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Vorwort
6
Inhalt
8
1. Mikroorganismen
10
1.1 Merkmale und Eigenschaften
10
1.2 Bedeutung in der Natur
12
1.3 Mikroorganismen und Mensch: medizinische Bedeutung und Nutzung
13
2. Prokaryotische und eukaryotische Zellen: Struktur und Funktion
16
2.1 Größe und Form der Zellen
16
2.2 Endosymbiontentheorie
20
2.3 Zellmembranen
22
2.4 Zellwände
23
2.5 Kapseln und Schleime
26
2.6 Zellanhänge und Bewegung
26
2.7 Zelldifferenzierung
29
2.8 Genetisches System
31
3. Systematik und Phylogenie der Mikroorganismen
34
3.1 Klassifizierung von Prokaryoten
34
3.2 Phylogenie der Prokaryoten
36
3.3 Hauptgruppen der Prokaryoten
40
3.3.1 Bacteria
40
3.3.2 Archaea
46
4. Viren
48
4.1 Größe und Struktur von Viren
48
4.2 Genomtypen und Virusgruppen
49
4.2.1 DNA-Viren
49
4.2.2 RNA-Viren
51
4.2.3 Retroviren
52
4.3 Viroide und Prionen
54
4.4 Typen von Virusinfektionen
54
4.5 Nachweismethoden für Viren
56
5. Pilze
57
5.1 Aufbau der Pilzzelle
57
5.2 Systematik der Pilze
59
5.2.1 Chytridiomycota (Flagellatenpilze, Chytridien)
59
5.2.2 Zygomycota (Jochpilze)
60
5.2.3 Ascomycota (Schlauchpilze)
60
5.2.4 Basidiomycota (Ständerpilze)
60
5.3 Stoffwechsel der Pilze
61
5.4 Wuchsformen
62
5.4.1 Hefen
62
5.4.2 Hyphen (filamentöse Pilze)
62
5.5 Sporenbildung
63
5.6 Symbiosen
65
5.6.1 Flechten
65
5.6.2 Mykorrhiza
66
5.7 Schleimpilze
67
6. Genetik und Evolution der Mikroorganismen
68
6.1 Mutationen
68
6.2 Veränderung der Erbsubstanz durch Rekombination
72
6.2.1 Transposition
73
6.2.2 Transformation
74
6.2.3 Transduktion
76
6.3 Plasmide
76
6.4 Konjugation
79
6.5 Genomkartierung durch Rekombinationshäu. gkeit
80
6.6 Einschränkungen des Gentransfers
81
7. Wachstum von Mikroorganismen
82
7.1 Umweltansprüche
82
7.2 Wachstum und Vermehrung
87
7.3 Mikrobiologische Methoden
91
7.4 Identi. zieren von Mikroorganismen
97
7.5 Sicherheitsbestimmungen
98
8. Energiestoffwechsel der Mikroorganismen
99
8.1 Die Stoffwechselvielfalt von Mikroorganismen
101
8.2 Thermodynamische Grundlagen
102
8.3 Mechanismen der Energiekonservierung
105
8.4 Phototrophe Mikroorganismen
109
8.5 Chemolithotrophe Bakterien
112
8.6 Chemoorganotrophe Bakterien
113
8.6.1 Zentrale Stoffwechselwege zur Oxidation organischer Verbindungen
114
8.6.2 Aerobe Atmung
118
8.6.3 Anaerobe Atmung
119
8.6.4 Gärung (Fermentation)
121
9. Biosynthesen von Mikroorganismen
124
9.1 Stoffaufnahme und Transport
125
9.2 Biosynthese von Monomeren
126
9.2.1 CO2-Fixierung
126
9.2.3 Synthese von Aminosäuren
129
9.2.4 Purine und Pyrimidine
130
9.2.5 Fettsäuresynthese
131
9.3 Synthese von Polymeren
132
9.3.1 Polysaccharide
132
9.3.2 Lipide (Abb. 9.6)
134
9.3.3 Nucleinsäuren
135
9.3.4 Proteine
136
9.4 Synthese der Bakterienzellwand
137
9.5 Regulation der Biosynthesen bei Prokaryoten
138
10. Anpassungen von Mikroorganismen
140
10.1 Grundlagen der Anpassung
140
10.2 Anpassung an Temperatur
143
10.3 Anpassung an pH-Wert
144
10.4 Anpassung an osmotische Bedingungen
145
10.5 Anpassung an Sauerstoffpartialdruck und Sauerstoffstress
147
10.6 Kontrolle von Anabolismus und Katabolismus
148
10.7 Weitere Regulationen
149
11. Auswirkungen von Mikroorganismen auf die Natur
150
11.1 Stoffkreisläufe
150
11.2 Depolymerisierung der Biomasse
152
11.2.1 Depolymerisierung von Polysacchariden
152
11.2.2 Depolymerisierung weiterer Verbindungen
154
11.3 Kohlenstoffkreislauf
156
11.4 Stickstoffkreislauf
158
11.5 Der Schwefelkreislauf
161
11.6 Der Phosphorkreislauf
163
12. Besiedlung des Menschen durch Mikroorganismen
164
12.1 Physiologische Mikroflora (Normalflora)
164
12.2 Krankheitserreger (Pathogene)
167
12.3 Infektionskrankheiten
168
12.4 Infektionsvorbeugung und -bekämpfung
174
13. Biotechnologie
176
13.1 Nutzung in der Industrie
176
13.2 Nutzung zur Nahrungsmittelherstellung
177
13.3 Nutzung der Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen
182
13.4 Nutzung der Stoffwechselleistungen von Mikroorganismen
187
Index
192
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