Mikrobiologisches Praktikum

In den letzten Jahrzehnten hat man auf vie len Gebieten der Grundlagenforschung und in angewandten Disziplinen der Biolo gie der Mikroorganismen steigende Beachtung geschenkt. An Mikroorganismen als relativ einfach gebauten, lebendigen Syste men mit kurzer Generationsdauer und hoher Reproduktionslei stung wurden grundsatzliche Erkenntnisse auf biochemischem, molekularbiologischem und genetischem Gebiet gewonnen. Mikro organismen sind auch industriell bedeutsame Stoffproduzenten geworden, mit deren Hilfe Antibiotica und andere pharmazeu tisch wichtige Stoffe sowie in der Lebensmittelindustrie ver wendete SUbstanzen wie z. B. Glutaminsaure, Citronensaure, Essigsaure, Athanol und viele Enzyme produziert werden. Unter suchungen liber den Stoffumsatz in der Natur und den Abbau von Abfallprodukten der Zivilisation konnen an den Mikroorganismen nicht vorlibergehen und haben taxonomische, biochemische und populationsdynamische Arbeiten angeregt. Mikroorganismen wer den vielfach auch als Modellsysteme flir die Untersuchung von Entwicklungs- und Differenzierungsprozessen eingesetzt. Es ist daher notwendig, daB die Mikrobiologie im naturwissen schaftlichen Unterricht der Gymnasien und Hochschulen eine gebtihrende Berlicksichtigung findet. Das vorliegende Buch solI allen helfen, die sich mit den Ob jekten, Problemen und Methoden der Mikrobiologie vertraut ma chen wollen. Es ist in Anlehnung an die im Rahmen des Biolo giestudiums an der Universitat Freiburg i. Br. durchgeflihrten mikrobiologischen Praktika entstanden, und es enthalt sowohl Versuche flir einen halbtagigen Anfangerkurs als auch flir ein ganztagiges Fortgeschrittenenpraktikum. Selbstverstandlich konnten aber nicht aIle Gebiete der Mikrobiologie Berlicksich tigung finden. Obwohl Aspekte und Methoden der Biochemie, Genetik, Immunbiologie und Medizinischen Mikrobiologie inte griert wurden, kann und solI der Text nicht Praktikumsvorschrif ten der genannten Disziplinen ersetzen.

Inhalt
I. Die wichtigsten Voraussetzungen für das Arbeiten mit Mikroorganismen.- 1. Nährböden.- a) Allgemeine Gesichtspunkte.- b) Kohlenstoffquelle.- c) Stickstoffquelle.- d) Anorganische Ionen.- e) Nährbodenzusätze.- f) pH-Wert, Pufferung.- g) Gelierungsmittel.- h) Standardnährböden für Bakterien und Pilze.- 2. Kulturgefäße und ihre Verschlüsse.- 3. Sterilisation.- a) Sterilisation durch trockene Heißluft.- b) Sterilisation im Dampf.- c) Sterilisation durch Filtration.- d) Andere Sterilisationsverfahren.- 4. Prinzipien des sterilen Arbeitens.- 5. Kulturtechnik.- a) Aerobe Verfahren.- b) Anaerobe Verfahren.- Literatur.- II. Die Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen.- 1. Anreicherung von Bakterien und Blaualgen.- 2. Anreicherung von Pilzen.- 3. Anreicherung von Bacteriophagen.- 4. Isolierung aminosäurebedürftiger Mutanten von Escherichia coli.- 5. Reinkultur.- a) Kochsches Plattengußverfahren und Plattieren auf Agaroberflächen.- b) Isolierung und Reinkultur von Anaerobiern.- c) Das Lindnersche Tröpfchenverfahren.- d) Der Mikromanipulator.- e) Pipettier- und Waschmethode.- Literatur.- III. Die Untersuchung der Morphologie und Cytologie von Mikroorganismen.- 1. Mikroskopische Beobachtungen an der lebenden Zelle.- a) Phasenkontrastverfahren.- b) Herstellung von Objektträger-Agarkulturen.