Vorwort | 5 |
Inhaltsverzeichnis | 7 |
Symbole und Abkürzungen | 12 |
Kapitel 1 Einleitung | 14 |
Kapitel 2 Was sind Mikroorganismen und wie sind sie entstanden | 17 |
Kapitel 3 Anfänge naturwissenschaftlichen Denkens | 19 |
3.1 Galenos von Pergamon (129–199), ein bedeutender Mediziner in der Antike | 19 |
3.2 Hieronymus Fracastoro und das infektiöse Agens | 22 |
3.2.1 Fracastoro als Arzt und Dichter | 22 |
3.2.2 Die Lehre von den Kontagien der Infektion | 30 |
Kapitel 4 Die Fortschritte der Naturwissenschaftenim 17. und 18. Jahrhundert | 34 |
4.1 Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) | 36 |
4.1.1 Holland im 17. Jahrhundert | 36 |
4.1.2 Van Leeuwenhoek baut Mikroskope und entdeckt eine neue Welt | 38 |
4.1.3 Die Entdeckung der „sehr kleinen Tierchen" | 45 |
4.2 Versuche, den Bakterien in der Welt der Lebewesen einen Platz zuzuweisen | 47 |
4.3 Mit der Hypothese der Urzeugung entwickelte sich modernes Denken und Experimentieren | 50 |
4.3.1 „Generatio spontanea" und die Entdeckung von Entwicklungszyklen | 50 |
4.3.2 Versuche zur Sterilisation | 51 |
Kapitel 5 Die Entwicklung moderner mikrobiologischer Forschung im 19. Jahrhundert | 56 |
5.1 Neue Methoden und Denkansätze | 56 |
5.2 Der Breslauer Botaniker Ferdinand Cohn setzt Maßstäbe für die bakteriologische Forschung | 59 |
5.2.1 Jugend und Studienjahre | 59 |
5.2.2 Aktivitäten Cohns in der Forschung und an der Universität Breslau | 64 |
5.2.3 Gründung des pflanzenphysiologischen Institutes | 66 |
5.2.4 Popularisierung von Wissenschaft | 67 |
5.2.5 Neubau des Institutes für Botanik und Pflanzenphysiologie | 68 |
5.3 Cohn, Koch und Pasteur repräsentieren Richtungen bakteriologischer Forschung | 69 |
5.3.1 Begründung einer modernen Bakteriologie durch Cohn | 69 |
5.3.2 Edwin Klebs (1834–1913) | 77 |
5.3.3 Koch revolutioniert die Infektionsbiologie | 77 |
5.3.4 Der Nachweis von Infektionserregern durch Koch und Mitarbeiter | 82 |
5.3.5 Gärungsphysiologie und Immunisierungsversuche im Labor von Pasteur | 84 |
5.3.6 Unterschiedliche Forschungsstrategien in den Schulen von Koch und Pasteur | 86 |
5.3.7 Entdeckung des Erregers der Tuberkulose durch Robert Koch | 88 |
5.3.8 Infektionskrankheiten und ihre Bekämpfung | 89 |
5.3.9 Die Entwicklung von Antikörpern gegen Krankheitserreger | 91 |
5.3.10 Paul Ehrlich und die Chemotherapie | 91 |
5.3.11 Kochs zweite Ehe | 92 |
5.3.12 Kochs Untersuchungen tropischer Infektionskrankheiten | 93 |
5.3.13 Reise nach Japan | 94 |
5.3.14 Kochs letzte Lebensjahre | 95 |
Kapitel 6 Die vielfältigen Aktivitäten von Bakterienin der Natur | 97 |
6.1 Entwicklung von Methoden und Denkansätzen | 97 |
6.2 Der Stickstoffkreislauf | 99 |
6.2.1 Fixierung elementaren Stickstoffs | 99 |
6.2.2 Sergej Nikolaevitch Winogradsky (1856–1953) | 100 |
6.2.3 Nitrogenase und Stickstoffreduktion | 101 |
6.2.4 Nitrifikation | 102 |
6.2.5 Dissimilatorische Nitratreduktion, Denitrifikation | 103 |
6.2.6 Anaerobe Ammoniumoxidation | 104 |
6.2.7 Ökologische Aspekte des Stickstoffkreislaufes | 105 |
6.3 Der Kreislauf des Schwefels | 107 |
6.3.1 Dissimilatorische Sulfatreduktion | 107 |
6.3.2 Oxidation von Schwefelwasserstoff (H2S), Sulfurikanten | 108 |
6.4 Die Kreisläufe von Sauerstoff und Kohlenstoff | 110 |
6.4.1 Die Entstehung der Erdatmosphäre und ihr Einfluss auf die Biosphäre | 110 |
6.4.2 Die Atmungskette | 110 |
6.4.3 Der Kreislauf des Kohlenstoffs: Fixierung von Kohlendioxid, CO2 | 112 |
6.5 Metalle im Energiestoffwechsel von Bakterien | 120 |
6.5.1 Eisenoxidation und Eisenreduktion in verschiedenen Erdperioden | 120 |
6.5.2 Metall-oxidierende Bakterien bei biotechnologischen Verfahren | 123 |
