Bakterien sind überall Kleines Mikrobiologisches Praktikum. Skriptum

Bakterien sind überall Kleines Mikrobiologisches Praktikum Skriptum Gläsernes Labor, Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt Skriptversion: 17.06.2008

Kleines Mikrobiologisches Praktikum Die Mikrobiologie ist ein Teilbereich der Biologie und beschäftigt sich mit Mikroorganismen. Mikroorganismen sind mikroskopisch kleinen Organismen mit eigenem Stoffwechsel, deren Individuen man in der Regel nicht mit bloßem Auge erkennen kann. Mikrobiologische Arbeitsmethoden sind heute aus vielen naturwissenschaftlichen und medizinischen Forschungsgebieten nicht mehr wegzudenken. Auch verschiedenen Industriezweige wenden in Verfahren an in denen Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen eine wichtige Rolle spielen. Mikroorganismen finden sich aber auch überall in unserer Umwelt - sie beeinflussen unser Leben ständig. Sei es als Krankheitserreger, aber auch als Hersteller von Nahrungsmitteln oder als Müllverwerter. Im Mikrobiologischen Praktikum sollen Schülerinnen und Schüler selbständig den experimentellen Umgang mit Mikroorganismen im Labor erproben. Experimente 1. Grundsätze für mikrobiologisches (steriles) Arbeiten 2. Unterscheidung von Bakterien durch Färbung 3. Bakterien am Körper, Hygieneregeln 4. Bakterien und Pilze in der Erde

1 - Grundsätze für mikrobiologisches (steriles) Arbeiten Mikroorganismen sind allgegenwärtig. Um Kulturen, sterile Lösungen und sterile Geräte vor Verunreinigungen (Kontaminationen) zu schützen, müssen einige Regeln beachtet werden. Nur so können korrekte mikrobiologische Ergebnisse gewährleistet werden. Unter Sterilität (v. lat. steril: keimfrei, unfruchtbar) versteht man den Zustand absoluter Keimfreiheit (= Nichtvorhandensein vermehrungsfähiger Mikroorganismen). Dazu bedient man sich physikalischer und chemischer Verfahren. In den nachfolgenden Arbeitsschritten führst Du verschiedene Sterilisationsverfahren durch. Als physikalisches Sterilisationsverfahren verwendet man z.b. das Autoklavieren. Diese Methode wird zur Sterilisation von hitzestabilen Kulturmedien, Lösungen und Gegenständen, die eine Temperatur über 130 C nicht vertragen (z. B. Plastik), verwendet. Die zu sterilisierenden Gegenstände werden für mindestens 20 Minuten einer Wasserdampfatmosphäre (1 bar) von 121 C ausgesetzt; vergleichbar ist dies mit einem Dampfdrucktopf. Bei der Desinfektion hingegen wird nicht immer ein vollständiges Abtöten pathogener (krankheitserregender) Keime erzielt, sondern oftmals nur eine Reduzierung (Verminderung) der Keimzahl erreicht. Wenn Du lange Haare hast, bitte mit einem Haargummi zusammenbinden (Brandgefahr!) 1. chemisches Verfahren: Händedesinfektion (nur wenn ohne Handschuhe gearbeitet wird): Vor und nach jedem mikrobiologischen Arbeiten sollten die Hände mit speziell dafür vorgesehenem Desinfektionsmittel desinfiziert werden. Dazu Hände erst mit Seife waschen (Waschbecken links), anschließend mit speziellem Desinfektionsmittel (am Tisch, Gebrauchsanleitung beachten!) 2. physikalisches Verfahren: Arbeitsmaterialdesinfektion. Beim mikrobiologischen Arbeiten müssen die verwendeten Arbeitsgeräte und -materialien jeweils vor und nach Gebrauch sterilisiert werden, so dass man keine Keime auf das zu untersuchende Objekt verschleppt. Das kann auf folgende Weise geschehen. Jeder von Euch sollte jede Methode einmal ausprobieren. 2 a) AUSGLÜHEN Sterilisation der Impföse durch Ausglühen in einer Flamme: - Entzünde den Bunsenbrenner (frage einen Kursbetreuer, wenn Du dem Bunsenbrenner hier zum ersten Mal begegnest). - Halte dann die Impföse schräg nach unten in den nicht leuchtenden Teil der Flamme, bis sie glüht. - Ziehe danach den Impfösenhals einige Male durch die Flamme. Anschließend lass die Impföse abkühlen, bevor du Material aufnimmst. Beispiele für andere chemische Sterilisationsmittel sind: Antibiotika, Chemotherapeutika etc Zum Händewaschen könnt ihr auch auf die Toiletten gehen, Desinfektionsmittel steht auch auf Eurem Tisch. Wege der physikalischen Sterilisation: A. Temperatur: ausglühen, abflammen B. mechanisch: filtrieren C. Strahlung: radioaktiv, UV Bei direktem Kontakt mit dem Bunsenbrenner aus Sicherheitsgründen NIE Handschuhe anziehen! Impföse: Werkzeug zur Entnahme von kleinen Mengen Kulturmaterial, sowie zum Beimpfen von Kulturmedien. 3

