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Taschenlehrbuch Biologie: Mikrobiologie

VerlagGeorg Thieme Verlag KG
Erscheinungsjahr2018
ReiheTaschenlehrbuch Biologie 
Seitenanzahl640 Seiten
ISBN9783132423961
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis44,99 EUR
Im Bachelor-Studium der Biologie erlernst du in kurzer Zeit das Grundwissen aller biologischen Fachdisziplinen. Die Taschenlehrbuch-Reihe zur Biologie unterstützt dich dabei und vermittelt dir ein fundiertes Verständnis für biologische Zusammenhänge und Prinzipien. Bacteria, Archaea, Viren und Pilze - die vielfältigen Wege mikrobieller Energiegewinnung und Biosynthesen werden verständlich dargestellt, ebenso die molekularen und genetischen Prozesse, die den Mikroorganismen ihre enorme Anpassungsfähigkeit verleihen, ihre Bedeutung für globale Stoffkreisläufe und ihr Einsatz in der mikrobiellen Biotechnologie. Das didaktische Konzept macht das Lesen zum Vergnügen: - Zusammenfassungen zum Kapitelbeginn führen in den Text ein und geben einen ersten Überblick. - Kurz gefasste, aber dennoch verständliche Texte mit vielen Hervorhebungen sind leicht zu erfassen. - Farbig markierte Abschnitte informieren dich über Anwendungsmöglichkeiten und über konkrete Methoden. - Zahlreiche farbige Abbildungen helfen dir, dir 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! Die Taschenlehrbuch-Reihe zur Biologie - unverzichtbar für dein Studium! Jederzeit zugreifen: Der Inhalt des Buches steht dir ohne weitere Kosten digital in der Wissensplattform eRef zur Verfügung (Zugangscode im Buch). Mit der kostenlosen eRef App hast du zahlreiche Inhalte auch offline immer griffbereit.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Katharina Munk: Taschenlehrbuch Biologie – Mikrobiologie1
Auf einen Blick2
Innentitel4
Impressum5
Vorwort6
Hinweise zur Benutzung9
So arbeiten Sie effektiv mit der Taschenlehrbuch-Reihe9
Adressen10
Inhaltsverzeichnis12
1 Die Welt der Mikroorganismen20
1.1 Winzlinge mit großem Anpassungsvermögen20
1.2 Mikroorganismen in der Natur24
1.3 Mikrobielle Besiedelung von Wirtsorganismen27
1.4 Mikroorganismen im Dienst des Menschen30
2 Struktur und Funktion der Zellen von Mikroorganismen33
2.1 Die Zelle: Grundeinheit des Lebens33
2.1.1 Zellgröße35
2.1.2 Zellformen und Zellverbände36
2.2 Die Endosymbiontentheorie38
2.2.1 Endosymbiosen als flexibles Prinzip der Evolution39
2.2.2 Die Entstehung der Organellen40
2.3 Zellstrukturen44
2.3.1 Zellmembranen44
2.3.2 Zellhülle49
2.3.3 Exopolymere58
2.3.4 Bewegungsformen61
2.3.5 Cytoskelett70
2.3.6 Zelleinschlusskörper und ihre Funktion71
2.4 Zelldifferenzierung73
2.4.1 Dauerformen bei eukaryotischen Einzellern74
2.4.2 Endosporen75
2.4.3 Andere Dauerformen77
3 Systematik und Phylogenie78
3.1 Grundlagen78
3.2 Methoden der Bakterientaxonomie79
3.3 Das System der drei Urreiche83
3.3.1 Sequenzanalysen und Phylogenie83
3.3.2 Der neue Stammbaum des Lebens86
3.4 Die Entwicklungslinien der Bacteria89
3.4.1 Aquificae, Thermodesulfobacteria und Thermotogae90
