Vorwort zur 7. Auflage
Vorwort zur 1. Auflage
Schreibweise und Abkürzungen

1. Die Stellung der Mikroorganismen in der Natur 1
1.1 Die drei Reiche: Tiere, Pflanzen und Protisten 1
1.2 Prokaryonten und Eukaryonten 2
1.3 Evolution der Organismen 5
1.4 Beteiligung am Kreislauf der Stoffe 7
1.5 Mikroorganismen im Dienste des Menschen 12
1.6 Allgemeine Eigenschaften der Mikroorganismen 14

2. Die Zelle und ihre Struktur 17
2.1 Die eukaryotische Zelle (Eucyte) 17
2.2 Die prokaryotische Zelle (Protocyte) 22
2.2.1 Der Bakterienkern 25
2.2.2 Cytoplasma, Proteine und Ribosomen 36
2.2.3 Membranen 44
2.2.4 Zellwand 50
2.2.5 Kapseln und Schleime 61
2.2.6 Geißeln und Beweglichkeit 65
2.2.7 Speicherstoffe und andere Zelleinschlüsse 73
2.2.8 Endosporen und Dauerformen 79
2.2.9 Pigmente der Bakterien und Pilze 84

3. Die Gruppen der Prokaryonten 89
3.1 Einführung 89
3.2 Die Gruppen der Prokaryonten 95
3.3 Gram-positive Kokken 98
3.4 Gram-negative Kokken 99
3.5 Gram-positive, nicht-sporenbildende Stäbchen 100
3.6 Coryneforme Bakterien 101
3.7 Mycobakterien 103
3.8 Actinomyceten im engeren Sinne 105
3.9 Endosporenbildende Stäbchen und Kokken 108
3.10 Pseudomonaden und andere Gram-negative Stäbchen 111
3.11 Gram-negative, fakultativ anaerobe Stäbchen 113
3.12 Gram-negative, anaerobe Bakterien 114
3.13 Archaebakterien 114
3.14 Gekrümmte Stäbchen: Spirillen und Vibrionen 117
3.15 Spirochaeten 119
3.16 Durch Gleiten bewegliche Bakterien 122
3.17 Bakterien mit Anhängseln und Knospenbildung 128
3.18 Obligat zellparasitische Bakterien 130
3.19 Mycoplasma-Gruppe 132
3.20 Anaerobe, anoxygene, phototrophe Bakterien 134
3.21 Aerobe, oxygene, phototrophe Bakterien: Cyanobakterien 134

4. Die Viren: Verbreitung und Struktur 143
4.1 Viren 145
4.2 Bakterienviren (Bacteriophagen) 151
4.2.1 Vermehrung eines virulenten Phagen: lytischer Cyclus 153
4.2.2 Die Entwicklung temperenter: Lysogenie 156
4.3 Beziehung der Viren und Plasmide zur Bildung von Tumoren 162
4.4 Wichtige humanpathogene Viren 167

5. Die Pilze (Fungi = Mycota) 169
5.1 Acrasiomycetes (zellige Schleimpilze) 172
5.2 Myxomycetes (echte Schleimpilze) 175
5.3 Phycomycetes (niedere Pilze) 176
5.4 Ascomycetes (Schlauchpilze) 181
5.5 Basidiomycetes (Ständerpilze) 187
5.6 Fungi imperfecti (Deuteromycetes) 190

6. Das Wachstum der Mikroorganismen 191
6.1 Ernährung der Mikroorganismen 191
6.2 Nährböden und Wachstumsbedingungen 194
6.3 Ernährungstypen 201
6.4 Selektive Kulturmethoden 202
6.5 Physiologie des Wachstums 206
6.5.1 Methoden zur Bestimmung der Bakterienzahl und der Bakterienmasse 207
6.5.2 Exponentielles Wachstum und Generationszeit 209
6.5.3 Bakterienwachstum in statischer Kultur 211
6.5.4 Parameter der Wachstumskurve 214
6.5.5 Bakterienwachstum in kontinuierlicher Kultur 216
6.5.6 Synchronisation der Zellteilung 220
6.6 Hemmung des Wachstums und Abtötung 220
6.6.1 Sterilisationsverfahren 223
6.6.2 Konservierungsverfahren 228

7. Grundmechanismen des Stoffwechsels und der Energieumwandlung 231
7.1 Grundlagen 232
7.2 Wege des Hexoseabbaus 243
7.2.1 Fructose-1,6-bisphosphat-Weg (Glykolyse) 244
7.2.2 Pentosephosphat-Weg 246
7.2.3 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat-Weg 248
7.2.4 Oxidation von Pyruvat 250
7.3 Der Tricarbonsäure-Cyclus 251
7.4 Atmungskette und Elektronentransportphosphorylierung 253
7.5 Hilfszyklen und Gluconeogenese 269
7.6 Biosynthese einiger niedermolekularer Bausteine 274
7.7 Stoffaufnahme in die Zelle 278

8. Spezielle Gärungen 285
8.1 Alkoholgärung durch Hefe und Bakterien 289
8.2 Milchsäuregärung und Lactobacteriaceae 296
8.3 Propionsäuregärung und Propionbakterien 304
8.4 Ameisensäuregärung und Enterobacteriaceae 307
8.5 Buttersäure-Butanol-Gärung und Clostridien 316
8.6 Homoacetatgärung: Kohlendioxid als Wasserstoff-Acceptor 325
8.7 Vergärbare und nicht-vergärbare Naturstoffe 326

