Mikrobiologie - Wolfgang Fritsche

3. Überarbeitete Auflage, Spektrum, Akademischer Veralg, Gustav Fischer

Anschriften der Autoren

Prof. Dr. Wolfgang Fritsche
Institut für Mikrobiologie
Universität Jena
Philosophenweg 12
07743 Jena

PD Dr. Frank Laplace
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Heinemannstraße 2
532175 Bonn


Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung: Entwicklung und Bedeutung der Mikrobiologie

1.1 Mikrobiologie als Wissenschaftsdisziplin
1.2 Historische Entwicklung
1.3 Bedeutung der Mikrobiologie

Teil I Cytologie und Taxonomie: Einheit und Mannigfaltigkeit

2 Wesen der Mikroorganismen

2.1 Pro- und Eukaryoten
2.2 Kleine Zelldimensionen - große Leistungen
2.3 Anpassung
2.4 Vielfalt biochemischer Leistungen

3 Struktur und Funktion der prokaryotischen Mikrobenzelle

3.1 Aufbau und Zusammensetzung
3.2 Nucleoid und Plasmide
3.3 Cytoplasma und Ribosomen
3.4 Zellmembran
3.5 Zellwand
3.6 Kapseln und Schleime
3.8 Reservestoffe

4 Struktur und Funktion der eukaryotischen Mikrobenzelle

4.1 Wesen der Pilze
4.2 Bau der Pilzzelle
4.3 Zellkern sowie Kern- und Zellteilung
4.4 Cytoplasma, intrazelluläre Membranen und Mitochondrien
4.5 Zellmembran
4.6 Zellwand

5 Vielfalt der Prokaryoten: Archae und Bacteria

5.1 Evolutionäre Aspekte
5.2 Universeller Stammbaum der Organismen
5.3 Taxogenie und Phylogenie
5.4 Charakteristika der Archaea
5.5 Hyperthermophile Archae
5.6 Methanogene Archaea und Methanogenese
5.7 Extrem halophile Archaea

6 Hauptgruppen der Eubakterien (Bacteria)

6.1 Phototrophe Eubakterien
6.1.1 Grüne Bakterien und Purpurbakterien
6.1.2 Oxigene phototrophe Bakterien: Cyanobakterien
6.2 Chemolitotrophe Bakterien: Nitrifikanten, Schwefel und Wasserstoff produzierende Bakterien
6.3 Sulfat reduzierende Bakterien
6.4 Pseudomonaden, Methylotrophe Bakterien und Essigsäurebakterien
6.5 Stickstoff bindende Bakterien
6.6 Enterobakterien und nahestehende Gattungen
6.7 Vibrionen und Spirillen
6.8 Myxobakterien, knospende und gestielte Bakterien
6.9 Gram-positive Stäbchen und Coccen
6.10 Endosporenbildner: Bacillus und Clostridium
6.11 Coryneforme Bakterien und Actinomyceten
6.12 Spirochaeten
6.13 Rickettsien und Chlamydien: Intrazelluläre Parasiten

7 Hauptgruppen der Schleimpilze und Pilze

7.1 Myxomycota (Schleimpilze)
7.1.1 Acrasiomyceten (zelluläre Schleimpilze)
7.1.2 Myxomyceten (Echte Schleimpilze)
7.1.3 Plasmodiophoromyceten (Parasitische Schleimpilze)
7.2 Fungi (Pilze)
7.2.1 Oomyceten
7.2.2 Chytridiomyceten
7.2.3 Zygomyceten (Jochpilze)
7.2.4 Ascomyceten (Schlauchpilze)
7.2.5 Basidomyceten (Ständerpilze)
7.2.6 Deuteromyceten (Fungi imperfecti)

8 Viren: Struktur, Vermehrung und Vertreter

8.1 Wesen der Viren
8.2 Bacteriophagen
8.2.1 Vermehrung eines virulenten Phagen: Lytischer Zyklus
8.2.2 Lysogenie: Temperente Phagen und lysogene Bakerien
8.3 Pflanzenviren
8.4 Insektenviren
8.5 Humanpathogene Viren
8.5.1 Ausgewählte Vertreter
8.5.2 Retroviren: HIV und AIDS
8.6 Anhang: Prionen und BSE

Teil II Physiologie und Biochemie: Stoffwechselaktivitäten

9 Grundprozesse des mikrobiellen Stoffwechsels

9.1 Katabolismus, Anabolismus und Wachstum
9.2 Energetische Aspekte
9.3 Elektronentranport, Protonenmotorische Kraft und ATP-Bildung
9.4 Haupttypen des mikrobiellen Stoffwechsels

