Brock Mikrobiologie
Werbung
Michael T. Madigan John M. Martinko David A. Stahl David P. Clark Brock Mikrobiologie 13., aktualisierte Auflage PEARSON Higher Education München • Harlow • Amsterdam • Madrid • Boston San Francisco • Don Mills • Mexico City • Sydney a part of Pearson plc worldwide V I Inhaltsverzeichnis Vorwort zur deutschen Ausgabe xxviii TEIL I: Grundprinzipien der Mikrobiologie Kapitel 1: Mikroorganismen und Mikrobiologie 1.1 1.2 Einführung in die Mikrobiologie 2 Die Wissenschaft der Mikrobiologie Mikrobielle Zellen Mikroorganismen und ihre Lebensräume Evolution und die Verbreitung mikrobiellen Lebens Der Einfluss der Mikroorganismen auf den Menschen 3 3 6 7 10 Die Entdeckung der Mikrobiologie 15 Die historischen Wurzeln der Mikrobiologie: Hooke, van Leeuwenhoek und Cohn Pasteur und der Niedergang der Theorie der Spontanzeugung Koch, Infektionskrankheiten und die Reinkultur in der Mikrobiologie Die wachsende Bedeutung der mikrobiellen Vielfalt Die Ära der modernen Mikrobiologie 15 18 21 25 28 Kapitel 2: Eine kurze Reise in die Welt der Mikrobiologie 2.1 2.2 2.3 Das Sichtbarmachen des Winzigen 34 Einige Grundlagen der Lichtmikroskopie Kontrastvergrößerung in der Lichtmikroskopie Die dreidimensionale Darstellung von Zellen Das Elektronenmikroskop 34 36 39 41 Zellstruktur und Evolutionsgeschichte Elemente der Struktur von Mikroorganismen Die Anordnung der DNA in mikrobiellen Zellen Der Stammbaum des Lebens 42 43 45 47 Mikrobielle Vielfalt 49 Die metabolische Vielfalt Bacteria Die Archaea Die phylogenetische Analyse natürlicher mikrobieller Gemeinschaften Eukaryotische Mikroorganismen 49 51 56 58 59 Kapitel 3: Zellstruktur und Funktion bei Bacteria und Archaea 3.1 Zellform und Zellgröße 66 Zellmorphologie Zellgröße und was es bedeutet, klein zu sein 66 67 3.2 Die Cytoplasmamembran und der Transport. . . 70 71 73 75 Die Cytoplasmamembran Die Funktionen der Cytoplasmamembran Transport und Transportsysteme 3.3 3.4 3.5 Die Zellwände bei den Prokaryoten 79 Die Zellwand der Bacteria: Das Peptidoglykan Die äußere Membran Die Zellwände der Archaea 79 84 87 Weitere Zellwandstrukturen und Zellwandeinschlüsse 88 Zelloberflächenstrukturen Zelleinschlüsse Gasvesikel Endosporen 88 90 92 94 Mikrobielle Bewegung 99 Geißeln und Beweglichkeit Die Gleitbewegung Mikrobielle Taxien 99 105 106 TEIL II: Stoffwechsel und Wachstum Kapitel 4: Ernährung, Laborkultivierung und Metabolismus der Mikroorganismen 4.1 4.2 Ernährung und Kultivierung von Mikroorganismen 118 Ernährung und Zellchemie Kulturmedien Die Laborkultur 118 121 124 ' Energetik und Enzyme 125 125 128 Bioenergetik Katalysatoren und Enzyme 4.3 Oxidations-Reduktions-Reaktionen und energiereiche Verbindungen Elektronendonor und Elektronenakzeptor Energiereiche Verbindungen und Energiespeicherung 4.4 Die wichtigsten Wege des Katabolismus. 135 136 138 142 145 147 Glykolyse Atmung und Elektronenüberträger Die protonenmotorische Kraft Der Citratzyklus Die Vielfalt des Katabolismus 4.5 ' ' 130 130 134 Grundlagen des Anabolismus Die Biosynthese von Zuckern und Polysacchariden Die Biosynthese der Aminosäuren und Nucleotide.; Die Biosynthese der Fettsäuren und Lipide Regulation der Aktivität biosynthetischer Enzyme i 149 149 151 152 154 Kapitel 5: Mikrobielles Wachstum 5.1 ,. ' : 5.2 • ' 5.3 Die bakterielle Zellteilung 162 Zellwachstum und Zweiteilung Fts-Proteine und die Zellteilung MreB und die Determinanten der