Mikrobiologie (Subject) / Mikrobielle Ökologie (Lesson)

This lesson was created by sidneymarie972.

Learn lesson

This lesson is not released for learning.

back  |  next 1 / 1

• Phylogenetische Diversität genetische/genomische Diversität vor dem Hintergrund der Evolution
• Funktionelle Diversität Diversität in Morphologie & Funktion bezogen auf Physiologie & Stoffwechsel --> verschiedene Formen von Stoffwechsel finden sich in einer Vielzahl von taxonomischen Gruppen 
• Baum des Lebens (Metagenomik) - Sequenzieren von 16S rRNA (Genen) war entscheidend für die Beschreibung der drei Domänen des Lebens - Metagenomik (= Analyse mikrobieller Geninformation (ganze Genome) in Umweltproben) hat Verständnis mikrobieller Diversität radikal verändert (direkt, ohne Kultivierung) Generierung: genomische DNA wird aus MOs isoliert & durch PCR vervielfältigt --> Sequenzierung der DNA --> Analyse --> phylogenetischen Baum generieren, anhand des phylogenetischen Makers 16S rRNA Sequenzierung mittlerweile sehr billig --> zufolge: standardmäßig - Amplicon-Sequenzierung
• Gründe für funktionelle Diversität - Verlust von Genen (während Evolution) - konvergente Evolution --> Ausbilden von ähnlichen Eigenschaften in taxonomischen Gruppen, die nicht zwangsläufig verwandt sind/ unabhängige Entwicklung von Genen durch Umweltfaktoren etc. - horizontaler Gentransfer: Transduktion; über Viren Transformation; Aufnahme von extrazellulärer DNA Konjugation; Austausch von genetischen Material zwischen Mikroorganismen durch Plasmide
• Transduktion (Gentransfer Bakterien) Spenderzelle wird von Virus befallen - Viren entwickeln sich in der Zelle & können Teile des Genoms der Zelle aufnehmen --> nach Lyse befallen die neuen Viren andere Zellen und übertragen DNA der Spenderzelle 1. Virus haftet an der Oberfläche der Empfängerzelle an - bringt eigenes genetischen Material (& das der Spenderzelle) in die Zelle ein - Genom wird über homologe Rekombination in das Genom der Zelle eingeschleußt - sobald dieses Genom aktiviert wird, werden neue Viren in der Zelle gebildet - wenn diese ihren Host verlassen, kann teilweise auch Erbmaterial des Hostes mit verpackt werden
• Transformation (Gentransfer Bakterien) --> Spenderzelle stirbt bzw. lysiert - DNA wird freigesetzt - Empfänger nimmt Teile der Spender-DNA auf 1. extrazelluläre DNA bindet an Empfängerzelle - Oberfläche der Empfängerzelle --> DNA bindende Proteine - Zelle gibt Enzyme nach außen ab (Nukleasen) --> verdauen 1 Strang der DNA --> einzelsträngige DNA kann über Poren aufgenommen werden - aufgenommene DNA wird von kompetenz-spezifischen, Einzelstrang-DNA-Bindeprotein gebunden  - vermittelt durch RecA Protein wird die aufgenommen DNA evtl. in das eigene Genom aufgenommen --> Prozess: homologe Rekombination => spielt bei praktischen Arbeiten im Labor eine große Rolle --> nützlich, um Genome von MOs zu ändern
• Konjugation (Gentransfer Bakterien) Plasmid-Transfer zwischen zwei Zellen - erfolgt über sog. Pili  Plasmide = extrachromosomale DNA, die sich unabhängig replizieren kann 1. Zellen treten über Pili in engen Kontakt (Gene für Pili liegen im Genom vor; F+-Zelle (Spender) + F--Zelle (Empfänger)) - Pilus wird von einer Zelle ausgebildet - Pilus zieht sich sich zurück & bringt Zellen eng aneinander - Verbindung zwischen den Zellen weitet sich - Plasmid wird an einer Stelle geschnitten --> einzelsträngige DNA - ein Strang des Plasmids wird von Spenderzelle in Empfängerzelle übertragen - dort wird dieser vervielfältigt - am Ende liegen zwei Zellen mit demselben Plasmid vor --> beide tragen jetzt das Gen für die Ausbildung von Pili (F+-Zellen) => Mechanismus, über den Antibiotikaresistenzen zwischen Mikroorganismen übertragen werden - Ziel: Unterbinden dieses Prozesses
