1. Wann und an welchen Orten ist vermutlich das erste Leben entstanden ?
Vor 3,8 Mrd Jahren entsand das erste zelluläres Leben auf der Erde. In der Tiefsee in der Nähe von heißen Quellen. Die ersten Cynobakterien begannen vor ungefähr 3 Mrd Jahren mit der langsamen Sauerstoffanreicherung der Erde.
2. Vergleichen Sie den Aufbau einer prokaryotischen Zelle mit dem Aufbau einer eukaryotischen Zelle.
Pro - Bakterien/Archaeen Erbgut im Cytoplasma. Kein Zellkern. Klein. Zellwand. Keine Membranumgrenzten Organellen. Fortbewegung durch Flagellen. Eu - Pflanzen/Tiere/Pilze Hat Zellkern. Endomembransystem. Lysosome. IdR Größer. Bessere Kompartimentierung. Nucleus. Mitochondrien, Plastiden in Organellenmembran. Fortbewegung durch Geißel.
3. Erläutern Sie Kriterien, die lebende Zellen charakterisieren.
Zelle ist Elementarorganismus, der alleine nicht lebensfähig ist. Kompartiment. Metabolismus (Selbsterhaltung/Erneuung) -> Selbsterhaltung Evolution (Durch zufällige Mutation) Wachstum Motilität (gerichtete Fortbewegung) Differenzierung Kommunikation Reizbarkeit Fortpflanzung/Vermehrung
4. Vergleichen Sie den Aufbau von Zellwänden der Archaeen mit Zellwänden der gramnegativen und grampositiven Bakterien.
Schutz vor osmotischer Lyse und Extremen. Für Stabilität und Form. Archaeen: Aus Pseudomurein. Vielfältiger Aufbau, von sehr simpel bis hoch komplex. Zellen ohne Zellwände. Gegen Zellwandantibiotika resistent. Grampositiv: Dicke Peptidoglykanschicht. Murein (Färbung aufgrund von Struktur). Gramnegativ: Mindestens eine weitere Lipiddoppelschicht. Die äußere Membran ist für die Fixierung Proteine zuständig. Hat Porinen, zum Durchlass kleiner Moleküle.
5. Wie würden Sie einen Freund davon überzeugen, dass Mikroorganismen viel mehr sind als Krankheitserreger ?
Wichtige Aufgaben auf der Haut und im menschlichen Darm. Lebensmittelproduktion (Käse (mikrobielles Lab), Bier (Hefe)) Umweltschutz (Kläranlagen, Abbau von Umweltgiften) Herstellung von Antibiotika, Antikörpern, Pharamzeutika oder Hormonen Biologische Schädlingsbekämpfung Wichtige Aufgaben in Stoffkreisläufen (C,O,N,S,P) Mineralisierung (Organische Materie zu anorganischen Verbindungen). Mikrobielle Erzgewinnung Konservierung von Nahrungsmitteln Gentherapie von Krankheiten
6. Wie lauten die Koch‘schen Postulate ?
Beweis der früheren Vermutung, dass Mikroorganismen Krankheiten übertragen/verursachen können. 1. Krankheitserreger in totem Tier identifizieren.2. Reinzucht des Krankheitserregers (isoliert)3. Reinkultur muss beschriebene Krankheit bei gesundem Tier verursachen 4. Isolierung des vermuteten Erregers in zweitem toten Tier und vergleich mit ursprünglichen Erreger. Dessen Reinkultur muss identisch sein mit vorheriger. Damit wird nachgewiesen, dass ein spezifischer Mikroorganismus eine spezifische Krankheit verursacht.
7. Nennen Sie 3 Beispiele von extremophilen Mikroorganismen
Viele extremophile stammen aus der Domäne der Archaeen, wie Thermococcales, Desulfurococcales oder Methanococcales. Auch gibt es viele extremophile Bakterien, wie Thermus aquaticus. Es gibt auch Viren, wie STIV1, die in heißen, sauren Quellen überleben.
