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Mikrobiologie f¿r Dummies


Mikrobiologie f¿r Dummies


FÜr Dummies 1. Aufl.

von: Jennifer Stearns, Michael Surette, Julienne C. Kaiser

17,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: EPUB
Veröffentl.: 25.03.2020
ISBN/EAN: 9783527827466
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 344

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Beschreibungen

Auch wenn es beim Thema Mikrobiologie nur um winzig kleine Lebewesen geht hat es das Thema doch in sich. Denn Ihre geringe Größe machen Mikroorganismen durch ihre Anzahl wett. Wussten Sie beispielsweise, dass auf und im menschlichen Körper mehr Bakterien leben als er Zellen hat? Und viele davon sind für unser Überleben zwingend erforderlich. In diesem Buch lernen Sie, wie diese Einzeller aufgebaut sind, in welche Gruppen man sie einteilen kann und welche typischen Eigenschaften zu dieser Klassifizierung führen. Egal ob Eukaryoten, Prokaryoten, Viren oder Pilze Sie finden zu allem die wichtigsten Infos. Natürlich beschreibt die Autorin auch wie Mikroorganismen Krankheiten verursachen, wie man sich dagegen wappnen kann und welche bedeutsame Rolle die Winzlinge in Forschung und Medizin spielen. Sie werden sich wundern!
Einleitung 17 Über dieses Buch 17 Törichte Annahmen über den Leser 18 Symbole in diesem Buch 18 Wie Sie dieses Buch für sich nutzen können 19 Teil I: Einführung in die Mikrobiologie 21 Kapitel 1 Mensch und Mikrobiologie 23 Wozu brauchen wir die Mikrobiologie? 23 Ein Blick auf die Welt der Mikroorganismen 24 Mikrobiologie aus verschiedenen Blickwinkeln 25 Kapitel 2 Mikrobiologie: die neue Wissenschaft 27 Aberglaube und Fehleinschätzungen 28 Die Entdeckung der Mikroben 28 Der Mythos der Urzeugung wurde entlarvt 29 Gesundheit durch Hygiene, Antibiotika und Impfungen 30 Andere wichtige Entdeckungen der Mikrobiologie 32 Die Zukunft der Mikrobiologie 32 Viel Raum nach oben 33 Neue Herausforderungen meistern 33 Kapitel 3 Mikroorganismen: sind überall und können (fast) alles 37 Die Diversität mikrobieller Lebensräume 38 Die metabolische Vielfalt 40 Woher stammt die Energie? 40 Woher stammt der Kohlenstoff? 41 Enzymatische Vielfalt 41 Sekundärstoffwechsel 42 Wenn Wirt und Mikroorganismus aufeinandertreffen 42 Teil II: Mikrobielles Leben unter der Lupe 45 Kapitel 4 Grundlagen der Zellstruktur und Funktion 47 Zellform ist Ansichtssache 47 Leben im Mikromaßstab 48 Die Zelle im Überblick 50 Innere Membran, Zellwand und äußere Membran 50 Struktur und Funktion der inneren Membran 51 Die bakterielle Zellwand 53 Die äußere Membran gramnegativer Zellen 55 Die Zellwand der Archaeen 56 Weitere wichtige Zellbestandteile 56 Zellstrukturen der Prokaryoten 56 Aus eins mach zwei: Zellteilung 58 Transportsysteme: rein wie raus 59 Passiver Transport: immer entlang des Gradienten 59 Aktiver Transport: Energie ist gefragt 60 Aufräumen ist angesagt: Effluxpumpen 61 Wir kommen rum: Fortbewegung 61 Kapitel 5 Einblick in den Stoffwechsel 63 Mit Enzymen läuft’s schneller 63 Ohne Energie kein Leben: Oxidation und Reduktion 65 Fast wie Billard – Elektronenübertragung 66 Deals mit