Mikrobiologie:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart ; New York
Georg Thieme Verlag
[2018]
|
| Ausgabe: | 2., unveränderte Auflage |
| Schriftenreihe: | Taschenlehrbuch Biologie
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | XVIII, 618 Seiten Illustrationen 190 mm x 127 mm |
| ISBN: | 9783132423954 |
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Inhaltsverzeichnis XI Inhaltsverzeichnis Die Welt der Mikroorganismen ......................................... l 1.1 1.2 1.3 1.4 Winzlinge mit großem Anpassungsvermögen...................... Mileroorganismen in der Natur................................................. Mikrobielle Besiedelung von Wirtsorganismen.................... Mikroorganismen im Dienst des Menschen......................... 1 5 8 11 Struktur und Funktion der Zellen von Mikroorganismen .................................................................. 14 2.1 Die Zelle: Grundeinheit des Lebens ...................................... 14 2.1.1 Zellgröße...................................................................................... 16 2.1.2 Zellformen und Zellverbände................................................... 17 2.2 Die Endosymbiontentheorie................................................... 19 2.2.1 Endosymbiosen als flexibles Prinzip der Evolution................ 20 2.2.2 Die Entstehung der Organellen................................................. 21 2.3 Zellstrukturen............................................................................. 25 2.3.1 Zellmembranen........................................................................... 25 2.3.2 Zellhülle...................................................................................... 30 2.3.3 Exopolymere................................................................................ 39 2.3.4 Bewegungsformen ..................................................................... 42 2.3.5
Cytoskelett.................................................................................. 51 2.3.6 Zelleinschlusskörper und ihre Funktion................................. 52 2.4 Zelldifferenzierung.................................................................... 54 2.4.1 Dauerformen bei eukaryotischen Einzellern........................... 55 2.4.2 Endosporen.................................................................................. 56 2.4.3 Andere Dauerformen.................................................................. 58 Systematik und Phylogenie........................................................ 59 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 Grundlagen ................................................................................ Methoden der Bakterientaxonomie...................................... Das System der drei Urreiche................................................. Sequenzanalysen und Phylogenie............................................. Der neue Stammbaum des Lebens .......................................... Die Entwicklungslinien der Bacteria .................................... Aquificae, Thermodesulfobacteria und Thermotogae ........... Chloroflexi: Schwefelfreie Grüne Bakterien............................. Chlorobi (Grüne Schwefelbakterien)........................................ Deinococcus-Thermus................................................................. Spirochaetes................................................................................ 59 60 64 64 67 70 71 72 73 74 75
XII Inhaltsverzeichnis 3.4.6 ЗАЛ 3.4.8 3.4.9 3.4.10 3.4.11 3.4.12 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 Bacteroidetes ..................................................................... Chlamydiae.................................................................................. Cyanobacteria.............................................................................. Firmicutes.................................................................................... Oļ Actinobacteria.............................................................................. OO Proteobacteria.............................................................................. Weitere Entwicklungslinien der Bacteria ......................... · · 96 Die Entwicklungsiinien der Archaea .................................... 98 Crenarchaeota............................................................................ 500 Euryarchaeota............................................................................ 102 Weitere Entwicklungslinien der Archaea .............................. 105 Viren........................................................................................... 106 4.1 Struktur-und Vermehrungsprinzipien der Viren 106 4.2 Virale Genomtypen und Virusgruppen................................ 112 4.2.1 DNA-Viren ................................................................................ 114 4.2.2 RNA-Viren.................................................................................. 119 4.2.3 Retroviren.................................................................................. 1շ9 4.2.4
