Welt der Bakterien, Archaeen und Viren E-Book

Gerhard Gottschalk

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2015

Seitenzahl: 744

Beschreibung

Zeitgemäßes Wissen in Lektüre- und in Lehrbuchform. Gerhard Gottschalk vermittelt die Mikrobiologie in ihrer ganzen Breite.
In 12 Teilen mit jeweils mehreren Kapiteln wird die Mikrobiologie dem Leser auf sehr verständliche Weise nähergebracht. Jedes Kapitel besteht aus einer leicht zu lesenden Beschreibung und darauf abgestimmter Lerneinheit samt Fragenkatalog. Darüber hinaus enthalten die meisten Kapitel Beiträge berühmter Wissenschaftler auf dem entsprechenden Gebiet. Historische Durchbrüche werden beschrieben und so den Studierenden Einblicke in Denk- und Planungsstrukturen von wissenschaftlichem Arbeiten vermittelt. So beschreibt beispielsweise Stefan Hell seine 2014 mit dem Nobelpreis gekrönte STED-Mikroskopie.

Alle wichtigen Gebiete der Mikrobiologie, von der Evolution über den mikrobiellen Stoffwechsel und die technischen Anwendungen bis hin zum Gentransfer, zu den Endosymbionten und den Pathogenen werden abgedeckt. Auch wird den Archaea und den Viren entsprechend ihrer enormen Bedeutung ein eigener Teil gewidmet. Das Buch ist ein perfekter Begleiter für die einführende Vorlesung ?Allgemeine Mikrobiologie? sowie ein hervorragender Studienbegleiter für alle Naturwissenschaftler und Ingenieure, die Mikrobiologie als Nebenfach belegen.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Cover

Serie

Titel

Autor

Urheberrecht

Vorwort

Teil I: Leben in einem Kubikmikrometer

Lektüre I

1: Winzig klein, abervon sagenhafter Aktivität

Elektronenmikroskopie? Ich kenne Lichtmikroskope aus meiner Schulzeit, aber wie funktioniert ein Elektronenmikroskop?

Gutes Beispiel, aber was ist die Ursache für diese schnelle Vermehrung?

Die Möglichkeit einer Bakterienzelle, sich alle 20 min oder gar alle 12 min zu teilen ist schon beeindruckend, können Sie diese Rasanz noch plastischer machen?

In der Tat eindrucksvoll, aber unrealistisch.

Ich habe einiges verstanden, aber wie vergleicht sich das ganze Zellgeschehen der Bakterien mit dem in uns?

2: Bakterien sind Lebewesen wie Du und ich

Was aber ist mit den Viren?

Das sind die Zellbestandteile, wie aber entstehen aus einer Zelle zwei Zellen?

Wie vollzieht sich nun die Zellteilung?

Natürlich sind eukaryotische Zellen komplexer aufgebaut als prokaryotische

Studium I

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze

Glanzlichter

S1 Mikrobielles Wachstum

S2 Chemie der Zellbestandteile

Teil II: Mikrobielle Evolution

Lektüre II

3: Mein Name ist LUCA

Aber ich bitte Sie, das ist doch der Anfang eines Popsongs, in dem es um das Mädchen „from upstairs“ geht.

Ich habe eine Nachfrage zu Frau Hesse. Was ist Agar-Agar, und wie kam Frau Hesse auf die Idee, ihn als Verfestigungsmittel vorzuschlagen?

Können Sie den Unterschied noch durch einen weiteren Vergleich ein bisschen klarer machen?

4: Vom Urknall bis zu LUCA

Wie können denn Kometen so viel Gas transportieren?

Was haben Sie denn für Vorstellungen, wie die ersten Lebewesen entstanden, hat sich Charles Darwin darüber auch schon Gedanken gemacht?

Nun, wie ging es los?

Was hat dieser Unterbau für Vorteile?

Ich sehe da ein Problem, irgendwann muss die Miller-Urey-Soup doch leer gegessen gewesen sein.

ATP hatten wir schon, aber Reduktionsäquivalente, das verlangt nach Erklärung.