2 b) ABFLAMMEN - Stelle die Sparflamme am Bunsenbrenner ein. - Tauche den Drigalskispatel kurz in das abgedeckte Becherglas mit Alkohol. Verschließe das Becherglas wieder mit der Petrischale. - Halte den Drigalskispatel kurz an die Sparflamme des Bunsenbrenners, so dass sich der Alkohol entzündet. - Halte dabei den brennenden Drigalskispatel außerhalb der Flamme schräg nach unten bis die Flamme erlischt. - Nicht den Drigalskispatel in der Bunsenbrennerflamme abbrennen! Drigalskispatel: Werkzeug zum Ausstreichen von Kulturmaterial auf Nährböden in Petrischalen. Glasgeräte können nicht ausglühen, sie können nur oberflächlich sterilisiert werden. 4

Biegen eines Drigalskispatels Drigalskispatel: Werkzeug zum Ausstreichen von Kulturmaterial auf Nährböden in Petrischalen. Du brauchst: Pasterpipetten lang, Bunsenbrenner 1. Entzünde den Bunsenbrenner (frage einen Kursbetreuer, wenn Du dem Bunsenbrenner hier zum ersten Mal begegnest). Du benötigst nur die Sparflamme. 2. Erhitze eine Pasteurpipette ca. zwei Fingerbreit unter der Verjüngung (s. Abb. unten) und biege sie in einem leichten Winkel (ca. 30 ) ab (A). Dazu kannst du die Finger verwenden wenn Du zügig arbeitest, wird das Glas auch nicht zu heiß. Man kann den Spatel biegen ohne Handschuhe zu verwenden, wenn Dir das Glas zu heiß ist arbeite entweder schneller, oder nimm Pinzetten, bzw. Tiegelzangen zur Hilfe. 3. Auf dieselbe Weise knickst Du die Pipette wieder zwei Fingerbreit weiter so ab, dass die Spitze quer zum Griff steht (B). 4. Schließlich die Spitze der Pipette am Ende zum Griff hin abbiegen und zuschmelzen (C). Das Zuschmelzen ist nötig, damit keine Flüssigkeiten in das Ende der verbogenen Pipette eintreten. Biegen eines Drigalskispatels aus einer langen Pasteurpipette aus Glas (A-C) 5