Zellmorphologie Die Peptidoglykansynthese und die Zellteilung 162 163 165 169 Das Wachstum einer Population Das Prinzip des exponentiellen Wachstums Die Mathematik des exponentiellen Wachstums Der mikrobielle Wachstumszyklus Die kontinuierliche Kultur: der Chemostat 171 171 172 173 175 Messung des mikrobiellen Wachstums 178 Mikroskopische Messungen Bestimmung der Lebendkeimzahl • Trübungsmessungsmethoden 5.4 5.5 178 179 183 Temperatur und mikrobielles Wachstum 185 Die Wirkung der Temperatur auf das Wachstum Mikrobielles Leben in der Kälte Mikrobielles Leben bei hohen Temperaturen 185 188 191 Weitere Umwelteinflüsse auf das Wachstum 195 195 197 . 200 204 Säuregehalt und Alkalinität Osmotische Einflüsse Sauerstoff und Mikroorganismen Toxische Formen des Sauerstoffs ... . TEIL III: Molekularbiologie und Genexpression Kapitel 6: Die Molekularbiologie der Bacteria x •' 6.1 DNA-Struktur und genetische Information Makromoleküle und Gene . Die Doppelhelix Die Überspiralisierung .. Chromosomen und andere genetische Elemente 6.2 .;, 6.3 Chromosomen und Plasmide . . Das Chromosom von Escherichia coli . Plasmide: Allgemeine Grundlagen .Die Biologie der Plasmide • Die DNA-Replikation . Matrizen und Enzyme i. Die Replikationsgabel :; .Die bidirektionale Replikation und das Replisom Die Polymerasekettenreaktion (PCR) l t 214 214 217 220 222 224 224 227 229 231 231 233 236 240 Inhaltsverzeichnis 6.4 Die RNA-Synthese: Die Transkription Überblick über die Transkription Sigmafaktoren und Konsensussequenzen Termination der Transkription Die Transkriptionseinheit 6.5 242 243 245 247 248 • Die Proteinstruktur und die Proteinsynthese 249 249 251 254 25(3 261 261 Polypeptide, Aminosäuren und die Peptidbindung Die Translation und der genetische Code Die Transfer-RNA Die Schritte der Proteinsynthese Der Einbau von Selenocystein und Pyrrolysin Die Faltung und Ausscheidung von Proteinen Kapitel 7: Molekularbiologie der Archaea und Eukaryoten 7.1 Die Molekularbiologie der Archaea 272 272 274 276 278 Chromosomen und die DNA-Replikation bei den Archaea Transkription und RNA-Prozessierung bei Archaea Die Proteinsynthese bei Archaea Gemeinsamkeiten der Bacteria und der Archaea 7.2 Die Molekularbiologie der Eukaryoten Gene und Chromosomen bei Eukarya Überblick über die eukaryotische Zellteilung Die Replikation der linearen DNA RNA-Prozessierung Transkription und Translation bei Eukarya Die RNA-Interferenz (RNAi) Die Regulation durch microRNA : / 279 279 281 282 285 288 291 293 \ Kapitel 8: Die Regulation der Genexpression 8.1 Überblick über die Regulation Die wichtigsten Formen der Regulation 8.2 298 X DNA-Bindeproteine und die Regulation der Transkription DNA-Bindeproteine Die negative Kontrolle der Transkription: Repression und Induktion Die positive Kontrolle der Transkription Die globale Kontrolle und das Iac-Operon Die Kontrolle der Transkription bei den Archaea 8.3 298 299 299 301 305 307 310 Registrierung von Umweltveränderungen und Signaltransduktion . . . 