Lehrbuch der Mikrobiologie

Wolfgang Fritsche, geb. 1933 in Meisdorf (Harz). Biologie-Studium, Promotion und Habilitation an der Martin-Luther-Universität Halle/Saale. Bis 1998 Direktor des Instituts für Mikrobiologie und Inhaber des Lehrstuhls für Technische Mikrobiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Gastprofessuren in Bagdad und Comodoro Rivadavia (Argentinien). Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig. Autor der Lehrbücher "Biochemische Grundlagen der Industriellen Mikrobiologie", "Mikrobiologie" und "Umwelt-Mikrobiologie" im Gustav-Fischer-Verlag. Forschungsgebiete: Mikrobieller Abbau von Natur- und Fremdstoffen, Mikrobielle Synthese und Funktion von Sekundärmetaboliten, Ökologische Mikrobiologie und Umwelt-Biotechnologie. Rainer Borriss, geb. 1945 in Prerow/Darss. Biologie-Studium, Promotion und Habilitation an der Martin-Luther-Universität Halle/Saale. 1992 Professor für Bakteriengenetik an der Humboldt-Universität Berlin. Forschungsaufenthalte in Turku, Kopenhagen und Oxford. Nationalpreis der DDR für ein gentechnisches Verfahren zur Enzymherstellung, Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift "Archaea" und des Graduiertenkollegs "Immunologie und Infektionsbiologie". Forschungsgebiete: Bakterielle Enzyme mit biotechnologischer Relevanz (ß-Glucanasen, Phytasen), Genetik und Genomforschung Bacillus subtilis und Bacillus amyloliquefaciens, Stimulierung des Pflanzenwachstums durch Bacillen. Frieder Schauer, geb. 1949 in Brockwitz (Kreis Meißen), Biologie-Studium, Promotion und Habilitation an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald. 1992 Professor für Angewandte und Spezielle Mikrobiologie an der Ernst-Moritz-Arndt-Universtät Greifswald. Forschungsaufenthalte in Lund (Schweden) und an der Pennsylvania State Univ. (USA), Gründungsmitglied des Instituts für Marine Biotechnologie Greifswald, Mitglied des Fachbeirats des Technologiezentrums Vorpommern und des Editorial Board der Zeitschrift "Mycological Progress" Forschungsgebiete: Abbau von Umweltschadstoffen durch Mikroorganismen, Biotransformation und Derivatisierung von Wirkstoffen, Enzyme von Pilzen (Laccasen, Peroxydasen, Cytochrom P-450, Ringspaltungsenzyme).

Dieses Mikrobiologie-Lehrbuch baut auf dem bewährten Taschenbuch von FRITSCHE auf und vermittelt Studierende der Biologie, Umwelt- und Biotechnologie sowie Bioingenieuren einen Überblick über folgende Teilgebiete dieses Fachs:

Struktur und Funktion der Mikrobenzelle

Wachstum, Zellzyklus, Differenzierung

Physiologie und Biochemie

Zelluläre Kontrollmechanismen

Bakteriengenetik und Genomevolution

Evolution und Taxonomie von Mikroorganismen

Ökologie

Mikrobielle Biotechnologie

Für die 4. Auflage wurde der gesamte Text revidiert, insbesonders der taxonomische Teil über Bakterien und Pilze. Auf den neusten Stand gebracht wurde die Molekulargenetik und Genomforschung an Mikroorganismen. Die Darstellung der Cytologie der Prokaryotenzelle wurde mit der Schilderung der Dynamik und Funktion der wichtigsten Zellorganellen und -strukturen verbunden. Aber auch die Kapitel zu den angewandten Richtungen der Mikrobiologie (Abwasser- und Bodenmikrobiologie, Phytopathologie und Biofermentertechnik), die im Hauptstudium gefragt und eine wichtige Grundlage für biotechnologische Arbeitsrichtungen sind, entsprechen jetzt dem Stand des Wissens.

