Mibi 1: Grundprinzipien der Mikrobiologie

a) Welche Gruppen werden unter dem Begriff “Prokaryoten” zusammengefasst?

Bakterien und Archaeen

b) Welche Gruppen zählen zu den Mikroorganismen?

• einzelligen Eukaryoten

• Prokaryoten (Bakterien und Archaeen)

• Viren sind kleiner als Prokaryoten

• Viren können alle 3 Domänen des Lebens (Archaeen, Bakterien und Eukaryoten) befallen

• Viren fehlen wichtige zelluläre Eigenschaften wie Vermehrung

a) Mit welchem Verfahren visualisiert man üblicherweise Mikroorganismen?

Phasenkontrastmikroskop, weil mit einem normalen Lichtmikroskop sind prokaryotische Zellen ohne Färbung schlecht darstellbar.

b) Mit welcher Technik kann man Zellstrukturen wie z.B. Flagellen darstellen?

für Zellstrukruren braucht man entweder Fluoreszenz- oder Elektronenmikroskope

Unterschiede:

Prokaryoten unterscheiden sich im zellulären Aufbau grundlegend von Eukaryoten

• Prokaryoten besitzen keinen Zellkern

• Prokaryoten besitzen (mit wenigen Ausnahmen) keine Organelle

Merkmale aller Zellen:

• Metabolismus

• Wachstum

• Evolution

Merkmale einiger Zellen:

• Beweglichkeit

• Differenzierung

• Kommunikation

Zellen sind offene, dynamische Strukturen, die mit anderen Zellen interagieren.

a) Warum werden Viren nicht zu den Lebewesen gezählt?

• keine eigener Stoffwechsel

• keine Replikation

—> keine Lebewesen

—> sind auf einen Wirt angewiesen (können Prokaryoten und Eukaryoten befallen)

b) Wieso kann man sie trotzdem zu den Mikroorganismen zählen?

??? einzellig?

Mikroorganismen kommen ubiquitär

vor, v.a. Prokaryoten sind auch an vielen extremen Standorten zu finden

Wie viel machen Mikroorganismen und Prokaryoten an dem Kohlenstoffs in lebender Biomasse aus.

Mikroorganismen machen 70%, Prokaryoten

und Viren 50% des Kohlenstoffs in (lebender) Biomasse aus

Mikroorganismen kommen ubiquitär vor.

in bestimmten Bereichen wie Krankenhäusern ist besonders auf Hygiene und Desinfektion zu achten

• Mikroorganismen machen 70 % des Kohlenstoffs in lebenden Biomasse auf der Erde aus

• Prokaryoten und Viren machen 50 % des Kohlenstoffs in lebender Biomasse aus

• nur sehr wenige Mikroorganismen machen uns krank (<< 1%)

• Verluste durch mikrobielle Korrosion oder Nahrungsmittelverderb

  → Entwicklung von Konservierungsverfahre

a) Welche Rolle spielen Mikroorganismen ganz allgemein in Stoffkreisläufen?

Mikroorganismen sind Produzenten und Destruenten im Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf.

• Binden von CO2

• Stickstoff-Fixierung

Dadurch sind die Basis der Nahrungskette.

b) Nennen Sie 2 Vorgänge, die für das Leben von Menschen essentiell sind!

• Mikroorganismen produzieren die Hälfte des Sauerstoffs, den wir zum Atmen brauchen

• Binden von CO2

Biogas-Prozess

• Mikroorganismen produzieren Biogas

• Biogas kann zu Biomethan (= grünes Erdgas) aufgearbeitet werden

biologische Abwasserreinigung: Kläranlage

• Mikroorganismen bauen Phosphate, Öl, Pestizide, … ab

• Abbau von Phosphor und Stickstoff

  —> Einsatz in der Abwasserreinigung und Bodensanierung

Negative Eigenschaften:

