Mikrobiologie (Taschenlehrbuch Biologie)

608 Pages·2018·26.695 MB·German

by  Katharina Munk (editor)

Auf einen Blick
1 Die Welt der Mikroorganismen 1
2 Struktur und Funktion der Zellen von Mikroorganismen 2
3 Systematik und Phylogenie 3
4 Viren 4
5 Pilze 5
6 Mikrobielle Genetik 6
7 Mikrobielles Wachstum 7
8 Der Energiestoffwechsel der Mikroorganismen 8
9 Biosyntheseleistungen von Mikroorganismen 9
10 Anpassungsfähigkeit von Mikroorganismen 10
11 Einfluss von Mikroorganismen auf Natur und Mensch 11
12 Mikrobielle Biotechnologie 12
13 Anhang 13

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Mikrobiologie
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Herausgegeben von
Katharina Munk
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Petra Dersch
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Bernhard Eikmanns
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Marcella Eikmanns
MMaarrttiinnaa JJaahhnn
Reinhard Fischer
RReeggiinnaa NNeetthhee--JJaaeenncchheenn
Dieter Jahn
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Martina Jahn
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Natalia Requena

Beate Schultze
2., unveränderte Auflage
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381Abbildungen
43Tabellen
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BibliografischeInformation Gesch�tzteWarennamen(Warenzeichen)
DerDeutschenBibliothek werdennichtbesonderskenntlichgemacht.
DieDeutscheBibliothekverzeichnetdiese AusdemFehleneinessolchenHinweises
PublikationinderDeutschenNational-bi- kannalsonichtgeschlossenwerden,dasses
bliographie;detailliertebibliographische sichumeinenfreienWarennamenhandele.
DatensindimInternet�ber DasWerk,einschließlichallerseinerTeile,
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1. Auflage 2008
c2018GeorgThiemeVerlagKG
R�digerstraße14,D-70469Stuttgart
www.thieme.de
PrintedinGermany
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Zeichnungen:H.Bernst�dt-Neubert,Berlin;
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Satz:HagedornKommunikation,Viernheim
Gesetztauf3B2
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eISBN (PDF) 978-3-13-242396-1
eISBN (epub) 978-3-13-242397-8
IISSBBNN997788--33--1133--224422339955--44 112233445566
Vorwort V
Vorwort
FürdieStudierendenwirdesimmerschwierigerbeidemwachsendenInforma-
tionsangebotundderFlutantäglichneuhinzukommendenForschungsergebnis-
senimRahmendeskurzenBachelor-StudiumsderBiologie,einVerständnisfür
biologische Zusammenhänge und Prinzipien zu entwickeln. Die verschiedenen
biologischenFachbücheralsReiheherauszubringen,bietetdieMöglichkeit,die
Zusammenhänge zwischen den Fachgebieten herauszuarbeiten. Vier Bände
enthalten das relevante Grundwissen der Zoologie, Botanik, Mikrobiologie
und Genetik. Um die Gemeinsamkeiten der Organismen herauszustellen und
gleichzeitig die Überschneidungen zwischen den Bänden möglichst gering zu
halten, haben wir diesen „klassischen“ Fächern zwei übergreifende Bände zur
Seitegestellt:DenBandBiochemie·Zellbiologie,dersichmitderZellealsder
kleinsten Lebenseinheit beschäftigt, und den Band Evolution·Ökologie, der
sichmitInteraktionenbefasst,dieüberdeneinzelnenOrganismushinausgehen
undganzeLebensgemeinschaftenundÖkosystemebetreffen.
DieanderBuchreihebeteiligtenüber40AutorensindinLehreundForschung
erfahrene Dozenten ihrer Fachgebiete. Ihre Erfahrungen mit den seit einigen
JahrenlaufendenBachelor-StudiengängenhabensieindieseTaschenbücherein-
gebracht,dieStofffülleaufeinüberschaubaresBasiswissenreduziertunddurch
eine fächerübergreifende, vergleichende Darstellung und viele Verweise Quer-
verbindungen zwischen den einzelnen biologischen Disziplinen hergestellt. So
vermitteln die Bände einen zusammenhängenden Überblick über die Basis-
inhaltederBiologie.
In dem Band Mikrobiologie werden die wichtigsten Gruppen der Bacteria,
Archaea, Viren und Pilze im Hinblick auf ihre Besonderheiten in Aufbau und
Organisation undihrephylogenetische Klassifikationvorgestelltsowiein ihrer
