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Allgemeine Mikrobiologie (Fach) / Klausur (Lektion)

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• Nenne 6 Kennzeichen von lebenden Zellen Metabolismus Vermehrung (Wachstum) Differenzierung Kommunikation Bewegung Evolution
• Welche elementaren Zeltfunktionen müssen für Wachstum und Vermehrung vorhanden sein? Codierungsfunktion und Maschinenfunktion
• Wann traten die ersten Mikroorganismen auf? Vor 4 Milliarden Jahren
• Gebänderte Eisenformationen geben Hinweise auf die Entwicklung eines neuen Stoffwechseltyps. Was kennzeichnet diese Eisenformationen und durch was wurden sie vermutlich verursacht? Kennzeichen: Eisen ist oxidiert ("Rost") -> unlöslichUrsache: "Erfindung" Sauerstoffproduktion (Photolyse von Wasser)
• Warum sind RNA-Moleküle für die Entwicklung von Leben prädestiniert? Kann kodierende und enzymatische Funktionen haben
• Nennen Sie typische Größen von Viren, Prokaryoten und eukaryotischen Zellen Viren: 0,01µm - 0,1µmProkaryoten: 1µm - 3µmEukaryoten: 50µm
• Was versteht man unter numerischer Klassifikation? künstliche Klassifikation auf Basis von Form, Metabolismus,...
• Welche Vorraussetzungen muss ein Gen erfüllen, um sich als Basis für eine sequenzbasierte Taxonomie zu eignen? Gen muss ubiquitär (überall) vorhanden seinmöglichst gerine Mutationsratemöglichst gleichmäßige Mutationsrate
• Welches Molekül bzw. Gen hat Carl Wiese für die Erstellung eines universellen Stammbaums des Lebens genutzt? Welche 3 Reiche konnte er mit seinen Arbeiten unterscheiden? Gen für Erstellung: 16-sRNA3 Reiche: Bakteria, Archaea, Eukarya
• Warum fehlen die Viren in dem universalen Stammbaum des Lebens? Viren besitzen keinen Stoffwechselkeine Proteinbiosynthesekein 16 sRNA
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• Was versteht man unter der Endosymbiontentheorie? Prokaryoten werden Symbionten in Eukaryoten
• Nennen Sie die Vorfahren von Mitochondrien und Chloroplasten. Mitochondrien: Purpurbakterien (Chemoorganotrophe Bakterien)Chlorosplasten: Cyanobakterien (Phototrophe Organismen)
• Nennen Sie die typischen Grundformen von Bakterien. Kokkus (Kugeln)Stäbchen
• Nennen Sie drei Bakteriengruppen, die zur Zelldifferenzierung fähig sind. CalobacterStreptomycetenMyxobakterien
• Nennen und skizzieren Sie die drei Grundtypen der Anordnung von Flanellen auf Bakterien. peritrich, polar, iophotrich
• Wie unterscheiden sich die Funktionen von Flanellen und Pili und Fimbrien? Flagellen: FortbewegungFimbrien: AnheftungsstrukturenPili: Erkennungsstelle für Phagen (DNA-Austausch)
• Was versteht man unter Magnetosomen, welche Funktion haben sie und wo finden sich magnetosomtragende Bakterien besonders häufig? Aufbau: MagnetitkristalleFunktion: Orientierung am MagnetfeldVorkommen: Bakterien im Schlamm von Gewässern
• Nennen Sie eine Gruppe von Speicherstoffen, die sich zur Bioplastik-Herstellung eignet. Polyhydroysalkanoate (Fettsäuren) -> Polyhydroxybuttersäure
• Nennen Sie zwei Grundfunktionen von Kapseln und Schleimen. Verdickungsmittel in Lebensmittelnals Schutz (vor Austrocknung oder Phagocytose)
• Wie unterscheidet sich die Organisation des Genoms von Prokaryoten und Eukaryoten? Prokaryoten vs Eukaryoten kein Chromosom ->ringförmig vs echtes Chromosom ->linear DNA frei im Cytoplasma -> keine Kernmembran vs Kernmembran (echter Zellkern)Exon (keine Introns) vs Exon und IntronsOperon vs PromotorPlasmid