Dieses Mikrobiologie-Lehrbuch vermittelt einen Überblick über die Teilgebiete:

1 Einleitung: Entwicklung und Bedeutung der Mikrobiologie 1.1 Mikrobiologie als Wissenschaftsdisziplin 1.2 Historische Entwicklung 1.3 Bedeutung der Mikrobiologie 1.4 Wesen der Mikroorganismen (Pro- und Eukaryoten, Kleine Zelldimensionen, große Leistungen, Anpassungsfähigkeit, Vielfalt biochemischer Leistungen) TEIL I: STRUKTUR UND FUNKTION DER PROKARYOTISCHEN UND EUKARYOTISCHEN MIKROBENZELLE 2 Struktur und Funktion der prokaryotischen Zelle 2.1 Aufbau und Zusammensetzung 2.2 Bakterienchromosom und Plasmide - Träger der genetischen Information 2.3 Cytoplasma und Ribosomen 2.4 Zellmembran 2.5 Die äußere Zellbegrenzung 2.6 Zelloberflächenstrukturen, Geißeln und Zelleinschlüsse 3 Struktur und Funktion der eukaryotischen Mikrobenzelle 3.1 Wesen der Pilze 3.2 Bau der Pilzzelle 3.3 Zellkern sowie Kern- und Zellteilung 3.4 Cytoplasma, intrazelluläre Membranen und Mitochondrien 3.5 Zellmembran 3.6 Zellwand TEIL II: WACHSTUM, ZELLZYKLUS, DIFFERENZIERUNG 4. Wachstum, Zellzyklus und Differenzierung 4.1 Wachstum von Bakterienpopulationen 4.2 Kontinuierliche Kultur 4.3 Zellteilung der Bakterien 4.4 Differenzierung und Zellzyklus bei Bakterien 4.5 Wachstum und Differenzierung der Pilze 4.6 Wachstum in Biofilmen 5. Einfluss von Umweltfaktoren auf das Wachstum, Stress- und Adaptationsphänomene 5.1 Temperatur (Hitze- und Kälteschock) 5.2. Wasseraktivität und osmotischer Stress 5.3 Wasserstoffionen-Konzentration (pH) 5.4 Strahlungen 5.5 Sterilisation, Konservierungs- und Desinfektionsmittel TEIL III: PHYSIOLOGIE UND BIOCHEMIE: STOFFWECHSELAKTIVITÄTEN 6. Grundlagen: Transport, Katabolismus und Anabolismus 6.1 Katabolismus und Anabolismus 6.2 Energetische Aspekte 6.3 Elektronentransport, protonenmotorische Kraft und ATP-Bildung 6.4 Transportvorgänge an Zellmembranen 6.5 Haupttypen des mikrobiellen Stoffwechsels 7. Katabole Prozesse 7.1 Stoffaufnahme, PTS und Nicht-PTS Zucker-Aufnahmesysteme 7.2 Aerobe Atmung 7.3 Anaerobe Atmung 7.4 Gärungen 7.5 Abbau von Natur- und Fremdstoffen 8 Phototrophie und Chemolithotrophie 8.1 Bakterielle Photosynthese (auch Halobakterien) 8.2 Chemolithotrophie 9. Anabole Prozesse 9.1 Glyoxylsäure-Zyklus und Gluconeogenese 9.2 Anaplerotische Reaktionen und Aminosäuresynthese 9.3 Biosynthese von Makromolekülen 10. Stickstoff-Fixierung 10.1 Stickstoffbindung der frei lebenden Bakterien 10.2 Symbiotische Stickstoffbindung der Rhizobien 10.3 Mykorrhiza und Actinorhiza TEIL IV: ZELLULÄRE KONTROLLMECHANISMEN 11. Kontrolle der Genexpression und Stoffwechselregulation 11.1 Kontrolle der Transkriptionsinitiation 11.2 Beispiele für die Transkription katabolischer und anabolischer Operons 11.3 Kontrolle der Genexpression durch alternative Sigmafaktoren 11.4 Attenuierung 11.5 Hierarchie der Kontrollsysteme: Operon, Regulon, Stimulon 11.6 Posttranskriptionale Kontrollmechanismen 12. Komplexe zelluläre Kontrollsysteme 12.1 Signaltransduktion und Zweikomponentensysteme 12.2 Interzelluläre Kommunikation und Quorum sensing 12.3 Chemotaxis TEIL V: BAKTERIENGENETIK UND GENOMEVOLUTION 17 Mutationen und DNA-Reparatur 17.1 Mutationen und Mutationstypen 17.2 Entstehung von Mutationen 17.3 Komplexe Reparatursysteme von DNA-Schäden 18 Rekombination und laterale DNA-Transfersysteme 18.1 Homologe Rekombina