Herstellung von Agarplatten Bakterien und andere Mikroorganismen brauchen zum Überleben Nährstoffe wie alle anderen Lebewesen auch. Um Mikroorganismen zu kultivieren und zu züchten verwendet man in der Mikrobiologie hauptsächlich zwei verschiedene Nährmedien: Flüssigkulturen und Agarplatten. Sie enthalten alle Stoffe, die für ein optimales Wachstum der Mikroorganismen wichtig ist. Du brauchst: Kulturmedium (Nähragar), Bunsenbrenner, Petrischalen, Arbeitshandschuhe Das Kulturmedium (Nähragar) wurde von uns schon durch Autoklavieren sterilisiert und in Schraubverschlussflaschen vorbereitet. Besorge dir flüssigen Nähragar aus dem Wasserbad. Achtung: Der Nähragar ist 60 heiß bitte mit Thermohandschuhen (grün-gelbes Strick) anfassen. 1. Entzündet den Bunsenbrenner. Stellt ihn auf die rauschende Flamme ein. Arbeitet beim Plattengießen immer in der Nähe des Bunsenbrenners! 2. Stellt Euch jeweils drei leere Petrischalen bereit (Achtung: noch nicht den Deckel entfernen!). Jede/r sollte mindestens eine Agarplatte gießen. 3. Entferne vorsichtig den Verschluss der Schraubverschlussflasche und schwenke den Rand einige Male durch die rauschende Bunsenbrennerflamme. 4. Zum Gießen den Deckel einer Petrischale anheben und soviel Nähragar eingießen, das der gesamte Boden vollständig bedeckt ist (ca. 30 ml). Während des Gießens den Deckel der Petrischale schräg über das Unterteil halten. Hier: Nähragar = enthält einen Fleischextrakt als Bakteriennahrung und Agar zum Festwerden des Nährbodens Arbeitshandschuhe tragen!!! Die Wärme der Flamme lässt Luft aufsteigen und bewirkt, dass beim Eingießen des Kulturmediums keine Keime aus der Luft hineinfallen können. Das Abflammen dient der Sterilisation des Ausgusses. Das Halten des Deckels während des Gießens soll verhindern, dass sich Keime aus der Luft in den Nährboden mischen. 5. Eventuell entstandene Luftbläschen durch kurzes Befächeln (von oben) mit der entleuchteten Bunsenbrennerflamme entfernen. 6. Deckel schräg auflegen und Nährmedium in waagrechter Position erstarren lassen. (ca. 5 min) 7. Nach Erkalten und Erstarren des Nährmediums (erkennbar an einer leichten Trübung des Nähragars) werden die Deckel auf die Petrischalen gelegt und die Petrischalen mit Deckel nach unten und Boden nach oben gelagert. Dies soll verhindern, dass Kondenswasser vom Deckel in die Platten tropft und Bakterien wegschwemmt Die Petrischalen nicht mehr bewegen, da sonst der Nähragar nicht erstarrt. 6

Kultivierung von Bakterien Um mit Bakterien gut arbeiten zu können ist es oft wichtig sie von einem Medium ins andere zu überführen oder aus sehr dicht gewachsenen Bakterienkulturen weniger Bakterien zu isolieren. In der Mikrobiologie gibt es dazu viele verschiedene Arbeitstechniken, von denen ihr hier drei kennen lernen werdet und selber durchführen könnt. Du brauchst: Petrischalen, Impföse, Bunsenbrenner, Bakterienproben A) Flächenausstrich 1. Besorgt Euch eine Agarplatte (selbstverständlich könnt ihr eure selbst gegossenen nehmen, wenn sie schon fest sind, sonst nehmt eine aus dem allgemeinen Vorrat). Besorgt euch eine Bakterienflüssigkultur. Sie steht in kleinen Röhrchen bei euch auf dem Tisch. 2. Beschriftet die Petrischale auf dem Boden (V1-heutiges Datum- Flächenausstrich, s. Bild links). Immer am Rand beschriften! 3. Stellt euch alle Materialien bereit, die ihr braucht. Entzündet die Sparflamme des Bunsenbrenners. Sterilisiert einen Drigalkskispatel. 4. Tropft mit einer Einmalpipette 100 µl Bakterienkultur (das sind ca. 3 Tropfen) auf die Oberfläche. 5. Setzt den sterilisierten Drigalskispatel auf der Plattenoberfläche auf und verteilt die Flüssigkeit kreisförmig, bis die Flüssigkeit in den Agar eingezogen ist. Die bereits bewachsenen Platten liegen auf dem großen Lichttisch. 6. Dreht die Petrischale auf den Deckel und stellt sie in den Brutschrank. Besorgt euch eine Platte vom Vortag (Seite am Lichttisch) und schau euch an, wie ein bewachsener Flächenausstrich aussieht. B) Kreuzaustrich Diese Methode eignet sich um Mikroorganismen als Einzelkultur zu erhalten. 1. Besorgt Euch eine Agarplatte (selbstverständlich könnt ihr eure selbst gegossenen nehmen, wenn sie schon fest sind, sonst nehmt eine aus dem allgemeinen Vorrat). 2. Beschriftet die Petrischale (wie oben) auf dem Boden (V1-Datum- Kreuzausstrich). 3. Stellt euch alle Materialien bereit, die ihr braucht. Entzündet den Bunsenbrenner. Stellt ihn auf rauschende Flamme. Sterilisiert eine Impföse. 7

