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Lehrbücher
 
 
 
  • Dieses Buch ist das obligatorische Lehrmittel für die gesamte Mikrobiologie-Lehrveranstaltung im Rahmen von Bio-III (Vorlesung, Übungen, Labor); es existiert kein Skript. Das Buch ist im Studentenladen der UNI oder im Poly-Buchladen (ETH) erhältlich.
 
  • Im Website des Herausgebers (Prentice Hall) <http://www.prenhall.com/bookbind/pubbooks/brock2/> finden Sie kurze Kapitelbeschreibungen und Testfragen zur Selbstkontrolle. Sie erhalten das Ergebnis Ihrer Kenntnisüberprüfung innert weniger Sekunden zurückgeschickt.
 
  • Das Buch enthält weit mehr als wir im Rahmen dieses ersten Mikrobiologiekurses behandeln werden. Studierende, die mehr wissen möchten, finden im Buch eine Fülle von weiterführenden Kapiteln, und wer die vorausgesetzten Inhalte repetieren möchte, wird die nötigen Informationen in den Kapiteln 2, 3 und 6-10 finden. Auch dazu existieren Testfragen zur Selbstkontrolle.
 
 
  • Das Buch dient auch als Grundlage des Mikrobiologiekurses im Sommersemester (im Rahmen von Biochemie II für Biologen) und für eine Reihe weiterer Mikrobiologiekurse im Fachstudium (5. und 6. Semester).
 
 
 
  • Weitere empfehlenswerte Lehrbücher für diesen und andere Mikrobiologie-Kurse sind
    • The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes, 2nd ed. David White. Oxford University Press, 1999. ISBN 0-19-508439-X.
    • Biology of the Prokaryotes. J.W.Lengeler, G.Drews, H.G.Schlegel (eds). Thieme Stuttgart, 1999. ISBN 3-13-108411-1.
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Selbststudium
 
Es wird erwartet,
Die selbständigen Hausarbeiten nehmen wöchentlich ca. 5 Stunden Zeit in Anspruch.
 
Sie profitieren am meisten, wenn Sie lernen, während der Kurs stattfindet !
 
 
Die Inhalte des Kurses sind in den folgenden Kapiteln des Lehrbuches Madigan, M.T., J.M. Martinko and J. Parker, BROCK, BIOLOGY OF MICROORGANISMS, 9th ed. 1999, Prentice Hall, enthalten. Sie bilden die Reading Assignments sowohl für die Vorlesung und die Übungen, als auch für die Laborexperimente.
 
 
Reading Assignments
 
 

Kapitel in BBOM 9th ed.

Titel

Reading Assignments

.

.

zu Vorlesung und Übungen

zu den Experimenten

1

Microorganisms and Microbiology

1.4-1.9

1.6,

3

Cell Biology

.

3.1, 3.7, 3.8,

4

Nutrition and Metabolism

4.1-4.4, 4.6, 4.9, 4.10,

4.2, 4.3, 4.4, 4.6, Appendix 1, 4.8, 4.9, 4.14, 4.20,

5

Microbial Growth

5.2-5.9, 5.12,

5.1 -5.8, 5.12 (S. 158-161),

7

Regulation of Gene Expression

.

7.2, 7.6, (Fig. 7.21)

9

Microbial Genetics

.

9.1, 9.3, 9.4, 9.5, 9.8, 9.6, 9.9, Fig.10.5,

10

Genetic Engineering and Biotechnology

.

fig 10.5, 10.16,

11

Industrial Microbiology / Biocatalysis

11.2, 11.6-11.9,

11.2 , 11.3, 11.8, 11.9, 11.13,

12

Microbial Evolution and Systematics

12.1-12.5, 12.7,

12.4-12.7,

13

Prokaryotic Diversity: Bacteria

13.1, 13.4, 13.5, 13.8, 13.10, 13.11, 13.17, 13.18, 13.19, 13.21, 13.23,

13.10, 13.11, 13.18

14

Prokaryotic Diversity: The Archaea

14.1, 14.3, 14.5 - 14.10

.

15

Metabolic Diversity

.

15.15, 15.16, 15.24, 15.26,

16

Microbial Ecology

.