globalenBedeutungeingeordnet.MikroorganismenhabenenormeStoffwechsel-
fähigkeitenentwickelt,umsichdievielfältigenLebensräumedieserErde,darun-
terauchextremeHabitatewieheißeQuellenoderSalz-undAlkaliseen,erfolg-
reich zu erschließen. Die vielfältigen Wege mikrobieller Energiegewinnung
undBiosynthesen lassensich auf einebegrenzteZahl vonElementarprozessen
zurückführen.Siewerdenverständlichdargestellt,ebensowiediemolekularen
undgenetischen Prozesse,dieVoraussetzung für das erfolgreicheAnpassungs-
vermögen der Mikroorganismen sind. Die mikrobielle Biotechnologie hat sich
zur Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhundertsentwickelt:Bakterien,Pilze und
ihre Enzyme werden zunehmend zur Stoffproduktion und -umwandlung in
denBereichenErnährung,Gesundheit,Pharma,ChemieundUmwelteingesetzt.
Die Ursprünge dieser Taschenlehrbuch-Reihe zur Biologie gehen auf eine
InitiativedesGustavFischerVerlagesimSommer1997zurück.AndieserStelle
möchte ich ganz besonders Herrn Dr. Arne Schäffler danken, der damals das
ZustandekommenderReiheermöglichteundmitseinenvielenwertvollenRat-
schlägen ihrenWerdegangbegleitet hat. Ermutigt durch den Erfolg der ersten
VI Vorwort
Auflage,die2000und2001unterdemNamenGrundstudiumBiologieimSpek-
trum-Verlag erschien, und die starke positive Resonanz von Studenten und
Dozenten,habenwireineneueAuflageinAngriffgenommen,diemittlerweile
durchzahlreicheneueAutorenunterstütztwird.
MeinbesondererDankgiltdemGeorgThiemeVerlagfürdieneueHerausgabe
der Reihe in ihrer jetzigen Taschenbuchform und der großzügigen farbigen
Gestaltung.
Frau Marianne Mauch als verantwortliche Programmplanerin danke ich für
ihreBegeisterungfürdasProjekt,dieeffizienteHilfeundihrewertvolleUnter-
stützungbeiderWeiterführungdesKonzepts.DieZusammenarbeitmachtmir
sehr viel Spaß. Frau Elsbeth Elwing hat mit ihrer fröhlichen Ruhe stets alle
noch so aussichtslosen Terminproblemebei derHerstellung gelöst. Auch allen
anderen Mitarbeitern des Verlages, die mit ihrer Arbeit zum Gelingen der
Bände beigetragen haben, sei gedankt. Besonders auch Michael Zepf, der alle
meinetechnischenAnfragenimmerraschundzuverlässigbeantwortethat.
BesondersbedankeichmichauchbeiFrauChristianevonSolodkoffsowiebei
FrauHennyBernstädt-NeubertfürdiesehrpersönlicheZusammenarbeitunddie
kreativeundprofessionelleUmsetzung–zeitweiligimDauereinsatz–derteil-
weisechaotischenVorlagenindienunhiervorliegenden,hervorragendgelun-
genenAbbildungen.
ReinhardRachel(Regensburg),AndreaMaisner(Marburg),RalfWagner(Mar-
burg), Peter Laun (Salzburg), Elizabeth Richardson (Athens, GA, USA), Marvin
Karos (Marburg), Klaus Tenberge (Münster), Robert Bauer (Tübingen), Nadine
Zekert (Karlsruhe), Nicole Sievers (Marburg), Janina Purschwitz (Karlsruhe),
SaturninoHerrerodeVega(Karlsruhe),HansUlrichMoesch(Marburg),Meritxell
Riquelme (Ensenada, Mexico), Norio Takeshita (Karlsruhe), Danuta Galetzka
(Marburg), Daniel Veith (Karlsruhe), Monika Krüger (Leipzig), Gerhard Kost
(Marburg),RolfRösser(Marburg),PaolaBonfante(Turin,Italien),FrancisMartin
(Lyon,Frankreich),Matthias Hahn(Kaiserslautern),AndreasMosbach(Kaisers-
lautern), Stefanie Heupel (Karlsruhe), Manfred Rohde (Braunschweig), Mike
Hasenberg(Braunschweig),RolfJaenchen(Zwingenberg)sowieAstridBrandis-
Heep(Marburg)dankeichfürdiezurVerfügunggestelltenOriginaleundErika
Kothe (Jena) für die Ratschläge zu Kapitel 5. Einige fotografische Abbildungen
wurden aus anderen Lehrbüchern des Thieme-Verlags übernommen. Für die
freundliche Genehmigung und Überlassung bedanke ich mich ganz herzlich
beidenjeweiligenAutorenundUrhebern.
FürdiegenialeUnterstützungimHintergrunddankeichmeinerMutter,die
fürunserleiblichesWohlergehensorgte,meinerTochter,diemichdaranerinner-
te,dass auch die Familie interessant sein kann,meinenbeidenSöhnenfür die
kompetente und permanente Computerbetreuung ohne jegliche Pannen und
AbstürzeundmeinemEhemannMatthiasMunkfürdievielenfachlichenDiskus-
sionenundErmutigungen.
Vorwort VII