6.6 Die Aufklärung von Gärungsstoffwechsel und Atmung | 123 |
6.7 Die photosynthetisch aktiven Bakterien | 126 |
6.7.1 Die Entdeckung pigmentbildender Bakterien | 126 |
6.7.2 Engelmanns Untersuchungen zur Photosynthese der Algen und Bakterien | 126 |
6.7.3 Die grünen Bakterien und Reaktionszentren der anoxygenen Photosynthese | 131 |
6.8 Die Welt der „blaugrünen Algen", die Cyanobakterien mit oxygener Photosynthese | 135 |
Kapitel 7 Die Entdeckung der Viren und anderer suborganismischer infektiöser Agenzien | 138 |
7.1 Das Tabakmosaikvirus und andere Viren | 138 |
7.2 Viroide: nackte, infektiöse Ribonukleinsäure | 143 |
7.3 Prione, die unheimlichen Krankheitserreger aus Protein | 144 |
Kapitel 8 Die Wege zur Entdeckung von Proteinen, Enzymen und Zellstrukturen | 146 |
8.1 Die Zelle als Grundbaustein aller Organismen | 146 |
8.2 Entdeckung des Generationswechsels | 146 |
Kapitel 9 Die Einheit des Stoffwechsels und die Aufklärung der Proteinstruktur | 148 |
Kapitel 10 Die Molekularbiologie erweitert unser Blickfenster auf das Geschehen in der Natur | 151 |
10.1 Das Entstehen der Vererbungslehre | 151 |
10.2 Die Chemie der Makromoleküle | 153 |
10.3 Das Entstehen der Bakteriengenetik | 153 |
10.4 Lederberg und sein Beitrag zur Entwicklung der Bakteriengenetik | 154 |
10.5 Fortschritte der molekularen Genetik | 159 |
10.6 Die Doppelhelix der Desoxyribonukleinsäure (DNA) | 160 |
10.6.1 Strukturaufklärung | 160 |
10.6.2 Replikation der DNA | 165 |
10.7 Der genetische Code und seine Übersetzung in die Sprache der Proteine | 167 |
10.7.1 Genkartierung und zellfreie Proteinsynthese | 169 |
10.8 Die molekulare Biologie der Zelle | 171 |
10.8.1 Genomsequenzen | 172 |
10.8.2 Struktur und Teilung des bakteriellen Chromosoms | 173 |
10.8.3 Cytoplasmatische Membran und Cytoskelett | 175 |
10.9 Der Begriff der Spezies und die Sexualität bei Bakterien | 176 |
10.9.1 Methoden der Klassifizierung von Bakterien | 177 |
10.9.2 Genomorganisation und Expression | 178 |
10.9.3 Regulation des Stoffwechsels | 180 |
Kapitel 11 Die Verwandtschaft zwischen Bacteria, Archaea und Eukarya | 182 |
11.1 Die Symbiontentheorie und ihr Einfluss auf die Deutung der Stammesentwicklung | 184 |
11.2 Die Drei-Domänen- und die Eocytenhypothese | 185 |
11.3 Bacteria und Archaea | 186 |
Kapitel 12 Regulation von Stoffwechsel und Zelldifferenzierung | 189 |
12.1 Die ATP-Synthase | 190 |
12.2 Energieproduktion durch Substratstufenphoshorylierung | 192 |
12.3 Anpassung an Umweltfaktoren | 192 |
12.3.1 Temperatur | 192 |
12.3.2 Konzentration von H + - und OH -Ionen | 193 |
12.3.3 Andere, das Wachstum beeinflussende Faktoren | 193 |
Kapitel 13 Mikroorganismen und ihre Umwelt | 195 |
13.1 Süßwasser-Binnenseen | 197 |
13.2 Strategien der Bakterien, einen optimalen Lebensraum zu besetzen | 200 |
13.3 Aktive Bewegung von Bakterien | 201 |
13.4 Das Streifenwatt | 203 |
13.5 Lebensgemeinschaften an den Hydrothermalquellen der Tiefsee | 204 |
13.6 Leben unter dem Eis in der Antarktis | 207 |
13.7 Der Pansen und seine Bewohner | 208 |
13.8 Andere extreme Standorte | 208 |
13.9 Lebensgemeinschaften im Boden | 209 |
13.9.1 Die Rhizosphäre | 210 |
13.9.2 Nitrogenase | 211 |
13.10 Trinkwasser und Abwasser | 211 |
13.10.1 Moderne Abwasseranlagen | 213 |
Kapitel 14 Mikroorganismen im Dienste des Menschen: Biotechnologie | 215 |
Kapitel 15 Die Systembiologie untersucht Regulationsnetzwerke und phylogenetische Beziehungen | 220 |
Kapitel 16 Die synthetische Biologie konstruiert Organismen mit bestimmten Eigenschaften | 222 |
Kapitel 17 Anmerkungen zur Evolution der Lebewesen | 225 |
Ausblick | 230 |
Literatur | 232 |
Sachverzeichnis | 242 |