3 1 1 Zwei-Komponenten-Regulations-Systeme Die Regulation der Chemotaxis Quorum sensing Die stringente Antwort Weitere Netzwerke globaler Kontrolle t 311 313 316 318 320 8.4 Die Regulation der Entwicklung: Das Modell der Bacteria Die Sporulation bei Bacillus Die Differenzierung bei Caulobacter 8.5 ; Die Regulation durch RNA Regulation durch RNA und die Antisense-RNA Riboswitches Attenuation TEIL IV: Virologie, Genetik und Genomik Kapitel 9: Viren und Virologie 9.1 Virusstruktur und Viruswachstum . Allgemeine Eigenschaften von Viren Die Natur der Virionen Der Viruswirt Die Quantifizierung von Viren 9.2 Die virale Replikation . Allgemeine Merkmale der Virusreplikation Anheften und Eindringen Bildung viraler Nucleinsäure und viraler Proteine 9.3 Die virale Diversität Ein Überblick über bakterielle Viren Virulente Bakteriophagen und T4 Temperente Bakteriophagen, Lambda und PI ... . Überblick über die tierischen Viren,. Retroviren 9.4 Subvirale Partikel Defektive Viren Viroide • Prionen Kapitel 10: Die Genetik der Bacteria und der Archaea 10.1 : Mutation Mutationen und Mutanten , Die molekularen Grundlagen der Mutation . . . ; .Mutationsraten Mutagenese Mutagenese und Karzinogenese: Der Ames-Test t Inhaltsverzeichnis 10.2 Gentransfer 395 Die genetische Rekombination Transformation Transduktion Konjugation: Allgemeine Grundlagen Die Bildung von Hfr-Stämmen und die Mobilisierung von Chromosomen Komplementation Gentransfer bei Archaea Mobile DNA: Transponierbare Elemente 395 397 401 404 407 411 413 414 Kapitel 11: Gentechnologie 11.1 11.2 Methoden zur Manipulation der DNA Restriktionsenzyme und Modifikationsenzyme Nucleinsäurehybridisierung Grundlagen der molekularen Klonierung Molekulare Methoden der Mutagenese Genfusionen und Reportergene 422 422 425 427 429 433 Genklonierung 435 Plasmide als Klonierungsvektoren Wirte für Klonierungsvektoren Shuttlevektoren und Expressionsvektoren Der Bakteriophage Lambda als Klonierungsvektor Vektoren für die genomische Klonierung und Sequenzierung 435 439 441 446 449 Kapitel 12: Mikrobielle Genomik 12.1 12.2 12.3 Genome und Genomik 456 Einführung in die Genomik Sequenzierung und Zuordnung des Genoms Analysen mit Hilfe der Bioinformatik und Genverteilungen Die Genome der eukaryotischen Organellen , Die Genome der eukaryotischen Mikroorganismen Metagenomik 456 459 463 470 473 476 Genomfunktion und Regulation 477 Microarrays und Transkriptome Proteomik und das Interaktom Metabolomik 477 480 482 Die Evolution der Genome 483 Genfamilien, Verdopplungen und Deletionen Horizontaler Gentransfer und Genomstabilität Transposons und Insertionssequenzen Die Evolution der Virulenz: Pathogenitätsinseln 484 486 487 489 Inhaltsverzeichnis TEIL V: Metabolische Vielfalt und kommerzielle Biokatalyse Kapitel 13: Phototrophie, Chemolithotrophie und die wichtigsten Biosynthesen 13.1 13.2 13.3 , ^ s Die Phototrophie 498 Die Photosynthese Chlorophylle und Bakteriochlorophylle Carotinoide und Phycobiline Anoxygene Photosynthese Öxygene Photosynthese 498 499 504 506 511 Chemolithotrophie 498 Die Energetik der Chemolithotrophie Die Wasserstoffoxidation Die Oxidation reduzierter Schwefelverbindungen Eisenoxidation Nitrifizierung Anammox 514 515 517 519 522 524 Die wichtigsten Biosynthesen: Autotrophie und Stickstofffixierung... 498 Der Calvinzyklus Weitere autotrophe Wege bei Phototrophen Stickstofffixierung und Nitrogenase Die Genetik und Regulation der Stickstofffixierung 527 529 531 536 Kapitel 114: Der Katabolismus von organischen Verbindungen 14.1 Fermentationen Energetische und Redox-Betrachtungen Milchsäure- und gemischte Säure-Gärungen Gärungen von Clostridien und die Propionsäure-Gärung Gärungen ohne Substratkettenphosphorylierung Syntrophien 14.2 14.3 544 ' 544 547 550 553 555 Anaerobe Atmung 558 Anaerobe Atmungen: Generelle Betrachtungen Die Nitratreduktion und die Denitrifikation