Wissenschaftliche Informations
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Wissenschaftliche Informations-Quellen:! - Lehrbücher! - allgemeinverständliche Wissenschaftsjournals (Spektrum, Scientific American, New Scientist)! - "Review" Journals: Trends in Microbiology,! Trends in Biochemical Sciences, Nature ! Reviews ! - PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez - Google Scholar: http://scholar.google.de/ NICHT Wikipedia! Mikroorganismen und Mikrobiologie Mikrobiologie! 1) Grundlagenforschung: Modellorganismen! !alle Zellen haben Gemeinsamkeiten! !hohe Zelldichte: biochem. & genet. Analyse! ! 2) angewandte Mikrobiologie:! !Medizin: Krankheitserreger! !Landwirtschaft: Boden & Viehzucht! !Industrie: Antibiotika, heterologe Expression! Bedeutung von Mikroorganismen! global!! O2 = Produkt mikrobieller Aktivität Produktion & Abbau organischen Materials! mikrobielles Leben vor Pflanzen & Tieren! evolutionäre Vielfalt der Mikroben >! !Pflanzen & Tiere! !deshalb: mehr ökologische Nischen! ! ! ! !(Habitate & Nahrung)! Interaktionen mit anderen Lebwesen (+ve, -ve)! Mikroorganismen als Zellen ! Zelle:! ! Zellmembran +/- Zellwand! subzelluläre Strukturen/ Kompartimente !(Pro-/Eukaryoten)! ! Bakterienzellen! Bakterienzellen! Lichtmikroskop! 1 µm Elektronenmikroskop! I. Eigenschaften aller Zellen! II. Eigenschaften einiger Zellen! Katalytische &! genetische! Funktionen von Zellen! Entwicklung des Lebens! Mikroorganismen & ihre Umgebung! erste Zellen vor > 3.8 Milliarden Jahren! ! Population! Habitat! mikrobielle Gemeinschaft! ! Mikroorganismen & ihre Umgebung! Grund eines Sees! Klärschlamm! Wirkung von Mikroorganismen! lebende Organismen + Umgebung = Ökosystem ! mikrobielle Ökosysteme: ! !terrestrisch! !aquatisch! !höhere Organismen (Pflanzen & Tiere)! ! Mikroben beeinflussen Ökosysteme, auch global! Mikrobielles Leben! Prokaryonten: 5 x 1030 auf der Erde! ! Hauptanteil der Biomasse auf der Erde! bedeutendstes Nährstoffreservoir ! die meisten Prokaryoten leben in Ozeanen & in der Erde: unerforschte Habitate! !(heute: bio-prospecting)! Mikroben & Menschen! Kontrolle von Infektionskrankheiten! - Erfolg der Mikrobiologie! Häufigste Todesursachen in den USA! Bestehende Infektionskrankheiten -! Herausforderungen für die Mikrobiologie! multiresistente Bakterien! Tb! HIV! Influenza! Malaria! Schlafkrankheit! Chagas Disease! neue Zoonosen! ! Mikroben in der Landwirtschaft! in Leguminosen! in Wiederkäuern! Mikroben bereiten C, N, und S so auf, ! dass Pflanzen davon leben können! methanogene Bakterien! biologische Sanierung! genomics! ! bioprospecting! Geschichte der Mikrobiologie! beginnt mit Erfindung des Mikroskops: ! Robert Hooke 1664! Zeichnung von Robert Hooke. Diese Zeichnung, 1655 in Micrographia veröffentlicht, war die erste Beschreibung eines Mikroorganismus. Bei dem Organismus handelt es sich um einen Schimmelpilz von blauer Farbe, der auf der Oberfläche von Leder wächst. Die runden Strukturen (Sporangien) enthalten die Sporen des Schimmelpilzes. Erste Beschreibung von Bakterien:! van Leeuwenhoek! Nachbau des Mikroskops von van Leeuwenhoek. Die Linse ist auf der Messingplatte montiert, die neben der Spitze der verstellbaren Fokussierungsschraube liegt. Zeichnungen von Bakterien:! van Leeuwenhoek! Photo von Bakterien durch ein! van Leeuwenhoek Mikroskop! Erst im 19. Jh gab es bessere Mikroskope! ! ! !! !Beantwortung fundamentaler Fragen:! ! !Spontanzeugung! !Infektionskrankheiten! Ferdinand Cohn (1828-98)! studierte einzellige Algen und Bakterien! ! glaubte Bakterien seien Pflanzen! ! beschrieb Lebenszyklus von Bacillus:! !vegetative Zellen hitzesensitiv, ! !Endosporen hitzeresistent! ! legte die