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Mikroökologie (Fach) / Mikroökologie - Notizen Melissa (Lektion)

Diese Lektion wurde von TobiasMeyer erstellt.

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• Was sind Mikroorganismen (Morpholog. Begriff)?  mikroskopisch kleine Organismen, einschließlich der Viren, die aus einer einzelnen Zelle oder Zellgruppe bestehen.Beispiel: Bakterien auf einer Bleistiftspitzeintensiver Bewuchs prokaryotischer Mikroorganismen aus der Gruppe der Bakterien Beispiel: Bakterien im Wasser einer Munddusche
• Mikroorganismen finden sich in allen drei Domänen der taxonomischen Einteilung des Lebens Unterscheide: Zelluläre Organismen vs. Subzelluläre Strukturen (Partikel) Zelluläre OrganismenBakterien (Bacteria, Archaea)AlgenPilzen (inkl. Flechten)ProtozoenMikrometazoen??? Subzelluläre Strukturen (Partikel)Virensubvirale Agenzien (z.B. Viroide)Plasmidespringende Gene(Bakteriophagen)
• Wie groß sind Mikroorg.? 20nm bis < 1mm
• Wie kann man Bakterien sehen oder die Zellzahl bestimmen? unter Mikroskop sichtbar durch bestimmte Techniken: Phasenkontrast/ HellfeldBeispiel: Hellfeldbild einer Kultur von Rhodospirillum rubrum Zellzahlbestimmung durch Messung der OD trüber Zellsuspensionen/ Flüssigkulturen Beispiel: Flüssigkulturen von Escherichia coli unterschiedlicher optischer Dichte~7,6 x 109 Zellen von Bacillus subtilis (Flüssigkultur)geschätzte Weltbevölkerung ca. 7,69 x 109 Menschen
• Wieviele prokaryontische Zellen gibt es auf der Erde (geschätzt)? 5 Quintillionen (4-6x10^30)
• Wie ist die prozentuale Verteilung von Mikroorg. auf der Erde? Wasser 1 bis 3 %Boden 4 bis 7 %Sedimente 90 bis 95 % marines Sediment (Beispiel: Sediment des Vitter Bodden (Station: Ziegelort))Prof. Dr. Jürgen Overbeck (MPI für Limnologie, Plön grundwasserleitend (Beispiel: Grundwasserleiter Wankendorf)) (Herbizide und Pestizide schwer umzusetzen von Mikroorganismen, sehr langsame Mineralisierung)
• Vergleiche die Anzahl menschlicher Körperzellen und seine Normalflora Körperzellen und Bakterien des menschlichen Körpers Körperzellen: ca. 1013 Zellen ~ca. 10 BillionenNormalflora des Menschen: 1014 Bakterienzellen ~ca. 100 BillionenMundschleimhautzelle bewachsen mit BakterienBakterien auf der Zunge: 1014 - 1013 = 9 x 1013Bakterien auf der menschlichen Haut (REM-Aufnahme)90 Billionen mehr Bakterienzellen als Körperzellen
• Was sind Phagen? Gamma-Phagenkeine Organismen, sondern Strukturenhäufigste Lebensform auf der Erde Bakteriophagengeschätzt 10^30 bis 10^32 weltweit
• Was sind Mikrobiota? mikrobielle Lebensformen in einem Habitat oder innerhalb eines Wirtes
• Was ist ein Metaorganismus (= Holobiont)? Assoziation mit synergistischen Wechselbeziehungen bestehend aus dem:pflanzlichen oder tierischen WirtBacteria, Archaea, Pilzen, Viren und zahlreichen anderen Arten einschließlich symbiotischer Algen (= Mikrobiota)Wirt <-> assoziierte Prokaryoten
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• Was ist ein Hologenom? genetische Information eines Wirtes und seiner Mikrobiota
• Was ist eine Kolonie? kann mehr als 10 Millionen [107] einzelne Zellen enthaltenBeispiel: Petrischale mit Kolonien mariner Bakterien (Ausstrich & Kolonie von Photobacterium sp.)
