Allgemeine Mikrobiologie 1

Allgemeine Mikrobiologie 1
Inhalte:
•
Einführung (Geschichte, Vielfalt und Bedeutung von Mikroorganismen)
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Aufbau der Zellen von Mikroorganismen
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Wachstum und Vermehrung
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Einteilung der Stoffwechseltypen
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Abbau von Hexosen
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Aerober heterotropher Stoffwechsel
•
Anaerober respiratorischer Stoffwechsel
•
Gärungen
•
Chemolithotropher Stoffwechsel
•
Phototropher Stoffwechsel bei Prokaryonten
•
Systematik der Mikroorganismen
•
Mikroorganismen in Biotechnologie und Gentechnologie
•
Virologie
Makroorganismen
Mikroorganismen
Blumen, Bäume
Wü
Würmer
Insekten
Fische
Menschen
Vögel
Pilze
prok. Einzeller
- Kokken
K kk
- Stäbchen
- Spirillen
tier. Einzeller
pflanzl. Einzeller
Vielzeller
- Pilze
- Volvox
Morphologische Vielfalt
Differenzierung
Organbildung
Komplexe Kommunikation
mit der Umwelt und im
eigenen Organismus
Stoffwechsel wenig vielfältig
morphologisch wenig vielfältig
wenig Differenzierung
kaum Organbildungen
Komplexe Kommunikation mit
der Umwelt
Glykolyse , Citratzyklus
Atmung (aerob)
Photosynthese
Glykolyse, Citratzyklus
Atmung (aerob und anaerob)
Photosynthese
Stickstofffixierung
Schwefeloxidation
Knallgasreaktion
Methanbildung,
etc. etc.
.
Stoffwechsel äußerst vielfältig
3 Domänen des Lebens:
Prokaryoten
Mikrobielle
Diversität
Eukaryoten
Anteil kultivierter Arten: < 0.1 -2%.
Geschätzte Artenzahl: rangiert
g
von 6 x 105 – 109.
100%0,5
05
0,45
M illio n s
0,4
0,35
0,3
>106
0,25
0,2
0 15
0,15
0,1
0,05
0.1% 0
~7,000
1 Spezies
Mikrobielle
kultiviert
nicht-kultiviert
In vielen Phyla bisher keine kultivierten Verteter !
Geschichte der Mikrobiologie: ein paar wichtige Namen
Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), niederländischer Amateur-Mikroskopbauer,
beschreibt erstmals Bakterien (‚Animalcula‘ = kleine Tierchen).
Louis Pasteur (1822
(1822-1895),
1895), Französischer Chemiker, Arbeiten zur Gärung
(Milchsäuregärung, alkohol. Gärung). Abtötung mit Hitze Æ Pasteurisierung.
1876, Robert Koch (1843-1910), Deutscher Arzt; Æ Bakterien können Krankheiten
verursachen: Bacillus anthracis Æ Milzbrand (1876); Mycobacterium tuberculosis Æ
Tuberkulose (1884); Vibrio cholerae Æ Cholera.
Koch’sche Postulate
Kultivierungstechniken: Kartoffelscheiben, Gelatine, Agar (Polysaccharid aus Rotalgen)
zur Verfestigung von Nährmedien
Nährmedien.
1889 Martinus Beijerinck Æ Anreicherungskultur, isoliert N2-fixierende Rhizobien
1890 Sergej Winogradski Æ isoliert Nitrifizierer aus Boden. Beijerinck u. Winogradski als
Urväter der mikrobiellen Ökologie.
1928 Frederick Griffith Æ entdeckt genetische Transformation bei Pneumokokken
(Streptococcus pneumoniae) ; 1944 Avery Æ DNA die transformierende Substanz.
1929 Alexander Fleming Æ entdeckt Penicillin und seine Wirkung auf Gram+ Bakterien
Geschichte der Mikrobiologie: ein paar wichtige Namen
Louis Pasteur (1822-1895), Französischer Chemiker,
Arbeiten zur Gärung (Milchsäuregärung, alkohol. Gärung).
Abtötung mit Hitze Æ Pasteurisierung.
