LV-Highlights
Bachelor-Kurse
Abbildung: (A) Micrococcus luteus in Reinkultur und auf einer Luftprobenplatte mit anderen Luftkeimen. (B) steriles Arbeiten: Beimpfen einer Agarplatte in der Sicherheitswerkbank (C) Bacillus subtilis unter dem Mikroskop nach der Gramfärbung (D) Fluoreszierende Bakterienkolonien (Pseudomonas sp.) aus einer Bodenprobe.
Das Pflichtmodul 15 besteht aus einer Vorlesung zur mikrobiellen Physiologie und einem Grundpraktikum zum mikrobiellen Labor.
Im Rahmen der Vorlesung werden Grundlagen der mikrobiellen Physiologie vermittelt. Studierende verstehen die bioenergetischen Grundlagen des Stoffwechsels sowie die Funktionalität von mikrobiellen Zellen und kennen die Vielfalt mikrobieller Lebensformen und Ernährungsweisen (z.B. aerobe und anaerobe Atmung, Gärung, Phototrophie, Lithotrophie, etc.). Die Studierenden lernen wie sich die physiologischen Eigenschaften in mikrobiellen Anpassungen an abiotische Rahmenbedingungen (Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffversorgung) widerspiegeln und es Mikroorganismen somit möglich wird, sehr unterschiedliche, auch extreme Habitate zu besiedeln.
In den Laborübungen erwerben die Studierenden praktische Fertigkeiten in mikrobiologischen Arbeitsabläufen im Labor. Hierzu zählen generelle Sicherheitsmaßnahmen, das sterile Arbeiten in einer Sicherheitswerkbank, der sichere Umgang mit Mikroorganismen und auch Methoden zur Isolierung, Kultivierung und Quantifizierung von Mikroorganismen. Die Studierenden werden mit den Anforderungen an Nährmedien vertraut gemacht und sind in der Lage, diese eigenständig herzustellen.
Die Studierenden haben die Möglichkeit, Luftproben, verschiedene Oberflächen sowie mitgebrachte Boden- oder Wasserproben auf ihre Keimdichte zu untersuchen. Des Weiteren erfolgt eine Überprüfung des Wirkspektrums von Antibiotika, und durch die Herstellung von Joghurt erhalten die Teilnehmenden Einblicke in die Lebensmittelproduktion mit Mikroorganismen. Aus dem Bereich Molekularbiologie/Gentechnik wird mit E. coli ein Experiment zur bakteriellen Transformation durchgeführt und damit die Genregulation bei Prokaryoten untersucht. Transformiert wird das Gen, welches für das grün fluoreszierende Protein (GFP) codiert.
In diesem fortgeschrittenen Modul geht es um die eigenständige Planung und Durchführung wesentlicher mikrobiologischer Methoden, die sowohl in der Forschung als auch in der Industrie unverzichtbar sind (z.B. in den Bereichen Lebensmittelindustrie, Biotechnologie, Pharmazie und Umweltanalytik). Die Vorlesung vermittelt die theoretischen Hintergründe, während im Praktikum verschiedene Versuche zur Physiologie von Mikroorganismen (Bakterien und Pilze) im Rahmen von Gruppenarbeiten durchgeführt werden. Dazu zählen steriles Arbeiten, Kultivierung bei unterschiedlichen Bedingungen mit verschiedenen Zielen, Quantifizierung und Abtötung von Mikroorganismen, sowie molekularbiologische Charakterisierung von Isolaten.
Dieses Modul wird für das Masterstudium Mikrobiologie nachdrücklich empfohlen. Seid dabei!
In dem Modul wird die Bedeutung und Funktion moderner Abwasserreinigung vermittelt. Insbesondere sollen die wichtigsten mikrobiellen Stoffwechselleistungen, welche in einer biologischen Kläranlage zur Abwasserreinigung beitragen, untersucht und verstanden werden. Es sind dies vor allem:
- die Nährstoffassimilation durch hetero- und autotrophe Bakterien
- die Nitrifikation von Ammonium über Nitrit zu Nitrat durch autotrophe, Ammonium- und Nitritoxidierende Bakterien
- die Denitrifikation von Nitrat zu molekularem Stickstoff durch heterotrophe Bakterien.
Dazu wird eine Laborkläranlage betrieben, aus der an verschiedenen Stellen Proben für analytische Untersuchungen genommen werden. Neben physikalischen Biomasseparametern wie Trockensubstanzgehalt oder Schlammvolumenindex werden chemische Parameter (Stickstoffspezies wie Ammonium und Nitrat, Phosphat, CSB als Summenparameter für organische Substanz) und biochemische Parameter (Sauerstoffverbrauch der hetero- und autotrophen Bakterien) analysiert und daraus die ablaufenden Prozesse bei der Wasserreinigung interpretiert. Außerdem wird Biomasse nativ und nach verschiedenen Färbungen mikroskopiert.