8. Was sind Plasmide und welche Eigenschaften besitzen sie ?
Plasmide sind genetische Elemente, die sich unabhängig vom Wirtschromosom replizieren. Anders als Viren treten sie nicht in extrazellulärer Form auf und existieren innerhalb der Zellen als freie, normalerweise ringförmige DNA. - Mit Pflanzen in Wechselwirkung treten und N-fixierende Knöllchen bilden - giftige Schadstoffe abzubauen - Resistenzplasmide -> Antibiotika, Wachstumshemmern
9. Welche Bedeutung kommt den Schleimhüllen der Prokaryoten zu ?
- Zum Schutz vor Austrocknung (durch Äußere Bindung an Wasser) - Zum Schutz vor Phagozytose (Aufnahme und Lyse der Zelle in eine andere Zelle) - Zum Anheften der Zelle (Bsp. Zahnschmelz) - Als Pathogenitätsfaktor (durch „Verhüllung“ und Nichterkennung von Phagozyten des Immunsystems)
10. Wie können Bakterien sich fortbewegen ?
Viele Prokaryoten vermögen sich schwimmend fortzubewegen. Diese Fähigkeit beruht auf einer Struktur, der so genannten Geißel oder Flagelle.Die Geißel rotiert und zieht oder drückt die Zelle durch ein flüssiges Medium. Eine weitere Möglichkeit ist der Mechanismus der Gleitbewegung. Durch das absondern eines Polysaccharidschleims gleitet die Zelle.
11. Sind Viren Lebewesen ?
Nein! Nur Nucleinsäure von Capsid umschlossen. Evtl Anhäftungsmechanismen. Kein eigener Stoffwechsel. Keine eigene Vermehrung.
12. Warum braucht eine Zelle eine Cytoplasmamembran ?
Halbdurchlässige Schicht. Nährstoffe können ins Cytoplasma diffundieren. Fremd oder Giftstoffe können aus der Zelle ausgeschieden werden.Ist an Formänderung der Zelle beteiligt.
13. Nennen Sie wichtige Makromoleküle und ihren Ort in einer Zelle.
Proteine - Zellwand, Geißel, Cytoplasma, Cytoplasmamembran Nucleinsäure - Nucleoid, Ribosomen Polysaccharide - Zellwand, Speichergranula Lipide - Cytoplasmamembran, Zellwand, Speichergranula
14. Wie unterscheidet sich ein Virus von einem Plasmid und wie unterscheidet sich ein Virus von einer Zelle ?
Ein Virus ist eine Nukleinsäure in einem Capsid. Vereinzelt noch mit Hülle oder Kapsel. Im Gegensatz dazu treten Plasmide ohne Hülle oder Kapsel in Bakterien oder Archaeen auf (selten Eukaryonten) auf. Sie sind oft ringgörmige doppelstrangige DNA-Moleküle.Beide benötigen eine Wirtszelle zur Replikation. Plasmide töten (durch Lyse) ihr Wirte jedoch nicht, sie tragen positiv zur Entwicklung des Wirtes bei. Ein Virus ist kein eigenständig lebendiges Wesen. Sie verfügt über keinen eigenen Stoffwechsel sondern manipuliert einen Wirt. Er ist außerdem viel kleiner. Die Fortpflanzung funktioniert auch nur über einen Wirt.
15. Was sind Cyanobakterien ?
Auch Blaualge genannt. Sind Bakterien (Kein Zellkern). Etwa 2000 Arten. Zeichnen sich durch oxygene Photosynthese aus. Es gibt blaugrüne Arten (Phycocyanin). Viele Arten können N-Fixierung betreiben. Bedeutung für Entwicklung von Leben auf der Erde. Sie nutzten das Sonnenlicht und Setzten Sauerstoff frei. Können Gewässer Belasten. Gibt toxische Arten -> Fischsterben, aber auch für Menschen gefährlich.