4. Nehmt etwas Bakterienkultur mit der Impföse auf (die Öse sollte innen benetzt sein) und verteilt sie mit einem Strich in der Mitte der Platte (siehe Abbildung, A). 5. Glüht die Impföse noch einmal aus und wartet bis sie abgekühlt ist. Ihr könnt die Öse auch durch kurzes Drücken auf die Agaroberfläche abkühlen (so lange drücken bis es nicht mehr zischt!) 6. Bewegt nun die Impföse, wie in der Abbildung rechts dargestellt (B), über die Platte 7. Schließt die Petrischale und dreht sie auf den Deckel - stellt sie in den Brutschrank. Besorgt euch eine Platte vom Vortag (links neben dem Lichttisch) und schaut euch an, wie ein bewachsener Kreuzausstrich aussieht. C) Drei-Strich-Ausstrich (=Reinigungsausstrich) Dies ist eine häufig angewandte Methode um Einzelkolonien von Bakterien aus einer Mischkolonie zu isolieren. 1. Besorgt Euch eine Agarplatte (selbstverständlich könnt ihr eure selbst gegossenen nehmen, wenn sie schon fest sind, sonst nehmt eine aus dem allgemeinen Vorrat). Besorgt euch eine Platte mit Bakterienkolonien (liegen auf eurem Tisch). 2. Beschriftet die Petrischale wie oben auf dem Boden. (V1-Datum-3-Strich-Ausstrich) 3. Stellt euch alle Materialien bereit, die ihr braucht. Entzündet den Bunsenbrenner. Sterilisiert eine Impföse. 4. Nehmt ein kleines Reaktionsgefäß und füllt mit der Pipette vier Tropfen 0,9%ige Kochsalzlösung hinein. 5. Nehmt eine Kolonie mit der Impföse auf und verteile sie gründlich durch Hin- und herdrehen der Impföse in dem Tropfen Kochsalzlösung im Reaktionsgefäß. Ihr habt jetzt eine Flüssigkultur hergestellt. Kontrolliere die Impföse auf Bakterienreste! Wenn noch welche zu sehen ist, drehe die Impföse weiter in der Flüssigkeit 6. Nehmt etwas Bakterienflüssigkultur mit der Impföse auf (die Öse sollte innen benetzt sein) und verteilt sie wie in nebenstehender Abbildung dargestellt (schaut euch die Überlappung der Striche genau an!) 7. Beginnt bei A und macht drei parallele Striche mit der Impföse 8. Sterilisiert anschließend die Impföse durch Ausglühen und wartet bis sie abgekühlt ist. 9. Macht nun drei weitere parallele Striche (s. Abb.) nehmt KEINE neue Kultur auf. Wichtig: achtet auf die Überlappung der einzelnen Striche (Abbildung!!) 10. Schließt die Petrischale. Dreht sie nach den Schritten A-D auf den Deckel und stellt sie in den Brutschrank. Besorgt euch eine Platte vom Vortag und schaut euch an, wie ein bewachsener Drei-Strich- Ausstrich aussieht. 8

Nachweis von Mikroorganismen in der Luft Die Luft die uns umgibt ist voller Mikroorganismen, auch wenn man einzelne Individuen mit bloßem Auge nicht sehen kann. Man kann aber Bakterien auch ohne Mikroskop sehen, wenn man ihnen einige Zeit zum Wachstum gibt. Sie bilden Kolonie, mit vielen Millionen von Einzelindividuen, die charakteristische Farben und Formen haben. Dadurch kann man viele Bakterien vorläufig identifizieren. Bakterien sind schwerer als Luft, das macht es sehr einfach sie zu sammeln in dem man Nährboden an Stellen aufstellt, deren Bakterienvielfalt man kennen lernen möchte. Beimpfen der Platten Definitionen: Beimpfen: Behandeln einer Lösung durch Einbringen von Keimen Inkubation: [v. lat. incubare: in (oder auf) etwas liegen] die Bebrütung, entwicklungsfördernde Erwärmung v.a. von Zellen und Organismen Material: Agarplatten, Folienstifte, Stoppuhr Vorarbeiten: Überlegt Euch einen Platz dessen Luft-Bakterien belastung ihr untersuchen wollt (z.b. im Abzug, auf der Fensterbank (außen, innen), Arbeitstisch, etc. (eigene Ideen!)). z.b. Besorgt euch drei Agarplatten (selbstverständlich könnt ihr eure selbst gegossenen nehmen, wenn Sie schon fest sind, sonst nehmt welche aus dem allgemeinen Vorrat). Beschriftet drei Agarplatten auf der Unterseite der Petrischale mit einem Folienstift. Bitte immer am Rand beschriften!!! Zu notieren sind: - der Versuch (Nw von Luftkeimen) - das Datum, an dem die Platte beimpft worden ist - Standort (z.b. Tisch innen, Boden, Fensterbank, ) - Expositionszeit (30, 60 und 90 min, s. unten). 1. Stellt alle drei Agarplatten an dem ausgesuchten Platz auf. 2. Öffne die Agarplatten gleichzeitig und starte den Countdown auf der Stoppuhr. Verschließe nach 30, 60 und 90 min die jeweilige Agarplatte (Beschriftung!). Bereite die Stoppuhr vor! 3. Zum Abschluss drehe die Agarplatten um, mit Deckel nach unten und Boden nach oben. 4. Gib die fertig beschrifteten Agarplatten in den Brutschrank. Die Platten werden dann bei 30 C für 2-3 Tage inkubiert (bebrütet). Stelle die drei Petrischalen in einem Stapel auf. Frage: 1. Wie entsteht eine Kolonie von Keimen auf der Agarplatte? Begründe! 9

