Mikrobiologisches Praktikum für Naturwissenschaftler

In den letzten Jahrzehnten hat man auf vielen Gebieten der Grundlagen forschung und in angewandten Disziplinen den Mikroorganismen steigende Beachtung geschenkt. An Mikroorganismen als relativ einfach gebauten lebendigen Systemen mit kurzer Generationsdauer und hoher Reproduk tionsleistung wurden grundsatzliche Erkenntnisse auf biochemischem, molekularbiologischem und genetischem Gebiet gewonnen. Mikroorga nismen sind auch industriell bedeutsame Stoffproduzenten geworden, mit deren Hilfe Antibiotica und andere pharmazeutisch wichtige Stoffe sowie in der Lebensmittelindustrie verwendete Substanzen wie z. B. Glutaminsaure, Citronensaure, Essigsaure, Athanol und viele Enzyme produziert werden. bkologische Untersuchungen uber den Stoffumsatz in der Natur konnen an den Mikroorganismen nicht vortibergehen und haben taxonomische, physiologische und populationsgenetische Arbeiten angeregt. Es ist daher notwendig, daB die Mikrobiologie im naturwis senschaftlichen Unterricht der Gymnasien und Hochschulen eine gebuh rende Berucksichtigung findet. Das vorliegende Bandchen soll eine Lucke im deutschsprachigen Schrift tum fUllen und allen helfen, die sich mit den Objekten, Problemen und Methoden der Mikrobiologie vertraut machen wollen. Das Buch ist in An lehnung an die im Rahmen des Biologiestudiums an der Universitat Frei burg i. Br. durchgefuhrten mikrobiologischen Praktika entstanden. Es enthalt sowohl Versuche fUr einen halbtagigen Anfangerkurs als auch fUr ein ganztagiges Fortge~chrittenenpraktikum. Selbstverstandlich konnten nicht aIle Aspekte der Mikrobiologie Berucksichtigung finden. Sie werden in erganzenden Lehrveranstaltungen behandelt. Die Auswahl an Organis men, Methoden und Themen geschah nach didaktischen Gesichtspunkten. Eine Vollstandigkeit im Sinne einer Methodensammlung wurde nicht ange strebt.

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.- 2. Beobachtungen an makroskopisch sichtbaren Zellansammlungen.- 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.- 2. Bestimmung von Athiorhodaceae nach morphologischen Merkmalen und dem in-vivo-Spektrum.- 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 der Wachstumsrate.- 7. Das Wachstum mycelbildender Organismen.- Literatur.- VI. Bacteriophagen.- 1. Nachweis und quantitative Bestimmung von Phagen.- 2. Wirtskreis.- 3. Einschritt-Wachstumskurve.- Literatur.- VII. Bdellovibrio bacteriovorus.- Literatur.- VIII. Nachweis und quantitative Bestimmung von Stoffen mit Hilfe von Mikroorganismen.- Literatur.- IX. Antibiotica und Desinfektionsmittel.- 1. Nachweis der Antibioticaproduktion bei isolierten Streptomyceten (qualitativer Test).- 2. Quantitative Bestimmung der Antibiotica.- a) Agardiffusionstest.- b) Reihenverdünnungstest.- 3. Desinfektionsmitteltest.- 4. Produktion von Penicillin durch Penicillium chrysogenum (notatum).- 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) Bestimmung des Äquivalenzbereiches (Titerbestimmung).- c) Agargeldiffusionstest.- 3. Komplementbindungsreaktion-Immunhämolyse.- 4. Hämagglutinationshemmungsreaktion (Neutralisation).- Literatur.- XI. Isolierung und Untersuchung von Zellstrukturen.- 1. Homogenisation von Bakterien.- 2. Isolierung von Bakterien-Thylakoiden.- 3. Aufnahme eines in-vivo-Spektrums von Thylakoiden.- 4. Photophosphorylierung.- 5. Nachweis der Succinat-Dehydrogenase in Thylakoiden von R. rubrum.- 6. Isolierung und Analyse von Zellwänden.- 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 Enzymsynthese.- 1. Induktion der Synthese von ?-Galactosidase in E. coli.- 2. Regulation der Threonindehydratase aus Hefe.- 3. Versuche zur induktiven Synthese der Enzyme im Mandelsäureweg bei Pseudomonas putida.- 4. Versuche zur Regulation der Bacteriochlorophyllsynthese bei R. rubrum.- a) Induktion der BChl.-Synthese durch Änderung des Saue rstoffpartialdruckes in aeroben Dunkelkulturen und Hemmung durch Actinomycin.- b) Regulation der BChl.-Synthese durch Änderung der Lichtintensität.- Literatur.- XIV. Versuche zur Phototaxis bei Bakterien und Blaualgen.- Literatur.- XV. Produktion von Citronensäure durch Aspergillus niger.- Literatur.- Zeitplan für einen einsemestrigen Kurs (5 Wo. Std.).- Namen- und Sachverzeichnis.