AllgemeinrÄ Mikrobiologie

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Felix Beyer
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1 r Hans G. Schlegel yu $ p Q! AllgemeinrÄ Mikrobiologie 6., überarbeitete Auflage unter Mitarbeit von Karin Schmidt 240 z.t. zweifarbige Abbildungen 39 Tabellen Technische Hochschule Dar Institut für Wassertf fsorsu:-g titfirwnwlrafw Georg Thieme Verlag Stuttgart New York

2 Vorwort zur 6. Auflage Vorwort zur 1. Auflage Schreibweise und Abkürzungen Häufig benutzte Abkürzungen Auflistung der neuen Gattungs- und Artnamen von Bakterien III IV VI VII VIII 1. Die Stellung der Mikroorganismen in der Natur l 1.1 Die drei Reiche: Tiere, Pflanzen und Protisten Prokaryonten und Eukaryonten Beteiligung am Kreislauf der Stoffe Mikroorganismen im Dienste des Menschen Allgemeine Eigenschaften der Mikroorganismen Die Zelle und ihre Struktur Die eukaryotische Zelle (Eucyte), Dieprokaryotische Zelle (Protocyte) Der Bakterienkern Cytoplasma und Membranen Zellwand Kapseln und Schleime Geißeln und Beweglichkeit Speicherstorfe und andere Zelleinschlüsse Endosporen und Dauerformen Pigmente der Bakterien und Pilze Das System der Prokaryonten Einführung Systematik: Ein Blick über das System der Prokaryonten Gram-positive Kokken (Gruppe 14) Gram-negative Kokken (Gruppen 10 und 11) Gram-positive, nicht-sporenbildende Stäbchen (Gruppe 16) Coryneforme Bakterien (Gruppe 17) Mycobakterien (Gruppe 17) Actinomyceten im engeren Sinne (Gruppe 17) " Endosporenbildende Stäbchen und Kokken (Gruppe 15). 95

3 3.10 Pseudomonaden und andere Gram-negative Stäbchen (Gruppen7,12und3) Gram-negative, fakultativ anaerobe Stäbchen (Gruppe 8) Gram-negative anaerobe Bakterien (Gruppe 9) Methanogene Bakterien und übrige Archaebakterien (Gruppe 13) Gekrümmte Stäbchen, Spirillen und Vibrionen (Gruppen 6 und 9) Spirochaeten (Gruppe 5) Durch Gleiten bewegliche Bakterien (Gruppe 2) Bakterien mit Anhängseln und Knospenbildung (Gruppe 4) Obligat zellparasitische Bakterien (Gruppe 18) Mycoplasma-Gruppe (Gruppe 19) Anaerobe, anoxygene, phototrophe Bakterien (Gruppe 1) Aerobe, oxygene, phototrophe Bakterien: Cyanobakterien Die Viren: Verbreitung und Struktur Viren Bakterienviren (Bacteriophagen) Vermehrung eines virulenten Phagen: lyrischer Cyclus Die Entwicklung temperenter Phagen: Lysogenie Beziehung der Viren und Plasmide zur Bildung von Tumoren Die Pilze (Fungi = Mycota) Acrasiomycetes (zellige Schleimpilze) Myxomycetes (echte Schleimpilze) Phycomycetes (niedere Pilze) Ascomycetes (Schlauchpilze) Basidiomycetes (Ständerpilze) Fungi imperfecti (Deuteromycetes) Das Wachstum der Mikroorganismen Ernährung der Mikroorganismen Nährböden und Wachstumsbedingungen Ernährungstypen Selektive Kulturmethoden Physiologie des Wachstums Methoden zur Bestimmung der Bakterienzahl und der Bakterienmasse 187

