Mikrobiologie
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Studiengang Geotechnik (Bachelor of Engineering)<br />
Modul – Nr. 505 Pflicht<br />
Modulbezeichnung<br />
<strong>Mikrobiologie</strong><br />
Modulverantwortlicher<br />
Prof. Uta Breuer<br />
Titel der Lehrveranstaltung(en)<br />
A Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong><br />
B Mikrobiologische Sanierungsverfahren<br />
Prüfungsbezeichnung<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong><br />
Fachsemester 3 und 4<br />
Art der Lehrveranstaltung Sprache Vorlesung und Praktikum deutsch<br />
SWS / ECTS / Workload 2 / 4 7 210<br />
Formale Teilnahmebedingungen keine<br />
1. Inhalte und Qualifikationsziele<br />
SE A im 3. Semester – Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>. Das Lernziel ist die Vermittlung von Grundwissen in der <strong>Mikrobiologie</strong><br />
1 Überblick über Mikroorganismen und ihre Leistungen: Nutzung, Entdeckung der Mikroorganismen, Auseinandersetzung<br />
der Menschen mit Mikroorganismen, Seuchen, Killer, Vorkommen, Bedeutung der Mikroorganismen,<br />
Arbeiten mit Mikroorganismen<br />
2 Bau und Inhaltsstoffe der Zelle: Wasser als Biosolvens, Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren, Aminosäuren<br />
und Proteine<br />
3 Struktur der Zelle: Eukaryonten, Prokaryonten, (Bakterienformen, Bakterienkern, Cytoplasma und Ribosomen,<br />
Membranen, Zellwand, Kapseln, Geißeln, Fimbrien, Pili, Sporen)<br />
4 Lebensgewohnheiten der Bakterien: Temperatur, psychrophil, mesophil, thermophil, Luftsauerstoff – obligat<br />
aerob, obligat anaerob, fakultativ anaerob, pH-Wert, osmotischer Druck<br />
5 Stoffwechsel der Bakterien: Anabolismus/Katabolismus, Enzyme und ihre Funktion, (Zitronensäurecyclus,<br />
Umwandlung von Energie, Pyridnucleotide, ATP), Atmungskette, Redoxpotential, Stoffaufnahme in die Zelle,<br />
Fremdstoffabbau, Cometabolismus<br />
6 Vermehrung der Bakterien: Physiologie des Wachstums (Generationszeit, Wachstumsrate, statische und kontinuierliche<br />
Kultur), Hemmung, Abtötung<br />
7 Einteilung der Bakterien (Taxonomie): Nomenklatur (Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art), Phylogenie, Morphologie:<br />
Kokken, Stäbchen, Spirochaeten, Sonderformen mit Bedeutung für biologische Sanierungsverfahren<br />
8 Bakteriengenetik: Mutation, Rekombination, Plasmide<br />
9 Gentechnik: Molekulare Klonierung, Expression, Praktische Anwendungen im Umweltbereich<br />
10 Mykologie: Definition, Einteilung der Pilze (Hefen, Dermatophyten, Schimmelpilze (Fungi imperfecti), Hefen für<br />
biologische Sanierungen<br />
11 Viren: Allgemeines, Aufbau, Bakteriophagen (Retroviren, AIDS)<br />
12 Mikrobenökologie: Mikroorganismen und Natur, Anreicherung und Isolierung, Boden und Gewässer als Standort<br />
für Mikroorganismen, Kohlenstoffkreislauf/Methanogenese, Stickstoffkreislauf, Schadstoffabbau<br />
SE B im 4. Semester – Mikrobiologische Sanierungsverfahren. In Form von anwendungsorientierten Projekten<br />
werden naturnahe Verfahren sowie Labormethoden zur Beurteilung der biologischen Sanierung von Boden und<br />
Wasser vorgestellt. Wesentliches Ziel dabei ist das Erlernen methodischer Fertigkeiten, Stoffbilanzierung und die<br />
Umsetzung / Darstellung der Ergebnisse in Protokollen. Es stellt ein Bindeglied zur Umweltanalytik, Bodenkunde<br />
und der Altlastensanierung dar. Das Praktikum zu mikrobiologischen Sanierungsverfahren vermittelt praktische<br />
Fertigkeiten zur:<br />
1 Herangehensweise an ausgewählte Sanierungsverfahren in Versuchen in den Medien Boden und Wasser/Grundwasser<br />
2 Ermittlung von Ausgangsparametern für das Sanierungsverfahren vor Versuchsbeginn<br />
3 Versuchsdurchführung, Begleitung und ggf. Optimierung sowie<br />
4 Ermittlung (Messen, Analysieren) von Leitparametern und Dokumentation in Protokollform.<br />
2. Lehrformen<br />
SE A im 3. Semester: Vorlesung und Praktikum<br />