• Welche Vorteile hat das besonders große Oberflächen/Volumen-Verhältnis von Mikroorganismen? schneller Stofftransporterleichterter MetabolsimusDiffusion ist nicht limitiert
• Wie bestimmt man Lebend- und Gesamtkeimzahl Lebendkeimzahl: Verdünnen, ausplattieren und Kolonien zählenGesamtkeimzahl: zählen mit Hilfe Mikroskop
• Skizzieren Sie die typischen Wachstumsphasen einer Flüssigkultur (batch Kultivierung). Welche Vorgänge laufen während dieser Phasen ab? 1: Lag-/Anlaufphase (anpassen an neues Medium)2: Beschleunigungsphase (Wachstum setzt ein)3: exponentielle Phase (konst. Wachstum µ=max)4: Übergangsphase (Wachstum langsamer aufgrund von Nährstoffmangel und Abfallprodukten)5: stationäre Phase ( Lyse und Wachstum halten sich im Gleichgewicht)6: Absterbephase (Zelllyse)
• Eine Bakterienkultur wurde mit einer optischen Dichte von 0,05 angezapft. Nach 4,5 Stunden hat sie eine Dichte von 0,4 erreicht. Wann ist eine optische Dichte von 0,8 erreicht? 3 Verdopplungen in 4,5 Stunden -> 1/3 = 1,5h (eine Verdopplung) nach (4,5+1,5=) 6h --> optische Dichte von 0,8
• Erläutern sie die Begriffe psychrophil, thermophil und acidophil psychrophil: kälteliebendthermophil: wärmeliebendacidophil: säureliebend
• Geben Sie jeweils ein Beispiel für Lebensräume thermophiler, barophiler und halophiler Mikroorganismen. thermophil: heiße Quellenbarophil: Tiefsee (druckliebend)halophil: Salzseen (salzliebend)
• Was versteht man unter kompatiblen Soluten und wie werden sie von den Zellen genutzt? interferieren nicht mit dem Stoffwechsel -> leiten sich vom Zentralstoffwechsel abOsmoprotektion
• Nennen Sie drei Grundfunktionen von Membranen. Abgrenzung von der UmgebungLokalisation von ProteinenEnergiekonservierung
• Erläutern Sie den Unterschied zwischen Diffusion und aktivem Transport. Wodurch ist die maximale Transportgeschwindigkeit bei Carriern begrenzt? Diffussion vs aktive Carrier entlang eines Konzentrationsgradienten vs funktioniert auch gegen Gradientenfreiwillig vs energieabhängignicht kontrollierbar vs sättigbar, Proteingekoppelt Transportgeschwindigkeit begrenzt durch: Umsatz des einzelnen Transporters, Summe aller Transporter in Zelle
• Nennen Sie in Bakterien etablierte Transportmechanismen und erläutern Sie insbesondere ihre Energetik. ABC-Transporter: primär aktiver Transporter (ATP-abhängig)Carrier/Permeasen: sekundär aktiver Transporter (Kopplung Substrattransporter an Ionengradienten ->Membrangradient)Diffusion: Konzentrationsunterschiede treiben TransportGruppentranslokation: PEP = Phosphoenolpyruvat
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• Erläutern Sie den Unterschied zwischen ABC-Transportern und sekundären Transportern (Energetik, Substratspezifität, Transportkapazität). ABC-Transporter Energetik: ATPAufbau: Komplex aus Bindeproteinen, Membranproteinen, Permease, ATPase-UntereinheitTransport: Hohe Affinität, niedrige Kapazität Sekundärer TransporterEnergetik: Gradient über MembranAufbau: PermeaseTransport: Niedrige Affinität, hohe Kapazität
• Nennen Sie Unterschiede im Zellwandaufbau von Gram-positiven und Gram-negativen Mikroorgansimen. positiv:dicke Peptidoglykanschicht, keine äußere Membran, kein Periplasma, Teichonsäure vorhandennegativ: dünne Peptidoglykanschicht, äußere Membran vorhanden, Periplasma vorhanden, keine Teichonsäure
• Wie wirkt Lyosozym? löst die Zellwände auf, indem β-1,4-Bindungen zwischen N-Acetylmuraminsäuren und N-Acetylglucosaminsäure zerstört werden.