Viroide und defekte Viren........................................................ 1շ8 4.2.5 Prionen...................................................................................... 429 4.3 Strategien der Virusinfektion............................................... І29 4.4 Methoden zum Nachweis von Viren.................................... 134 4.4.1 Elektronenmikroskopische Nachweisverfahren.................... 134 4.4.2 Zellbiologische Nachweisverfahren......................................... 135 4.4.3 Molekularbiologische Nachweisverfahren............................. 137 4.4.4 Immunologische Nachweisverfahren .................................... 138 Pilze ........................................................................................... I40 5.1 Was sind Piize?....................................................................... 140 5.1.1 Das System der Pilze................................................................. 141 5.1.2 Der Aufbau der pilzlichen Zelle............................................... 142 5.1.3 Stoffwechsel der Pilze............................................................... 147 5.1.4 Sekundärmetabolite................................................................. 147 5.2 Molelmlarbiologie mit Piizen................................................. 160 5.2.1 Mutation und Selektion .......................................................... 150 5.2.2 Transformation mit Pilzen ...................................................... 154 5.3 Alternative Wuchsformen: Hefe oder Hyphe?.................. 156 5.4
Sporenbildung.......................................................................... 161 5.4.1 Pilze können sehen ֊ Lichtwahrnehmung............................. 165 5.4.2 Püze haben eine innere Uhr.................................................... 169 5.4.3 Altersforschung bei Pilzen........................................................ 170
Inhaltsverzeichnis 5.4.4 5.4.5 5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.7 5.7.1 5.7.2 5.7.3 Sex ja - Inzucht nein: Die Wahl des richtigen Partners ... Kommunikation über Pheromone.......................................... Pilze als Lebenspartner.......................................................... Flechten.................................................................................... Die Mykorrhiza......................................................................... Pathogene Pilze....................................................................... Kuriositäten.............................................................................. „Schießende“ Pilze................................................................... „Pilze“ auf Wanderschaft ........................................................ „Räuberische Pilze“................................................................... XIII 171 173 177 177 180 183 187 187 187 189 Mikrobielle Genetik....................................................................... 190 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.4 6.4.1 6.5 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.6.4!! Das genetische System der Mikroorganismen.................. Struktur der DNA..................................................................... Mikrobielle Genome................................................................ Mikrobielle Chromosomen..................................................... DNA-Replikation....................................................................... Transkription
........................................................................... Translation................................................................................ Proteinfaltung, Modifikation und Stabilität........................... Veränderungen der Erbsubstanz durch Mutationen .... Mutationen und Mutanten..................................................... DNA-Reparatur-Mechanismen................................................. Veränderungen der Erbsubstanz durch Rekombination Biologie der Plasmide............................................................ Replikationsursprung, Kopienzahl und Kompatibilität .... Transponierbare Elemente................................................... Gentransfer.............................................................................. Transformation......................................................................... Transduktion.............................................................................. Konjugation .............................................................................. Einschränkung des Gentransfers durch Restriktion und Modifikation ..................................................................... 190 190 194 197 201 204 207 211 213 214 227 230 233 233 238 240 240 244 247 254 Mikrobielles Wachstum.............................................................. 257 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 7.2.1 Wachstumsansprüche von Mikroorganismen.................. Makro-und Mikroelemente...................................................