Sulfat und die Schwefelreduktion Acetogenese Die Methanogenese Andere Elektronenakzeptoren , Organische Elektronenakzeptoren Die anaerobe Oxidation von Kohlenwasserstoffen, die mit der anaeroben Atmung verknüpft ist 558 560 562 566 568 575 577 Aerober chemoorganotropher Abbau 582 Molekularer Sauerstoff als Reaktionsmittel und die aerobe Kohlenwasserstoffoxidation Methvlotrophie und Methanotrophie Der Zticker- und Polysaccharidmetabolismus Der Metabolismus von organischen Säuren Der Lipidstoffwechsel 582 584 587 591 592 578 Kapitel 15: Kommerzielle Produkte und Biotechnologie 15.1 Der Einsatz von Mikroorganismen Industrielle Produkte und die Mikroorganismen, die sie herstellen. . . Produktion und Maßstab 15.2 Medikamente, chemische Substanzen und Enzyme Antibiotika: Isolierung, Ertrag und Reinigung Industrielle Produktion von Penicillinen und Tetracyclinen Vitamine und Aminosäuren Enzyme als Industrieprodukte 15.3 Alkoholische Getränke und Biokraftstoffe Wein Brauen und Destillieren Biokraftstoffe 15.4 Produkte aus gentechnisch veränderten Mikroorganismen .. Die Expression von Säugetiergenen durch Bakterien Die Herstellung genetisch veränderten Somatotropins Andere Säugetierproteine und deren Produkte Gentechnisch hergestellte Vakzinen Das Nutzbarmachen von Genomen Gentechnisch veränderte metabolische Wege 15.5 Transgene Eukaryoten Das gentechnische Verändern von Tieren Gentherapie beim Menschen Transgene Pflanzen in der Landwirtschaft TEIL VI: Mikrobielle Evolution und Diversität Kapitel 16: Mikrobielle Evolution und Systematik 16.1 Die frühe Erde, der Ursprung des Lebens und die mikrobielle Vielfalt Entstehung und Frühgeschichte der Erde Der Ursprung zellulären Lebens Mikrobielle Diversifikation: Folgen für die Biosphäre der Erde Der endosymbiontische Ursprung der Eukaryoten 16.2 Die mikrobielle Evolution Der Evolutionsprozess Evolutionsanalyse: Theoretische Aspekte Evolutionsanalyse: Analytische Methoden Mikrobielle Phylogenie Anwendung phylogenetischer Methoden auf der Basis der SSU-rRNA l 16.3 Mikrobielle Systematik . . Phänotypische Analyse: Fettsäuremethylester (FAME) Analysen des Genotyps Das Spezieskonzept in der Mikrobiologie Klassifizierung und Nomenklatur Kapitel 17: Proteobakterien 17.1 Die Phylogenie der Bacteria Ein phylogenetischer Überblick über die Bacteria 17.2 Phototrophe, chemolithotrophe und methanotrophe Proteobacteria.. Die phototrophen Purpurbakterien Die nitrifizierenden Bakterien Die Schwefel- und eisenoxidierenden Bakterien Wasserstoffoxidierende Bakterien Methanotrophe und Methylotrophe 17.3 Aerobe und fakultativ aerobe chemoorganotrophe Proteobacteria... Pseudomonas und Pseudomonaden Essigsäurebakterien Frei lebende, aerobe stickstofffixierende Bakterien Neisseria, Chromobacterium und Verwandte Die Enterobakterien Rickettsien 17.4 ; Morphologisch ungewöhnliche Proteobacteria Spirillen Knospende und prosthekate/gestielte Bakterien 17.5 Delta- und Epsilonproteobacteria Die Myxobakterien Sulfat- und schwefelreduzierende Proteobacteria Die Epsilonproteobacteria Kapitel 18: Andere Bakterien 18.1 Firmicutes, Mollicutes und Actinobacteria Nichtsporulierende Firmicutes Endosporenbildende Firmicutes ' Mollicutes: Die Mycoplasmen Actinobacteria: Coryneforme Bakterien und Propionsäurebakterien Actinobacteria: Mycobacterium Filamentöse Actinobacteria: Streptomyces und Verwandte 18.2 Cyanobakterien und Prochlorophyten Cyanobakterien Die