energiereichen Verbindungen 68 Wenn die Zeiten schlechter werden: Energiespeicher 68 Kurz und klein im Katabolismus 69 Nicht schwer zu verdauen – die Glykolyse 70 Schritt für Schritt weiter: die Atmung 71 Bewegung im Spiel: die protonenmotorische Kraft 72 Es geht rund: der Citratzyklus 74 Sehr aufbauend – der Anabolismus 75 Die Synthese von Aminosäuren 75 Die Synthese von Nukleinsäuren 76 Zucker- und Polysaccharidsynthese 76 Fettsäure- und Lipidsynthese 78 Kapitel 6 Genetik der Mikroorganismen 81 Die Organisation des genetischen Materials 81 Ein Kochbuch fürs Leben: die DNA 82 Perfekt outgesourct: die Plasmide 84 Aus eins mach zwei: DNA-Replikation 84 Von der DNA zum Protein 89 Transkription: Synthese der mRNA 89 Transfer- und ribosomale RNAs 90 Translation: Ein Protein entsteht 90 Regulation von Proteinsynthese und Proteinaktivität 95 Transkriptionsregulation 95 Regulation auf der Ebene der Proteinaktivität 97 Kein Fortschritt ohne Veränderung 97 Nobody is perfect – die Punktmutationen 98 Umbau ist angesagt – nicht immer zum Vorteil 99 Transformation und Konjugation 100 Viren im Spiel: die Transduktion 101 Wenn Gene springen: die Transposition 101 Kapitel 7 Mikrobielles Wachstum messen 103 Optimale Wachstumsbedingungen identifizieren 103 Physikalische Anforderungen 103 Mikroorganismen im Labor kultivieren 106 Mikroorganismen im Blickfeld 108 Zählen im Mikrobenmaßstab 108 Ziemlich bunt: die Färbeverfahren 110 Zellteilungsrate und Zellzunahme beurteilen 112 Mal so, mal so: die Zellteilung 112 Aus eins mach viele: die Wachstumsphase 112 Hemmung des mikrobiellen Wachstums 114 Physikalische Methoden zur Entkeimung 114 Desinfektionsmittel 115 Teil III: Die Evolution des Mikrokosmos 117 Kapitel 8 Evolution der Mikroorganismen 119 Erste Organismen auf der Bühne des Lebens 119 Der Ursprung des Lebens 119 Diversifikation der frühen Prokaryoten 120 Der Einfluss von Prokaryoten auf die frühe Erde 121 Untermieter gesucht: die Endosymbiose 122 Was ist Evolution? 124 Das Evolutionsgeschehen untersuchen 126 Geeignete Markergene auswählen 127 Die Richtung des Gentransfers in Prokaryoten 128 Klassifikation und Taxonomie von Mikroorganismen 128 Weit verzweigt - der Baum des Lebens 130 Kapitel 9 Energiegewinnung und CO2-Fixierung 133 Die Selbstversorger: autotrophe Organismen 133 Fixierung von anorganischem Kohlenstoff 134 Die Energie des Lichts nutzen 137 Lichternte mit Chlorophyllen und Bakteriochlorophyllen 138 Akzessorische Pigmente: Carotinoide und Phycobiline 141 Sauerstoff erzeugen oder nicht: oxygene und anoxygene Photosynthese 141 Energie aus anorganischen Verbindungen: Chemolithotrophie 146 Wasserstoff nutzen 146 Elektronen aus dem Schwefel 147 Starke Sache: Eisen pumpen 148 Nitrat- und Ammoniakoxidation 148 Kapitel 10 Gärung und Atmung im Vergleich 151 Lebensstile der Reichen und Fakultativen 151 Ein Überblick zum Einstieg 153 Einmal tief durchatmen: die Respiration 155 Wie im Kreisverkehr: der Citratzyklus 156 Immer schön treppab: die Elektronentransportkette 157 Anaerobe Atmung 158 Nitrat und Denitrifikation 159 Sulfat- und Schwefelreduktion 160 Acetogenese und Methanogenese 160 Abbau von Kohlenwasserstoffen und anderen Verbindungen 160 Bunte Vielfalt: die Gärungstypen 161 Kapitel 11 Mikrobielle Lebensräume 165 Was genau ist ein Habitat? 