16.4, 16.5, 16.14, 16.15, 16.16, 16.20, 16.24,

17

Eukaryotic Microorganisms

17.1-17.3

17.1-17.3

18

Microbial Growth Control

18.1-18.13,

18.7, 18.8, 18.12

19

Host-Parasite Relationships

.

19.2, 19.4,19.6, 19.7, 19.8, 19.11

21

Clinical and Diagnostic Microbiology and Immunology

.

21.1, 21.2, 21.3, 21.10,

22

Epidemiology and Public Health Microbiology

22.2, 22.3, 22.5, 22.6, 22.9,

22.7, 22.8, 22.10
  • Die in den letzten beiden Spalten aufgeführten Kapitel definieren die obligatorischen Inhalte für die Prüfung.
  • Die Inhalte der Kapitel 2, 3 und 6-10 vernetzen den Mikrobiologiekurs mit anderen Kursen des Biologie-Grundstudiums (siehe Voraussetzungen).
  • Die Kapitel 15 und 4 sowie weitere Illustrationen aus den Kapiteln 13 und 14 bilden die Hauptinhalte des Kurses Biochemie und Physiologie der Prokaryoten, der Bestandteil von Biochemie II für Biologen im 4. Semester ist.
  • Die Kapitel 16 und 19 mit Illustrationen aus 13 und 14 sind die Inhalte des Kurses Microbial Ecology / Mikrobielle Ökologie, der im 5. Semester im Rahmen des Fachstudiums besucht werden kann.
Inhalte und Buchkapitel für die ab Herbst 2002 angebotenen zusätzlichen Mikrobiologiekurse stehen noch nicht fest.
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Voraussetzungen
 
In der folgenden Zusammenstellung sind stichwortartig Inhalte erwähnt, die in Kursen früherer Semester behandelt wurden. Im Kursblock Mikrobiologie von Bio-III soll darauf aufgebaut werden können. Sie sollten die Begriffe und Inhalte aus den früheren Kursen verstanden haben und mit ihnen umgehen können.
 
Die wichtigsten Voraussetzungen für den Mikrobiologiekurs stammen aus:
 
Ausserdem bestehen Vernetzungen zu Kenntnissen, die Sie in den folgenden Kursen erworben haben:
  • Pflanzenphysiolgie
  • Evolution
  • Oekologie
  • Aquatische Oekologie
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Biochemie I für Biochemiker und Biologen (M.Grütter, B.Gutte)
 
  • Grundstoffwechsel
    • Bio-Makromoleküle und deren Monomere
    • Enzyme und Coenzyme im Stoffwechsel, die wichtigsten enzymatischen Prozesse in grundlegenden Stoffwechselwegen (Glykolyse, Krebs-Zyklus, Lipidstoffwechsel, Synthese von Aminosäuren, Purinen und Pyrimidinen)
    • Zur Repetition dienen die Kapitel 2 (Macromolecules) und 4 (Nutrition and Metabolism) im Lehrbuch BBOM 9th ed.
     
  • Membrantransport, Elektronentransport & oxidative Phosphorylierung
    • Energieformen, Energiebedarf, Energieumwandlungen: Æp, ATP und andere
    • Strukturelle Voraussetzungen zur Erzeugung und Erhaltung elektrochemischer Potentiale: Membran-getrennte Kompartimente (Konstruktion, Vielfalt, Funktion)
    • Funktionsweise von energieumwandelnden Membranen bei Eukaryoten: Chloroplasten, Mitochondrien
    • Elektrochemische Energie: Umwandlung von Oxidationsenergie in elektrochemische Energie, Membranpotential, Protonentransport zur Schaffung von ÆpH, Ionentransport, pmf (Æp)
    • Energietransfer auf Molekülbindungen: Umwandlung von Membranpotentialen in ATP durch ATP-Synthetasen
    • Elektronen- und Protonen-Transport zum Aufbau von elektrochemischen Potentialdifferenzen, z.B. während der aeroben Atmung
    • Elektronenübertragende Coenzyme: NAD(P)+, Chinone, Flavoproteine (FAD, FMN), Cytochrome, Eisen-Schwefel-Proteine; Anordnung von Elektronenübertragungsenzymen in der Membranarchitektur von Mitochondrien und Chloroplasten
    • Diversität von Elektronen-Protonen-Tranportketten: Dehydrogenasen, Q-loops and Q-cycles; Cytochrome, Endoxidasen bei Aerobiern, Protonenpumpen
     