• Krankheitserreger (= Pathogene)

  nur sehr wenige Mikroorganismen machen uns krank (<< 1%)

• Mikrobielle Korrosion

  —> Verluste

• Nahrungsmittelverderb

  —> Verluste

  —> Entwicklung von Konservirrungsverfahren

Positive Eigenschaften

• Produzenten und Destruenten im Stoffkreislauf der Natur

  • Stickstoffkreislauf: Stickstofffixierung (durch Bakterien)

  • Kohlenstoffkreislauf: Binden von CO2

  • —> Mikroorganismen bilden die Basis der Nahrungskette

  • —> produzieren die Hälfte des Sauerstoffs, den wir zum atmen brauchen

• Mikrobielle Symbiosen

• Biologischer Abbau und Sanierung

  • Abbau von Phosphaten, Öl, Pestizide

  • Abwasserreinigung und Bodensanierung

• Nahrung

  • Lebensmittelindustrie: mikrobielle Gärung —> Jogurt, Käse, Bier

• Landwirtschaft

• Biotechnologie

• Energie

  • Herszellung von Biogas —> Biomethan (= grünes Erdas)

• Herstellung von Arzneimitteln und Antibiotika

17.Jh.:

1. • Mikroorganismen (Pilze): Robert Hooke

   • Bakterien: Antoni van Leeuwenhoek

a) Was versteht man unter den Koch’schen Postulaten?

Koch’schen Postulaten müssen erfüllt sein, damit ein Mikroorganismus als Erreger einer Infektionskrankheit angesehen werden kann

b) Welchen Nachweis (bzw. welche Nachweise) konnte Robert Koch damit erbringen?

• Bakterien als Ursache für Krankheiten (Koch’sche Postulate)

• Bedeutung von Reinkulturen

• Verwendung von Tiermodellen

  -> Nobelpreis

19.Jh.: Klassische Zeitalter der Mikrobiologie

Sergei Winogradsky

• Konzept der Chemolitho(auto)trophie

a) Wann und durch wen wurde Penicillin entdeckt?

• 20. Jh.

• Alexander Fleming

• Nobelpreis mit Florey + Chain

Nennen Sie 2 Methoden, die im a) 20. und b) 21. Jahrhundert entstanden sind und die Mikrobiologie, wie wir sie heute kennen, maßgeblich beeinflusst haben!

a)

• neue Mikroskope

• molekulare Methoden wie PCR

b)

• Genomforschung

• Bioinformatik

1. Jahrhundert

erstmal Visualisierung von Mikroorganismen (Pilze) durch Robert Hooke

bzw. von Bakterien durch Antoni van Leeuwenhoek

19. Jahrhundert: Klassisches Zeitalter der Mikrobiologie

• Louis Pasteur:

  • Widerlegung der Spontanzeugungshypothese

  • Hitzesterilisierung

  • Gärungen durch Mikroorganismen verursacht

• Robert Koch:

  • Bakterien als Ursache für Krankheiten ( Postulate)

  • Bedeutung von Reinkulturen

  • Verwendung von Tiermodellen (→ Nobelpreis)

• Sergei Winogradsky:

  • Konzept der Chemolitho(auto)trophie

20. Jahrhundert: Moderne Mikrobiologie

• Alexander Fleming:

  • Entdeckung des Penicillins

  • (Nobelpreis mit Florey + Chain)

neue Methoden

z.B. im Bereich der Mikroskopie haben wichtigen Einfluss molekulare Mikrobiologie gewinnt zunehmend an Bedeutung

Mikrobiologie heute

Revolution der Mikrobiologie durch

• Genomforschung,

• Bioinformatik,

• Gentechnik und

• neue mikroskopische Verfahren

• → molekulare + klassische Methoden genutzt, um

  komplexe Gemeinschaften aber auch Regulationsprozesse in der Zelle zu verstehen

Forschungsgebiete z.B.

• humanes Mikrobiom,

• nachhaltige Treibstoffe