Wachstumsfaktoren................................................................ Nährmedien ............................................................................. Wachstum und Vermehrung................................................. Zellteilung bei Mikroorganismen .......................................... 257 257 260 261 262 263
XIV Inhaltsverzeichnis 7.2.2 7.2.3 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 Wachstum bei Mikroorganismen......................... 265 Messung des Wachstums.................................................... 271 Sicherheit im Umgang mit Mikroorganismen ... ........ 277 Sterilisation und Desinfektion......................................... 278 Sicherheit im Labor............................................................... 281 Kultivierung von Mikroorganismen.................................. 285 Kultivierung im Labormaßstab............................................ 285 Kultivierung im industriellen Maßstab.......... .................... 289 Statische und kontinuierliche Kultur.................................... 290 Anreicherung von Mikroorganismen .......................................294 Isolierung von Mikroorganismen .................. 295 Identiñzierung und Charakterisierung von Mikroorganismen......................................................... 299 Mikroskopische Untersuchungen ................................. 299 Untersuchung von Stoffwechselprozessen.................. 300 Molekularbiologische Untersuchungen.............. 303 Der Energiestoffwechsel der Mikroorganismen ........ .. 304 8.1 8.1.1 8.1.2 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 8.5 8.5.1 8.5.2 Grundprinzipien des Energiestoffwechsels ..................... Energie- und Leistungsstoffwechsel und ihre Verknüpfung Stoffwechselvielfalt der Mikroorganismen ......................... Bioenergetische
Grundlagen.............................................. Änderung der Freien Energie im Verlauf einer chemischen Reaktion ........................................................... Redoxreaktionen und das Redoxpotential........................... Das elektrochemische Potential ........................... Mechanismen der Energiekonservierung......................... Substratstufenphosphorylierung.......................................... Elektronentransportphosphorylierung.................................. Phototrophie........................................................................ Photosynthetische Pigmente................................................ Antennensysteme und photosynthetische Membranen.... Reaktionszentren der Photosysteme.................................... Lichtgetriebener Elektronentransport mit einem Photosystem .............................................................. Lichtgetriebener Elektronentransport mit zwei Photosystemen............................................................. Die lichtgetriebene Protonenpumpe der Haloarchaea........ Chemoorganotrophie: I. Zentrale Abbauwege zur Oxidation organischer Verbindungen....................... Die Glykolyse: Der Embden-Meyerhof-Parnas-Weg.......... Der Entner-Doudoroff-Weg.................................................. 304 304 306 309 311 314 316 319 320 321 333 336 338 340 340 343 346 349 350 352
Inhaltsverzeichnis 8.5.3 8.5.4 8.5.5 8.5.6 8.6 XV Der Phosphoketolase-Weg ..................................................... Oxidation des Pyruvats............................................................ Der Citratzykius ...................................................................... Die ß-Oxidation der Fettsäuren.............................................. Chemoorganotrophie: II. Aerobe und anaerobe Atmung.................................................................. Aerobe Atmung......................................................................... Nitratatmung........................................................................... Fumaratatmung ...................................................................... Sulfatatmung ........................................................................... Methanogenese......................................................................... Acetogenese............................................................................. Chemoorganotrophie: III. Gärung......................................... Milchsäuregärung.................................................................... Ethanolgärung........................................................................... Gemischte Säuregärung ......................................................... Propionsäuregärung................................................................ Buttersäuregärung und Lösungmittelgärung........................ Vergärung von Aminosäuren................................................... Vergärung von
Citrat................................................................ Chemolithotrophie ................................................................. Nitrifikanten: Ammonium- und nitritoxidierende Bakterien.................................................................................... Sulfurikanten: Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen........................................................... Eisenoxidierende Bakterien..................................................... Wasserstoffoxidierende Bakterien.......................................... Kohlenmonoxidoxidierende Bakterien ................................. 391 392 393 393 Biosyntheseleistungen von Mikroorganismen............... 9.1 Stoffaufnahme und Transport ............................................ 9.2 Das Netzwerk des Stoffwechsels.......................................... 9.2.1 Anaplerotische Reaktionen..................................................... 9.2.2 COrFixierung in Prokaryoten................................................ 9.3 Die Biosynthese von Monomeren in Mikroorganismen 9.3.1 Monosaccharide...................................................................... 9.3.2 Aminosäuren............................................................................. 9.3.3 Nucleotide................................................................................. 9.3.4 Fettsäuren................................................................................. 9.4 Die Synthese von Polymeren in Mikroorganismen......... 9.4.1 Polysaccharide