• Wie alt sind die ältesten noch lebenden Zellen? ca. 30.000 Jahre (Permafrost)
• Erzähle etwas über das Archaikum Äon: Archaikum 4,0 bis 2,5 Ga BP (Gigajahre before present)Entstehung des Lebens (4,0 bis 3,8 Ga BP)Bändereisenerze (Banded iron formations = Bifs)massive terrestrische Eisenoxid-Ablagerungenentstanden im Archaikum durch anoxygene und oxygene Phototrophie
• Was ist ein Inividuum (bei Mikroorganismen)? Einzelzelle oder Zellgruppe
• Was ist ein Coenobium? Zellverband aus Einzelzellen (alle alleine lebensfähig)Tochterzellen bleiben nach der Teilung durch eine gemeinsam ausgeschiedene Gallerte oder durch die Zellwand der Ursprungszelle miteinander verbunden.Beispiel: Uroglena sp. (Chrysophyceae)
• Was ist ein Habitat (bei Mikroorg.)? Lebensraum eines Organismus (Individuums) (vereinfacht: „Adresse“)Beispiel: mikrobielle Gemeinschaft einer Pflanzenwurzel
• Was ist ein Stamm, was ein Klon, was eine Zelllinie? Stamm (= Klon = Zelllinie) Zellgruppe bestehend aus genetisch identischen Nachkommen einer Einzelzelle, die durch Zellteilung auseinander hervorgegangen sindVerwendung bei Bacteria und ArchaeaBenennung mit Buchstaben und Zahlen, z.B. Escherichia coli K12Stämme mit ähnlichen Eigenschaften: Art
• Wie gewinnt man eine Reinkultur bei Bakterien? Verdünnungsreihe z.B. einer BodenprobeDrigalskispatel zum gleichmäßigen Verteilen flüssiger Proben auf der AgaroberflächePlattierung einer Verdünnungsreihe NA-Platten beimpft mit den Verdünnungen 10-4 bis 10-7 der Bodenprobe – Wachstum von Bakterien-KolonienImpföse zum Vereinzeln der BakterienAusglühen einer ImpföseGewinnung einer Reinkultur, Reinigungsausstrichz.B. von Serratia marcescensdrei Mal gereinigte und überimpfte Einzelkolonie ist Ausgangspunkt für den Bakterienstammeine Einzelkolonie besteht aus genetisch identischenChapter 4 Dilution Streaking Technique
• Was sind Biospezies? Biospezies (Fortpflanzungsgemeinschaft) Gruppe sich tatsächlich oder potentiell kreuzender natürlicher Populationen, die von anderen durch Isolationsmechanismen reproduktiv isoliert sind (also nicht verbastardieren)
• Was ist eine Art (bei Prokaryonten)? Prokaryotische Art Gruppe von Bakterienstämmen mit einem hohen DNA-DNA-Homologie-Wert (70% & mehr) oder einem hohen 16S rDNA-Homologie-Wert (97%)De- & Renaturierung von doppelsträngiger DNADNA:DNA-HybridisierungVerwertung von Citrat (Indikator: Bromthymolblau)Bildung von Acetoin aus Glucose (Indikator: Kreatin)Differenzierung der EnterobacterUnterschiede: Citrobacter, Klebsiella, Enterobacteraktuelle Taxonomie & SystematikPhylogenetische Klassifizierung
• Was ist die Phylogenie? Phylogenie Lehre von der stammesgeschichtlichen Entwicklung der Organismen im Laufe der Erdgeschichtehäufig verwendeter phylogenetischer Marker:Basensequenz der 16S (Bacteria, Archaea) bzw. 18S rDNA (Eukarya)
• Sind alle Mikroorganismen kultivierbar? Nein, derzeit nicht
• Was sind Ökotypen? genetisch unterschiedliche Stämme einer Bakterienart, die die gleiche ökologische Nische besetzen
• Nenne drei Beispiele pathogener Mikroorganismen KariesMikrokolonien von Bakterien (li, Modell einer Zahnoberfläche – 6h im Mund)Zahnbelag (aus Streptokokken; Pfeil: S. sobrinus) MykoseMikrosporie (Microsporum canis)Pilzbefall, Ausschlag mit ringförmiger Rötung, von jungen Katzen übertragen Wanderröte (Erythema migrans)(typisches Symptom für Lyme-Borreliose)Übertragung von Borrelia burgdorferie durch Zecken