3.4.2 Chloroflexi: Schwefelfreie Grüne Bakterien91
3.4.3 Chlorobi (Grüne Schwefelbakterien)92
3.4.4 Deinococcus-Thermus93
3.4.5 Spirochaetes94
3.4.6 Bacteroidetes94
3.4.7 Chlamydiae95
3.4.8 Cyanobacteria96
3.4.9 Firmicutes97
3.4.10 Actinobacteria100
3.4.11 Proteobacteria102
3.4.12 Weitere Entwicklungslinien der Bacteria115
3.5 Die Entwicklungslinien der Archaea117
3.5.1 Crenarchaeota119
3.5.2 Euryarchaeota121
3.5.3 Weitere Entwicklungslinien der Archaea124
4 Viren125
4.1 Struktur- und Vermehrungsprinzipien der Viren125
4.2 Virale Genomtypen und Virusgruppen131
4.2.1 DNA-Viren133
4.2.2 RNA-Viren138
4.2.3 Retroviren142
4.2.4 Viroide und defekte Viren147
4.2.5 Prionen148
4.3 Strategien der Virusinfektion149
4.4 Methoden zum Nachweis von Viren153
4.4.1 Elektronenmikroskopische Nachweisverfahren153
4.4.2 Zellbiologische Nachweisverfahren154
4.4.3 Molekularbiologische Nachweisverfahren156
4.4.4 Immunologische Nachweisverfahren157
5 Pilze159
5.1 Was sind Pilze?159
5.1.1 Das System der Pilze160
5.1.2 Der Aufbau der pilzlichen Zelle161
5.1.3 Stoffwechsel der Pilze166
5.1.4 Sekundärmetabolite166
5.2 Molekularbiologie mit Pilzen169
5.2.1 Mutation und Selektion169
5.2.2 Transformation mit Pilzen173
5.3 Alternative Wuchsformen: Hefe oder Hyphe?175
5.4 Sporenbildung180
5.4.1 Pilze können sehen – Lichtwahrnehmung184
5.4.2 Pilze haben eine innere Uhr188
5.4.3 Altersforschung bei Pilzen189
5.4.4 Sex ja – Inzucht nein: Die Wahl des richtigen Partners190
5.4.5 Kommunikation über Pheromone192
5.5 Pilze als Lebenspartner196
5.5.1 Flechten196
5.5.2 Die Mykorrhiza199
5.6 Pathogene Pilze202
5.7 Kuriositäten206
5.7.1 „Schießende“ Pilze206
5.7.2 „Pilze“ auf Wanderschaft206
5.7.3 „Räuberische Pilze“208
6 Mikrobielle Genetik209
6.1 Das genetische System der Mikroorganismen209
6.1.1 Struktur der DNA209
6.1.2 Mikrobielle Genome213
6.1.3 Mikrobielle Chromosomen216
6.1.4 DNA-Replikation220
6.1.5 Transkription223
6.1.6 Translation226
6.1.7 Proteinfaltung, Modifikation und Stabilität230
6.2 Veränderungen der Erbsubstanz durch Mutationen232
6.2.1 Mutationen und Mutanten233
6.2.2 DNA-Reparatur-Mechanismen246
6.3 Veränderungen der Erbsubstanz durch Rekombination249
6.4 Biologie der Plasmide252
6.5 Transponierbare Elemente257
6.6 Gentransfer259
6.6.1 Transformation259
6.6.2 Transduktion263
6.6.3 Konjugation266
6.1.3 Einschränkung des Gentransfers durch Restriktion und Modifikation273
7 Mikrobielles Wachstum276
7.1 Wachstumsansprüche von Mikroorganismen276
7.1.1 Makro- und Mikroelemente276
7.1.2 Wachstumsfaktoren279
7.1.3 Nährmedien280
7.2 Wachstum und Vermehrung281
7.2.1 Zellteilung bei Mikroorganismen282
7.2.2 Wachstum bei Mikroorganismen284
7.2.3 Messung des Wachstums290
7.3 Sicherheit im Umgang mit Mikroorganismen296
7.3.1 Sterilisation und Desinfektion297
7.3.2 Sicherheit im Labor300
7.4 Kultivierung von Mikroorganismen304
7.4.1 Kultivierung im Labormaßstab304
7.4.2 Kultivierung im industriellen Maßstab308
7.4.3 Statische und kontinuierliche Kultur309
7.4.4 Anreicherung von Mikroorganismen313
7.4.5 Isolierung von Mikroorganismen314