5: O

2

In welchem Zusammenhang hat denn Bruce Ames dieses gesagt?

Salmonella typhimurium? Das ist doch ein Bakterium, das Durchfallerkrankungen verursacht.

Was hat das nun mit dem Sauerstoff zu tun?

Also nach den Gärungen, der anaeroben Photosynthese und der aeroben Photosynthese kommen jetzt endlich atmende Organismen so wie wir?

Ich habe nun verstanden, was es mit den Stromatolithen auf sich hat und dass Bakterien und Archaeen die Erde rund drei Milliarden Jahre lang allein beherrschten, und die Cyanobakterien kräftig Sauerstoff produzierten. Dann, nach den von Joachim Reitner erwähnten „Schneeball-Erde“-Ereignissen begannen Algen und Pflanzen, als O

2

-Produzenten zu dominieren.

Studium II

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze

Glanzlichter

S3–S5 Evolution

Teil III: Bakterien

Lektüre III

6: Bakterien und Archaeen sind allüberall

Da versagt das Vorstellungsvermögen, auf jede Tonne Elefant plus sonstige Wirbeltiere kommen also etwa 100 Tonnen Bakterien. Vielleicht gehen wir noch einmal zurück, wie ist man eigentlich dahinter gekommen, dass es Bakterien überhaupt gibt?

Woher weiß man denn, dass es so viele Bakterienarten gibt, wenn man sie nicht isolieren kann?

Das sind schon astronomische Zahlen. Es bedeutet ja wohl, dass 500 000 verschiedene 16S/18S-ribosomale RNA-Sequenzen gespeichert sind. Weshalb eigentlich 16S/18S?

Jetzt müssen Sie aber zu der Bedeutung all dieser Bakterienarten kommen.

Wofür setzt die Zelle die sogenannte protonmotorische Kraft ein, die durch die Protonenpumpen aufgebaut wird?

Welches Enzym führt diese Reaktion aus?

7: Photosynthese, auch bei ziemlicher Dunkelheit

Der Titel soll wohl andeuten, dass manche Bakterien winzige Lichtmengen „sehen“ und nutzen können.

Sie beschrieben das Bakteriorhodopsin als eine einfache lichtgetriebene Protonenpumpe der Archaeen und nannten diese den zweiten Typ der Photosynthese (vgl. Kapitel 6). Haben wir es jetzt mit dem ersten Typ der Photosynthese zu tun?

Woraus bilden die Purpurbakterien ihr Zellmaterial?

Jetzt wird mir klar, wie der Titel dieses Kapitels zu verstehen ist.

Noch eine Frage zu den Reduktionsäquivalenten, da unterscheiden sich wohl die Purpurnen von den Grünen?

Aber das können ja die Purpurnen auch?

Was sind denn die Unterschiede zwischen anoxygener und oxygener Photosynthese?

Wo kommt denn dann der Elektronennachschub her?

8: Ohne Bakterien kein Eiweiß

Das kann doch nicht sein, ich beziehe meine Proteine aus Steaks, Hühnerbeinen und Milcheiweiß.

Was liegt zwischen den Blitzen und den Produkten des Haber-Bosch-Verfahrens?

Was hat es mit der Gründüngung auf sich?

Gibt es außer den Leguminosen weitere Pflanzen, die – vielleicht nicht so direkt wie die Leguminosen – die Fähigkeit der Bakterien zur Stickstofffixierung nutzen?

Großartig, dass es Bakterien und Archaeen sind, die eine weitere wichtige Voraussetzungfür höheres Leben liefern – die Verfügbarkeit von gebundenem Stickstoff.

9: Napoleons Siegesgärten

Was hat das nun mit Napoleon zu tun?

Sind diese Bakterien, die Sie als Nitrifikanten bezeichnen, heute noch von irgendeiner Bedeutung?

Mir schwirrt der Kopf von all diesen Umsetzungen, und was passiert nun mit dem Nitrat?

Ich habe etwas gelesen: Anammox, das klingt wie ein Arzneimittel, soll aber etwas mit Ammoniakverbrauch zu tun haben.