  • Energieumwandlungen im Cytoplasma
    • Energiereiche Bindungen: z.B. Phosphoanhydridbindung in ATP, Thioesterbindung in Acetyl-CoA
    • Gruppenübertragungsreaktionen, z.B. von energiereichen Zwischenprodukten aus Fermentationsprozessen (1,3-Bisphosphoglycerat, Phosphoenolpyruvat, Acetylphosphat aus Acetyl-CoA, Succinyl-CoA etc.)
    • Grundmechanismen des Stoffwechsels: Glykolyse, Tricarbonsäurezyklus
     
  • Thermodynamische Konzepte für die Bioenergetik
    • Thermodynamik: Anwendungsbereiche thermodynamischer Gesetzmässigkeiten auf biochemische Prozesse, Richtung und Wahrscheinlichkeit von exergonen und endergonen Reaktionen
    • Freie Reaktionsenthalpie: Veränderung von ÆGr durch zelluläre Prozesse
    • Bioenergetische Thermodynamik: Anwendung und Grenzen thermodynamischer Betrachtungen in der Stoffwechselphysiologie
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Bioenergetik - Grundprozesse der Photosynthese (Bio III, F.Keller, St.Hörtensteiner).
 
  • Assimilation: Stöchiometrie und Thermodynamik der Biomassebildung durch Phototrophe
  • Lichtreaktionen: Physikalisch-chemische Betrachtung der lichtabhängigen Prozesse in Chloroplasten
  • Energieübertragung: Mechanismen und Energetik der Energieübertragung ins photosynthetische Reaktionszentrum
  • Elektronenfluss: H2O als Elektronenquelle, Elektronenübertragung auf biochemische Elektronensenken
  • Elektronentransport angeregt durch elektromagnetische Strahlung: Elektronenübertragung aus H2O-Sauerstoff auf Elektronenüberträger in Membranen phototropher Organismen und Elektronentransport via P-Chlorophylle, P*-Chlorophylle, Phäophytine, IS-Proteine, Ferredoxin, Plastochinone, Plastocyanin, Cytochrome
  • Biochemie der Photosynthese: NADPH- und ATP-Synthese, CO2-Fixierungsenzyme und -reaktionen in Chloroplasten, Dunkelstoffwechsel
  • Architektur photosynthetischer Membranen: Reaktionszentren und Lichtsammlerkomplexe
  • Pigmentausstattung: Lichtsammler- und Reaktionszentrenpigmente, Chlorophylle, Absorptionseigenschaften: charakteristische Spektren in vivo und in vitro, Carotinoide. Extraktion und Chromatographie. Darstellung und Absorptionseigenschaften. Xanthophylle als LH-Pigmente bei Algen
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Feinstruktur der Zelle (Bio II, R. Honegger)
 
  • Methodik: Mikroskopie zur Erforschung der Zellstruktur, Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie
  • Vielfalt: Überblick über die "Reiche der Organismen", Viren, Phagen, prokaryotische und eukaryotische Mikroorganismen
  • Zellen: Bau und Strukturvergleiche von pro- und eukaryotischen Zellen, Endosymbiontenhypothese, anaerobe Eukaryoten
  • Bau von biologischen Membranen: Struktur und Zusammensetzung, Phospholipide als Glycerolester bzw. Glyceroläther und Lipoproteine, Glykolipide, Glykoproteine
  • Funktionsweise von biologischen Membranen: Zellkompartimentierung, Matrix für vektorielle biochemische Reaktionen (Atmung, Photosynthese), Transporte, Ladungstrennung
  • Bakterielle Zellwände: Bau (Gram-positive und Gram-negative), Mureingerüst, innere und äussere Membranen von Gram-negativen Bakterien, Bedeutung von Lipopolysacchariden der äusseren Zellmembran, Exopolysaccharidschleime und Schleimkapseln, Fimbrien
  • Bakteriengenom, Plasmide: DNA, Grösse, DNA-Austausch mittels Pili,
  • Proteinsyntheseapparat: Translations- & Transkriptionsapparate, Ribosomen (Struktur aus Proteinen, r-RNA),
  • Organellstrukturen: Mitochondrien, Chloroplasten (in Eukaryoten) und Organell-artige in Prokaryoten (Intracytoplasmatische Membranen, Lamellenanordnung von Membranen, Membranvesikel, Gasvesikel, Mesosomen, Thylakoide und Phycobilisomen in Cyanobakterien, Phycobiline bei Cyanobakterien und Rotalgen mit Phycocyanin und Phycoerythrin als Lichtsammlerpigmente)
  • Speicherstoffe: Glykogenköner, Polyhydroxyalkanoate
  • Bewegungsapparate: Geisseln, Flagellen, Cilien, Scheiden
 