166 Nährstoffkreisläufe verstehen 167 Der Kohlenstoffkreislauf 167 Der Stickstoffkreislauf 169 Der Schwefelkreislauf 171 Phosphorkreisläufe im Ozean 172 Mikroorganismen in Interaktion 172 Kommunikation durch Quorum Sensing 173 Das Leben im Biofilm 173 Mikrobielle Matten 174 Mikroorganismen in aquatischen und terrestrischen Lebensräumen 175 Aquatische Mikroorganismen 175 Oxygene versus anoxygene Phototrophe 176 Der Boden lebt 176 Mit Pflanzen und Tieren auskommen 177 In Interaktion mit Pflanzen 178 Mikroorganismen in Tieren 179 Symbiosen mit Insekten 181 Symbiosen mit Meeresbewohnern 181 Leben unter extremen Bedingungen 182 Mikroorganismen an unerwarteten Orten 183 Teil IV: Mikroben in Hülle und Fülle 185 Kapitel 12 Die Prokaryoten im Überblick 187 Prokaryoten, Teil 1: Die Bakterien 188 Die gramnegativen Bakterien: Proteobakterien 188 Heterotrophe Lebensweise 190 Interessante Formen und Lebenszyklen 191 Weitere gramnegative Bakterien 193 Die grampositiven Bakterien 195 Prokaryoten, Teil 2: Die Archaeen 197 Manche mögen‘s (sehr) heiß: extrem thermophile Archaeen 199 Mehr als sauer: extrem acidophile Archaeen 200 Supersalzig: extreme Halophile 201 Mesophile Archaeen 202 Kapitel 13 Bühne frei für die Eukaryoten 203 Pilze 203 Mal so, mal so – die Physiologie der Pilze 204 Ein kleiner Eindruck von der Pilzvielfalt 206 Interaktion mit Pflanzenwurzeln 208 Die Ascomyceten (Schlauchpilze) 209 Die Basidiomyceten (Ständerpilze) 210 Prosperierende Vielfalt: die Protisten 211 Die Apicomplexa (Sporozoen) 211 Pflanzenpathogene Peronosporomyzeten (Eipilze) 213 Die Mikro-Jäger: Ciliaten und Amöben 214 Begegnung mit den Algen 216 Kapitel 14 Die Welt der Viren 221 Die Zelle fest im Griff der Viren 221 Sehr spartanisch: der Aufbau der Viren 221 Im Schnelldurchgang: die Replikation der Viren 223 Von Kopf bis Schwanz: Bakteriophagen 225 Die Viren der Eukaryoten 229 Viren, die tierische Zellen infizieren 229 Pflanzenviren auf der Spur 232 Viroide 233 Kein leichtes Opfer: wie Wirtszellen sich wehren 234 Restriktionsenzyme 234 Das CRISPR/Cas-System 235 Funkstille für RNA-Viren: RNAi 236 Teil V: Mikroorganismen und menschliche Gesundheit 237 Kapitel 15 Mikroben als Krankheitserreger 239 Bollwerk gegen Pathogene: die Immunantwort 239 Infektionsbarrieren aufbauen 240 Gleich die rote Fahne hissen: Entzündungen 240 Erst mal die Stellung halten: die angeborene Immunantwort 241 Das adaptive Immunsystem rückt aus 242 Antikörper in Aktion 244 Antimikrobielle therapeutische Wirkstoffe 246 Grundlegende Eigenschaften der Antibiotika 246 Ziele der Zerstörung 248 Mechanismen der Antibiotikaresistenz 249 Dringend gesucht: neue Antibiotika 251 Fahnden nach den »Superbugs« 252 Vancomycin-resistenten Enterokokken einen Schritt voraus sein 253 Kampf gegen Methicillin-resistente Staphylococcus aureus 253 Der Konkurrenz unterlegen: Clostridioides difficile 255 Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum 255 Präbiotika und Probiotika 256 Antivirale Medikamente 257 Kapitel 