Prochlorophyten 18.3 Chlamydien.. Die Chlamydien 18.4 Die Planktomyceten Die Planctomycetes: phylogenetisch einzigartige, gestielte Bakterien 18.5 Die Verrucomicrobia VerrucomicTobium und Prosthecobacter 18.6 Die Flavobacteria und die Acidobacteria Bacteroides und Flavobacterium Acidobacteria 18.7 18.8 18.9 790 790 792 792 792 793 793 Die Cytophaga-Gruppe 794 Cytophaga und Verwandte 794 Grüne Schwefelbakterien 796 Chlorobium und andere grüne Schwefelbakterien 796 Die Spirochäten 798 Die Spirochäten 798 18.10 Die Deinokokken Deinococcus und Thermus 18.11 Die grünen Nicht-Schwefel-Bakterien: Chloroflexi Chloroflexus und Verwandte 18.12 Hyperthermophile Bakterien Thermotoga und Thermodesulfobacterium Aquifex, Thermocrinis und Verwandte 18.13 Nitrospira und Deferribacter Nitrospira und Deferribacter 802 802 804 804 805 805 807 808 808 Kapitel 19: Archaea 19.1 19.2 19.3 Diversität 814 Die phylogenetische und metabolische Diversität der Archaea 814 Euryarchaeota 8i6 Die extrem halophilen Archaea Methanogene Archaea Thermoplasmatales Thermococcales und Methanopyrus Archaeoglobales Archaeoglobus Nanoarchaeum und Aciduliprofundum 816 822 825 828 829 829 830 Crenarchaeota 832 Habitate und Energiemetabolismus Crenarchaeota aus terrestrischen, vulkanischen Habitaten Crenarchaeota aus vulkanischen Habitaten im Meer Crenarchaeota aus nicht thermalen Habitaten und die Nitxifizierung bei den Archaea 832 834 837 840 19.4 Evolution und das Leben bei hohen Temperaturen 84i j , . Die obere Temperaturgrenze mikrobiellen Lebens , ; M o l e k u l a r eAnpassung an das Leben bei hohen Temperaturen Hyperthermophile Archaea, H2 und die mikrobielle Evolution 842 843 846 Kapitel 20: Eukaryotische Zellbiologie und eukaryotische Mikroorganismen 20.1 . Die eukaryotische Zellstruktur 852 Das Mitochondrium und das Hydrogenosom • • Der Chloroplast Endosymbiose: Verwandtschaften von Mitochondrien und Chloroplasten mit den Bacteria Andere Organellen und eukaryotische Zellstrukturen 20.2 20.3 853 855 856 858 Die eukaryotische mikrobielle Vielfalt 86i Die Phylogenie der Eukarya 861 Protisten 864 , Diplomonaden und Parabasalia Euglenozoen Alveplate Stramenopile Cercozoen und Radiolaria Amoebozoen 20.4 864 865 866 869 870 871 Pilze 874 ' Die Physiologie, Struktur und Symbiosen der Pilze Die Vermehrung und Phylogenie derPilze Chytridiömyzeten Zygomyzeten und Glomeromyzeten Ascomyzeten Basidiomyzeten und der Lebenszyklus der Ständerpilze 20.5 874 877 879 879 881 883 Rotalgen und Grünalgen 884 Die Rotalgen. Die Grünalgen 885 886 : Kapitel 21: Virale Vielfalt 21.1 .: Viren der Bacteria und der Archaea RNA-Bakteriophagen Einzelsträngige DNA-Bakteriophagen Doppelsträngige DNA-Bakteriophagen Der transponierbare Phage Mu Viren der Archaea 894 s : 894 896 900 904 906 Inhaltsverzeichnis 21.2 RNA-Viren der Eukaryoten 909 909 911 914 918 919 RNA-Viren der Pflanzen Tierische Positivstrang-RNA-Viren. Tierische Viren mit Negativstrang-RNA Doppelsträngige RNA-Viren: Reoviren Retroviren und Hepadnaviren 21.3 DNA-Viren bei Eukaryoten 923 923 926 927 929 931 DNA-Viren der Pflanzen Polyomaviren: SV40 Herpesviren Die Pockenviren Adenoviren TEIL VII: Mikrobielle Ökologie Kapitel 22: Methoden der mikrobiellen Ökologie 22.1 22.2 Kulturabhängige Analysen mikrobieller Gemeinschaften 940 Die Anreicherungskultur Isolierung 940 946 Kulturunabhängige Analysen mikrobieller Gemeinschaften 949 Allgemeine Färbemethoden Die Fluoreszenz-in-Situ-Hybridisierung (FISH) PCR-Methoden zur Analyse mikrobieller Gemeinschaften Microarrays und mikrobielle Vielfalt: Phylochips Umweltgenomik und verwandte Methoden '. 