Einführung in die Mikrobiologie

Prof. Dr. Regine Hengge
FB Biologie, Chemie, Pharmazie, FU Berlin

Vorlesungsinhalte (V1 - 7)

 

1. Einführung

Was ist Mikrobiologie, was ein Mikroorganismus? Historische Entwicklung der Mikrobiologie: Bedeutung der Mikroskopie (A.van Leeuwenhoek); Urzeugung (L. Pasteur)? Bakterien als Verursacher von Infektionskrankheiten (R. Koch); Antibiotika (I. Fleming); Bakterien als Modellsysteme der Molekularbiologie (J. Monod u.a.); moderne Entwicklung der Mikrobiologie.

 

2. Struktur der bakteriellen Zelle

Morphologie der prokaryontischen Zellhülle; Grampositive und gramnegative Bakterien; Zellhülle, bestehend aus cytoplasmatischer Membran, Zellwand, Periplasma und äußerer Membran bei gram-negativen Bakterien; Struktur von Lipiden, Phospholipiden, LPS; Zellanhängsel: Flagellen, Pili (Fimbrien); cytoplasmatische Strukturen: Nukleoid, diverse Granula, Ribosomen.

 

3. Bakterielles Wachstum

Bakterielle Ernährung, Ernährungstypen, Zusammensetzung von Medien; Wachstum und Zellteilung; Wachstum der bakteriellen Population: Wachstumsphasen; Messung des bakteriellen Wachstums bzw. der Vermehrung; kontinuierliche Kultur im Chemostat; Einfluß externer Faktoren auf das Wachstum: Temperatur, Osmolarität, Sauerstoff und Sauerstoffradikale

 

4. Bakterieller Stoffwechsel I

Energiegewinnung durch Redoxreaktionen, Redoxpotential, NAD+/NADH als Elektronenzwischenträger; biologische Energiegewinnung: energiereiche Phosphatverbindungen (z.B. ATP, PEP, Acetyl-P), Glykolyse und Substratkettenphosphorylierung, Atmungskette (NADH-DH, Flavoproteine, Fe/S-Proteine, Chinone, Cytochrome), oxidative Phosphorylierung, ATPase, Proton-motive-force.

 

5. Bakterieller Stoffwechsel II

Varianten in der Energiegewinnung: aerobe und anaerobe Atmung (Bsp. Nitrat als e-Akzeptor; Denitrifikation), Chemolithotrophie (H2S, NH3, NO2-, Fe2+ als e-Donoren), Phototrophie; Alternativen zur Glykolyse: Pentose-Phosphat-Weg, 2-keto-3-deoxy-6-Phosphogluconat-Weg; Citratcyclus; Wachstum auf diversen C-Quellen: Acetat (Glyoxylat-Weg), Fettsäuren (ß-Oxidation), Glycerin, Monosaccharide (Glucose, Fructose, Galactose), Disaccharide (Trehalose, Maltose), ß-Glukoside, Polysaccharide (Glykogensynthese und -abbau).

 

6. Struktur des bakteriellen Genoms, DNA-Replikation und Übertragung genetischer Information

Struktur des Nukleoids, Supercoiling, Gyrase und Topoisomerase; Replikation des bakteriellen Chromosoms; Struktur und Replikation von Plasmiden; Übertragung von DNA: Nachweis über Komplementation, Transformation, generelle und spezialisierte Transduktion, Konjugation und Chromosomenmobilisierung (Hfr).

 

7. Grundlagen der bakteriellen Genexpression und Genregulation

Gen, Operon, Promotor, Operator; Struktur und Funktion der RNA-Polymerase und des Sigma-Faktors; Transkriptionszyklus; Promotorstärke; Regulatorproteine: negative und positive Kontrolle durch Repressoren und Aktivatoren, Helix-turn-helix-Motiv, Lokalisierung von Repressor- und Aktivatorbindestellen auf der DNA, Mechanismen der Repression und Aktivierung, Rolle der alpha-Untereinheit der RNA-Polymerase; Regulation des lac-Operons durch den Lac-Repressor und den Aktivator CRP.