• Nenne Aspekte der Endosymbionentheorie Endo-Symbionten-Theorien Mitochondrien und ChloroplastenDie Bakterien in höheren LebewesenEndocytosymbioseerste primäre Endocytosymbiose (Aufnahme einer fermentierenden Zelle [Bacteria] durch eine methanogene Zelle [Archaea] nach Martin und Müller, 1998)gelöste organische Substrate  Bacteria: ATP und Kohlenhydrate  Archaea: Acetat, CO2, H2  Kohlenhydrate und ATP -> CH4 Zweite primäre und sekundäre Endocytosymbioseheterotrophe ZellePhylogenetischer Stammbaum der EukaryaVorläufer der Chloroplasten 1,2 Ga BP (1,2 Mill. Jahre)Vorläufer der heutigen Mitochondrien ca. 2,0 GA BP (2,0 Mill. Jahre)
• Was ist die Generationszeit g? Generationszeit (g) das für die Verdopplung der Zellzahl (Einzelzelle oder Population) benötigte Zeitintervallartspezifisch und abhängig von MilieubedingungenBeispiel: Generationszeit von Escherichia coli: 20 minexponentielles Wachstum von Bakterienzellen
• Was bedeutet Phagocytose? Nenne Beispiele Phygocytose Einverleibung fester (un)belebter Bestandteile in lebende ZellenBeispiel: Phygocytose von Zellen von Yersinia pestis durch J774A MakrophagenBeispiel: Phagocytose von Bacillus mehaterium durch einen menschlichen MakrophagenBeispiel: Phagocytose von Bakterien durch eine Amöbe
• Was sind Makrophagen? „Fresszellen“ des Blutes und der Lymphe (zu den Leukocyten gehörend; 5-8%)
• Wie wird aus einem Lamm ein Wolf? Und was will Melissa damit sagen??? durch lysogene Konversion (Entstehungsweg für Pathogenität) Keine Ahnung..
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• Auf welche 4 Arten können MO das Festgestein besiedeln? chasmolithisch, endolithisch, epilithisch, hypolithisch
• Was ist ein Phasenwechsel (Thema: Inversion) Phasenwechsel (=Phasenvariation)periodische Änderung des Phänotyps durch periodische Inversion eines GensÄnderung der Aminosäurezusammensetzung des Flagellins (H1- bzw. H2-Flagellin)Immunevasion
• Was ist horizontaler Gentransfer? Austausch von Genen mit Nachbarzellenerste drei entfalten in Kombination mit horizontalem Gentransfer ökologische Relevanz Weite Verbreitung genetischer Information innerhalb der Bacteria
• Nenne Aspekte des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses bei MO Verhältnis von Oberfläche zu Volumenmit abnehmendem Zellradius steigt das Oberflächen-zu-Volumenverhältnis deutlich anVerhältnis von Oberfläche zu Volumen bei Mikroorganismen mit unterschiedlichem ZellradiusProtozoenzellen geringeres Verhältnis bei größerem Zellradius
• Welche Bedeutung hat das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen? Größe beeinflusstRate der NahrungsaufnahmeAbgabe von Stoffwechselendproduktengeringere Größe: besserer Stoffaustausch und höhere Umsatzraten
• Was bedeuten folgende Begriffe: homoio-            poikilo-             -phil                -phob               -tolerant          sten-, sten-      eury-                oligo-               meso-             poly-                hyper- homoio-            gleichpoikilo-             wechselnd-phil                 liebend-phob               meidend-tolerant           ertragendsten-, sten-      engeury-                weitoligo-               wenigmeso-              mittelpoly-                vielhyper-              sehr viel, übergroß
• Beschreibe Aspekte physiologischer Toleranz-/ Potenzbereich und ökologische Amplitude eines Organismus Intensität des Faktors (x-Achse) und positive Wirkung des Faktors (y-Achse)Potenzbereich der Art (ökologische Amplitude)Pessimum – Pejus – Optimum – Pejus – Pessimumaußerhalb des Pessimums Nichtexistenz
• Was für einen Wassergehlat haben MO? 70-85%
