Letzte Änderung : 25.01.2025 21:21:31
| Studiengänge >> Biotechnologie und Angewandte Ökologie 2016 M.Sc. >> Angewandte Mikrobiologie |
| Code: | 158350 |
| Modul: | Angewandte Mikrobiologie |
| Module title: | Applied Microbiology |
| Version: | 1.0 (06/2011) |
| letzte Änderung: | 13.05.2019 |
| Modulverantwortliche/r: | Prof. Dr. Hofrichter, Martin martin.hofrichter@tu-dresden.de |
| angeboten im Studiengang: | Biotechnologie und Angewandte Ökologie (M.Sc.) gültig ab Matrikel 2016 |
| Modul läuft im: | WiSe (Wintersemester) |
| Niveaustufe: | Master |
| Dauer des Moduls: | 1 Semester |
| Status: | Pflichtmodul (Vertiefung) |
| Lehrort: | Zittau |
| Lehrsprache: | Deutsch |
| Workload* in | SWS ** | |||||||||||||||||
| Zeit- std. | ECTS- Pkte |
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| * | Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden) |
| ** | eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche |
| Selbststudienzeit in h | ||||
Vor- und Nachbereitung LV |
Vorbereitung Prüfung |
Sonstiges |
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| Lehr- und Lernformen: | Vorlesung/Seminar/Praktikum |
| Hinweise: | Fächerübergreifende Bezüge bestehen zu umweltverfahrens¬technischen, mikrobiologischen und analytischen Modulen. |
| Prüfung(en) | |||
| Prüfungsvorleistung | Bodenökologie (Mikrobenökologie & Pilzbestimmungskurs) Prüfungsvorleistung Laborarbeit (VL) | ||
| Prüfungen | Bodenökologie (Mikrobenökologie & Pilzbestimmungskurs) mündliche Prüfungsleistung (PM) | 25 min | 60.0% |
| Fermentationspraktikum (Block) Prüfungsleistung als Laborarbeit (PL) | 20.0% | ||
| Praktikum bioanorganische Chemie Prüfungsleistung als Laborarbeit (PL) | 20.0% | ||
| Lerninhalt: |
1. Mikrobenökologie: Ziel: Darstellung allgemeiner und spezieller mikrobenökologischer und biotechnologischer Zusammenhänge unter besonderer Berücksichtigung des Umweltaspektes. Thematische Schwerpunkte der Vorlesungen sind: ▪ Einführung in die Mikrobenökologie ▪ Mikrobielle Autökologie (Temperatur, pH, Druck, Wasseraktivität und Sauerstoff) ▪ Extremophilie (thermophile, psychrophile, barophile, halophile und osmophile Mikroorganismen) ▪ Mikrobielle Interaktionen (Symbiosen) ▪ Antagonismus, Kommensalismus und Mutualismus ▪ Syntrophische bakterielle Lebensgemeinschaften ▪ Flechten (Ascomyceten-Mikroalge-Symbiose) ▪ Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Pflanzen; die Rhizosphäre des Bodens ▪ Endo- und Ektomykorrhiza ▪ Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Tieren (Haut, Darm und Pansen) ▪ Spezielle Symbiosen zwischen Pilzen und Insekten ▪ Biologische Schädlingsbekämpfung ▪ Biologische Waffen ▪ Biodeterioration und mikrobielle Korrosion ▪ Moderne Konzepte der „Biotechnologie“ ▪ „Rote“, „Grüne“ und „Weiße“ Biotechnologie ▪ Umweltbiotechnologie und Umweltmikrobiologie ▪ Bioplaste und abbaubare Kunststoffe ▪ Bioethanol und der WEITZMANN-Prozess ▪ Mikrobiologischer Abbau von Natur- u. Fremdstoffen ▪ Lignin- und Humuszersetzung durch Pilze ▪ Umsetzung von Mineralöl-Kohlenwasserstoffen ▪ Aromatenabbau, Xenobiotika (u. a. Umsetzung von Halo- und Nitroaromaten ▪ Mikroorganismen und Stoffkreisläufe (Kohlenstoff-, Stickstoff-, Schwefelkreislauf) Die Vorlesungen sollen den Studierenden einen Überblick über die ökologische Stellung der Mikroorganismen und ihre Wechselwirkungen mit der unbelebten und belebten Natur (einschließlich des Menschen) geben sowie beispielhaft die Nutzung von Mikroben zur Lösung von Umweltproblemen verdeutlichen. Dabei sollen die Besonderheiten der Mikrobenökologie im Vergleich zur klassischen Ökologie deutlich aufgezeigt werden. Viele dieser ökophysiologischen Besonderheiten der Mikroben stehen im Zusammenhang mit innovativen biotechnologischen Verfahren (u. a. extremophile Enzyme in Waschmitteln, Biologische Kontrolle von Schadorganismen in der Landwirtschaft oder mikrobiologische Bodenverbesserung). Auf diese Weise wird der ökologische Hintergrund mikrobieller Stoffumwandlungsprozesse, die für den Zustand unserer Umwelt z. T. von entscheidender Bedeutung sind, vermittelt (z. B. Dekontamination belasteter Böden und Wässer). Weiterhin werden Fragestellungen aus dem Bereich des vorsorgenden und prozessintegrierten Umweltschutzes behandelt (u. a. industrieller Einsatz von Enzymen, Biopulping, Biobeds). Besonderer Wert wird dabei auf aktuelle Entwicklungen in der umweltbiotechnologischen und umweltmikrobiologischen Forschung gelegt (inkl. der eigenen Forschung). Die Vermittlung des Stoffes erfolgt in Form von Vorlesungen. Pilzbestimmungskurs: Ziele: Der Pilzbestimmungskurs soll den Studierenden