949 952 954 959 960 V. 22.3 Die Messung mikrobieller Aktivitäten in der Natur 963 Chemische Messungen, Radioisotopenmethoden und Mikroelektroden Stabile Isotopen Die Verknüpfung spezifischer Gene und Funktionen mit spezifischen Organismen 964 967 969 Kapitel 23: Die wichtigsten mikrobiellen Habitate und ihre Vielfalt 23.1 Mikrobielle Ökologie 980 Grundlegende Konzepte der Ökologie Die Versorgung des Ökosystems: Biogeochemie und Nährstoffkreisläufe 980 982 23.2 Der mikrobielle Lebensraum 983 ' '' • Lebensräume und Mikrolebensräume . : . Oberflächen und Biofilme Mikrobielle Matten 984 986 991 23.3 Terrestrische Lebensräume 993 Böden Der Bereich unterhalb der Oberfläche 993 998 «75,'. Inhaltsverzeichnis 23.4 Aquätische Lebensräume 1000 Süßwasser Küstengewässer und Ozeanwasser: phototrophe Mikroorganismen Pelagische Bacteria, Archaea und Viren Die Tiefsee und Tiefseesedimente Hydrothermalsysteme 1000 1003 1006 1010 1014 Käpitel 24: Nährstoffkreisläufe, biologischer Abbau und biologische Sanierung 24.1 Nährstoffkreisläufe 1024 1024 1028 1031 1033 1035 1036 1039 Der Kohlenstoffkreislauf Syntrophie und Methanogenese Der Stickstoffkreislauf Der Schwefelkreislauf Der Eisenkreislauf Mikrobiell verkabelt Die Kreisläufe von Phosphor, Kalzium und Silizium , * 24.2 Biologischer Abbau und biologische Sanierung 1042 1042 1045 Mikrobielle Laugung Quecksilberumwandlungen Der biologische Abbau und die biologische Sanierung von Erdöl Biologischer Abbau und biologische Sanierung von Xenobiotika 1047 1049 Kapitel 25: Mikrobielle Symbiosen 25.1 Symbiosen zwischen Mikroorganismen . . . .1056 1056 Flechten 25.2 Pflanzen als mikrobielle Habitate Die Leguminose-Wurzelknöllchensymbiose Agrobacterium und Wurzelhalsgallen . . •Mykorrhiza » 25.3 : ' 25.4 •' ' \ Säugetiere als mikrobielle Habitate Der Säugetierdarm Der Pansen und Wiederkäuer Das menschliche Mikrobiom ' Insekten als mikrobielle Habitate Vererbbare Insektensymbionten Termiten. 25.5 1060 1060 1067 1070 1072 1072 1074 1080 1084 1084 1087 Aquätische Invertebraten und mikrobielle Habitate 1091 Der hawaiianische Tintenfisch 1091 Marine Invertebraten in Hydrothermalsystemen und Gasaustrittsstellen ...... 1093 Blutegel V. . 1096 Riffba^iende Korallen ....... i . 1098 SÖtl Inhaltsverzeichnis TEIL VIII: Antimikrobielle Wirkstoffe und Pathogenität i« Kapitel 26: Die Kontrolle mikrobiellen Wachstums 26.1 26.2 26.3 26.4 Physikalische antimikrobielle Kontrolle nos Sterilisation durch Hitze Sterilisation durch Strahlung Sterilisation durch Filter 1108 1112 1114 Chemische antimikrobielle Kontrolle Chemische Wachstumskontrolle Chemische antimikrobielle Wirkstoffe zur äußeren Anwendung 1117 1117 1118 Verwendung antimikrobieller Wirkstoffe in vivo 1122 Synthetische antimikrobielle Medikamente Natürlich vorkommende antimikrobielle Medikamente: Antibiotika ß-Lactamantibiotika: Penicilline und Cephalosporine Antibiotika von Prokaryoten 1126 1128 1129 1132 Die Kontrolle von Viren und eukaryotischen Pathogenen 1134 1134 1137 Antivirale Medikamente Medikamente gegen Pilze 26.5 1 Antimikrobielle Medikamentenresistenz und Medikamentenentwicklung Antimikrobielle Medikamentenresistenz Die Suche nach neuen antimikrobiellen Wirkstoffen 1139 1140 1145 Kapitel 27: Wechselwirkung zwischen