fi Mikrobiologie 21., 23., 29.11.: Heribert Cypionka 30.11.: Meinhard Simon

Cypionka, icbm.de/pmbio

Vorlesung Allgemeine Biologie

→ Mikrobiologie

21., 23., 29.11.: Heribert Cypionka 30.11.: Meinhard Simon

weitere Informationen und Folien:

www.icbm.de/pmbio - - - > Teaching

Institut für Chemie und Biologie des Meeres

Anreicherungskultur aus dem Watt vor Borkum

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Wenn ich eine Vorlesung gebe, lese ich nicht aus dem Buch vor, das Sie alle haben.

Motivation

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→ ^• Zuhören, mitdenken, sich begeistern lassen

→ ^• Überblick bekommen, was wichtig ist

→ ^• Lehrende kennen lernen

→ ^• Stoff in Büchern nachlesen

→ ^• anschließend zu zweit lernen (gegenseitig erklären)

Lernen = wieder erkennen & transferieren

Wieso sitzen Sie in der Vorlesung?

ACHTUNG

Heruntergeladene Folien sind schön und hilfreich, erklären aber nicht die Zusammenhänge und bringen oft nicht die entscheidenden Aha-Erlebnisse

Vorlesung

(auch auf Deutsch)

Bücher: ^{Bücher (1)}

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Bücher: www.grundlagen-der-mikrobiologie.de

Bücher (2)

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Bücher (auch empfehlenswert):

Fritsche, Laplace: Mikrobiologie, Spektrum- Verlag 2002

Munk, Grundstudium Biologie:

Mikrobiologie, Spektrum-Verlag 2000

Bücher (3)

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Freie Online-"Bücher" im Internet

www.bact.wisc.edu/Microtextbook/

www.textbookofbacteriology.net/

"Bücher" (4)

Mundschleimhaut-Zelle

Tierische (menschliche) Zelle

Mundschleimhautzelle einer Oldenburger (Lehramts-)Studentin

Cypionka, Grundlagen der

Mikrobiologie

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0.1 mm

Mikroorganismen

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FISH

Fluoreszenz- in situ-

Hybridisierung Nevskia ramosa

Anaerobes methanoxidierendes Konsortium aus methanogenen Archaeen (rot) und

sulfatreduzierenden Bakterien (grün)

Boetius, A. et al.( 2000) A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane. Nature 407:623-626

Fluoreszenz-Mikroskopie

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Was ist Mikrobiologie?

→ Botanik, Zoologie, Mikrobiologie

→ Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen

→ Mikroorganismen, Mikroben, Keime

→ Destruenten, Fäulnis- und Krankheitserreger?

Was ist Mikrobiologie?

→ Mikroorganismen: Definition anhand der geringen Größe (meist < 0.05 mm)

→ Einzeller: 'niedere' (?) Organismen, klein

Was ist Mikrobiologie? Was ist Mikrobiologie?

→ 1 µm = 1/1000 mm = 10 ^-6 m

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→ Länge: Bakterium zu Mensch wie Mensch zu Erde

Kleinheit

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Oberflächen-Volumen-Verhältnis

1 cm ³ voller Bakterien hat eine Oberfläche von ≈ 10 m ²

Kanten- Fläche länge

1 cm → ^{6 cm 2}

1 mm → ^{60 cm 2}

100 µm → ^{600 cm 2}

10 µm → ^{6000 cm 2}

1 µm → ^{6 m 2}

→ Biologische Aktivität meist proportional zur Oberfläche

Folgen der Kleinheit

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Was ist Mikrobiologie? Was ist Mikrobiologie?

Was ist Mikrobiologie?

Was hat die Mikrobiologie zu bieten?

→ die ältesten Lebewesen (im All?)

→ die meisten (Biomasse und Aktivität)

→ mit den vielfältigsten physiologischen Leistungen

→ die mit der größten Biodiversität

→ die am höchsten (!) entwickelten

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Erdgeschichte

Erdgeschichte, Lebensgeschichte

Prokaryoten waren über die längste Zeit der Erdgeschichte unter sich.

Cypionka: Grundlagen der Mikrobiologie,

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Die erfolgreichsten Organismen

Mitochondrien, denen es gelingt, so genannte 'höhere Organismen' zum Zwecke ihrer Vermehrung einzusetzen

Chloroplasten, denen es gelingt, Bäume zu ihrer Vermehrung in den Himmel wachsen zu lassen

Gewinner

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Pflanzen und Tiere entwickelten sich unter wesentlicher Mithilfe von Prokaryoten.

Endocytobionten

Evolutionszeiten

Die Prokaryoten sind die am höchsten entwickelten Lebewesen.

• Erdalter 4 600 000 000 Jahre

• Bakterien 3 800 000 000 Jahre

• Homo sapiens 270 000 Jahre

Generationszeiten

• Mensch 10 000 Tage

• Bakterien 1 Tag (10 min - 1000 Jahre)

Abundanzen

• Menschen 10 ¹⁰

• Bakterien 10 ³⁰ (10 ¹⁴ in jedem Menschen)

Im Darm jedes Menschen gibt es soviele Bakteriengenerationen wie die Menschheit selbst hatte, mit 10 000-facher Individuenzahl.

Zeit und Abundanz

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Wieviele Prokaryoten gibt es auf der Erde?

Prokaryoten auf der Erde 4 - 6 * 10 ³⁰ davon Zellen in offenen Ozean 1.2 * 10 ²⁹ in marinen Sedimenten 3.5 * 10 ³⁰ im Boden und sub-terrestrisch 0.5 – 2.5 * 10 ³⁰

Biomasse der Prokaryoten: 350-550

10 ¹⁵ g Kohlenstoff

= 60 – 100% des Kohlenstoffs der Pflanzen auf der Erde

Whitman, W.B., Coleman, D.C. and Wiebe, W.J. (1998) Prokaryotes: The unseen majority. Proc Nat Acad Sci USA 95:6578-6583

Prokaryoten global

Wieviel Atome gibt es im Weltall? ≅10 ⁸⁰

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Was ist Mikrobiologie?

Diversität ist wesentlich die der Prokaryoten und Einzeller.

Drei Urreiche

Cypionka, icbm.de/pmbio Abb: R. Amann, MPI für marine Mikrobiologie, Bremen

In jeder Insektenart dürfte ein neues Bakterium zu finden sein....

Artenvielfalt

Der Artbegriff ist bei Prokaryoten problematisch.

Fazit

→ Prokaryoten sind klein aber aktiv

→ sind lange in der Evolution erprobt

→ sind unabhängig von den 'höheren' Organismen, aber unentbehrlich für diese

→ haben mehr verschiedene Lebensweisen und physiologische Fähigkeiten als die

so genannten 'höheren' Organismen

→ können auch mal lebensgefährlich sein

→ haben die objektiv größte Biodiversität

→ haben das größte Nutzungs-Potenzial in

→ ein vollständiger Organismus in einer Zelle

Fazit

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www.microbiological – garden.net

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→ www.mikrobiologischer-garten.de