16. Chrarakterisieren Sie die Eumycota hinsichtlich Wachstum, Vermehrung, Stoffwechsel, und Lebensweise.
Wachstum - Zellwandmaterial wird in Vesikeln zu den Wachstumsfronten transportiert und erweitert dort die Hyphen. Vermehrung - Asexuell durch Sporen oder Sexuell durch Verschmelzung Stoffwechsel - Verstoffwechseln natürlichen Polymere wie Cellulose, Lignin, Keratin, Lipiden, Proteinen, ... . Nahrung wird meist aus der Umgebung resorbiert. Lebensweise - C-Heterotroph. Eukaryotisch. Meist Parasiten oder Nekrophil. Bevorzugen feuchtes Gelände, meist eher leicht säuerlich. Mineralisieren organische Stoffe. Wachstum: Zellwandmaterial wird in Vesikeln zu den Wachstumsfronten transportiert und erweitert dort die Hyphen. In Septen geteilte Hyphen setzen sich Wachstumsfronten apikal fort.Das Wachstum erfolgt also anisotrop an den Spitzen.Für das Wachstum wird Zellwandmaterial in Vesikeln zur Fusionsstelle transportiert. (Durch verschließbare Poren verbunden können Zellorganellen innerhalb der Hyphenzellen wandern und bei Verletzung geschlossen werden.) Oder: Einzellig. Vermehrung: Asexuell durch Ausbildung von verschiedenen Sporentypen (Konidiosporen, Chlamydosporen, Athrosporen, etc)Sexuell durch Verschmelzung von haploiden Gameten zu diploiden Zellen (Zygote, sexuelle Spore) Stoffwechsel: Wichtige Verstoffwechsler von natürlichen Polymeren wie Cellulose, Lignin, Keratin, Lipiden, Proteinen, Pektin, ua).Nahrung wird meist enzymatisch gelöst aus der Umgebung resorbiert Lebensweise: Kohlenstoffheterotroph (chemoorganotroph)eukaryotischSaprophyten, (meinst Phyto-) Parasiten oder Pertophyten (nekrophil).Leben in meist in eher saurem und bevorzugt feuchtem Gelände. Mineralisierer organischer Stoffe
17. Beschreiben Sie den grundsätzlichen Aufbau einer pilzlichen Zellwand und deren
Bestandteile.
Beinhalten im Gegensatz zu pflanzlichen Zellwänden meist das strukturgebende Polysaccharid Chitin bzw. Chitosan. Ähnlich wie bei Pflanzen dienen die Zellwände auch hier der Versteifung, damit die Zellen ihre Form halten können. Dafür fehlt Cellulose. Weiter dient die Zellwand der osmotischen Stabilität und dem Schutz vor äußeren Einflüssen.
18. Wie unterscheiden sich Ascomyceten und Basidiomyceten ?
Ascomyceten: Bilden Haken. Bilden Ascosporen endogen. Plasmogamie vor jeder Fruchtkörperbildung. Mycel ist vor allem haploid. Basidiomyceten: Bilden Schnallen. Bilden Basidiosporen exogogen. Plasmogamie einmal noch deutlich vor der Fruchtkörperbildung. Mycel ist vor allem dikaryotisch.
19. Welche Hinweise unterstützen die Endosymbiontenhypothese ?
Mitochondiren und Chloroplasten besitzen gleiche Größe wie Bakterien. Doppelmembran der Mitochondrien und Chloroplasten. Im Kern von allen Eukaryotischen Zellen lassen sich Gene nachweisen, die ursprünglich von Proteobakterien stammen. Mitochondrien wie Chloroplasten besitzen ihr eigenes Erbgut und vermehren sich wie Bakterien.
20. Welche Typen von mikrobiellen Gärungsprozessen kennen Sie ?
die alkoholische Gärung - bei der durch Hefen Kohlenhydrate in Ethanol (Alkohol) und Kohlendioxid verwandelt werden. die Milchsäuregärung - bei der Zucker in Milchsäure verstoffwechselt wird. Buttersäureg., Methang., Ameisensäureg., ....