Auswertung inkubierter Platten Die von euch gesammelten Luftkeime müssen erst so wachsen, dass man sie in Form einer Kolonie mit dem Auge erkennen kann. Dazu werden die Platten im Brutschrank für min. 24 Stunden inkubiert. Das Wachstum von Keimen auf Agarplatten resultiert in der Bildung von Kolonien, die ein ganz verschiedenartiges Aussehen haben können. Diese Kolonien-Morphologie ist oft sehr charakteristisch für entsprechende Bakterien und kann zur groben Identifizierung einen ersten Anhaltspunkt bieten. ACHTUNG!!! Bitte achte darauf, dass du die inkubierten Agarplatten vor der Auswertung sorgfältig am Rand mit Tesafilm zuklebst. Es könnten sich eventuell pathogene Keime in größerer Menge gebildet haben und dich infizieren! Materialien: Tesafilm, bewachsene Platten der Vorgruppen, Farbatlas der Mikrobiologie Arbeitsgang 1. Besorge dir einen bebrüteten Ansatz eines bestimmten Standortes und notiere Datum und Versuch. Verschließe die Platten bevor du sie auswertest, indem du den gesamten Rand mit Tesafilm umklebst, wenn das nicht schon geschehen ist. 2. Beurteile und beschreibe anhand der Tabelle auf der übernächsten Seite, die Morphologie der entstandenen Kolonien. Lege dazu die bewachsenen Platten auf den Leuchttisch. 3. Skizziere die verschiedenen Kolonien einer wenig bewachsenen Agarplatte und versuche mit Hilfe des Farbatlas die Bakterienkolonien zu benennen. Skizze: Hilfestellung: Luftkeime können sein: Bakterien: - Micrococcus luteus (goldgelb), M. roseus (rot) - Bacillus myocides, Bacillacea - Corynebacterium - Mycobacterium - Streptomyces - Nocardia, Rhodococcus (rot) Pilze: - Rhodotorula (roter Hefepilz) - Aspergillus niger (Gießkannenschlimmel) - Mucor mucedo (Köpfchenschimmel) - Alternaria - Penicillium sp. (Pinselschimmel) - Cladosporium 4. Vervollständige einige Zeilen der Tabelle auf der nächsten Seite 10

Beispiele für gebräuchliche Umschreibungen: Größe: nadelkopfgroß, pfenniggroß, klein,. Rand: glatt, zackig, samtig, Farbe: elfenbeinfarben, weiß, durchsichtig, gelb, Form: rund, unregelmäßig, kugelig, flach, Expositionszeit und Standort Anzahl Kolonien Größe Farbe Verlauf des Randes Formen 11

