LV-Highlights
Bachelor-Kurse
Abbildung: (A) Micrococcus luteus in Reinkultur und auf einer Luftprobenplatte mit anderen Luftkeimen. (B) steriles Arbeiten: Beimpfen einer Agarplatte in der Sicherheitswerkbank (C) Bacillus subtilis unter dem Mikroskop nach der Gramfärbung (D) Fluoreszierende Bakterienkolonien (Pseudomonas sp.) aus einer Bodenprobe.
Das Pflichtmodul 15 besteht aus einer Vorlesung zur mikrobiellen Physiologie und einem Grundpraktikum zum mikrobiellen Labor.
Im Rahmen der Vorlesung werden Grundlagen der mikrobiellen Physiologie vermittelt. Studierende verstehen die bioenergetischen Grundlagen des Stoffwechsels sowie die Funktionalität von mikrobiellen Zellen und kennen die Vielfalt mikrobieller Lebensformen und Ernährungsweisen (z.B. aerobe und anaerobe Atmung, Gärung, Phototrophie, Lithotrophie, etc.). Die Studierenden lernen wie sich die physiologischen Eigenschaften in mikrobiellen Anpassungen an abiotische Rahmenbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffversorgung) widerspiegeln und es Mikroorganismen somit möglich wird, sehr unterschiedliche, auch extreme Habitate zu besiedeln.
In den Laborübungen erwerben die Studierenden praktische Fertigkeiten in mikrobiologischen Arbeitsabläufen im Labor. Hierzu zählen generelle Sicherheitsmaßnahmen, das sterile Arbeiten in einer Sicherheitswerkbank, der sichere Umgang mit Mikroorganismen und auch Methoden zur Isolierung, Kultivierung und Quantifizierung von Mikroorganismen. Die Studierenden werden mit den Anforderungen an Nährmedien vertraut gemacht und sind in der Lage, diese eigenständig herzustellen.
Die Studierenden haben die Möglichkeit, Luftproben, verschiedene Oberflächen sowie mitgebrachte Boden- oder Wasserproben auf ihre Keimdichte zu untersuchen. Des Weiteren erfolgt eine Überprüfung des Wirkspektrums von Antibiotika, und durch die Herstellung von Joghurt erhalten die Teilnehmenden Einblicke in die Lebensmittelproduktion mit Mikroorganismen. Aus dem Bereich Molekularbiologie/Gentechnik wird mit E. coli ein Experiment zur bakteriellen Transformation durchgeführt und damit die Genregulation bei Prokaryoten untersucht. Transformiert wird das Gen, welches für das grün fluoreszierende Protein (GFP) codiert.
In dem Modul wird die Bedeutung und Funktion moderner Abwasserreinigung vermittelt. Insbesondere sollen die wichtigsten mikrobiellen Stoffwechselleistungen, welche in einer biologischen Kläranlage zur Abwasserreinigung beitragen, untersucht und verstanden werden. Es sind dies vor allem:
- die Nährstoffassimilation durch hetero- und autotrophe Bakterien
- die Nitrifikation von Ammonium über Nitrit zu Nitrat durch autotrophe, Ammonium- und Nitritoxidierende Bakterien
- die Denitrifikation von Nitrat zu molekularem Stickstoff durch heterotrophe Bakterien.
Dazu wird eine Laborkläranlage betrieben, aus der an verschiedenen Stellen Proben für analytische Untersuchungen genommen werden. Neben physikalischen Biomasseparametern wie Trockensubstanzgehalt oder Schlammvolumenindex werden chemische Parameter (Stickstoffspezies wie Ammonium und Nitrat, Phosphat, CSB als Summenparameter für organische Substanz) und biochemische Parameter (Sauerstoffverbrauch der hetero- und autotrophen Bakterien) analysiert und daraus die ablaufenden Prozesse bei der Wasserreinigung interpretiert. Außerdem wird Biomasse nativ und nach verschiedenen Färbungen mikroskopiert.
Laborkläranlage und Beispiele mikroskopischer Klärschlammpräparate
Master-Kurse
In enger Anlehnung an aktuelle Forschungsfragen (forschungsgeleitete Lehre) wird in diesem Modul das Wachstum und die Primär- bzw. Sekundärmetabolitenproduktion von filamentösen Pilzen in Bioreaktor-Batchkulturen sowie anderen (selbst gewählten) Kultivierungsformen und - bedingungen (z.B. Co-Kultivierung, Variationen in Belichtungsbedingungen, Mediumskomposition) analysiert. Von zentralem Interesse sind Sekundärmetabolite, welche auch als Photosensitizer dienen und potenziell in alternativen Therapieansätzen (Photodynamische Therapie) gegen multiresistente Mikroorganismen sowie als Antikrebsmittel eingesetzt werden könnten. Die bislang noch kaum untersuchten Kultivierungsbedingungen, die zur Produktion dieser pharmakologisch interessanten Verbindungen führen, sind konkreter Forschungsgegenstand dieses Moduls.
(a) Photobioreaktor, (b) Bioreaktorkultivierung mit Xanthoepocinproduktion (Gelbfärbung) im Verlauf einer Woche, (c) Kulturfärbung von Bioreaktor-Batchkulturen in Abhängigkeit von den Belichtungsbedingungen während der Kultivierung, (d) Gutationstropfenbildung bei Co-Kultivierung auf Petrischalen (Photomaterial von J. Winkler, F. Burgstaller, J. Metzlaff und M. Meitinger).
Anhand von praxisnahen Versuchen erlangen die Studierenden detaillierte Kenntnisse über die Produktion von Lebensmitteln mit biotechnologischen Verfahren, kennen gängige mikro- und molekularbiologische Methoden der Qualitätssicherung und können den Verderb von Lebensmitteln untersuchen und entsprechenden Richtlinien folgend beurteilen.
Im Praktikum könnt ihr also selber Hefe produzieren, Bier brauen, Kimchi fermentieren, Käse herstellen und auf die Suche nach Lebensmittelkontaminationen gehen!
Dieses Modul behandelt ausgewählte Kapitel der Medizinischen Mikrobiologie, der klinische Aspekt von Infektionskrankheiten steht hier in der gesamten Lehrveranstaltung im Vordergrund. Im Praktikums-Teil sollen gängige Labormethoden der medizinischen Diagnostik aus Patientenproben sowie der Therapieabklärung (Erstellen von Blutbildern, Resistenzbestimmungen u.a.) vorgestellt und von den Studierenden selbst durchgeführt werden. Auch wichtige Hygienemaßnahmen zur Vermeidung nosokomialer Infektionen werden behandelt. Im Seminar sollen die Studierenden anhand von klinisch orientierten Publikationen ihre Kenntnisse der Medizinischen Mikrobiologie mittels selbst erstellter Vorträge vertiefen und in der Gruppe diskutieren.