- c) Mikroskopische Beobachtung von Pilzmaterial.- 2. Beobachtungen an makroskopisch sichtbaren Zell-ansammlungen.- 3. Die Untersuchung fixierter und gefärbter Objekte.- a) Herstellung von Ausstrichpräparaten.- b) Durchführung der Färbungen.- Literatur.- IV. Methoden zur Identifizierung von Bakterien.- 1. Verschiedene Nachweise.- a) Bewegungsfähigkeit von Bakterien.- b) Verwertbarkeit von Zuckern.- c) Indolnachweis.- d) H2S-Nachweis.- e) Ureasenachweis.- f) Nachweis proteolytischer Exoenzyme.- g) Voges-Proskauer-Reaktion.- h) Amylasen.- i) Denitrifikation.- Schema des Isolierungsganges bei Verdacht auf Salmonella- und Shigella-Infektionen.- 2. Bestimmung von photosynthetischen Bakterien der Familie Rhodospirillaceae (früher Athiorhodoceae).- Literatur.- V. Die Messung von Wachstum und Vermehrung.- 1. Direkte Bestimmung der Zellzahl (Gesamtkeimzahl).- a) Thomakammer.- b) Membranfiltermethode.- 2. Plattieren auf Nähragar (Lebendkeimzahlbestimmung).- 3. Methoden zur Bestimmung der Bakterienmasse (Nephelometrie).- a) Lichtstreuungsmessung.- b) Trübungsmessung.- 4. Bestimmung des Trockengewichtes.- 5. Proteinbestimmung.- 6. Bestimmung von Wachstum und Vermehrung.- 7. Das Wachstum mycelbildender Organismen.- Literatur.- VI. Bacteriophagen.- 1. Nachweis und quantitative Bestimmung von Phagen.- 2. Wirtskreis.- 3. Einschritt-Wachstumskurve.- 4. Fluktuationstest.- Literatur.- VII. Bdellovibrio bacteriovorus.- Literatur.- VIII. Nachweis und quantitative Bestimmung von Stoffen mit Hilfe von Mikroorganismen (Niacintest).- Literatur.- IX. Antibiotica und Desinfektionsmittel.- 1. Nachweis der Antibioticaproduktion bei isolierten Streptomyceten (qualitativer Test).- 2. Quantitative Bestimmung der Antibiotica.- a) Agardiffusionstest.- b) Reihenverdünnungstest.- 3. Prüfung von Desinfektionsmitteln.- 4. Produktion von Penicillin durch Pénicillium chrysogenum.- 5. Versuche zur Wirkung von Antibiotica.- a) Penicillin.- b) Chloramphenicol, Streptomycin und Puromycin.- Literatur.- X. Serologische Methoden.- 1. Agglutination.- 2. Präcipitation.- a) Präcipitation in der Interphase.- b) Quantitative Präcipitationsreaktion.- c) Agargelpräcipitation.- 3. Komplementbindungsreaktion - Immunhämolyse.- 4. Hämagglutinationshemmungsreaktion (Neutralisation).- Literatur.- XI. Isolierung und Untersuchung von Zellstrukturen.- 1. Homogenisation von Bakterien.- 2. Isolierung von intracytoplasmatischen Membranen aus Bakterien (Zonen-Zentrifugation).- 3. Aufnahme eines in-vivo-Sprektrums von Thylakoiden.- 4. Photophosphorylierung.- 5. Messung der Membrandifferenzierung bei photo-synthetischen Bakterien.- Literatur.- XII. Versuche zum Gasstoffwechsel.- 1. Nitratatmung bei Micrococcus dinitrificans.- 2. Oxydative Phosphorylierung bei Mycobacterium phlei.- 3. Gärung, Atmung, Pasteur-Effekt.- Literatur.- XIII. Versuche zur Regulation der Enzymaktivität und En-zymsynthese.- 1. Induktion der Synthese von 3-Galactosidase in E. coli.- 2. Regulation der Threonindehydratase aus Hefe.- 3. Versuche zur induktiven Synthese der Enzyme im MandelSäureweg bei Pseudomonas putida.- Literatur.- XIV. Genübertragung bei Bakterien.- Literatur.- XV. Versuche zur Phototaxis bei Bakterien und Blaualgen.- Literatur.- XVI. Produktion von Citronensäure durch Aspergillusniger.- Literatur.- Namen- und Sachverzeichnis.