Zur Repetition dient Kapitel 3 (Cell Biology) im Lehrbuch von Madigan M.T., J.M. Martinko and J. Parker: "Brock - Biology of Microorganisms", 9th Edition, (BBOM, International Edition), Prentice Hall, 1999.
 
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Molekularbiologie und Genetik (W. Schaffner, A. Dübendorfer)
 
  • Eigenschaften der Bio-Makromoleküle (DNA, RNA, Proteine),
  • Molekulare Mechanismen der Genexperession, Transkription- und Translationsapparat in Plastiden (v.a. Chloroplasten, Mitochondrien)
  • Vererbung: Veränderbarkeit, Stabilität, Rekombination, Modifikation, Migration von genetischer Information, Steuerung und Regulation von Genexpression
  • Mutagenese und Mutanten
  • Parasexualtität in Prokaryoten, Bakteriophagen und Viren
 
Zur Repetition dienen die Kapitel 6 - 10 im Lehrbuch von Madigan M.T., J.M. Martinko and J. Parker: "Brock - Biology of Microorganisms", 9th Edition, (BBOM, International Edition), Prentice Hall, 1999. (6: Principles of Microbial Molecular Biology; 7: Regulation of Gene Expression; 8: Viruses; 9: Microbial Genetics; 10: Genetic Engineering and Biotechnology)
 
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Allgemeine Chemie B und Physikalische Chemie
 
  • Elektronenkonfiguration und Redoxzustände der wichtigsten Elemente (C, H, O, N, P, S, Fe, Mn, einige essentielle Spurenelemente), die biologischen Veränderungen unterliegen.
  • Formale Oxidationszustände von Atomen in organischen Verbindungen und in Biomasse, Anwendung des Elektronegativitätskonzeptes
  • Bildung und Spaltung chemischer Bindungen.
  • Schreibweise und Stöchiometrie chemischer Reaktionen
  • Dynamische Gleichgewichte: Säure/Basen-Reaktionen (pH, Pufferung, Alkalinität), Redoxreaktionen (Elektronendonatoren und -akzeptoren, Redoxpotentiale), Löslichkeit, Dissoziation, Sorption/Desorption, Komplexierung.
  • Das pe-Konzept: Stabilitätsdiagramme zur Darstellung dominanter chemischer Spezies unter natürlichen Bedingungen.
  • Reaktionskinetik: Konzentrations-, Temperatur-, Katalysator-Abhängkeiten, Reaktionsordnungen
  • Gleichgewichsthermodynamische Betrachtung von exergonen und endergonen Reaktionen: Gibb's Energie und Gleichgewichtskoeffizient. Richtung und Wahrscheinlichkeit von Reaktionsverläufen, Transporte von gelösten Substanzen durch biologische Membranen sowie Schaffung und Erhaltung von Konzentrationsgradienten, Nernst Gleichung, elektrochemische Potentiale, elektronenmotorische Kraft.
  • Veränderungen von Elektrodenpotentialen (ÆE, V)
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Physik C
 
  • Eigenschaften und Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten (v.a. Wasser)
  • Umwandlungen von verschiedenen Energieformen
  • Berechnung von Potentialdifferenzen
  • Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung, Spektrum, Energieinhalte. Energieberechnungen
  • Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung: Absorption, Reflexion, Fluoreszenz
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Einführung in die mathematische Behandlung der Naturwissenschaften und Biomathematik
 
  • Mathematische Beschreibung von Wachstum in kontinuierlicher Kultur.
 