7.5 Identifizierung und Charakterisierung von Mikroorganismen318
7.5.1 Mikroskopische Untersuchungen318
7.5.2 Untersuchung von Stoffwechselprozessen319
7.5.3 Molekularbiologische Untersuchungen322
8 Der Energiestoffwechsel der Mikroorganismen323
8.1 Grundprinzipien des Energiestoffwechsels323
8.1.1 Energie- und Leistungsstoffwechsel und ihre Verknüpfung323
8.1.2 Stoffwechselvielfalt der Mikroorganismen325
8.2 Bioenergetische Grundlagen328
8.2.1 Änderung der Freien Energie im Verlauf einer chemischen Reaktion330
8.2.2 Redoxreaktionen und das Redoxpotential333
8.2.3 Das elektrochemische Potential335
8.3 Mechanismen der Energiekonservierung338
8.3.1 Substratstufenphosphorylierung339
8.3.2 Elektronentransportphosphorylierung340
8.4 Phototrophie352
8.4.1 Photosynthetische Pigmente355
8.4.2 Antennensysteme und photosynthetische Membranen357
8.4.3 Reaktionszentren der Photosysteme359
8.4.4 Lichtgetriebener Elektronentransport mit einem Photosystem359
8.4.5 Lichtgetriebener Elektronentransport mit zwei Photosystemen362
8.4.6 Die lichtgetriebene Protonenpumpe der Haloarchaea365
8.5 Chemoorganotrophie: I. Zentrale Abbauwege zur Oxidation organischer Verbindungen368
8.5.1 Die Glykolyse: Der Embden-Meyerhof-Parnas-Weg369
8.5.2 Der Entner-Doudoroff-Weg371
8.5.3 Der Phosphoketolase-Weg374
8.5.4 Oxidation des Pyruvats374
8.5.5 Der Citratzyklus374
8.5.6 Die ?-Oxidation der Fettsäuren376
8.6 Chemoorganotrophie: II. Aerobe und anaerobe Atmung378
8.6.1 Aerobe Atmung380
8.6.2 Nitratatmung383
8.6.3 Fumaratatmung384
8.6.4 Sulfatatmung385
8.6.5 Methanogenese386
8.6.6 Acetogenese390
8.7 Chemoorganotrophie: III. Gärung393
8.7.1 Milchsäuregärung395
8.7.2 Ethanolgärung397
8.7.3 Gemischte Säuregärung398
8.7.4 Propionsäuregärung400
8.7.5 Buttersäuregärung und Lösungmittelgärung402
8.7.6 Vergärung von Aminosäuren404
8.7.7 Vergärung von Citrat405
8.8 Chemolithotrophie407
8.8.1 Nitrifikanten: Ammonium- und nitritoxidierende Bakterien410
8.8.2 Sulfurikanten: Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen410
8.8.3 Eisenoxidierende Bakterien411
8.8.4 Wasserstoffoxidierende Bakterien412
8.8.5 Kohlenmonoxidoxidierende Bakterien412
9 Biosyntheseleistungen von Mikroorganismen414
9.1 Stoffaufnahme und Transport414
9.2 Das Netzwerk des Stoffwechsels421
9.2.1 Anaplerotische Reaktionen423
9.2.2 CO2-Fixierung in Prokaryoten427
9.3 Die Biosynthese von Monomeren in Mikroorganismen433
9.3.1 Monosaccharide434
9.3.2 Aminosäuren436
9.3.3 Nucleotide440
9.3.4 Fettsäuren443
9.4 Die Synthese von Polymeren in Mikroorganismen446
9.4.1 Polysaccharide447
9.4.2 Lipide448
9.4.3 Nucleinsäuren und Proteine452
9.5 Die Synthese der bakteriellen Zellwand454
9.5.1 Die Biosynthese des Peptidoglykans454
9.5.2 Biosynthese archaebakterieller Zellwände461
10 Anpassungsfähigkeit von Mikroorganismen463
10.1 Grundlagen der Anpassung von Mikroorganismen an Veränderungen in ihrem Lebensraum463
10.1.1 Organismus und Umwelt463
10.1.2 Umweltreiz und molekulare Antwort464
10.1.3 Regulatoren der Anpassung466
10.1.4 Regulon, Modulon, Stimulon468