DashiervorliegendeWerkisteineGemeinschaftsleistungalleranderBuch-
reihebeteiligtenAutoren.Mit großemEinsatz habensie nichtnurdieeigenen
Kapitel geschrieben, die anderen Kapitel korrigiert, sondern auch mit vielen
konstruktiven Anregungen zu den Inhalten der anderen Bände fachübergrei-
fende Zusammenhänge hergestellt. Wir hoffen, dass dadurch ein Gesamtwerk
entstanden ist, dessen Lektüre Ihnen nicht nur gute Voraussetzungen für das
Bestehen Ihrer Prüfungen vermittelt, sondern auch Ihre Begeisterung für das
FachBiologieweckt.
WirwünschenIhnenvielErfolginIhremStudium!
Dr.KatharinaMunk
E-Mail:[email protected]
August2008
VIII HinweisezurBenutzung
So arbeiten Sie effektiv mit der Taschenlehrbuch-Reihe
DieBücherbietenIhnenvielfältigedidaktischeHilfen,sowohlfürdiePhase,in
derSiedieGrundlagenerarbeiten,alsauchfürdieschnelleundeffizienteStoff-
wiederholungkurzvoreinerIhrerPrüfungen.
EinführendeAbschnittegebenIhneneinenerstenÜberblickundnehmendie
wichtigstenSchlüsselbegriffevorweg.HiererhaltenSieden„Rahmen“,inden
SiedenfolgendenInhalteinordnenkönnen.
Um Ihnen trotz der Stofffülle alle relevanten Inhalte im handlichen Taschen-
buch-Formatbietenzukönnen,sinddieTextemöglichstkurzgefasst,aberden-
noch verständlich formuliert – mit vielen Hervorhebungen für eineoptimale
OrientierungundeinenraschenInformationszugriff.
Kleingedruckte Abschnitte mit zusätzlichenDetails, Beispielen oderweiterführenden
InformationenermöglichenIhneneinen„BlicküberdenTellerrand“.
ZahlreichefarbigeAbbildungenundeindrucksvollemikroskopischeoderelek-
tronenmikroskopischeAufnahmenhelfenIhnen,sichkomplexeSachverhaltezu
erschließen.
n In grün markierten Abschnitten finden Sie Informationen über Anwendungs-
möglichkeiten,diesichausdenbeschriebenenbiologischenPrinzipienergeben.m
n Orange gekennzeichnete Abschnitte erläutern konkrete Methoden, die Sie
entwederinIhrerexperimentellenArbeitselbstbeherrschenmüssen,oderdiefür
Anwendungenz.B.ingroßtechnischemMaßstabvonBedeutungsind.m
Repetitorien am Ende der Abschnitte greifen die wichtigsten neuen Begriffe
nochmals auf. Sie sind ideal zum Lernen und zum Nachschlagen! Außerdem
erfüllensiedieFunktioneinesGlossars,dadieDefinitionenanhandderfarbigen
SeitenzahlimSachverzeichnisleichtnachgeschlagenwerdenkönnen.
DasZusatzangebotimInternet:www.thieme.de/go/taschenlehrbuch-biologie
AnhandzahlreicherPrüfungsfragenzujedemKapitelunddenausführlichenAntwor-
tenkönnenSieIhrWissenselbstüberprüfen.
DieZahlderInternet-Seiten,diesichmitbiologischenThemenbefassen,istgroßund
steigtstetig.AusdemunübersichtlichenAngebothabenwirfürSienebeneinerAuswahl
derwichtigstenweiterführendenLiteratureinigeInternet-Adressenzusammengestellt,
dieIhnenalsnützlichenEinstiegfürweiterführendeRecherchendienensollen.
WiebeieinemWerkdiesenUmfangeszuerwarten,istauchdieseTaschenlehrbuch-
ReihesichernichtfreivonFehlern.WirsinddaherdankbarfürHinweise.Anregungen
undVerbesserungsvorschlägekönnenSieunsjederzeitmailen.
Die uns bekannten Korrekturen werden wir auf der oben genannten Internetseite
zusammenfassenundaktualisieren.
Adressen IX
Adressen
Prof.Dr.PetraDersch Dr.MartinaJahn
TechnischeUniversität TechnischeUniversität
Braunschweig Braunschweig
InstitutfürMikrobiologie InstitutfürMikrobiologie
Spielmannstraße7 Spielmannstraße7
38106Braunschweig 38106Braunschweig
Prof.Dr.BernhardEikmanns Dr.KatharinaMunk
UniversitätUlm UntereBeltz12
InstitutfürMikrobiologie 65510Idstein
undBiotechnologie
89069Ulm Dr.ReginaNethe-Jaenchen
BickenbacherWeg9
Dr.MarcellaEikmanns 64673Zwingenberg
Ochsengasse34
89077Ulm Prof.Dr.NatalieRequena
UniversitätKarlsruhe
Prof.Dr.ReinhardFischer InstitutfürAngewandte
UniversitätKarlsruhe Biowissenschaften
InstitutfürAngewandte AbteilungfürPflanzen-
Biowissenschaften Mikroben-Interaktionen
AbteilungfürAngewandte Hertzstraße16
Mikrobiologie 76187Karlsruhe
Hertzstraße16
76187Karlsruhe Dr.BeateSchultze
Kirchstraße9
Prof.Dr.DieterJahn 34519Diemelsee
TechnischeUniversität
Braunschweig
InstitutfürMikrobiologie
Spielmannstraße7
38106Braunschweig