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Vernetzungen
Die Inhalte des Mikrobiologiekurses lassen sich mit den folgenden Inhalten anderer Kurse in Zusammenhang bringen
 
Pflanzenphysiolgie (F. Keller)
Stofftransporte auf zellulärem Niveau (Membrantransport)
Stoffwechsel: Metabolismus von Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen
CO2-Fixierung: Bedeutung verschiedener Wege für CO2-Fixierung
 
 
Evolution ()
Genomstabilität und Veränderung durch Mutation, Gentransfer, Genkonversion.
 
 
Oekologie (T.W.. Baumann, H.-U. Reyer, G. Ribi)
Extrembiotope, Stressbiologie; physikalische, chemische und trophische Beschränkungen der Existenz;
Pionierorganismen, Adaptation, Selektion.
 
 
Aquatische Oekologie (F. Jüttner)
Veränderungen der elektromagnetischen Strahlung im Wasser, Konsequenzen für Absorption und Pigmentausstattung der phototrophen Organismen.
 
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Videos
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UNSEEN LIFE ON EARTH
 

A VIDEO SERIES ON MICROBIOLOGY

Enjoy while you learn !
THE VIDEOS ARE AVAILABLE IN THE MAIN LIBRARY AT THE IRCHEL CAMPUS (STRICKHOF) WHERE THEY MAY BE VIEWED INDIVIDUALLY DURING LIBRARY OPENING HOURS.
 
1. The Microbial Universe
 
2. The Unity of Living Systems
 
3. Metabolism
 
4. Reading the Code of Life
 
5. Genetic Transfer
 
6. Microbial Evolution
 
7. Microbial Diversity
 
8. Microbial Ecology
 
9. Microbial Control
 
10. Microbial Interactions
 
11. Human Defenses
 
12. Microbes and Human Diseases
 
 
"Unseen Life on Earth" is an introduction to microbiology which gives biology students a unique opportunity to dynamically learn complex topics and enhance their understanding of the microbial world. The series is designed for students who have had introductory biology and chemistry coursework. The background information to the individual programs in the series may be found in the currently used microbiology textbook (BBOM 9th ed.) and we are making reference to particular videos in the course program.
The video series consists of 12 half-hour programs that cover various aspects of microbiology. They contain much more information than we will ever cover during the lectures; and they might stimulate you to become informed about the many facets of the most exciting fields of microbiology.
The contents of the 12 series are:
 
 
MICROBIAL CELL BIOLOGY
1. The Microbial Universe
An overview of the world of microorganisms; how a group of scientists identified a previously unknown microbe; basic laboratory techniques and microbial genetic codes.
2. The Unity of Living Systems
Similiarities among prokaryotic and eukaryotic organisms; diverse patterns of cell assembly; the relationship of cell types to non-cell entities such as viruses.
3. Metabolism
Production of energy and transformation of the environment by microbial metabolism; construction and use of molecules by microorganisms.
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MICROBIAL GENETICS
4. Reading the Code of Life
The central role of DNA in carrying and replicating information; mutations; microbial regulation of genetic products to conserve energy and adapt to new environments.
5. Genetic Transfer
Genetic diversity through horizontal gene transfer; conjugation, transformation and transduction; exploitation of these processes through recombinant DNA.
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INTEGRATING THEMES
6. Microbial Evolution
New theories of evolution and the relationships among organisms; development of genetic techniques using molecular sequences to trace phylogenetic relationships of microbial life.
7. Microbial Diversity
Relationships between bacteria, archaea, and eukaryote branches of life; impact of diversity in natural habitats and the laboratory.
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MICROORGANISMS IN THE ENVIRONMENT
8. Microbial Ecology
Microorganisms as processors of oxygen, nutrients and waste; important environments dominated by microbes; the essential role of microbes in human life.
9. Microbial Control
Controlling microbes in special situations, e.g., food safety and hospitals; strategies used in microbial control.
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MICROORGANISMS AND HUMAN LIFE
10. Microbial Interactions
Symbiotic relationships among microbes; relationships between microbes and higher organisms.
11. Human Defenses
Strategies used by invading microbial pathogens; exploration of the coordinated human defense system through visual analogy, animation and examples of specific diseases.
12. Microbes and Human Diseases
Microbial and human encounters that result in disease; factors in disease outbreaks; current efforts to track infectious diseases and control disease worldwide.
 
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