16 Mikroben im Einsatz: die Biotechnologie 259 Rekombinante DNA-Technologie 259 Welche Gene suche ich? 260 Warum Plasmide so nützlich sind 263 Schneiden mit Restriktionsenzymen 264 Mikroorganismen dazu bringen, DNA aufzunehmen 266 Promotoren zur Expressionssteigerung 268 Von der DNA zum Protein: Expressionsvektoren 268 Origami mit Proteinen: die korrekte Faltung 269 Wenn fremde Gene lästig sind 270 Klonierung großer DNA-Konstrukte mit zahlreichen Genen 271 Therapien besser, schneller und billiger machen 273 Noch Raum nach oben: Antibiotika verbessern 273 Impfstoffe entwickeln 274 Mikroorganismen industriell nutzen 274 Mikrobiell produzierte Pflanzenschutzmittel 275 Mikrobiell produzierte Biokraftstoffe 276 Bioleaching von Metallen 276 Umweltschutz mit Mikroorganismen 277 Kapitel 17 Der Kampf gegen Infektionserreger 279 Gesundheitsschutz in der Gesellschaft: Epidemiologie 279 Wer ist infiziert und warum? 279 Ausbrüche untersuchen 280 Wo steckt der Erreger? 281 Der Weg von Wirt zu Wirt 281 Den Ausbruch unter Kontrolle halten 282 Diagnostik mikrobieller Pathogene 283 Charakterisierung anhand der Morphologie 283 Nachweis mit biochemischen Verfahren 284 Diagnostik mit einer Phagentypisierung 286 Mit Serologie punkten 287 Sensitivität gegenüber Antibiotika testen 288 Infektionserkrankungen eindämmen 289 Wie Impfstoffe wirken 290 Mehr oder weniger sicher: Arten von Impfstoffen 291 Teil VI: Neue Herausforderungen meistern 293 Kapitel 18 Mikrobielle Ökosysteme im Fokus 295 Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften 295 Aus der Ökologie entlehnt 295 Warum mikrobielle Gemeinschaften anders sind 296 Methoden der mikrobiellen Ökologie 296 Mit Anreicherung locken 296 Fluoreszenzfarbstoffe in der Mikroskopie 297 Messung der mikrobiellen Aktivität 299 Artbestimmung mit Markergenen 299 Es geht ans Eingemachte: Sequenzierung & Co. 300 Genomsequenzierung 300 Vom Einzelgenom zum Metagenom 302 Mikrobielle Transkriptome lesen 303 Es geht noch weiter: Proteomik und Metabolomik 304 Die (mikrobielle) Spitze des Eisbergs 305 Kapitel 19 Synthetische Biochemie 307 Regulation der Genexpression: das lac-Operon 308 Nicht ganz so dicht … 309 Ein gutes System optimieren 309 Genetische Netzwerke entwickeln 312 Von einem Zustand in den anderen wechseln 312 Oszillieren zwischen Zuständen 313 Die Toolbox des synthetischen Biologen 315 Module für den Eigenbau 315 Teilnahme am iGEM-Wettbewerb 315 Teil VII: Der Top Ten-Teil 317 Kapitel 20 (Fast) zehn gefährliche Krankheiten durch Mikroben 319 Ebola 320 Milzbrand 320 Grippe 321 Tuberkulose 321 HIV 322 Cholera 322 Pocken 323 Primäre Amöben-Menigoenzephalitis 323 Neue Gefahren im Anmarsch 324 Kapitel 21 Zehn wichtige Anwendungen für Mikroorganismen 325 Bereicherung des Speiseplans 325 Biodüngen mit Hülsenfrüchten 326 Bier, Wein und Schnaps produzieren 326 Insektenschädlinge töten 326 Reinigung und Klärung von Abwasser 327 Beitrag zur Medizin und Schönheit 327 Starthilfe für Ihr Aquarium 328 Biobasierte Kunststoffe 328 Kompostierbare Abfälle 329 Die Balance des Körpers erhalten 329 Stichwortverzeichnis 331

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