Laborkläranlage und Beispiele mikroskopischer Klärschlammpräparate
In diesem Wahlmodul wird die Bedeutung und Vielfalt von Mikroorganismen in der Umwelt und deren Einfluss auf und beeinflussung durch den Klimawandel behandelt. Das Modul besteht aus einer Vorlesung, einem Exkursionsteil und einem Laborteil. Inhalte der theoretischen und praktischen Einheiten sind unter anderem:
- Die Vielfalt von Mikroorganismen in unserer Umwelt und wie man sie erkennt (z.B. Pilze, Phytopathogene, Bakterien)
- Probenahme und Probenaufarbeitung von Umweltproben um Mikroorganismen mithilfe unterschiedlicher Methoden nachzuweisen (z.B. Luftproben, Wasserproben, Bodenproben, Prokaryonten und Eukaryonten).
- Biotechnologisches Potential von Mikroorganismen im Zusammenhang mit ressourcen-schonenden Produktionsprozessen (z.B. Medikamente, Rohstoffe aus Mikroorganismen, „Novel Foods“ aus Mikroorganismen).
- Mikroorganismen und globale Stoffkreisläufe (z.B. Recycling, carbon sink, Methanproduktion, One Health)
Das Hauptziel dieser Lehrveranstaltung besteht darin, den Studierenden ein Bewusstsein für die Vielfalt der Mikroorganismen in unserer Umwelt zu vermitteln. Dabei werden zusätzlich relevante Umweltparameter berücksichtigt, wie beispielsweise der Bodentyp, die Bewirtschaftungsform und die anthropogene Beeinflussung. In praktischen Übungen im Labor erfahren die Studierenden außerdem, wie diese Proben verarbeitet werden.
Master-Kurse
In diesem Modul lernen die Studierenden Methoden zur genetischen Manipulation von Bakterien und Pilzen einzusetzen. Sie stellen mittels Rekombinationsklonierung aus PCR-amplifizierten Fragmenten ein GFP-kodierendes Expressionsplasmid her und vermehren dieses in Escherichia coli. Nach der Plasmidisolierung aus den Bakterienzellen wird das Plasmid verifiziert und zur genetischen Manipulation des mykoparasitischen Schimmelpilzes Trichoderma atroviride verwendet. Während der Transformation wird die Lokus-spezifische Integration der GFP-Expressionskassette in das Pilzgenom durch die CRISPR-Cas Genschere unterstützt. Die erhaltenen Pilztransformanten werden abschliessend genotypisiert und phänotypisch mittels Life cell Imaging charakterisiert. Im begleitenden Seminar werden mittels von den Studierenden erstellter Vorträge die Kenntnisse über den wissenschaftlichen Hintergrund und die angewendeten Methoden vertieft und in der Gruppe diskutiert.
In this module, students learn to apply methods for the genetic manipulation of bacteria and fungi. Using recombinational cloning, they produce a GFP-encoding expression plasmid from PCR-amplified fragments and propagate it in Escherichia coli. After plasmid isolation from the bacterial cells, the plasmid is verified and used for genetic manipulation of the mycoparasitic mold Trichoderma atroviride. During transformation, the locus-specific integration of the GFP expression cassette into the fungal genome is supported by CRISPR-Cas genetic engineering. Finally, the resulting fungal transformants will be genotyped and phenotypically characterized by life cell imaging. In the accompanying seminar, the knowledge of the scientific background and the methods used will be deepened and discussed in the group by means of presentations prepared by the students.
In enger Anlehnung an aktuelle Forschungsfragen (forschungsgeleitete Lehre) wird in diesem Modul das Wachstum und die Primär- bzw. Sekundärmetabolitenproduktion von filamentösen Pilzen in Bioreaktor-Batchkulturen sowie anderen (selbst gewählten) Kultivierungsformen und - bedingungen (z.B. Co-Kultivierung, Variationen in Belichtungsbedingungen, Mediumskomposition) analysiert. Von zentralem Interesse sind Sekundärmetabolite, welche auch als Photosensitizer dienen und potenziell in alternativen Therapieansätzen (Photodynamische Therapie) gegen multiresistente Mikroorganismen sowie als Antikrebsmittel eingesetzt werden könnten. Die bislang noch kaum untersuchten Kultivierungsbedingungen, die zur Produktion dieser pharmakologisch interessanten Verbindungen führen, sind konkreter Forschungsgegenstand dieses Moduls.