4 XI Exponentielles Wachstum und Generationszeit Bakterienwachstum in statischer Kultur Parameter der Wachstumskurve Bakterienwachstum in kontinuierlicher Kultur Synchronisation der Zellteilung Hemmung des Wachstums und Abtötung Sterilisationsverfahren Konservierungsverfahren Grundmechanismen des Stoffwechsels und der Energieumwandlung Grundlagen Wege des Hexoseabbaus Fructose-l,6-bisphosphat-Weg(Glykolyse) Pentosephosphat-Weg Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Weg Oxidation von Pyruvat DerTricarbonsäure-Cyclus Atmungskette und Elektronentransportphosphorylierung Hilfszyklen und Gluconeogenese Biosynthese einiger niedermolekularer Bausteine Stoffaufnahme in die Zelle Spezielle Gärungen Alkoholgärung durch Hefe und Bakterien Milchsäuregärung und Lactobacteriaceae PropionsäuregärungundPropionibakterien Ameisensäuregärung und Enterobacteriaceae Buttersäure-Butanol-Gärung und Clostridien Homoacetatgärung: Kohlendioxid als Wasserstoff- Acceptor Vergärbare und nicht-vergärbare Naturstoffe Elektronentransport unter anaeroben Bedingungen Denitrifikation und Nitrat-Reduktion Schwefelwasserstoff-Bildung durch Sulfat-Reduktion Schwefelwasserstoff-Bildung durch Schwefel-Reduktion Methan-Bildung durch Carbonat-Reduktion Acetat-Bildung durch Carbonat-Reduktion Succinat-Bildung durch Fumarat-Reduktion Reduktion von Eisen(HI)-zu Eisen (Il)-Ionen 322

5 XII Inhaltsverzeichnis 10. Unvollständige Oxidationen Essigsäurebildung und Essigsäurebakterien Produktion anderer organischer Säuren Säurebildung durch Pilze Produktion von Aminosäuren durch Bakterien Stoffumwandlung durch Mikroorganismen Produktion sekundärer Metabolite Produktion von Antibiotika Ausscheidung von Mycotoxinen Andere sekundäre Metabolite Andere mikrobiell hergestellte Produkte Anorganische Wasserstoff-Donatoren: Aerobe chemolithotrophe Bakterien Ammonium- und Nitritoxidation: Nitrifikation Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen Oxidation von Eisen(II) Oxidation von molekularem Wasserstoff Fixierung von Kohlendioxid Phototrophe Bakterien und Photosynthese Rhodospirillales (Grüne und Purpurbakterien) Pigmente des Photosynthese-Apparates Stoffwechsel Verbreitung der phototrophen Bakterien Die Elementarprozesse der Photosynthese DieoxygenePhotosynthese Die anoxygenephotosynthese Nutzung der Lichtenergie durch Halobakterien Fixierung von molekularem Stickstoff Stickstoff-Fixierung durch symbiontische Bakterien Stickstoff-Fixierung durch freilebende Bakterien und Cyanobakterien Biochemie und genetische Übertragung der Stickstoff- Fixierung Abbau von Naturstoffen Cellulose Xylan Stärke und andere Glucane Fructane Mannan ' 411

6 XIII 14.6 Pectin Agar Chitin Lignin Humusbildung Kohlenwasserstoffe Ü.1 Methan \ Ethan,Propan und Butan LängerkettigeAlkane Aromatische Kohlenwasserstoffe Proteine Konstanz, Veränderung und Übertragung von Merkmalen Proteinsynthese und genetischer Code Mutation und Mutationsauslösung Der ungerichtete Charakter der Mutation Spontane und induzierte Mutationen Selektion von Mutanten Übertragung von Merkmalen und genetische Rekombination Genetische Rekombination Konjugation Transduktion Transformation Restriktion und Modifikation MolekulareKlonierungstechnik Protoplasten-Fusion Die Regulation des Stoffwechsels Regulation der Enzymsynthese Induktion Repression Mechanismen der Regulation Regulation durch Veränderung der katalytischen Aktivität der Enzyme Mechanismen der Regulation Spezielle Regulationsmuster Regulationsdefekte Mutanten Mikroorganismen und Umwelt Ökologie der Mikroorganismen Einführung Aquatische Ökosysteme 506

7 XIV Inhaltsverzeichnis 17.2 Mikroorganismen als symbiontische Partner Mutualistische Symbiosen Antagonistische Symbiosen Mikroorganismen und Erdentwicklung Evolution der Mikroorganismen 520 Literatur 527 Vocabularium 535 Sachverzeichnis 542

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