10 Atmungsprozesse

10.1 Atmung
10.1.1 Embden-Meyerhof-Parnas-Weg (Fructose-1,6-bisphophat-Weg)
10.1.2 Oxidative Pyruvat-Decarboxylierung
10.1.3 Tricarbonsäure-Zyklus
10.1.4 Atmungskette
10.1.5 Entner-Doudoroff-Weg (2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Weg)
10.1.6 Pentosephophat-Zyklus
10.2 Unvollständige Oxidation der Essigsäurebakterien
10.3 Anaerobe Atmung
10.3.1 Nitratatmung (Denitrifikation)
10.3.2 Sulfatreduktion
10.3.3 Eisen(III)- und Mangan(IV)-Reduktion

11 Gärungen

11.1 Alkoholgärung
11.2 Milchsäure-Gärung
11.3 Propionsäure-Gärung
11.4 Gemischte Säure-Gärung und 2,3-Butandiol-Gärung
11.5 Buttersäure- und Butanol-Aceton-Gärung
11.6 Proteinabbau und Vergärung von Aminosäuren
11.7 Anaerobe Acetogenese

12 Chemolitotrophie und Phototrophie

12.1 Chemolitotrophie
12.1.1 Oxidation von Schwefelverbindungen
12.1.2 Eisen(II)-Oxidation
12.1.3 Nitrifikation
12.1.4 Wasserstoff- und Kohlenmonoxid-Oxidation
12.2 CO2-Assimilation durch den Calvin-Zyklus
12.3 Bakterielle Photosynthese
12.3.1 Oxygene Photosynthes

13 Stickstoff-Fixierung

13.1 Stickstoffbindungen der freilebenden Bakterien
13.1.1 Biochemie der Stickstoffbindung
13.1.2 Schutz der Nitrogenase vor Sauerstoff
13.3 Die Actinorhiza

14 Abbau von Natur- und Fremdstoffen

14.1 Abbau der Polysaccaride
14.1.1 Cellulose-Abbau (Cave: ungleich Zellulitis-Abbau: harhar ;-)
14.1.2 Hemicellulose-Abbau am Beispiel des Xylans
14.1.3 Abbau von Pectin und Agar
14.1.4 Abbau von Chitin
14.1.5 Stärke-Abbau
14.2 Lipidhydrolyse und Fettsäureabbau
14.3 Abbau von aliphatischen Kohlenwasserstoffen
14.4 Lignin-Abbau
14.5 Aerober Abbau von aromatischen Kohlenwasserstoffen
14.6 Anaerober Abbau von aromatischen Verbindungen
14.7 Abbau und Cometabolismus ausgewählter Fremdstoffe
14.8 Methan- und Methanol-Verwertung: Methylotrophie

15 Biosynthese von Zellkomponenten und Stoffwechselregulationen

15.1 Stoffaufnahme
15.2 Glyoxylsäure-Zyklus- und Gluconeogenese
15.3 Anaplerotische Reaktionen und Aminosäuresynthese
15.4 Biosynthese von Makromolekülen: Peptidoglykane und Proteine
15.4.1 Peptidoglykansynthese
15.4.2 Proteinsynthese
15.5 Stoffwechselregulation
15.6 Komplexe Regulationssystem
15.7 Interzelluläre Kommunikation und Quorum sensing


16 Wachstum und Differenzierung

16.1 Zellteilung der Bakterien
16.2 Endosporenbildung der Bakterien
16.3 Wachstum von Bakterienpopulationen
16.4 Kontinuierliche Kultur
16.5 Wachstum und Differenzierung der Pilze

17 Einfluss von Umweltfaktoren auf das Wachstum, Adaptionsphänomene und Wachstumshemmung

17.1 Temperatur
17.1.1 Wachstum bei niedrigen Temperaturen
17.1.2 Wachstum bei hohen Temperaturen
17.1.3 Wachstumshemmung: Hitzesterilisation
17.2 Wasseraktivität und osmotischer Stress
17.3 Wasserstoffionen-Konzentration
17.4 Chemische Konservierungs- und Desinfektionsmittel
17.5 Strahlungen

Teil III Mikrobengenetik: Stabilität und Variabilität

18 Vom Gen zum Protein

18.1 Transkription
18.2 Translation
18.2.1 Komponenten der Translation
18.2.2 Ablauf der Translation

19 Mutationen und Rekombinationen

19.1 Mutationen
19.2 Reparatur von DNA-Schäden
19.3 Rekombinationen
19.3.1 Rekombinationen bei Bakterien
19.3.2 Rekombinationen bei eukaryotischen Mikroorganismen

20 Gentechnik

20.1 Herstellung rekombinanter DNA
20.2 Herstellung von Genbanken
20.3 Analyse klonierter Gene
20.4 Die Polymerase-Ketten-Reaktion
20.5 Genomforschung an Mikroorganismen