21. Welche Arten von pilzlicher Holzzersetzung gibt es ?
Holzzersetzende Baumpilze leben von der abgebauten Biomasse des Baumes. Je nachdem vom welchen Holzstoff – Lignin oder Cellulose – sich der Pilz hauptsächlich ernährt, bildet sich eine andere Fäulnis im Baum aus. BRAUNFÄULE - bauen vorhandene Cellulose ab -> Würfelbruch WEISSFÄULE - bauen Lignin und Cellulose ab -> moderig, lässt sich zwischen den Fingern zerreiben MODERFÄULE - Pilze mit hoher Toleranz ggü Feuchte, ähnlich wie Braunfäule
22. Nennen Sie 3 Beispiele von mikrobiellen Symbionten bei Tieren !
Bei den meisten Tieren spielem bakterielle oder archäeische Symbionten eine wichtige Rolle. Methanogene, die im Enddarm von Termiten leben. Methanogene Archäen, die im Pansen von Wiederkäuern leben. Darmbakterien bei Ameisen
23. Welche Schichtungen gibt es in tieferen Gewässern hinsichtlich der mikrobiellen Besiedlung ?
Stehende Gewässer weisen Temperaturunterschiede auf. Diese geht auf die temperaturabhängigen Dichteunterschiede im Wasserkörper zurück. Je nach Temperatur können dort unterschiedliche Mikroorganismen Siedeln.
24. Welche Typen von Mykorrhiza gibt es und wie unterscheiden sich diese in Ihrer Struktur?
Als Mykorrhiza wird eine Form der Symbiose von Pilzen und Pflanzen bezeichnet, bei der ein Pilz mit dem Feinwurzelsystem einer Pflanze in Kontakt ist. Ektomykorrhiza - die Pilzhyphen dringen nur bis in die Interzellularen und in den Zellwandraum der Wurzelrinde, des äußersten Gewebes der Wurzel, vor. Endomykorrhiza - die Pilzhyphen dringen auch in den Raum zwischen Zellwand und Plasma-Membran der Wurzelzellen ein. Arbuskuläre Mykorrhiza - besondere Form der Endomykorrhiza. Sie bilden Arbuskeln
25. Was wissen Sie über Bacillus thuringiensis ?
Ein stäbchenförmiges Bakterium, welches grampositiv ist. Es ist für verschiedene Stechmückenarten tocisch und wird zur Bekämpfung eben dieser eingesetzt. Es wird zur Dezimierung von Überträgern von Krankheiten wie Denguefieber, Onchozerkose und Malaria eingesetzt.
26. Was versteht man unter mikrobiellem Bioplastik ?
PHA - Polyhydroxyalkansäuren. Normalerweise werden diese Stoffe von bestimmten Bakterien als Reservestoffe (Granula) eingelagert. Können aber aus den Bakterien isoliert werden. Sind züchtbar. Man bricht Zellwände auf. Wasserlösliche Verbindungen werden freigesetzt. PHA kann abgefiltert werden. Schonende Produktion. Biologisch abbaubar -> Kompostierbar.
27. Welche thermischen Phasen gibt es bei der mikrobiellen Kompostierung ?
Vorrotte - Vielzahl an MO aktiv. Sie ernähren sich von leicht abbaubaren Zuckern und Eiweißen. Überschüssige Energie die Entsteht wird in Form von Wärme abgegeben. Anfangs bis 40°C. Dann steigt die Temperatur auf 50-65°C und die ersten MO sterben ab (Schädlinge wie Kastanienminiermotte sterben). An deren Stelle treten themophile Pilze, die auch schwer abbaubare Bestandteile der Pflanzenwände abbauen. Hauptrotte - Die Temperatur sinkt wieder auf etwa 40-45°C. Vorhandenes Lignin wird von Pilzen abgebaut. Andere MO verlangsamen sich. Humusstoffe werden aufgebaut. Nachrotte - Die Temperatur sinkt weiter auf unter 20°C. Schwer abbaubare Substanzen werden mineralisiert und zum Teil in wertvolle Humusstoffe umgewandelt.