2 Färbung von Bakterien 2 - Unterscheidung von Bakterien durch Färbung Neben vielen anderen Untersuchungsmethoden von Bakterien gibt es ein gängiges Färbeverfahren, mit dem es möglich ist, Bakterien unter dem Mikroskop zu unterscheiden. Die Gram-Färbung ist nach dem dänischen Arzt und Bakteriologen HANS CHRISTIAN GRAM benannt, der sie ca. Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte. Verschiedene Bakterien reagieren auf diese Färbung unterschiedlich. So kann man eine Einteilung in so genannte Gram-positive Bakterien, die violett/blau erscheinen, und Gram-negative Bakterien, die rot gefärbt werden, ableiten. Dies ist ein wichtiges Kriterium für die Unterscheidung verschiedener Bakterien z.b. bei der Diagnostik von Infektionskrankheiten. Gram-positive" und "Gram-negative" Bakterien reagieren unterschiedlich auf Antibiotika. Mit dieser schnellen diagnostischen Methode kann man in kurzer Zeit (ca. 5 Minuten) anhand eines Abstriches das "Gramverhalten" der Bakterien bestimmen. Damit hat man die Möglichkeit, sofort mit einer antibiotischen Therapie zu beginnen bevor das Ergebnis der oft mehrere Tage dauernden definitiven Keimbestimmung vorliegt. ACHTUNG!!!! Beim Färben Handschuhe tragen, um Kontakt mit den Farbsubstanzen zu vermeiden. Farbspritzer auf den Tischen bitte sofort mit einem feuchten Papiertuch abwischen!!! Material: Chemikalien: Objektträger, Deckgläser, Pinzette, Tropfpipette, Impföse, Bunsenbrenner, bewachsene Agarplatte mit apathogenen Bakterienstämmen (z.b. E. coli K12, B-Staphylokokken, etc.), Färbelösungen dest. Wasser 1. Reinige die Objektträger mit Alkohol (Entfetten). 2. Ziehe den entfetteten Objektträger 2-3-mal kurz durch die Flamme des Bunsenbrenners. 3. Lege den Objektträger über die Färbeschale und gib einen Tropfen Wasser (dafür gibt es eine spezielle Tropfflasche!) darauf. Achtung! Entfettete Schichtseite beachten Die Färbeschale ist grau mit Glasstangen auf die die Objektträger gelegt werden können. 4. Entnimm mit der ausgeglühten Impföse etwas Material einer Bakterienkultur (Kolonienplatte aus dem Brutschrank) und vermische das Material mit dem Wassertropfen auf dem Objektträger. 5. Verteile den Wassertropfen auf eine größere Fläche (ca. 10 x 20 mm) und erwärme den Objektträger vorsichtig an der Rückseite, damit das Wasser schneller verdampft. 6. Ziehe den Objektträger mit der Schichtseite nach oben einige Male SCHNELL durch die Bunsenbrennerflamme. Nicht zu stark erhitzen!!! Wedeln beschleunigt das Eintrocknen! Dabei immer aus der Flamme rein und raus nehmen! Das Glas darf nur handwarm werden, ansonsten ist das Präparat beschädigt und nicht mehr brauchbar!) 7. Lege die hitzefixierten Präparate über die Färbeschale. Behandelte Seite nach oben! 8. Gib nur zwei Tropfen Kristallviolett-Lösung auf die Oberfläche und betätige die Stoppuhr. Bereite die Stoppuhr vor! 9. Spüle die Kristallviolett-Lösung nach einer Minute mit Lugolscher- Lösung ab und warte zwei Minuten. 10. Tropfe anschließend Alkohol langsam auf den gefärbten Ausstrich, lass den Alkohol einwirken und kipp den Alkohol ab. Dies wird solange wiederholt, bis keine Farbwolken mehr vom Präparat abgehen. ACHTUNG: achte darauf, dass die Tropfflasche NIE in die Flüssigkeit eintaucht!! 12

2 Färbung von Bakterien 11. Gib jetzt 3-4 Tropfen Safranin-Lösung hinzu und spüle nach einer Minute mit dest. Wasser. 12. Trockne die Rückseite des Objektträgers. Überschüssiges Wasser auf der Schichtseite wird vorher durch Absaugen mit Papier entfernt! 13. Untersuche die gefärbten Bakterien unter dem Mikroskop auf ihr Farbverhalten und vergleiche sie mit den Abbildungen von Bakterien im Farbatlas der Mikrobiologie (s. Seite 78!). Hole Dir am Mikroskop das erste Mal einen Kursbetreuer zur Hilfe. Auswertung: Beschreibe die Form und die Gram-Färbung deiner Präparate! 13