10.2 Anpassung an Temperaturbedingungen471
10.2.1 Anpassung an extreme Temperaturen472
10.2.2 Hitzeschock-Antwort474
10.2.3 Kälteschock-Antwort476
10.3 Anpassung an pH-Bedingungen477
10.3.3 Anpassung an Lebensräume mit extremen pH-Werten479
10.3.4 Säure-Base-Schock-Antwort480
10.4 Anpassung an osmotische Bedingungen482
10.4.1 Wasseraktivität482
10.4.2 Halophile Mikroorganismen484
10.4.3 Anpassung an Standorte extremer Osmolarität485
10.5 Anpassung an Sauerstoffpartialdruck und Sauerstoffstress488
10.5.1 Sauerstoff und Energiegewinnung488
10.5.2 Regulation des Energiestoffwechsels489
10.5.3 Sauerstoffstress491
10.5.4 Sauerstoffstress-Antwort492
10.6 Stoffwechselsteuerung durch stringente Kontrolle, Attenuation, RNA-Schalter, Stationärphase und Katabolitenregulation494
10.6.1 Stringente Kontrolle495
10.6.2 Steuerung der Aminosäure- und Cofaktorenbiosynthese auf Ebene der RNA durch Attenuation und RNA-Schalter497
10.6.3 Stationärphase und generelle Stressantwort499
10.6.4 Regulation des Katabolismus502
10.7 Regulation der Assimilation und Fixierung von Stickstoff505
10.7.1 Regulation der Stickstoffassimilation506
10.7.2 Kontrolle der Stickstofffixierung508
10.8 Regulation der Phosphorassimilation510
10.9 Regulation der Sporulation von Bacillus subtilis512
10.9.1 Sporenbildung bei Bakterien512
10.9.2 Molekulare Regulation der Sporenbildung in B. subtilis514
11 Einfluss von Mikroorganismen auf Natur und Mensch517
11.1 Auf- und Abbau von Biomasse517
11.1.1 Der Biomassekreislauf517
11.1.2 Zusammensetzung und Depolymerisierung der Biomasse519
11.2 Stoffkreisläufe531
11.2.1 Kohlenstoffkreislauf532
11.2.2 Stickstoffkreislauf536
11.2.3 Schwefelkreislauf543
11.2.4 Phosphorkreislauf547
11.3 Mikrobielle Besiedelung des Menschen548
11.3.1 Die Normalflora des Menschen549
11.3.2 Pathogene Mikroorganismen552
11.3.3 Übertragungswege555
11.3.4 Infektionskrankheiten des Menschen555
11.3.5 Infektionsschutz564
11.3.6 Infektionstherapie565
12 Mikrobielle Biotechnologie568
12.1 Mikroorganismen und mikrobielle Enzyme im Dienste des Menschen568
12.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung der mikrobiellen Biotechnologie570
12.1.2 Der Einsatz von Mikroorganismen in der Biotechnologie571
12.2 Lebensmittelherstellung und -veredelung574
12.2.1 Fermentierte Lebensmittel574
12.2.2 Alkoholische Getränke575
12.2.3 Essig576
12.3 Stoffproduktion mit Mikroorganismen577
12.3.1 Ablauf biotechnologischer Produktionsverfahren578
12.3.2 Biomasse als Produkt580
12.3.3 Mikrobielle Produkte für Gesundheit und Ernährung581
12.3.4 Mikrobielle Produkte für technische Zwecke592
12.3.5 Mikrobielle Produktion von Enzymen593
12.4 Stoffumwandlung mit Mikroorganismen und Enzymen595
12.4.1 Biotransformationen596
12.4.2 Stoffumwandlung mit mikrobiellen Enzymen596
12.5 Umweltbiotechnologie599
12.5.1 Abwasseraufbereitung599
12.5.2 Abbau von Naturstoffen602
12.5.3 Bodensanierung und Abbau von Xenobiotika602
12.5.4 Mikrobielle Luftreinigung603
Bildquellen606
Titelliste607
Sachverzeichnis608

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