• Wo werden die Bausteine für den Zellwandaufbau synthetisiert und in welcher Form werden sie aus der Zelle transportiert? Disaccharid auf NGlu + NMur + Peptidseitenketten wird im Cytoplasma synthetisiert und an Bactoprenol gebungen (Fertigbauweise)-> Energie wird dabei auch gleich mitgelierfert (durch Abspaltung von einem Peptid)
• Wie ist Bactoprenol aufgebaut und welche Funktion hat es? Aufbau: Undekaprenoldiphosphat (C55) = 11 IsopreneinheitenFunktion: transportiert hydrophilen Synthesebaustein über hydrophobe Cytoplasmamembran
• Wie erfolgt die Festlegung der Teilungsebene bei der Zellteilung? FTSZ-Ring
• Welche Funktion erfüllen Lipoproteine bei Gram-negativen Bakterien? verankern Peptidglykanschicht mit äußerer Membran
• Was ist die Funktion von Porigen und welchen Transporttyp katalysieren sie? Warum ist dieser Transporttyp aufgrund der Lokalisation sinnvoll? wassergefüllte Proteine -> erlaubt Diffusion von hydrophilen MolekülenAntrieb über Konzentrationsgradienten (ohne Ionengradient, ohne ATP)
• Welche Funktion erfüllen Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren? Teichonsäure: Bindung von Mg2+, Ca2+Lipoteichonsäure: Verknüpfung von Zellwand und Membran
• Nennen Sie drei mögliche Zellwandpolymere der Archaea. PseudomureinGlucoproteineHeteropolysaccharide
• Auf welchen zellulären Prozess wirken Penicillin und Vancomycin und was ist ihr jeweiliger genauer Wirkort/-mechanismus? Wirkort: ZellwandsynthesePenicillin: inhibiert Transpeptidase -> Quervernetzung über Peptidseitenkette unterbleibtVancomycin: maskiert Peptidsubstrat -> Quervernetzung unterbleibt
• Warum wirkt Penicillin nur auf wachsende Zellen? Zellwandsynthese findet nur bei wachsenden Zellen statt
• Wie wird Penicillin durch Bakterien inaktiviert? Resistenz durch Spaltung des β-Lactamrings (β-Lactamase)->Lactamase muss aus der Zelle um zu wirken
• Welches Antibiotikum würden Sie einsetzen, um ein intrazellulär lebendes, zellwandloses Bakterium zu bekämpfen? Tetracycline: Membrangängig, stört Proteinbiosynthese nicht Zellwandsynthese
• Nennen Sie die Hauptproduzenten von Antibiotika und ihren Lebensraum. Streptomyceten: leben im Boden
• Nennen Sie 4 Mechanismen der Resistenzbildung gegenüber Antibiotika. Kapseln, Schleime, Membran (äußere Myco-Membran) -> Eindringen in Zelle verhindernSpaltung -> β-LactamaseModifikation -> AcetyltransferasenTransport aus der ZelleÄnderung des targets (Aminoglycin)mehr target
• Was versteht man unter MRSA? Meticillin-resistente-Staphylococcus-aureus (Krankenhauskeim)
• Nennen Sie 2 Bakteriengattungen/-gruppen die zur Exo- bzw. Endosporenbildung befähigt sind. Exosporen: Streptomyceten, MyxobakterienEndosporen: Clostridien, Bacillus
• Wie wirkt Diplicolinsäure? kompelxiert Ca2+, führt zur Reduktion des Wassersinterkaliert in DNA
• Was sind SASPS? Welche Funktion erfüllen sie? small-acid-soluble-proteinsbinden DNA im Kern Schutz vor UV, Austrocknung, HitzeKohlenstoff-, Energiequelle während Keimung

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