Im Praktikum werden folgende Übungen und Versuche angeboten: Grundlagen Mikroskopie, steriles Arbeiten,<br />
Wachstum und Vermehrung, Isolierung/Identifikation, Stoffwechseluntersuchungen, Kultivierung<br />
Die SE B im 4. Semester findet in Form eines Praktikums statt. Im Praktikum werden Versuche zur mikrobiologischen<br />
Sanierung von Böden in Verbindung mit bodenmechanischen Versuchen durchgeführt. Darüber hinaus
werden zu einzelnen Themen z.B. Sanierung von anorganischen oder organischen Schadensfällen selektive<br />
Übungsaufgaben gestellt und in kleinen Arbeitsgruppen besprochen.<br />
3. Voraussetzung für die Teilnahme<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>: keine Voraussetzung<br />
Literatur:<br />
Michael T. Madigan; John M. Martinko; Jack Parker; Begr. von Thomas D. Brock; <strong>Mikrobiologie</strong>; Berlin: Spektrum,<br />
Akad. Verlag GmbH Heidelberg 2001;ISBN 3-8274-0566-1<br />
Eckhard Bast; Mikrobiologische Methoden: Eine Einführung in grundlegende Arbeitstechniken; 2. Aufl.; Heidelberg;<br />
Berlin: Spektrum, Akad. Verlag 2001;ISBN 3-8274-1072-X<br />
Hans G. Schlegel; Allgemeine <strong>Mikrobiologie</strong>; 7. überarb. Aufl.; unter Mitarb. von Christiane Zaborosch; Stuttgart;<br />
New York: Thieme Verlag 1992;ISBN 3-13-444607-3<br />
Anleitung zum Praktikum<br />
Mikrobiologische Sanierungsverfahren: Naturwissenschaftliche Grundlagen aus dem Grundstudium sowie fachliche<br />
Kenntnisse aus dem 3. Fachsemester, speziell aus der Geologie, der Bodenkunde und der <strong>Mikrobiologie</strong> werden<br />
vorausgesetzt.<br />
Literatur:<br />
Johannes Hoffmann und Heike Viedt: Biologische Bodensanierung – ein Leitfaden für die Praxis; Springer, akt.<br />
Auflage<br />
Anleitung zum Praktikum<br />
DIN – Normen, Regelwerke, Merkblätter, Mitteilungen und Leitfäden auf Bundes- und Länderebene<br />
4. Verwendbarkeit des Moduls<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>: Vorkenntnisse für die Teilnahme an der LV „Mikrobiologische Sanierungsverfahren“ im<br />
4. Fachsemester<br />
Mikrobiologische Sanierungsverfahren: Die erfolgreiche Teilnahme ist Voraussetzung für die Teilnahme an den LV<br />
des 5. bis 6. Semesters. Es bildet für den späteren Einsatz im Beruf eine kompetente Wissens- und Praxisplattform.<br />
Beide SE vermitteln im Wesentlichen Fach- und Systemkompetenz, wobei durch die Zusammenarbeit in Gruppen<br />
auch ein gewisser Anteil Sozialkompetenz enthalten ist.<br />
5. Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>: Prüfungsvorleistung ist die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und Abgabe der Protokolle,<br />
Klausur als Prüfungsleistung.<br />
Mikrobiologische Sanierungsverfahren: Testat. Voraussetzung zur Teilnahme ist die Abgabe der schriftlichen<br />
Übungsaufgaben und Protokolle.<br />
6. Leistungspunkte und Noten<br />
Im Modul werden Leistungspunkte und Noten getrennt ausgewiesen. Die Modulnote ergibt sich zu 50 % aus der<br />
Klausurnote „Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>“ und zu 50 % aus der Testatnote „Mikrobiologische Sanierungsverfahren“.<br />
7. Häufigkeit des Angebots des Moduls<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>: im 3. Fachsemester Geotechnik. Mikrobiologische Sanierungsverfahren: jedes gerade<br />
Semester (Sommersemester)<br />
8. Arbeitsaufwand (work load)<br />
Grundlagen <strong>Mikrobiologie</strong>: Teilnahme an der Vorlesung 2 SWS (60h), Vor- und Nachbereitung des Stoffes (10h),<br />
Teilnahme am Laborpraktikum 2 SWS (60h), Vor- und Nachbereitung der Versuche (10h), Vorbereitung der<br />
schriftlichen Prüfung (10h).<br />
Mikrobiologische Sanierungsverfahren: Besuch und aktive Teilnahme am Praktikum (25h), Vor- und Nachbereitung<br />
(10h), Bearbeitung von Übungsaufgaben und Protokollen (15h), Vorbereitung des Testates (10h)<br />
Der gesamte Arbeitsaufwand des Moduls umfasst 210h, also 7 ECTS.<br />
9. Dauer des Moduls<br />
Das Modul kann in 2 Semestern (3. und 4. Fachsemester) abgeschlossen werden.