9. Elektronentransport unter anaeroben Bedingungen 328
9.1 Nitrat-Atmung: Denitrifikation und Nitratammonifikation 330
9.1.1 Nitrat-Atmung: Denitrifikation 330
9.1.2 Nitrat-Atmung: Nitratammonifikation 332
9.2 Schwefelwasserstoff-Bildung durch Sulfat-Reduktion 334
9.3 Schwefelwasserstoff-Bildung durch Schwefel-Reduktion 340
9.4 Methan-Bildung durch Carbonat-Reduktion 341
9.5 Acetat-Bildung durch Carbonat-Reduktion 347
9.6 Succinat-Bildung durch Fumarat-Reduktion 348
9.7 Reduktion von Eisen(III)- zu Eisen(II)-Ionen 350

10. Unvollständige Oxidationen und mikrobielle Biotechnologie 351
10.1 Essigsäurebildung und Essigsäurebakterien 351
10.2 Produktion anderer organischer Säuren durch Pilze 354
10.2.1 Physiologie und Biotechnologie 354
10.2.2 Chemie der Säurebildung durch Pilze 358
10.3 Produktion von Aminosäuren 359
10.4 Stoffumwandlung durch Mikroorganismen 361
10.5 Produktion von Antibiotika 363
10.5.1 Organismen und Auffindung 363
10.5.2 Therapeutisch wichtige Antibiotika 367
10.5.3 Mycotoxine 371
10.6 Vitamine 371
10.7 Exopolysaccharide 373
10.8 Enzyme 374
10.9 Biomasse 375

11. Anorganische Wasserstoff-Donatoren: Aerobe chemolithotrophe Bakterien 377
11.1 Ammonium- und Nitritoxidation: Nitrifikation 378
11.2 Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen 382
11.3 Oxidation von Eisen(II) 385
11.4 Oxidation von molekularem Wasserstoff 387
11.5 Fixierung von Kohlendioxid 391

12. Phototrophe Bakterien und Photosynthese 397
12.1 Schwefelpurpurbakterien, schwefelfreie Purpurbakterien und Grüne
Schwefelbakterien 397
12.1.1 Pigmente des Photosynthese-Apparates 407
12.1.2 Stoffwechsel 411
12.1.3 Verbreitung der phototrophen Bakterien 413
12.2 Die Elementarprozesse der Photosynthese 415
12.2.1 Die anoxygene Photosynthese 418
12.2.2 Die oxygene Photosynthese 421
12.2.3 Zusammenfassung der Elementarprozesse der Photosynthese 425
12.3 Nutzung der Lichtenergie durch Halobakterien 426

13. Fixierung von molekularem Stickstoff 427
13.1 Stickstoff-Fixierung durch symbiontische Bakterien 428
13.1.1 Wurzelknöllchen der Leguminosen 428
13.1.2 Wurzelknöllchen der Nicht-Leguminosen 431
13.1.3 Symbiosen mit N2-fixierenden Cyanobakterien 432
13.2 Stickstoff-Fixierung durch freilebende Bakterien und Cyanobakterien 432
13.3 Biochemie der Stickstoff-Fixierung 434

14. Abbau von Naturstoffen 438
14.1 Cellulose 440
14.2 Xylan 445
14.3 Stärke und andere Glucane 446
14.4 Fructane 449
14.5 Mannan 450
14.6 Pectin 450
14.7 Agar 451
14.8 Chitin 452
14.9 Lignin 453
14.10 Humusbildung 456
14.11 Kohlenwasserstoffe 458
14.11.1 Methan 459
14.11.2 Ethan, Propan und Butan 461
14.11.3 Längerkettige Alkane 462
14.11.4 Aromatische Kohlenwasserstoffe 464
14.12 Proteine 470

15. Konstanz, Veränderung, Rekombination und Übertragung von Merkmalen 475
15.1 Mutation und Mutationsauslösung 475
15.1.1 Der ungerichtete Charakter der Mutation 475
15.1.2 Mutanten und ihre Häufigkeit 478
15.1.3 Mutationstypen 479
15.1.4 Mutagene Agenzien und ihre Wirkung 481
15.1.5 Expression und Selektion bestimmter Mutantenphänotypen 485
15.1.6 DNA-Reparatur 490
15.1.7 Mutagenitätstest 492
15.2 Übertragung von Merkmalen und genetische Rekombination 493
15.2.1 Genetische Rekombination 493
15.2.2 Transformation 497
15.2.3 Transduktion 500
15.2.4 Konjugation 502
15.3 Plasmide 508
15.3.1 Eigenschaften und Nachweise von Plasmiden 509
15.3.2 Biologische Bedeutung von Plasmiden 513
15.4 Restriktion und Modifikation von DANN 516
15.5 Molekulare Klonierungstechnik 519

16. Die Regulation des Stoffwechsels 528
16.1 Regulation der Enzymsynthese 530
16.1.1 Induktion 530
16.1.2 Repression 533
16.1.3 Mechanismen der Regulation 537
16.2 Regulation durch Veränderungen der katalytischen Aktivität der Enzyme 543
16.2.1 Mechanismen der Regulation 543
16.2.2 Spezielle Regulationsmuster 548
16.3 Regulationsdefekte Mutanten 555

17. Mikroorganismen und Umwelt 559
17.1 Ökologie der Mikroorganismen 560
17.1.1 Einführung 560
17.1.2 Aquatische Ökosysteme 563
17.2 Mikroorganismen als symbiontische Partner 571
17.2.1 Mutualistische Symbiosen 572
17.2.2 Antagonistische Symbiosen 579
17.3 Mikroorganismen und die Erdentwicklung 581
17.4 Evolution der Mikroorganismen 583

Literatur 590
Vocabularium 597
Sachverzeichnis 604