Fundamente der Bakteriensystematik! Louis Pasteur (1822-95):! Das Ende der Spontanzeugung! Leben entsteht spontan! in Gegenwart von Luft! Mikroben sind in der Luft! Sterilisation durch Kochen! Pasteurʻs Experiment:! Vergleich des Wachstums von Mikroorganismen in ! sterilen Nährlösungen, die entweder abgeschlossen von ! der Luft oder der Luft exponiert waren! Pasteur s Experiment:! Pasteur s Experiment:! Pasteur s Experiment:! Folgen von Pasteur s Experiment heute:! ! “Pasteurisieren” von Lebensmitteln! ! ! ! ! weitere Erfolge von Pasteur:! ! Impfstoffe gegen Milzbrand, Tollwut! ! stärkte die Keimtheorie der Krankheiten! Robert Koch (1843-1910):! Koch sche Postulate! schon im 16. Jh: etwas überträgt Krankheiten von einem ! Menschen auf den anderen! ! später: Vermutung, dass Mikroorganismen verantwortlich! ! Koch bewies die Keimtheorie der Krankheiten! ! untersuchte Milzbrand! fand Bacillus anthracis im Blut erkrankter Tiere:! !Ursache oder Ergebnis der Krankheit?! Experiment:! !gesunde Maus erkrankt durch Blut kranker Maus! !auch durch in vitro kultivierten Bacillus anthracis! Koch’sche Postulate:! Spezifischer Mikroorganismus verursacht Krankheit:! Spezifischer Mikroorganismus verursacht Krankheit:! Reinkulturen! feste Nährböden:! ! Kartoffelscheiben - Wachstum von Bakterienkolonien! ! ! !jede Kolonie ist eine Reinkultur! Einheitliche Nährmedien ! !+ Gelatine: nicht fest bei 37°C...! ! in Scheiben von Koch eingesetzt! !! !+ Agar: Polysaccharid aus Rotalgen! ! von Walter Hesse 1880er erstmals benutzt! ! kann autoklaviert werden, bis 45°C flüssig! ! wird von den meisten Bakterien nicht abgebaut! ! 1887 Richard Petri: Beschreibung 2-teiliger Platten =! ! ! !Petri-Schalen! Reinkulturen! gezeichnete Agarplatte,! Walter Hesse 1882! moderne Petrischalen, ! Photobacterium leignathi (oben)! marine Bakterien (links)! Robert Koch (1843-1910):! Entdeckung des TB-Erregers! 1881: 14% aller Todesfälle durch TB verursacht! !Hinweise auf Ansteckung, Erreger unbekannt! ! Koch: Entwicklung einer Färbemethode für M. tuberculosis! M. tuberculosis in Lunge ! ! !im Speichel! Robert Koch (1843-1910):! Entdeckung des TB-Erregers! Koch: Entwickelte Kultivierungsmethode für M. tuberculosis! !Infektion von Meerschweinchen mit dem Erreger! !1905 Nobelpreis für Medizin! ! TB heute: ! !33% der Population der Erde infiziert, ! !10% davon erkranken! opportunistische Infektion in geschwächtem Wirt (HIV)! !! !stärkste Prävalenz in Afrika & armen Staaten Asiens! !mangelnde Therapie-compliance! ! !(Behandlung dauert 6 Monate und mehr) führte zu! !multidrug-resistant TB weltweit! Entstehung der allgemeinen Mikrobiologie! Martinus Beijerinck (1851-1931): ! Anreicherungskulturen für Mikroorganismen (selektiv)! Entdeckung des 1. Virus (Tabakmosaikvirus)! ! Sergei Winogradsky (1856-1953):! Isolation von Bakterien! Bedeutung von Bakterienmetabolismus in biogeochemischen! !Prozessen! ! Chemolithotrophie:! !Energiegewinnung durch Oxidierung anorganischer ! !Substanzen! Chemoautotrophie:! !Zellkohlenstoff wird aus CO2 gewonnen! Stickstoff-Fixierung! Sergei Winogradsky (1856-1953):! Sergei Winogradsky (1856-1953):! Nobelpreise der modernen Mikrobiologie! Nobelpreise der modernen Mikrobiologie! http://www.nobelprize.org/ Barry J. Marshall J. Robin Warren The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2005 was awarded jointly to Barry J. Marshall and J. Robin Warren "for their discovery of the bacterium Helicobacter pylori and its role in gastritis and peptic ulcer disease" Sie sollten jetzt Folgendes wissen:! 1) Woher kommt der Sauerstoff auf der Erde?! ! 2) Was ist Chemolithotrophie und wer hat sie entdeckt?! ! 3) Welche Idee hat Pasteur widerlegt?!