S h
Schwanenhalskolben
h l k lb (1861)
Geschichte der Mikrobiologie
Hitzebehandlung
g und Antiseptik
p waren wichtig
g für die
Begründung der Bakteriologie
1847, Ignaz Semmelweis, Verwendung von Chlorwasser (Antiseptik)
Erhitzen tötet Mikroorganismen, aber es können noch Keime überleben
1876, John Tyndall: fraktionierte Sterilisation
Ferdinand Cohn:- Entdeckung der Sporen als hitzeresistente
D
Dauerformen
f
- Beschreibung von Bacillus subtilis (Heubacillus)
Robert Koch (1843-1910)
Staphylococcus
Staphylococcus aureus
Staphylococcus epidermidis
Staphylococcus carnosus
Æ Eitererreger
Æ Lebensmittelvergiftung
Æ Rohwurstreifung
Streptococcus
Streptococcus pyogenes
Æ eitrige Entzündungen,
Mandelentzündung, Scharlach; ß-hämolytisch
Streptococcus pneumoniae Æ Lungenentzündung
Streptococcus mutans
Æ Karies
Streptococcus thermophilus Æ Starterkultur (Jogurt)
Spirochaeten
Treponema pallidum
Leptospira
Spirochaeta thermophila
Helicobacter pylori
Æ Syphillis
Æ Leptospirose
Æ freilebend, apathogen, thermophil
Æ Magengeschwüre
Erreger von Lebensmittel-Vergiftungen:
Citrobacter freundii
Salmonella typhimurium
Salmonella enteritidis
Campylobacter jejuni
Corynebakterien
Corynebacterium glutamicum Æ Aminosäureproduzent
(L-Glutamat, L-Lysin)
Corynebacterium diphtheriae Æ Diphtherie-Erreger
Mycobakterien
Mycobacterium leprae
Mycobacterium tuberculosis
Æ Lepra
Æ Tuberkulose
Enterobacteriaceae
Vibrio cholerae
Yersinia pestis
Escherichia coli
Æ Cholera
Cholera-Erreger
Erreger
Æ Pest-Erreger
Æ apathogene und pathogene E. coli
Streptomyceten
Streptomyces griseus
Streptomyces venezuelae
Streptomyces aureofaciens
Æ Streptomycin
Æ Chloramphenicol
Æ Tetracyclin
Hefen u. filamentöse Pilze
Saccharomyces cerevisiae Æ Bäckerhefe, Bierhefe
Penicillium notatum
Æ Penicillinproduzent
Viren und Phagen
Bakteriophage T4
Poliovirus
Krankheitserreger und Bioterrorismus
Milzbrand
Pocken
Botulinum-Toxin
B. anthracis
Bacillus anthracis
Variola-Viren
Clostridium botulinum
C. botulinum
Variola-Viren
Bedeutung von Mikroorganismen im C-Kreislauf
aerob
Nitrifikation ∗
NO2–
O2
N2
O2
org. N-Verbindungen
NO3–
∗
Bedeutung von
Mikroorganismen
i N
im
N-Kreislauf
K i l f
∗
Assimilatorische
A
i il t i h
NO3–-Reduktion
NH4+
org. N-Verbindungen
∗
ANAMMOX
Anaerobe
NO2–
N2 Ammoniumoxidation
id ti
anaerob
b
NO
N2O
∗
Dissimilatorische
NO3–-Reduktion
∗
Rhizobien
Sinorhizobium meliloti Æ symbiontische N2-Fixierung
bei Luzerne (Medicago sativa)
Myxobakterien
Myxococcus xanthus
Chondromyces
Hyperthermophile Mikroorganismen
Pyrococcus furiosus (Topt= 100°C, Tmax= 105°C)
Pyrodictium occultum (Topt= 105°C, Tmax= 110°C)
Thermotoga maritima (Toptt= 80
80°C
C, Tmax= 95
95°C)
C)
Psychrophile Mikroorganismen (kälteliebend)
Polaromonas vacuolata
Prochlorococcus marinus
Halophile (salzliebend, bis 32% NaCl = 5,5 M)
Haloferax volcanii
Alkaliphile (basenliebend)
(
)
Natronobacterium gregoryi pHopt= 9,5
Acidophile (säureliebend)
Picrophilus torridus Topt= 60°C, pHopt= 0,7
Bdellovibrio-Arten: die kleinsten Jäger
Bdellovibrio bacteriovorans
pH 0-1
∗
ausschließlich von Prokaryoten
katalysierte Reaktionen