Mensch und Mikroorganismen 27.1 27.2 ; / . r 27.3 Nützliche Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Menschen 1156 Überblick über die Wechselwirkungen zwischen Menschen und Mikroorganismen Die normale Mikroflora der Haut Die normale Mikroflora der Mundhöhle Die normale Mikroflora des Gastrointestinaltrakts Die normale Mikroflora anderer Körperregionen 1156 1158 1160 1164 1169 Mikrobielle Virulenz und Pathogenese Die Messung der Virulenz -. Eindringen des Pathogenen in den Wirt - Anheftung Kolonisierung und Infektion Eindringen Exotoxine Endotoxine Wirtsfaktoren einer Infektion ^ Risikofaktoren des Wirts bei einer Infektion Angeborene Resistenz gegenüber einer Infektion 1171 1171 1172 1175 1176 1178 '..... 1184 1186 1186 1190 I TEIL IX: Immunologie Kapitel 28: Immunität und Verteidigung des Wirts 28.1 Immunität Zellen und Organe des Immunsystems ... Die angeborene Immunität ' Die adaptive Immunität Antikörper Entzündung 28.2 Das Vorbeugen gegenüber Infektionserkrankungen Die natürliche Immunität Künstliche Immunität und Immunisierung Neue Immunisierungsstrategien 28.3 Immunerkrankungen Allergie, Hypersensitivität und Autoimmunität Superantigene: Überaktivierung von T-Zellen Kapitel 29: Immunmechanismen 29.1 . 29.2 Ein Überblick über Immunität Mechanismen der angeborenen Immunantwort Die Mechanismen der adaptiven Antwort Antigene und Antigenpräsentation . Immunogene und Antigene Die Antigenpräsentation für T-Zellen 29.3 T-Lymphozyten und Immunität T-cytotoxische Zellen und natürliche Killerzellen . T-Helferzellen 29.4 Antikörper und Immunität Antikörper Die Bildung von Antikörpern Antikörper, Komplement und Zerstörung des Pathogens Kapitel 30: Molekulare Immunologie 30.1 1 30.2 Rezeptoren und Immunität Angeborene Immunantwort und Mustererkennung • Adaptive Immunität und die Immunglobulinsuperfamilie Der Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) Die Struktur des Proteins MHC. > • • ' • • MHC-Polymorphismus und die Antigenbindung i Inhaltsverzeichnis 30.3 Antikörper 1273 1273 I . . . . 1275 Antikörperproteine und Antigenbindung Antikörpergene und Diversität 30.4 T-Zellrezeptoren 1277 1277 T-Zellrezeptoren: Proteine, Gene und Vielfalt 30.5 Molekulare Veränderungen der Immunität 127g 1279 1281 1283 Die klonale Selektion und Toleranz Aktivierung der T-Zelle und der B-Zelle Cytokine und Chemokine TEDL X: Diagnose und Nachweis mikrobieller Krankheiten Kapitel 31: Diagnostische Molekularbiologie und Immunologie 31.1 Wachstumsabhängige diagnostische Methoden 1295 1295 1302 Die Isolierung von Pathogenen aus klinischen Proben Wachstumsabhängige Identifizierungsmethoden Testreihen zur Analyse der Empfindlichkeit gegenüber antimikrobiellen Wirkstoffen Sicherheit im mikrobiologischen Labor 31.2 Immunologie und diagnostische Methoden Immunassays für Infektionserkrankungen Polyklonale und monoklonale Antikörper /n-Wiro-Antigen-Antikörper-Reaktionen: Serologie Agglutination Immunfluoreszenz Enzymimmunassay und Radioimmunassay Immunblots 31.3 1306 1308 Diagnostische Verfahren mit Nudeinsäuren Die Nucleinsäurehybridisierung Die Nucleinsäureamplifikation ; / / 1312 1312 1315 1317 1320 1322 1325 1331 1333 1333 1337 Kapitel 32: Epidemiologie 32.1 Grundlagen der Epidemiologie Die Wissenschaft der Epidemiologie Das Vokabular der Epidemiologie Krankheitsreservoirs und Epidemien Die Übertragung von Infektionskrankheiten Die Gemeinschaft der Wirte 32.2 Gegenwärtige Epidemien Die HIV/AIDS-Pandemie. . . . Nosokomiale Infektionen . . . 