3 Bakterien am Körper, Hygieneregeln 3 - Nachweis von Keimen am Körper Material: Chemikalien: sterile Wattestäbchen, drei Agarplatten steriles Wasser Im folgenden Versuch geht es darum zu untersuchen, an welchen Körperstellen sich verschiedene Keime befinden. Zum Beispiel befinden sich auf der Haut je nach Region unterschiedlich viele Keime: So wachsen am Rücken etwa 1.000 Keime pro Quadratzentimeter, unter den Achseln dagegen, wo es viel feuchter ist, etwa 100.000. Auf jeden Fall wachsen die Keime unserer Hautflora so dicht, dass sie uns vor schädlichen Keimen wie zum Beispiel dem Eitererreger Streptococcus aureus schützen. Diese Keime sind zwar in geringer Anzahl auf der Haut vorhanden, haben aber keine Chance, sich zu vermehren. 1. Besorge dir eine Agarplatte und teile sie auf der Unterseite mit dem Folienstift in drei gleich große Felder ein. Beschrifte sie am Rand mit Datum und Versuch. 2. Entscheide dich für drei Körperregionen deren Keimzahl du untersuchen willst. 1. Ausstrich 2. Ausstrich 3. Feuchte ein steriles Wattestäbchen mit sterilem Wasser an (nicht triefend nass machen!) und streiche über die entsprechenden Körperregionen. 3. Ausstrich 4. Berühre das entsprechende Drittel der Agarplatte mit dem beimpften Wattestäbchen und streiche in Zick-Zick-Linien über die Agaroberfläche ohne den Agar zu beschädigen (s. Skizze) 5. Wiederhole die Prozedur (3 und 4) für die beiden anderen Proben. 6. Verschließe die Petrischale anschließend und drehe sie auf den Deckel. 7. Bringe die fertig beschrifteten Agarplatten zum Brutschrank. Die Agarplatten werden dann 24 Stunden bei 37 C bebrütet. 8. Besorge dir die schon bereitgestellten, bebrüteten Versuchsansätze der Vorgruppen und verschließe sie, indem du den gesamten Rand mit Tesafilm umklebst, falls das noch nicht geschehen ist. Werte nach folgenden Gesichtspunkten aus! Zähle die Anzahl der Kolonien. Vergleiche die Anzahl in unterschiedlichen Körperregionen. Schaue dir an wie die Kolonie aussehen (Kolonien-Morphologie). Fragen: 1. Nenne die Hauptfunktion, die Bakterien der menschlichen Haut verleihen! 2. Wovon ernähren sich die Bakterien auf der Hautoberfläche? 3. Die Hauptgruppe der auf der menschlichen Haut vorkommenden Bakterien sind Milchsäurebakterien. 3 a) Erläutere die Aufgabe und Wirkung der Milchsäurebakterien auf der Körperoberfläche! 3 b) Wie nennt sich der dünne, saure Film, der die Haut überzieht? 14

3 Bakterien am Körper, Hygieneregeln Hygieneregeln Material: Chemikalien: sterile Wattestäbchen, Agarplatte steriles Wasser 1. Nimm dir eine Agarplatte und beschrifte sie am Rand mit Datum und Versuch. Zeichne auf der Rückseite mit dem Folienstift ein Kreuz, um die Platte in vier Bereiche einzuteilen. 2. Beschrifte die vier Bereiche mit den Versuchsparametern, die durchgeführt werden (siehe Punkt 3) 3. Führe vier Fingerabdrücke (vorsichtiges Berühren) in folgenden Zuständen durch: - ungewaschen - gewaschen, nicht getrocknet - abgetrocknet - anschließend desinfiziert Nimm dabei immer den selben Finger (z.b. rechter Daumen) 4. Bringe die fertig beschrifteten Agarplatten zum Brutschrank. Die Agarplatten werden dann von uns 24 Stunden bei 37 C bebrütet. 5. Wasche dir nach dem Versuch die Hände! 6. Besorge dir die schon bereitgestellten, bebrüteten Agarplatten der Vorgruppen dieses Versuches und verschließe sie, indem du den gesamten Rand mit Tesafilm umklebst, wenn das noch nicht geschehen ist. Was fällt Dir auf der gewachsenen Bakterienplatte auf? Leite aus deinen Ergebnissen für den Alltag nützliche und sinnvolle Hygieneregeln ab! 15