(a) Photobioreaktor, (b) Bioreaktorkultivierung mit Xanthoepocinproduktion (Gelbfärbung) im Verlauf einer Woche, (c) Kulturfärbung von Bioreaktor-Batchkulturen in Abhängigkeit von den Belichtungsbedingungen während der Kultivierung, (d) Gutationstropfenbildung bei Co-Kultivierung auf Petrischalen (Photomaterial von J. Winkler, F. Burgstaller, J. Metzlaff und M. Meitinger).
In diesem Modul werden aktuelle Aspekte der Bodenmikrobiologie behandelt, die von den Ursachen und Auswirkungen des Klimawandels, dem Einsatz von Glyphosat bis hin zur Bodenentstehung im Gletschervorfeld gehen. Entsprechende Fragestellungen werden von Studierenden im Praktikum selbstständig untersucht und die erhaltenen Ergebnisse umfassend statistisch ausgewertet und interpretiert.
Den Studierenden werden in diesem Modul zahlreiche Methoden vermittelt. Es werden
- Im Freiland Gas- und Bodenproben genommen,
- gaschromatographische Methoden zur Analyse der Gaszusammensetzung angewandt,
- bodenphysikalische und bodenchemische Bodenparameter bestimmt,
- die Aktivitäten und Abundanzen von Mikroorganismen erfasst (Fluoreszenzmikroskopie, GC-Messungen, Enzymaktivitäten) und
- molekularbiologische Untersuchungen (DNA-Extraktion, droplet-digital PCR, Amplicon-Sequencing) durchgeführt.
Die Studierenden befassen sich in diesem Modul mit dem industriell relevanten und zur Produktion von cellulose-abbauenden Enzymen eingesetzten Schimmelpilz Trichoderma reesei. Sie lernen die wichtigsten Enzymsysteme für den celluloseabbau und deren Substrat-abhängige Regulation kennen und erfahren, wie der Pilz die Anwesenheit des Biopolymers erkennt und darauf reagiert. In Kleingruppen untersuchen die Studierenden im Labor den ihnen zugeteilten Stamm auf verschiedenen Ebenen (Genotyp, Genexpression, Enzymaktivität, Metabolom) und lernen dabei neben der Kultivierung auch das Arbeiten mit verschiedenen Biomolekülen (DNA, RNA, Proteine, Metaboliten) und Methoden zu deren Untersuchung. Im begleitenden Seminar werden mittels von den Studierenden erstellter Vorträge die Kenntnisse über den wissenschaftlichen Hintergrund und die angewendeten Methoden vertieft und in der Gruppe diskutiert.
In this module, students deal with the industrially relevant mold Trichoderma reesei, which is used for the production of cellulose-degrading enzymes. They get to know the most important enzyme systems for cellulose degradation and their substrate-dependent regulation and learn how the fungus recognizes the presence of the biopolymer and reacts to it. In small groups, the students examine the strain assigned to them in the laboratory at various levels (genotype, gene expression, enzyme activity, metabolome) and, in addition to cultivation, learn how to work with various biomolecules (DNA, RNA, proteins, metabolites) and methods for their analysis. In the accompanying seminar, knowledge of the scientific background and the methods used is deepened and discussed in the group by means of presentations prepared by the students.
Das Modul „Biowaste Treatment Technologies“ bietet eine umfassende Ausbildung in der biologischen Abfallverwertung und im nachhaltigen Abfallmanagement.
Im Seminar werden Originalarbeiten aus der Forschung kritisch analysiert und in spannenden Präsentationen von den Seminarteilnehmer*innen vorgestellt (inklusive interaktivem Überraschungsevent). Hier lernst du nicht nur den fachlichen Umgang mit komplexen Inhalten, sondern verbesserst auch deine Präsentationstechniken.
Die Vorlesung „Waste Management“ vermittelt dir fundiertes Wissen über biogene Abfallstoffe, Kompostierung, Vergärung und Abwasserbehandlung, sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen dazu.
In der sechstägigen Übung „Biogas“ wirst du selbst aktiv und betreust Laborreaktoren zur Biogasproduktion. Du lernst, wie Biogas aus Abfällen gewonnen wird, welche Prozessparameter den Ertrag beeinflussen und wie man diese durch sorgfältiges Prozessmonitoring überwacht. Du lernst den gezielten Umgang mit physikochemischen, mikrobiologischen als auch molekularen Parametern und vertiefst dein Wissen durch umfassende Datenauswertung!