1344 1344 1345 1348 1352 1355 1358 1358 1362 32.3 Epidemiologie und die öffentliche Gesundheit 1364 . Maßnahmen, im öffentlichen Gesundheitswesen zur Kontrolle von Krankheiten Globale Gesundheitsprobleme Neu auftretende und wieder auftretende Infektionserkrankungen Biologische Kriegsführung Anthrax als biologische Waffe 1364 1370 1372 1381 1385 TEIL XI: Durch Menschen und Tiere übertragene Infektionskrankheiten Kapitel 33: Von Mensch zu Mensch übertragene mikrobielle Erkrankungen 33.1 Übertragung durch die Luft 1396 Durch die Luft übertragene Pathogene Streptokokkenerkrankungen • Diphtherie und Keuchhusten Mycobacterium, Tuberkulose und die Lepra Neisseria meningitidis, Meningitis und Meningokokkämie Virus- und Atemwegsinfektionen Grippale Infekte (Erkältungskrankheiten) Influenza 33.2 > 33.3 1396 1398 1402 1405 1409 1410 1414 1415 Übertragung von Krankheiten durch direkten Kontakt 1420 1420 ..... 1423 1425 Staphylococcus Helicobacter pylori und Magengeschwüre Hepatitisviren Durch Geschlechtsverkehr übertragene Infektionen 1427 Gonorrhö und Syphilis 1429 Chlamydia, Herpes, Trichomoniasis und das menschliche Papillomävirus .... 1432 Das erworbene Immunschwächesyndrom: AIDS und HIV 1435 Kapitel 34: Durch Vektoren und über den Boden übertragene mikrobielle Pathogene 34.1 Durch Tiere übertragene Pathogene. 1452 1452 1455 Das Tollwutvirus Das Hantavirus 34.2 Von Arthropoden übertragene Pathogene 1458 Rickettsiale Pathogene Die Lyme-Krankheit und Borrelia Malaria und Plasmodium Das West-Nil-Virus Die Pest und Yersinia V 1458 1463 1466 1471 1473 .. :.: inaitsyerceicni 34.3 Über den Boden übertragene Pathogene 1476 Pilzpathogene Tetanus und Clostridium tetani \ 1476 1479 TEIL XII: Durch öffentliche Güter übertragene Infektionskrankheiten Kapitel 35: Abwasserbehandlung, Wasseraufbereitung und mit dem Wasser übertragene Krankheiten 35.1 35.2 Abwassermikrobiologie und Wasserreinigung 1488 Öffentliche Gesundheit und Wasserqualität Die Behandlung von Abwasser Trinkwasserreinigung 1488 1491 1496 Durch das Wasser übertragene mikrobielle Erkrankungen 1498 Ursachen einer durch das Wasser übertragenen Infektion Die Cholera Giardiasis und Kryptosporidiose Legionellose (Legionärskrankheit) Typhus und andere mit dem Wasser übertragene Krankheiten 1498 1501 1504 1506 1508 Kapitel 36: Lebensmittelkonservierung und durch kontaminierte Lebensmittel übertragene Krankheiten 36.1 Lebensmittelkonservierung und mikrobielles Wachstum Mikrobielles Wachstum und das Verderben von Nahrungsmitteln Nahrungsmittelkonservierung Fermentierte Nahrungsmittel und Pilze 36.2 Durch Lebensmittel übertragene Krankheiten, mikrobielle Proben und Epidemiologie / 1526 Durch verunreinigte Lebensmittel übertragene Krankheiten und mikrobielle Proben Epidemiologie der durch Lebensmittel übertragenen Krankheiten 36.3 Lebensmittelvergiftung * Nahrungsmittelinfektion Salmonellose Pathogene Escherichia coli Campylobacter. Listeriose Weitere durch Nahrungsmittel ^ übertragene Infektionskrankheiten 1527 1529 1531 1531 1532 Eine Lebensmittelvergiftung durch Staphylokokken Eine Lebensmittelvergiftung durch Clostridien 36.4 1514 1514 1516 1521 1535 1535 1537 1539 1540 • 1542 Anhang Anhang 1 Energieberechnungen und mikrobielle Bioenergetik 1550 Anhang 2 Genera und Taxa höherer Ordnung 1556 Anhang 3 Glossar 1574 Anhang 4 Bildnachweis 1595 Anhang 5 Index 1602