......................................................................... 9.4.2 Lipide........................................................................................ 395 395 402 404 408 414 415 417 421 424 427 428 429 8.6.1 8.6.2 8.6.3 8.6.4 8.6.5 8.6.6 8.7 8.7.1 8.7.2 8.7.3 8.7.4 8.7.5 8.7.6 8.7.7 8.8 8.8.1 8.8.2 8.8.3 8.8.4 8.8.5 355 355 355 357 359 361 364 365 366 367 371 374 376 378 379 381 383 385 386 388 391
XVI Inhaltsverzeichnis 9.4.3 Nucleinsäuren und Proteine....................................................433 9.5 Die Synthese der bakteriellen Zellwand............................ 435 9.5.1 Die Biosynthese des Peptidoglykans.................................... 435 9.5.2 Biosynthese archaebakterieller Zellwände ............................ 442 Anpassungsfähigkeit von Mikroorganismen................... 444 10.1 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.3 10.3.1! 10.3.2! 10.4 10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4 10.5 10.5.1 10.5.2 10.5.3 10.5.4 10.6 10.6.1 10.6.2 10.6.3 10.6.4 10.7 10.7.1 10.7.2 Grundlagen der Anpassung von Mikroorganismen an Veränderungen in ihrem Lebensraum......................... 444 Organismus und Umwelt.............................................. 444 Umweltreiz und molekulare Antwort ................... 445 Regulatoren der Anpassung ...................................................447 Regulon, Modulon, Stimulon..................................... 449 Anpassung an Temperaturbedingungen......... ...................452 Anpassung an extreme Temperaturen.................................... 453 Hitzeschock-Antwort ............................................ 455 Kälteschock-Antwort............................................................. 457 Anpassung an pH-Bedingungen........................................ 458 Anpassung an Lebensräume mit extremen pH-Werten .... 460 Säure-Base-Schock-Antwort............................................... 461 Anpassung an osmotische Bedingungen ......................... 463
Wasseraktivität............................................................. .. · · · 463 Halophile Mikroorganismen................................. 465 Anpassung an Standorte extremer Osmolarität..................... 466 Osmoschock-Antwort........................................................... 466 Anpassung an Sauerstoffpartialdruck und Sauerstoffstress........................................................... 469 Sauerstoff und Energiegewinnung........................................ 469 Regulation des Energiestoffwechsels.................................... 470 Sauerstoffstress..................................................................... 472 Sauerstoffstress-Antwort........... ........................................... 473 Stoffwechselsteuerung durch stringente Kontrolle, Attenuation, RNA-Schalter, Stationärphase und Katabolitenregulation......................................................... 475 Stringente Kontrolle............................................................. 476 Steuerung der Aminosäure- und Cofaktorenbiosynthese auf Ebene der RNA durch Attenuation und RNA-Schalter . . 478 Stationärphase und generelle Stressantwort..........................480 Regulation des Katabolismus .............................................. 483 Regulation der Assimilation und Fixierung von Stickstoff........................................................................ 486 Regulation der Stickstoffassimilation .................................. 487 Kontrolle der Stickstofffixierung.......................................... 489
Inhaltsverzeichnis 10.8 10.9 10.9.1 10.9.2 XVII Regulation der Phosphorassimilation ............................... 491 Regulation der Sporulation von Baallus subtilis............. 493 Sporenbildung bei Bakterien................................................... 493 Molekulare Regulation der Sporenbildung in ß. subtilis ... 495 Einfluss von Mikroorganismen auf Natur und Mensch 498 П.1 11.1.1 11.1.2 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.3.5 11.3.6 Auf-und Abbau von Biomasse............................................ Der Biomassekreislauf.............................................................. Zusammensetzung und Depolymerisierung der Biomasse Stoffkreisläufe......................................................................... Kohlenstoffkreislauf................................................................ Stickstoffkreislauf.................................................................... Schwefelkreislauf.................................................................... Phosphorkreislauf.................................................................... Mikrobielle Besiedelung des Menschen............................. Die Normalflora des Menschen.............................................. Pathogene Mikroorganismen................................................... Übertragungswege.................................................................. Infektionskrankheiten des Menschen................................... Infektionsschutz......................................................................