Anhand von praxisnahen Versuchen erlangen die Studierenden detaillierte Kenntnisse über die Produktion von Lebensmitteln mit biotechnologischen Verfahren, kennen gängige mikro- und molekularbiologische Methoden der Qualitätssicherung und können den Verderb von Lebensmitteln untersuchen und entsprechenden Richtlinien folgend beurteilen.
Im Praktikum könnt ihr also selber Hefe produzieren, Bier brauen, Kimchi fermentieren, Käse herstellen und auf die Suche nach Lebensmittelkontaminationen gehen!
Dieses Modul behandelt ausgewählte Kapitel der Medizinischen Mikrobiologie, der klinische Aspekt von Infektionskrankheiten steht hier in der gesamten Lehrveranstaltung im Vordergrund. Im Praktikums-Teil sollen gängige Labormethoden der medizinischen Diagnostik aus Patientenproben sowie der Therapieabklärung (Erstellen von Blutbildern, Resistenzbestimmungen u.a.) vorgestellt und von den Studierenden selbst durchgeführt werden. Auch wichtige Hygienemaßnahmen zur Vermeidung nosokomialer Infektionen werden behandelt. Im Seminar sollen die Studierenden anhand von klinisch orientierten Publikationen ihre Kenntnisse der Medizinischen Mikrobiologie mittels selbst erstellter Vorträge vertiefen und in der Gruppe diskutieren.
In diesem Modul werden vertiefende Aspekte der Immunbiologie, Toxikologie und Virologie vermittelt.
Die Toxikologie II beschäftigt sich mit den Grundlagen der regulatorischen und experimentellen Toxikologie. Es werden Kenntnisse über physiologische, biochemische/molekulare Vorgänge erworben.
Im Detail besprechen wir ausgewählte mikrobielle Bakterien-, Algen- und Pilztoxine und klären soweit bekannt deren biochemische Toxizitätsmechanismen.
Abbildungen: v.l.n.r: (Fremd)stoff- Metabolismus; Bsp. Botulinumtoxin Wirkungsweise; Bsp. Psilocybin Um,-Abbau; unten: v.l.n.r: intrazelluläre Salmonella: l. Ausbreitung, r. Mutante; Microcystis Alge, Schimmelpilze, Psilocybe sem.;
In diesem Modul werden Viren vorgestellt die Mikroorganismen infizieren.
Insbesondere sollen die Definition/Taxonomie von Viren, und die Bedeutung von Viren für mikrobielle Gemeinschaften vermittelt werden.
Im Seminar werden dazu aktuelle und leicht verständliche Publikationen erarbeitet. In den Übungen werden die grundlegenden praktischen Arbeiten mit Viren im Labor vermittelt. Dabei lernen die Studenten zum Beispiel wie Viren aufgereinigt und isoliert werden, wie sich die Infektion von verschiedenen Viren auf das Wachstum ihrer Wirte auswirkt und wie man Viren am Elektronenmikroskop visualisieren kann. Als Wirtsmodell verwenden wir salzliebende Archaeen, sogenannte Haloarchaeen, die aus Salzseen (Totes Meer, Antarktischer Salzsee) isoliert wurden.
Neugierig auf die Zukunft der Medizin und den Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen (AMR)?
Dann ist dieser Kurs genau das Richtige für dich! Erfahre, wie moderne Forschung das Problem AMR angeht und entdecke innovative Behandlungsmöglichkeiten.
Warum du dabei sein solltest:
- Interaktives Lernen: Im „Flipped Classroom“-Format bereitest du dich eigenständig vor und nutzt das Seminar für Diskussionen und praktische Vertiefungen.
- Praktische Erfahrung: Isoliere und analysiere Mikroorganismen selbst! Teste neuartige photoantimikrobielle Mittel und lerne, wie sie Mikroben bekämpfen können.
- One-Health-Konzept: Verstehe die enge Verbindung zwischen Mensch, Tier und Umwelt in der Bekämpfung von Resistenzen.
- High-Tech-Methoden: Führe modernste Tests zur Bestimmung von Phototoxinen durch und lerne, wie diese Stoffe zur Bekämpfung von Keimen eingesetzt werden.
- Mini-Konferenz: Präsentieren und diskutieren – du stellst deine Forschungsergebnisse im Austausch mit deinen Kommilitonen vor.
Dieser Kurs ist perfekt für alle, die Interesse an der mikrobiellen Welt haben und selbst aktiv in die Forschung einsteigen wollen. Egal ob du in der Medizin, Biologie oder einem verwandten Fach studierst, hier erhältst du spannende Einblicke in einen der drängendsten Bereiche der Wissenschaft!
Melde dich jetzt an und werde Teil der Lösung im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen!