die Systematik des Pilzreiches näher bringen und praktische Fertigkeiten im Umgang und bei der Bestimmung von Pilzfruchtkörpern vermitteln. Der Kurs beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den Boden und Holz besiedelnden Großpilzen (Basidiomyceten, Ascomyceten): ▪ Eumycota (Taxonomie, Nomenklatur, Klassifizierung) ▪ Zygo-, Asco-, und Basidiomycota ▪ Morphologie von Schlauch- und Ständerpilzen ▪ Ökophysiologische Besonderheiten der Großpilze ▪ Pilzexkursionen (Sammeln von Pilzfruchtkörpern) ▪ Bestimmungsübungen (Frisch- und Herbarmaterial) ▪ Herstellen von Dünnschnitten u. Trockenpräparaten ▪ Mikroskopieren pilzlicher Strukturen ▪ Sporen, Pseudoparenchyme ▪ Zeichnen pilzlicher Strukturen Der praktische Teil des Kurses soll den Studierenden eine Vorstellung von der enormen Biodiversität des Pilzreiches geben, die für eine Reihe ökologischer Prozesse von entscheidender Bedeutung ist (Ligninabbau, Humusbildung). Eine mehrstündige Vorlesung zur Taxonomie, Nomenklatur und Klassifizierung von Zygo-, Asco-, und Basidiomyceten dient als Überblick über das Praktikum. In Abhängigkeit von der Wetterlage werden Exkursionen in verschiedene Ökosysteme (Wiesen- und Waldgesellschaften) unternommen. Das dabei aufgesammelte sowie bereits vorhandene Pilzmaterial wird visuell beurteilt, mikroskopiert und bestimmt. Auf diese Weise soll den Studierenden eine grundlegende Artenkenntnis vermittelt werden, die es ihnen später ermöglichen soll, die Identifizierung höherer Pilze selbständig vorzunehmen. 2. Das Fermentationspraktikum stellt exemplarisch die Nutzung von Mikroorganismen in biotechnologischen Prozessen vor und vermittelt praktische Fertigkeiten auf den Gebieten Bioreaktionstechnik und Kultivierung von Mikroorganismen, u. a.: ▪ Grundlagen des sterilen Arbeitens ▪ Umgang mit Mikroorganismen ▪ Reinkulturen, Stammhaltung ▪ Herstellung von Vorkulturen ▪ Inokulationstechniken ▪ Aerobe Fermentation in Rührkesselreaktoren ▪ Verfolgen des Fermentationsprozesses ▪ Interpretation der Fermentationskenndaten Den Studierenden wird so die Möglichkeit geben, Mikroorganismen im Labor- und Technikumsmaßstab zu Handhaben und sich praktische Fähigkeiten im Umgang mit Pilzen und Bakterien anzueignen. Neben der Kultivierung von ascomycetalen Hefen besteht die Möglichkeit, Basidiomyceten (Ständerpilze) im Biostat bis zu einem Volumen von 30 Liter zu kultivieren. 3. Praktikum bioanorganische Chemie: Praktikum o metallbasierte in-vitro Katalyse von Biopolymeren o spezielle funktionelle Aspekte von Metalloenzymen Seminar • aktuelle Forschungsthemen der Bioanorganik oder/und Biomineralisation (Recherche, Präsentation, Diskussion – z.B. in Form von Vorträgen) Diese Modulkomponente soll den Studierenden einen Einblick in die Entstehung (Biogenese) von komplexen Biomineralien; Biomaterialien; Biopolymeren ermöglichen und zum grundlegenden Verständnis der Eigenschaften und Funktion derartiger fester biologischer Strukturen beitragen. |
| Lernergebnisse/Kompetenzen: | |
| Fachkompetenzen: | Sachkompetenz (Faktenwissen und -kenntnisse, Erkennen und Nutzen fachübergreifender Zusammenhänge (u. a. für die umweltverfahrenstechnischen und umweltwissenschaftlichen Module). Grundkenntnisse zu Biogenese fester gewebeartiger Strukturen, Studenten sollen an die wissenschaftliche Denkweise und experimentelle Vorgehensweise zur metallbasierten in-vitro Katalyse von Biopolymeren und zu speziellen funktionellen Aspekten von Metalloenzymen herangeführt werden |
| Fachübergreifende Kompetenzen: | Präparationstechniken, Fertigkeiten im Mikroskopieren Praktische Fertigkeiten im bioverfahrenstechnischen Umgang mit Mikroben (Bioreaktoren) Herausarbeiten von Schwerpunkten aus Fachartikeln, Schulung der Präsentation naturwissenschaftlicher Themen |
| Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme: | - Mikrobiologische und ökologische Grundkenntnisse, Vordiplom/Bachelor in einschlägigen Fächern (z. B. Biologie, Biotechnologie, Ökologie & Umweltschutz oder Umwelttechnik) - Ökologische, mikrobiologische Grundkenntnisse, Bachelor in einschlägigen Fächern (z. B. Biologie, Biotechnologie, Ökologie & Umweltschutz oder Umwelttechnik) - Grundkenntnisse in Biochemie, anorganischer Chemie, Biologie |
| Empfohlene Voraussetzungen für die Teilnahme: | - Grundkenntnisse in Enzymologie, Biotechnologie, IT-Kenntnisse |
| Literatur: | Fritsche – Umweltmikrobiologie, Fritsche - Mikrobiologie, Brock – Mikrobiologie, Bon – Pareys Buch der Pilze, Erb & Matheis – Pilz-mikroskopie, Chmiel – Bioprozesstechnik, Janke – Umweltbio-technik, Lippard & Berg - Bioanorganische Chemie |