLE NUTZUNG VON KOMPATIBLEN SOLUTEN
.......................................................
140
7.7.3
CAROTINOIDE...................................................................................................................
140
7.7.4 MOEGLICHE WEITERE
PRODUKTE..........................................................................................
142
LITERATUR.......................................................................................................................
143
8
STRAHLUNGSRESISTENTE MIKROORGANISMEN
........................................................... 147
8.1 VORKOMMEN UND WIRKUNG VON IONISIERENDER STRAHLUNG UND
KURZWELLIGEM
UV-LICHT...............................................................................................
148
8.1.1
Y-STRAHLUNG...................................................................................................................
148
8.1.2 KURZWELLIGES
UV-LICHT...................................................................................................
148
8.2 STRAHLUNGSRESISTENTE
MIKROORGANISMEN.....................................................................
149
8.3 ANPASSUNGSMECHANISMEN STRAHLUNGSRESISTENTER MIKROORGANISMEN
......................
150
8.3.1
DNA-REPARATUR-MECHANISMEN.....................................................................................
151
8.3.2 STRUKTURELLE BESONDERHEITEN IN DER NUCLEOID-ORGANISATION
........................................
152
8.3.3 ENZYMATISCHE UND NICHTENZYMATISCHE ANTIOXIDATIONSSYSTEME
...................................
153
8.4 KORRELATION VON STRAHLUNGS- UND AUSTROCKNUNGSRESISTENZ
......................................
155
8.5 ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN STRAHLUNGSRESISTENTER MIKROORGANISMEN
....................
156
LITERATUR.......................................................................................................................
157
9
EXTREMOPHILE ORGANISMEN UND ASTROBIOLOGIE
............................................... 159
9.1 UEBERLEBEN VON (MIKRO-)ORGANISMEN IM
WELTRAUM.................................................... 160
9.1.1 EINFLUSS VON STRAHLUNG, TEMPERATUR UND VAKUUM
.......................................................
161
9.1.2 EXPERIMENTELLE
BEFUNDE...............................................................................................
161
9.2 MOEGLICHKEITEN EXTRATERRESTRISCHEN
LEBENS................................................................
162
9.2.1
MARS.............................................................................................................................
163
9.2.2 DIE SATURNMONDE TITAN UND ENCELADUS UND DER JUPITERMOND EUROPA
.......................
165
9.3 DIE EXTREMOPHILEN MIKROORGANISMEN DER ERDE ALS MODELLORGANISMEN
FUER MOEGLICHES EXTRATERRESTRISCHES
LEBEN...................................................................
167
LITERATUR.......................................................................................................................
169
SERVICETEIL
SACHVERZEICHNIS...........................................................................................................
173
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