Studium III

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze

Glanzlichter

S6–S7 Bakterien

S8–S9 Stickstoff

Teil IV: Archaeen

Lektüre IV

10: Leben in kochendem Wasser

Wachstum bei 70 °C, das finde ich schon aufregend, da ist man aber noch 30 °C vom kochenden Wasser entfernt!

Mir ist jetzt klar, dass die Aufsehen erregenden Ergebnisse nicht vom Himmel gefallen sind. Meine Frage ist jetzt, wo sonst sind diese Mikrobenjäger fündig geworden?

Es ist kaum zu glauben, auf der einen Seite das gekochte Ei, also völlig denaturiertes Eiweiß, auf der anderen Lebewesen, die unter exakt diesen Bedingungen munter wachsen. Sind denn die Unterschiede bekannt und weshalb können das nur Archaeen und nicht auch Bakterien?

11: Leben im Toten Meer

Das ist alles sehr interessant, kennen Sie noch weitere Standorte, an denen man Leben nicht so ohne Weiteres vermutet?

Einen Moment bitte, was ist chemolithotrophe Lebensweise?

Was gibt es „da unten“ sonst noch Aufregendes?

12: Alessandro Voltas und George Washingtons brennbare Luft

Die brennbare Luft ist ja wohl Biogas, ist das ein Produkt der Bakterien?

Ist das die einzige Methanquelle in der Natur?

Wo kommt das viele Methan her?

Weshalb wird nun in den Ozeanen weniger Methan produziert?

Studium IV

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze

Glanzlichter

S10–S12 Archaea

Teil V: Klima und Energie

Lektüre V

13: Mikroben als Klimamacher

Sie sagen beispielsweise 100 Gt Kohlenstoffin Form von CO

2

. Wie viel CO

2

ist denn das?

Sind Sie denn generell gegen Biodiesel?

Sie erwähnen einen Treibhauseffekt des Methans von 10, manchmal wird er aber mit 23 angegeben.

Gegen die Methanfreisetzung muss man doch etwas tun.

14: Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen

Ist das nicht zu konservativ gedacht, kann man nicht einen größeren Schub bei den „Erneuerbaren“ erwarten?

Ist das nicht wiederum zu konservativ argumentiert?

Wo sonst kann man biologische Systeme noch für die Gewinnung von Energieträgern einsetzen?

Das ist es!

Wie ist der Biodiesel einzuordnen?

15: Eine Staatsgründung unter Beteiligung von

Clostridium acetobutylicum

Was waren die Rohstoffe für eine massenweise Produktion von Aceton und Butanol?

Sie erwähnten, dass Clostridien Sporen bilden, was hat es damit auf sich?

Ich kann mir jetzt vorstellen, weshalb pathogene Sporenbildner so gefährlich sind. Bacillus anthracis, Clostridium tetani oder Clostridium botulinum sind wegen ihrer Dauerformen nicht auszurotten. Eine Frage habe ich noch, wir sprechen immer von Bazillen, Sie von Bacilli. Was ist der Unterschied?

16: Pulque und Biosprit

Studium V

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze

Glanzlichter

S13 Die Klimagase

S14–S16 Bioenergiegewinnung

Teil VI: Nützliches und Metallisches

Lektüre VI

17: Alles Käse, alles Essig

Und wie wird Joghurt hergestellt?

Wo kommen die Löcher im Käse her?

18: Das periodische System der Bioelemente

Kobalt und Nickel werden ja häufig in einem Atemzug genannt. Da ist es schon interessant, dass beide Metalle als positiv geladene Ionen, z.B. Co

2+

oder Ni

2+

im Zentrum von so komplizierten Verbindungen stehen, von Vitamin B

12

und von Coenzym F

430

.

Wie hat man sich die Wirkung von Metallen in Enzymen vorzustellen?

Man hört so viel von Böden, die schwermetallverseucht sind. Wie verhalten sich Bakterien dort?

Studium VI

Das Wichtigste dieser Kapitel in Kürze