• Wie ist eine Balterienzelle zusammengesetzt? 70% Wasser H2O30% Chemikalien
• Was ist der (absoluter) Wassergehalt? der durch Trocknung bis zur Gewichtskonstanz bei einer Temperatur von 60°C (Bestimmung organischer Substanzen) bis 105°C (Standard) aus einem Substrat (Feuchtgewicht, z.B. Boden oder Sediment) entfernbare Wasseranteil (Gravimetrische Bestimmung)g Wasser / g Substrat oder Gewichtsprozente: % [w/w] (g Wasser / 100 g Substrat)
• Was ist die Wasseraktivität (aw)? Maß für das verfügbare Wasser in der Umweltaw = Pd/PsPd Dampfdruck des von den Mikroorganismen besiedelten Mediums(= Dampfdruck der Luft im Gleichgewicht mit einer Substanz oder einer Lösung) Ps Sättigungsdruck des reinen Wassers bei derselben Temperatur und dem selben LuftdruckMaximalwert: aw = 1,0 (= kondensierende Feuchte)Minimalwert: aw = 0,0 (= absolute Trockenheit)Wachstum von Mikroorganismen bei: aw = 1,0 bis 0,6
• Was sind Xerophile? Organismen, die trockene Lebensräume bevorzugen
• Welche Konservierungstechniken gibt es? Konservierungstechniken 1. Änderung des Wassergehaltes TrocknungLufttrocknung: Dörrobst, Stock- & Klippfisch, PilzeSprüh- & Gefriertrocknung: Trockenhefe2. Änderung der Wasseraktivität SalzzugabePökeln, Salzgurken, SalzheringZuckerzugabeMarmelade, Gelee, kandierte Früchte
• Beschreibe Wachstumsunterschiede des Schimmelpilzes (Aspergillus niger, Konidienträger) bei konstantem absolutem Wassergehalt aber verschiedenen Wasseraktivitäten Wachstum von Schimmelpilzen bei 100 ml Saft / 0 g Zucker und bei 75 ml Saft / 37,5 g ZuckerVerringerung von Schimmelpilzen erst bei 50ml Saft / 50g ZuckerVerhindern von Schimmelpilzen bei 50ml Saft / 60 g Zucker
• Was ist Osmophilie?  Zum Wachstum werden hohe Konzentrationen osmotisch wirksamer Substanzen benötigt
• Was ist Osmotoleranz? Wachstum auch noch bei hohen Salz- oder Zuckerkonzentrationen
• Was sit Halotoleranz? Bakterien tolerieren höhere Konzentrationen von NaCl, benötigen es aber nicht zum Wachstum
• Was sit Halophilie und woe lassen sich halophile Org. einteilen? Halophilie (Salzbedürftigkeit) Bakterien benötigen immer NaCl zum Wachstumz.B.: Halobacterium spp.Purpur-Färbung einzelner Becken einer Saline durch Anreicherung von HalobakterienRotfärbung entsteht, sobald die Salzlösung ihre Sättigungskonzentration erreicht & das KochsalzEinteilung halophiler Organismenschwach halophil: 1 bis 6 % NaClmoderat halophil: 6 bis 15% NaClextrem halophil: 15 bis 30 % NaClRotfärbung von Salinen durch halophile Archaea (Bakterio rodopsin)  Phototrophie aber keine PhotosyntheseFärbung: Bacterioruberin und Bacteriorhodopsin von HaloarchaeaHalobacterium salinarum Kolonien von Halomicrobium sp. aus Steinsalzoptimales Wachstum von Halobacterium sp. bei 25 % (w/v) NaCl#extrem halophile Archaeaderzeit 14 anerkannte Gattungenextrem halophile Gattungenphylogenetischer Stammbaum Archaea (16S-rDNA)
• Welche Ansprüche an den pH-Wert haben Bakterien (und Pilze)? pH-Ansprüche bei Bakterien viele Bakterien wachsen in einem weiten pH-Bereich von etwa 4 Einheitenbesseres Wachstum im Bereich von 2 pH-Einheiten Natürliche Lebensbedingungenmeist zwischen pH 5 und 9Optimum vieler Organismen innerhalb dieser Breitenur wenige Arten können bei pH-Werten unter 2 oder über 9 wachsen Bevorzugte oder tolerierte pH-Werte Pilze bevorzugen niedrigere pH-Werte.Bakterien bevorzugen meist neutrale oder höhere pH-Werte.
• Was ist Neutrophilie? Organismen, deren Wachstumsoptimum bei pH-Werten um den Neutralpunkt (pH 6 bis pH 8) liegt

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