4 Bakterien und Pilze in der Erde 4 - Bakterien und Pilze in der Erde Bakterien und Pilze haben für den Lebensraum Boden eine zentrale Bedeutung. Trotzdem kann man sie in der Regel nicht sehen. Bakterien sind so klein, dass man sie nur mir einem sehr guten Mikroskop sehen kann. Pilze, wie wir sie im klassischen Sinne kennen (z.b. Champignons) sind nur die Fruchtkörper von einem verzweigten Netzt aus dünnen Fäden, das durch den Boden gespannt ist (Mycel). Die Pilzfäden kann man bereits mit einer sehr guten Lupe sehen. Um Bakterien und Pilze sichtbar zu machen, wirst Du sie auf Agarplatten vermehren. Du brauchst: Kulturmedium in Petrischalen, Folienstifte, Pinzette, Erde 1. Suche Dir eine der Erdproben aus. 2. Die Beschriftung der Agarplatten erfolgt ausschließlich auf der Unterseite der Petrischale. Zu notieren sind: der Versuch (6 - Erde) das Datum, an dem die Platte beimpft worden ist die Herkunft der Erdprobe Gehe dann mit Petrischale und Pinzette zu der Erde. 3. Desinfiziere das Vorderende der Pinzette. Danach vorne nicht mehr mit der Hand berühren! 4. Nimm mit der Pinzette ein paar Erdbrocken und drücke sie nur ganz leicht auf dem Nährboden fest. Halte die Petrischale dann mit dem Nährboden nach unten über den Abfalleimer und schüttle sie etwas, damit alles Lose herunterfällt. Petrischale sofort wieder verschließen! Achte genau darauf, den Agar weder mit Gegenständen noch mit der Hand zu berühren! 5. Zum Abschluss drehe die Agarplatten um, mit Deckel nach unten und Boden nach oben. Gib die fertig beschrifteten Agarplatten in den Brutschrank. Die Platten werden dann bei 35 C für 1-2 Tage inkubiert (bebrütet). 6. Säubere die Pinzette gründlich. 7. Besorge dir eine bebrütete Petrischale deiner (!) Erdprobe von einer Vorgängergruppe und unterscheide Bakterien und Pilze. Achte darauf, dass die inkubierten Agarplatten vor der Auswertung sorgfältig am Rand mit Tesafilm zugeklebt sind. 8. Bringe am Ende die bewachsenen Agarplatten wieder zurück. Wovon leben die Bakterien und Pilze im Boden? 16

>Das Helmholtz-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit Das Helmholtz-Zentrum konzentriert die Forschungsarbeiten auf eine der wichtigsten Fragen unserer Gesellschaft, die Gesundheit des Menschen in seiner Umwelt. Ziel ist es, Risiken für die menschliche Gesundheit durch Umweltfaktoren zu erkennen, Mechanismen der Krankheitsentstehung zu entschlüsseln sowie Konzepte zu entwickeln, um die Gesundheit des Menschen und seine natürlichen Lebensgrundlagen auch für die Zukunft zu schützen. Als Forschungseinrichtung des Bundes und des Freistaats Bayern mit Sitz in Neuherberg, im Norden Münchens, sind wir Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten öffentlichen Forschungsorganisation Deutschlands. > Über das Gläserne Labor Das Gläserne Labor wurde speziell für Schülerinnen und Schüler eingerichtet. Hier sollen sie zu bestimmten naturwissenschaftlichen Themen möglichst eigenständig, aber natürlich nach Anleitung, experimentieren und dabei entdecken, wie faszinierend naturwissenschaftliche Phänomene sind und Spaß haben an der Experimentier- und Forschertätigkeit. Zusätzlich sollen die Schülerinnen und Schüler das Helmholtz-Zentrum als Forschungseinrichtung kennen lernen und verstehen, wie Grundlagenforschung funktioniert und warum sie wichtig bzw. nötig ist. Je nach Thema werden aktuelle Forschungsprojekte des Helmholtz-Zentrums vorgestellt. Das Helmholtz-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit übernimmt als Mitglied der Helmholtz- Gemeinschaft Verantwortung für die Qualität der naturwissenschaftlich-technischen Bildung unserer Kinder. Das Gläserne Labor dient als Institution, um dieser Anforderung durch unterrichtsergänzende Angebote gerecht zu werden. Es wurde am Helmholtz Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit mit großzügiger finanzieller Unterstützung der Helmholtz-Gemeinschaft eingerichtet. > Weitere Informationen Besuchen Sie uns im Internet. Dort finden sie aktuelle Informationen und das Anmeldeformular: http://www.helmholtz-muenchen.de/schullabor/ Bei Fragen stehen wir telefonisch unter 089 3178 2725 zur Verfügung. Auf ein baldiges Wiedersehen freut sich ihr Team vom Gläsernen Labor! Gläsernes Labor Abteilung Öffentlichkeitsarbeit Helmholtz-Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit Ingolstädter Landstrasse 1 85764 Neuherberg 17