28. Welche Rolle spielen Mikroorganismen in Kläranlagen ?
Sie zersetzen Fette, Öle, Cellulose und beseitigen unangenehme Gerüche. Unter aeroben Bedingungen werden im Abwasser verbleibende Verunreinigungen mit Hilfe von Mikroorganismen abgebaut.
29. Wie wird Biogas produziert ?
Meist werden tierische Exkremente (Gülle, Festmist) und Energiepflanzen als Substrat eingesetzt. In einer Biogasanlage erfolgt der anaerobe mikrobielle Abbau (Vergärung) des eingesetzten Substrats -> es entsteht Biogas. In verschiedenen Zwischenstufen wird diese Biomasse dann zerlegt und unter anderem in Wasser, Kohlenstoffdioxid und das gewünschte Methan umgewandelt. Dieses kann schließlich aufbereitet und in das Erdgasnetz eingespeist oder in Kraftwerken zu Strom und Wärme umgewandelt werden.
30. Welche Verfahren der mikrobiellen Sanierung von organischen Schadstoffen in Böden gibt es ?
Oberflächig anwenderbar oder mit Bohrung und Indizierung. Oberflächenbehandlung. Kontaminierter Boden wird aufgeschaufelt. Immer feucht gehalten. Mit speziellen MO geimpft, die organische Schadstoffe abbauen können. (Nat funktioniert das nicht bei anorg wie Blei oder Arsen) Insitu - größerer Erdbereich ist durch Benzin oder Öl verseucht. Bakterien mit Nährlösung zusammen in den Boden einpresst. Von den Seiten her mit einer Vakuumpumpe wieder aufsaugt.Oder Sauerstoff mit Druck in den Boden hineinpresst in den Sauerstoffarmen unteren Boden, damit sich dort aerobe Zersetzer ansiedeln können.
31. Nennen Sie drei Tierkrankheiten, welche durch Mikroorganismen verursacht werden.
Viren: Schweinepest, Vogelgrippe, Tollwut Bakterien: Tuberkulose, Faulbrut Pilze: Weißnasenkrankheit bei Fledermäusen
32. Nennen Sie drei Pflanzenkrankheiten, welche durch Mikroorganismen verursacht werden.
Viren: Tabakmosaik, Tomatenmosaik, Gurkenmosaik Bakterien: Oliven-, Mandel-, Pflaumensterben Pilze: Gallen, Wurzelfäule, Rostpilze
33. Nennen Sie drei Infektionskrankheiten an Mikroorganismen, welche durch andere
Mikroorganismen verursacht werden.
Viren: La France, Mummy Disease Bakterien: Mummy, Bacterial blotch Pilze: Wet Bubble
34. Erklären Sie, warum die Morphologie der Mundwerkzeuge bei Nematoden dem Fressverhalten angepasst ist
Je nach Nahrung, benötigen die Nematoden unterschiedliche Mundwerkzeuge. Bakteriophage besitzen eine kleine Mundhöhle zum aufsaugen von Prokaryoten. Mykophage saugen Pilzhyphen und Sporen mit einem spitzen Mundstachel vollständig aus. Räuberische habe relativ große Mundhöhle mit Zahnstrukturen. Allesfresser haben Große, stacheltragende Formen. Herbivore haben Stachelförmiger Struktur in der Mundöhle.
35. Warum sind Nematoden wichtiger Bestandteil des Bodenlebens?
Sie haben erheblichen Einfluss auf den Nährstoff- und Energiefluss imBodennahrungsnetz. Die Nährstoffkreisläufe, der Humusaufbau und wichtige Funktionen desBodens würden ohne Nematoden nicht funktionieren.
36. Was sind die oberirdischen Symptome von parasitären Wurzel-Nematoden?
Es treten Welke bzw. physiologischen Störungen auf. Durch den Nährstoffentzug wird diePflanze geschwächt und dadurch anfälliger für andere Schadorganismen bzw. ungünstige Umweltbedingungen. • Knospen Tod• Blatt-und Stamm rollen• Samen Gallen• Blattgallen• Blattflecken und Läsionen
