Inhaltsverzeichnis. 1 Einleitung Was sind Mikroorganismen und wie sind sie entstanden... 5

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Elly Dittmar
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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Was sind Mikroorganismen und wie sind sie entstanden Anfänge naturwissenschaftlichen Denkens Galenos von Pergamon ( ), ein bedeutender Mediziner in der Antike Hieronymus Fracastoro und das infektiöse Agens Fracastoro als Arzt und Dichter Die Lehre von den Kontagien der Infektion Die Fortschritte der Naturwissenschaften im 17. und 18. Jahrhundert Antoni van Leeuwenhoek ( ) Holland im 17. Jahrhundert Van Leeuwenhoek baut Mikroskope und entdeckt eine neue Welt Die Entdeckung der sehr kleinen Tierchen Versuche, den Bakterien in der Welt der Lebewesen einen Platz zuzuweisen Mit der Hypothese der Urzeugung entwickelte sich modernes Denken und Experimentieren Generatio spontanea und die Entdeckung von Entwicklungszyklen Versuche zur Sterilisation Die Entwicklung moderner mikrobiologischer Forschung im 19. Jahrhundert Neue Methoden und Denkansätze Der Breslauer Botaniker Ferdinand Cohn setzt Maßstäbe für die bakteriologische Forschung vii

2 viii Inhaltsverzeichnis Jugend und Studienjahre Aktivitäten Cohns in der Forschung und an der Universität Breslau Gründung des pflanzenphysiologischen Institutes Popularisierung von Wissenschaft Neubau des Institutes für Botanik und Pflanzenphysiologie Cohn, Koch und Pasteur repräsentieren Richtungen bakteriologischer Forschung Begründung einer modernen Bakteriologie durch Cohn Edwin Klebs ( ) Koch revolutioniert die Infektionsbiologie Der Nachweis von Infektionserregern durch Koch und Mitarbeiter Gärungsphysiologie und Immunisierungsversuche im Labor von Pasteur Unterschiedliche Forschungsstrategien in den Schulen von Koch und Pasteur Entdeckung des Erregers der Tuberkulose durch Robert Koch Infektionskrankheiten und ihre Bekämpfung Die Entwicklung von Antikörpern gegen Krankheitserreger Paul Ehrlich und die Chemotherapie Kochs zweite Ehe Kochs Untersuchungen tropischer Infektionskrankheiten Reise nach Japan Kochs letzte Lebensjahre Die vielfältigen Aktivitäten von Bakterien in der Natur Entwicklung von Methoden und Denkansätzen Der Stickstoffkreislauf Fixierung elementaren Stickstoffs Sergej Nikolaevitch Winogradsky ( ) Nitrogenase und Stickstoffreduktion Nitrifikation Dissimilatorische Nitratreduktion, Denitrifikation Anaerobe Ammoniumoxidation Ökologische Aspekte des Stickstoffkreislaufes Der Kreislauf des Schwefels Dissimilatorische Sulfatreduktion Oxidation von Schwefelwasserstoff (H2 S), Sulfurikanten Die Kreisläufe von Sauerstoff und Kohlenstoff Die Entstehung der Erdatmosphäre und ihr Einfluss auf die Biosphäre

3 Inhaltsverzeichnis ix Die Atmungskette Der Kreislauf des Kohlenstoffs: Fixierung von Kohlendioxid, CO Metalle im Energiestoffwechsel von Bakterien Eisenoxidation und Eisenreduktion in verschiedenen Erdperioden Metall-oxidierende Bakterien bei biotechnologischen Verfahren Die Aufklärung von Gärungsstoffwechsel und Atmung Die photosynthetisch aktiven Bakterien Die Entdeckung pigmentbildender Bakterien Engelmanns Untersuchungen zur Photosynthese der Algen und Bakterien Die grünen Bakterien und Reaktionszentren der anoxygenen Photosynthese Die Welt der blaugrünen Algen, die Cyanobakterien mit oxygener Photosynthese Die Entdeckung der Viren und anderer suborganismischer infektiöser Agenzien Das Tabakmosaikvirus und andere Viren Viroide: nackte, infektiöse Ribonukleinsäure Prione, die unheimlichen Krankheitserreger aus Protein Die Wege zur Entdeckung von Proteinen, Enzymen und Zellstrukturen Die Zelle als Grundbaustein aller Organismen Entdeckung des Generationswechsels Die Einheit des Stoffwechsels und die Aufklärung der Proteinstruktur Die Molekularbiologie erweitert unser Blickfenster auf das Geschehen in der Natur Das Entstehen der Vererbungslehre Die Chemie der Makromoleküle Das Entstehen der Bakteriengenetik Lederberg und sein Beitrag zur Entwicklung der Bakteriengenetik Fortschritte der molekularen Genetik Die Doppelhelix der Desoxyribonukleinsäure (DNA) Strukturaufklärung Replikation der DNA Der genetische Code und seine Übersetzung in die Sprache der Proteine Genkartierung und zellfreie Proteinsynthese

4 x Inhaltsverzeichnis 10.8 Die molekulare Biologie der Zelle Genomsequenzen Struktur und Teilung des bakteriellen Chromosoms Cytoplasmatische Membran und Cytoskelett Der Begriff der Spezies und die Sexualität bei Bakterien Methoden der Klassifizierung von Bakterien Genomorganisation und Expression Regulation des Stoffwechsels Die Verwandtschaft zwischen Bacteria, Archaea und Eukarya Die Symbiontentheorie und ihr Einfluss auf die Deutung der Stammesentwicklung Die Drei-Domänen- und die Eocytenhypothese Bacteria und Archaea Regulation von Stoffwechsel und Zelldifferenzierung Die ATP-Synthase Energieproduktion durch Substratstufenphoshorylierung Anpassung an Umweltfaktoren Temperatur Konzentration von H +- und OH -Ionen Andere, das Wachstum beeinflussende Faktoren Mikroorganismen und ihre Umwelt Süßwasser-Binnenseen Strategien der Bakterien, einen optimalen Lebensraum zu besetzen Aktive Bewegung von Bakterien Das Streifenwatt Lebensgemeinschaften an den Hydrothermalquellen der Tiefsee Leben unter dem Eis in der Antarktis Der Pansen und seine Bewohner Andere extreme Standorte Lebensgemeinschaften im Boden Die Rhizosphäre Nitrogenase Trinkwasser und Abwasser Moderne Abwasseranlagen Mikroorganismen im Dienste des Menschen: Biotechnologie Die Systembiologie untersucht Regulationsnetzwerke und phylogenetische Beziehungen

5 Inhaltsverzeichnis xi 16 Die synthetische Biologie konstruiert Organismen mit bestimmten Eigenschaften Anmerkungen zur Evolution der Lebewesen Ausblick Literatur Sachverzeichnis

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