• Ökosysteme - sind multidimensional (durch versch. Parameter definiert) physikalisch-chemische Parameter: Temperatur, pH-Wert Störereignisse: Wetter, Eingriffe des Menschen funktionelle Diversität --> Folge von Begebenheiten der Umwelt - sind verschachtelt & hierarchisch --> versch. Habitate --> versch. ökologische Nischen
• Ökologische Nische Biotische & abiotische Faktoren, die für Gruppen von Mikroorganismen mit ähnlichen physiologischen Eigenschaften vorteilhaft ist
• Gilden Mikrobielle Populationen, die die gleichen Ressourcen nutzen
• Advertisement
• Mikrobielle Gemeinschaft versch. Gilden, die miteinander interagieren
• Great Plate Count Anomaly - Probe mit Mikroorganismen aus Natur --> Kultivierung --> meist unerfolgreich --> große Diskrepanz zwischen Natur & Kultivierung im Labor Grund: - schwer Bedingungen der Natur im Labor adäquat herzustellen Ziel: Isolieren der einzelnen MOs --> grundsätzlich falsch, in der Umwelt wechselwirken Mikroorganismen miteinander & sind aufeinander angewiesen - Großteil MOs unkultivierbar
• iChip (Alternative Kultivierungsmethode) - tragen kleine Vertiefungen  --> werden mit Verfestigungsmittel gefüllt (z.B. Agar) --> werden mit semi-permeablen Membranen von beiden Seiten abgedeckt - vorher beimpft man die Vertiefungen mit Probe --> iChip wird an den entsprechenden Standort zurückgebracht (wo man die Probe her hat) - so können die Mikroorganismen durch die semi-permeable Membran Nahrung von ihrer natürlichen Umgebung aufnehmen => höherer Kultivierungserfolg --> MOs werden ihrer eigenen Umwelt ausgesetzt
• Meta**OMICS Meta = Umwelt Omics = Gesamtheit einer Probe wird angeschaut --> Kultivierungsunabhängige Methoden erlauben funktionelle Diversität auf versch. Ebenen zu untersuchen (z.B. alle Proteine werden angeschaut; Metaproteomik) (oder RNA, Metabolite)
• 16S rRNA - Komponente einer kleinen Untereinheit des prokaryotischen Ribosoms - wird verwendet als 'housekeeping gene' Marker für die Identifikation & Klassfizierung von Prokaryoten Gründe: - die Seqenz ist in fast alles bakteriellen Spezies auffindbar - ist hoch konserviert
• Diversität von Cyanobakterien --> meist in der Lage Stickstoff zu fixieren --> viele Gruppen unter scheiden sich in ihrer Morphologie - einzellig - kolonienbildend - filamentös - zystenbildend (runde Zellen) - filamentös & verzweigt
• Arten von Stickstofffixierung in Cyanobakterien --> Enyzm Nitrogenase reagiert empfindlich auf Sauerstoff Wege Stickstofffixierung parallel zu oxygener Photosynthese stattfinden zu lassen: --> Stickstofffixierung findet nur nachts statt mithilfe von 'innerer Uhr'                                    (keine Photosynthese=kein Sauerstoff) --> vorübergehende Unterdrückung der Photosynthese (Trichodesmium) --> Ausbildung von Heterozysten (spezialisierte Zellen, in denen die enzymatische Fixierung des Luftstickstoffs durch das Enzym Nitrogenase stattfindet) - Photosystem II arbeitet nicht = kein Sauerstoff & eine dicke Außenschicht grenzt die Zellen von dem äußeren Sauerstoff ab
• Vermeidung von Sauerstoffstress (bei Prokaryoten) => Bildung Schleimhülle, die verhindert, dass Sauerstoff in Kontakt mit der Zelle tritt
• Stickstofffixierung Pyruvat (organischer Kohlenstoff) = Elektronenquelle - Elektronen werden über mehrere Enzyme (Flavodoxin, Nitrogenase reduktase) und unter ATP-Verbrauch auf Nitrogenase übertragen - Nitrogenase fixiert Stickstoff, dieser wird zu NH3 (Ammoniak) oxidiert
• 16S rRNA Phylogenie vs. niFH Phylogenie niFH -> codiert Nitrogenase Enzym  - Phylogenie deckt sich in vielen Fällen nicht - NiFH-Gen ist stark von horizontalen Gen-Transfer betroffen (wird zwischen MOs ausgetauscht, unabhängig von Verwandtschaft)

back  |  next 1 / 1