im in ii Allgemeine Mikrobiologie Hans G. Schlegel 7., überarbeitete Auflage unter Mitarbeit von Christiane Zaborosch

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1 Allgemeine Mikrobiologie Hans G. Schlegel 7., überarbeitete Auflage unter Mitarbeit von Christiane Zaborosch 263 z.t. zweifarbige Abbildungen 41 Tabellen ' HLuHB Darmstadt im in ii G.eorg Thieme Verlag Stuttgart New York

2 IX Vorwort zur 7. Auflage... Vorwort zur 1. Auflage. Schreibweise und Abkürzungen Häufig benutzte Abkürzungen III V VII VIII 1. Die Stellung der Mikroorganismen in der Natur Die drei Reiche: Tiere, Pflanzen und Protisten Prokaryonten und Eukaryonten Evolution der Organismen Beteiligung am Kreislauf der Stoffe Mikroorganismen im Dienste des Menschen Allgemeine Eigenschaften der Mikroorganismen Die Zelle und ihre Struktur Die eukaryotische Zelle (Eucyte) Die prokaryotische Zelle (Protocyte) Der Bakterienkern Cytoplasma, Proteine und Ribosomen Membranen Zellwand ; Kapseln und Schleime Geißeln und Beweglichkeit Speicherstoffe und andere Zelleinschlüsse Endosporen und Dauerformen Pigmente der Bakterien und Pilze Die Gruppen der Prokaryonten Einführung Die Gruppen der Prokaryonten Gram-positive Kokken Gram-negative Kokken / Gram-positive, nicht-sporenbildende Stäbchen Coryneforme Bakterien Mycobakterien Actinomyceten im engeren Sinne Endosporenbildende Stäbchen und Kokken Pseudomonaden und andere Gram-negative Stäbchen

3 X 3.11 Gram-negative, fakultativ anaerobe Stäbchen Gram-negative, anaerobe Bakterien Archaebakterien Gekrümmte Stäbchen: Spirillen und Vibrionen Spirochaeten Durch Gleiten bewegliche Bakterien Bakterien mit Anhängseln und Knospenbildung Obligat zellparasitische Bakterien Mycoplasma-Gruppe Anaerobe, anoxygene, phototrophe Bakterien Aerobe, oxygene, phototrophe Bakterien: Cyanobakterien Die Viren: Verbreitung und Struktur Viren Bakterienviren (Bacteriophagen) Vermehrung eines virulenten Phagen: lytischer Cyclus Die Entwicklung temperenter Phagen: Lysogenie Beziehung der Viren und Plasmide zur Bildung von Tumoren Wichtige humanpathogene Viren 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 Exponentielles Wachstum und Generationszeit Bakterienwachstum in statische'r Kultur ' Parameter der Wachstumskurve Bakterienwachstum in kontinuierlicher Kultur ' Synchronisation der Zellteilung Hemmung des Wachstums und Abtötung Sterilisationsverfahren...; Konservierunesverfahren...' 228

4 XI 7. 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 Der Tricarbonsäure-Cyclus Atmungskette und Elektronentransportphosphorylierung Hilfszyklen und Gluconeogenese Biosynthese einiger niedermolekularer Bausteine Stoffaufnahme in die Zelle Spezielle Gärungen 285 Alkoholgärung durch Hefe und Bakterien 289 Milchsäuregärung und Lactobacteriaceae 296 Propionsäuregärung und Propionibakterien 304 Ameisensäuregärung und Enterobacteriaceae 307 Buttersäure-Butanol-Gärung und Clostridien Homoacetatgärung: Kohlendioxid als Wasserstoff- Acceptor : 325 Vergärbare und nicht-vergärbare Naturstoffe Elektronentransport unter anaeroben Bedingungen 328 Nitrat-Atmung: Denitrifikation und Nitratammonifikation. 330 Nitrat-Atmung: Denitrifikation..' :..." Nitrat-Atmung: Nitratammonifikation Schwefelwasserstoff-Bildung durch Sulfat-Reduktion Schwefelwasserstoff-Bildung durch Schwefel-Reduktion Methan-Bildung durch Carbonat-Reduktion 341 Acetat-Bildung durch Carbonat-Reduktion Succinat-Bildung durch Fumarat-Reduktion 348 Reduktion von Eisen(III)- zu Eisen(II)-Ionen 350 Unvollständige Oxidationen und mikrobielle Biotechnologie 351 Essigsäurebildung und Essigsäurebakterien 351 Produktion anderer organischer Säuren durch Pilze 354 Physiologie und Biotechnologie 354 Chemie der Säurebildung durch Pilze.... : 358 Produktion von Aminosäuren 359 Stoffumwandlung durch Mikroorganismen 361 Produktion von Antibiotika 363 Organismen und Auffindung 363

5 XII Therapeutisch wichtige Antibiotika Mycotoxine Vitamine ' Exopolysaccharide Enzyme Biomasse 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 Schwefelpurpurbakterien, schwefelfreie Purpurbakterien und Grüne Schwefelbakterien Pigmente des Photosynthese-Apparates Stoffwechsel Verbreitung der phototrophen Bakterien Die Elementarprozesse der Photosynthese Die anoxygene Photosynthese.. : Die oxygene Photosynthese Zusammenfassung der Elementarprozesse der Photosynthese ' Nutzung der Lichtenergie durch Halobakterien Fixierung von molekularem Stickstoff Stickstoff-Fixierung durch symbiontische Bakterien Wurzelknöllchen der Leguminosen Wurzelknöllchen der Nicht-Leguminosen Symbiosen mit N 2 -fixierenden Cyanobakterien Stickstoff-Fixierung durch freilebende Bakterien und Cyanobakterien Biochemie der Stickstoff-Fixierung Abbau von Naturstoffen Cellulose./. \.. ' Xylan Stärke und andere Glucane Fructane Männan Pectin Agar 451

6 XIII 14.8 Chitin ; Lignin Humusbildung Kohlenwasserstoffe Methan, Ethan, Propan und Butan Längerkettige Alkane Aromatische Kohlenwasserstoffe Proteine Konstanz, Veränderung, Rekombination und Übertragung von Merkmalen Mutation und Mutationsauslösung Der ungerichtete Charakter der Mutation Mutanten und ihre Häufigkeit Mutationstypen Mutagene Agenzien und ihre Wirkung Expression und Selektion bestimmter Mutantenphänotypen DNA-Reparatur : Mutagenitätstest, Übertragung von Merkmalen und genetische... Rekombination Genetische Rekombination Transformation Transduktion Konjugation Plasmide Eigenschaften und Nachweise von Plasmiden Biologische Bedeutung von Plasmiden Restriktion und Modifikation von DNA Molekulare Klonierungstechnik Die Regulation des Stoffwechsels Regulation der Enzymsynthese Induktion Repression / Mechanismen der Regulation :2 Regulation durch Veränderungen der katalytischen Aktivität der Enzyme Mechanismen der Regulation Spezielle.Regulationsmuster Regulationsdefekte Mutanten 555

7 XIV 17. Mikroorganismen und Umwelt,...:.....\ Ökologie der Mikroorganismen Einführung Aquatische Ökosysteme Mikroorganismen als symbiontische Partner Mutualistische Symbiosen Antagonistische Symbiosen Mikroorganismen und die Erdentwicklung Evolution der Mikroorganismen 583 Literatur 590 Vocabularium : 597 Sachverzeichnis 604