Infektionstherapie.................................................................... 498 498 500 512 513 517 524 528 529 530 533 536 536 545 546 Mikrobielle Biotechnologie....................................................... 549 12.1 12.1.1 12.1.2 12.2 12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.3 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.4 12.4.1 12.4.2 Mikroorganismen und mikrobielle Enzyme im Dienste des Menschen ................................................... Wirtschaftliche Bedeutung der mikrobiellen Biotechnologie Der Einsatz von Mikroorganismen in der Biotechnologie . . Lebensmittelherstellung und -Veredelung........................ Fermentierte Lebensmittel..................................................... Alkoholische Getränke ........................................................... Essig.......................................................................................... Stoffproduktion mit Mikroorganismen............................. Ablauf biotechnologischer Produktionsverfahren................ Biomasse als Produkt.............................................................. Mikrobielle Produkte für Gesundheit und Ernährung......... Mikrobielle Produkte für technische Zwecke ...................... Mikrobielle Produktion von Enzymen................................... Stoffumwandlung mit Mikroorganismen und Enzymen Biotransformationen................................................................ Stoffumwandlung mit mikrobiellen Enzymen...................... 549 551 552 555 555 556 557 558 559 561 562 573 574 576 577 577
XVIII Inhaltsverzeichnis 12.5 12.5.1 12.5.2 12.5.3 12.5.4 Umweltbiotechnologie .............................................. Abwasseraufbereitung.............................................................. Abbau von Naturstoffen.......................................................... Bodensanierung und Abbau von Xenobiotika...................... Mikrobielle Luftreinigung........................................................ Anhang ........................................................................................... 580 580 583 583 584 587 Bildquellen....................................................................................... 587 Sachverzeichnis............................................................................... 589
gfeUotiicksWrbund Kataloganreicherung von UB Augsburg K000307902 Bestell-Nr.: System-Nr.: BV-Nr.: K000307902 030504081 BV045113817 Bestelldatum: 11.11.2019 Titel: Mikrobiologie Verfasser: Munk, Katharina ISBN: 978-3-13-242395-4 Ort: Stuttgart ; New York Jahr: 2018 Anreicherungstyp: Klappentext Aufloesung: 300dpi (Standard) Farbe: s/w (Text) Zeichensatz: IS08859-1 Bearbeiter: TM Hinweise: Digitalisierung UB Augsburg - ADAM Catalogue Enrichment
Im Bachelor-Studium der Biologie erlernen Sie in kurzer Zeit das Grundwissen aller biologischen Fachdisziplinen. Die Taschenlehrbuch-Reihe zur Biologie unterstützt Sie dabei und vermittelt Ihnen ein fundiertes Verständnis für biolo gische Zusammenhänge und Prinzipien. In Lehre und Forschung erfahrene Autoren garantieren Kompetenz im Hinblick auf Inhalt und Prüfungsrelevanz. Dieser Band zur MikrobiologieĮ vermittelt Ihnen das Grundwissen zu Bacteria, Archaea, Viren und Pilzen. Die vielfältigen Wege mikrobieller Energiegewinnung und Biosynthesen werden verständlich dargestellt, ebenso die molekularen und genetischen Prozesse, die den Mikroorganismen ihre enorme Anpassungsfähig keit verleihen, ihre Bedeutung für globale Stoffkreisläufe und ihr Einsatz in der mikrobiellen Biotechnologie. Das didaktische Konzept macht das Lesen zum Vergnügen: • Kurz gefasste, aber dennoch verständliche Texte mit vielen Hervorhebungen sind leicht zu erfassen. • Farbig markierte Abschnitte informieren Sie über Anwendungsmög lichkeiten, die sich aus den beschriebenen biologischen Prinzipien ergeben, und über konkrete Methoden. • Zahlreiche farbige Abbildungen und eindrucksvolle mikroskopische oder elektronenmikroskopische Aufnahmen helfen Ihnen, sich komplexe Sachverhalte leicht zu erschließen. • Repetitorien am Ende der Abschnitte greifen die wichtigsten neuen Begriffe nochmals auf und sind ideal zum Lernen und zum Nachschlagen! ^ Online-Version Die Inhalte dieses Buches können Sie sich online freischalten und sie dann mit allen gängigen Smartphones, Tablets und PCs nutzen. Prüfungsfra9en mit
Antworten im Internet unter www.thieme.de|go| ISBN 978-3-13-242395-4 9783132423954 Ψ tascheniehrbuch 9783132 423954 www.thieme.de biologie
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