Teil IV Ökologie: Interaktionen und Integration

21 Prinzipien der Mikrobenökologie

21.1 Integration in die Umwelt
21.2 Evolutionäre Anpassung
21.3 Phänotypische Anpassung
21.4 Interaktionen

22 Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen

22.1 Sukzessionen
22.2 Antagonismen: Amensalismus und Parasitismus
22.3 Mutualistische Symbiosen

23 Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismene und Pflanzen

23.1 Phytopathogene Mikroorganismen
23.2 Mutualistische Symbiosen in der Rhizosphäre: Mykorrhiza

24 Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen, Mensch und Tieren

24.1 Antagonistische Interaktionen
24.1.1 Humanpathogene Mikroorganismen
24.1.2 Insektenpathogene Mikroorganismen
24.2 Mutualistische Interaktionen
24.2.1 Mikrobielle Prozesse im Pansen (hin und wieder kocht CD Rinderpansen i.d. Küche: riecht und sieht merkwürdig aus, schmeckt aber ganz interessant)
24.2.2 Insekten-Symbiosen
24.2.3 Symbiosen mit Meerestieren

25 Boden-Mikrobiologie

25.1 Mineralisierung: Kohlenstoff- und Energiefluss
25.2 Stickstoffkreislauf
25.3 Phophatkreislauf

26 Gewässer- und Sediment-Mikrobiologie

26.1 Seen als Ökosysteme
26.2 Mikrobiologie Abbauleistungen in Seen und Meeren
26.3 Gezeitenbereiche, Mikrobenmatten und Schwefelkreislauf
26.4 Aspekte des Phosphatkreislaufs
26.5 Selbstreinigungspotential der Fließgewässer

27 Mikroorganismen und globale Stoffkreisläufe

27.1 Globaler Kohlenstoffkreislauf der Natur- und Fremdstoffe
27.2 Methan-Kreislauf
27.3 Quecksilber-Kreislauf
27.4 Globaler Stickstoffkreislauf

Teil V Mikrobielle Biotechnologie: Anwendungen

28 Prinzipien der mikrobiellen Biotechnologie

28.1 Spezifische Stoffwechselleistung: Funktion der Produkte
28.2 Hohe Stoffwechselaktivitäten: Produktivität und Ertrag
28.3 Leistungen im technischen System: Bioprozesstechnik

29 Gärungsprodukte

29.1 Ethanol-Gärung
29.1.1 Regulation von Gärung und Atmung - Backhefeproduktion
29.1.2 Ethanolproduktion und Bierherstellung
29.2 Milchsäure-Gärung
29.3 Butanol-Aceton-Gärung

30 Primärmetabolite und Zellkomponenten

30.1 Primärmetabolite
30.1.1 Citronensäure
30.1.2 Aminosäuren: Lysin und Glutaminssäure
30.1.3 Vitamine
30.2 Reservestoffe: Polyhydroxyalonaota (PHA)
30.3 Extrazelluäre Polysasaccaride und Biotenside


31 Sekundärmetabolite: Produkte des organismenspezifischen Stoffwechsels

31.1 Beziehungen zwischen Primär- und Sekundärstoffwechsels
31.2 Antibiotika
31.3 Medizinsische Wirkstoffe: Enzyminhibitoren, Immunregulatoren, Mutterkornalkaloide
31.4 Wirkstoffe für die Landwirtschaft: Ergotropika, Biopestizide, pflanzliche Wachstumsregulatoren

32 Enzymproduktion und Anwendungen

32.1 Enzymproduktion und Anwendungen
32.1.1 Extrazelluläre Enzyme
32.1.2 Intrazelluläre Enzyme
32.2 Biotransformationen von Steroiden
32.3 Biotransformationen zur Herstellung von chemischen Zwischenprodukten

33 Anorganische Mikrobiologie: Metallgewinnung und Korrosion

33.1 Metalllaugung durch chemolitotrophe Bakterien
33.2 Heterotrophe Metalllaugung und Rohstoffaufbereitung
33.3 Mikrobielle Akkumulation und Sorption von Metallen
33.4 Korrosion von mineralischen Baustoffen

34 Abbauleistungen: Bodensanierung, Abwasserreinigung und Umweltschutz

34.1 Biologische Bodensanierung
34.2 Abwasserreinigung
34.2.1 Aerober Abbau
34.2.2 Denitrifikation und Phophatakkumulation
34.3 Anaerober Abbau und Biogasbildung
34.4 Rezirkulation und Umweltschutz

Literatur

Sachregister

...puuh...manche Fachbegriffe sind echt schwer abzutippen, geschweige denn korrekt auszusprechen ...