Mikrobiologie - Biologie online lernen

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Biologie (Fach) / Mikrobiologie (Lektion)

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Diese Lektion wurde von niklas1995 erstellt.

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Wie groß ist ein hundsnormales Bakterium? Größe Bakterium: 1-2 Mikrometer
Welches Auflösungsvermögen hat das menschliche Auge? menschl. Auge: bis zu 200 Mikrometer Auflösungsvermögen= Minimalabstand, um zwei getrennte Punkte als getrennte Objekte wahrgenommen zu werden)
Welche Produkte aus dem täglichen Bereich enthalten Mikroorganismen oder sind durch das Wirken von Mikroorganismen entstanden? Nennen Sie vier Bespiele und begründen kurz, was Mikroben jeweils leisten. Joghurt – Milchsäurebakterien, Milchsäureproduktion Bier -> Hefen; alkoholische Gärung Blauschimmelkäse -> Edelschimmelpilze; Laktoseabbau Herstellung von Medikamenten -> z.B. Hormon Insulin durch Bakterien (e. coli) oder Hefen
Mit welchen 4 Leistungen hat Louis Pasteur zum Goldenen Zeitalter der Mikrobiologie beigetragen? 1. Erfindung der Pasteurisierung 2. Erfindung des Impfens 3. Widerlegung der Theorie der Urzeugung (= Lebewesen seien aus unbelebter Materie entstanden 4. Gärung wird durch Mikroorganismen hervorgerufen
Was versteht man unter "Pasteurisieren"? Teilentkeimung von Produkten wie z.B: Milch oder Medien durch Erhitzen 1. Abtöten der vegetativen Zellen durch Erhitzen auf 75 bis 80 Grad 2. für 5-10 Min Milch: Kurzzeiterhitzung: 20s, 71,5 – 74 C Hocherhitzung: 2-5s 85 - 87 C Ultrahocherhitzung: 1 -2 s 135 – 150C (mit überhitztem Wasserdampf)
Rekapitulieren Sie die Koch‘schen Postulate. 1. Krankheitserreger muss immer mit Krankheit assoziiert sein und darf in gesunden Tieren nicht nachgewiesen werden 2. Der mutmaßliche Erreger muss in Reinkultur gezüchtet werden 3. Reinkultur (1.) des mutmaßlichen Erregers muss im gesunden Tier die Krankheit auslösen -> Überprüfung durch Infektion 4. Der krankheitsinduzierende Organismus muss reisoliert werden, sodass Reinkultur (2.) mit dem ursprünglichen Erreger identisch sein muss
Was versteht man unter „Chemotrophie“, was unter „Chemolithotrophie“? Ordnen Sie Vertreter der Gattung Chromatium sowie E. coli einem Ernährungstyp zu. Chemotrophie = Organismus nutzt lichtunabhängig chemische Energiequellen für Stoffwechsel Chemolithotrophie = Organismus nutzt lichtunabhängig chemische Energiequellen für Stoffwechsel, wobei Gesteine als Elektronendonor (Lieferant/ engl. „Spender“) dienen Chromatium/Schwefelbakterien = (marine Thermalquellen; rund um schwarze Raucher) = Photolithoautotroph (desoxygene Photosynthese) Chromatium oxidiert Sulfid (H2S) zu Sulfat ([SO4]2-), welches in die Granula (Membranstapels) des Cytoplasmas eingelagert wird. -> betreibt desoxygene Photosynthese E. coli = Chemoorganoheterotroph -> fakultativ anaerob: kann unter anoxischen (Säuregärung) oder oxischen (Bei O2-Anwesenheit = Atmungskette) Bedingungen wachsen, Energiegewinnungsformflexibel
(a.) Was bedeutet "chemotroph"? (b.) Nennen Sie ein Beispiel für einen chemotrophen Stoffwechsel bei Bakterien oder Archaeen. Was ist in Ihrem Beispiel (c. ) Elektronendonor, (d.) Elektronenakzeptor und (e.) woraus wird die Biomasse gemacht? (a.) chemotroph = Organismus speist Stoffwechsel aus chemischer Energie (c.), (d.), (e.) Chemotropher Stoffwechsel von E. coli unter Anwesenheit von O2: (c.) Elektronendonor = Glucose (gleichzeitig C-Quelle) (d.) Elektronenakzeptor = O2 -> Elektronentransport via Atmungskette für Energiegewinn. Beim Durchfluss der E’s durch Atmungskette wird Großteil der Energie durch oxidative Phosphorylierung in ATP konserviert. (e.) Woraus wird die Biomasse gemacht? Aus Glucose + O2 entsteht CO2 und Wasser, Zwischenprodukt der Oxidation der Glucose ist ATP
Welche Zellformen von Bakterien kennen Sie? Nennen und zeichnen Sie drei Beispiele. Nennen Sie drei Mikroorganismen-Arten mit unterschiedlichen Zellformen. Kokken: Streptokokken, Staphylokokken, Diplokokken, Neisserien, Sarcinen Stäbchen: Eckige Enden, schlank, plump, kokkoid, fädig, spitze Enden Gewundene Stäbchen: Vibrionen, Spirillen, Spirochaeten (Mundspirochaeten)
Was sind Sarcinen? Sarcina centriculi: grampositives Bakterium mit Kokkenform Fermentationsprozess: 1. Glucose -> Abbau via Glykolyse -> Pyruvat 2. Regeneration von NAD+ (da anaerobe Bedingungen) über alkoholische Gärung: 2.1 Abspaltung eines CO2-Moleküls von jedem Pyruvat-Molekül -> Acetaldehyd entsteht 2.2 Alkoholhydrogenase (katalysierendes Enzym): reduziert Acetaldehyd zu Ethanol -> Regenration des NAD+ (eigentlich bei Hefen üblicher Stoffwechselweg) -> Durch Stoffwechsel entsteht Ethanol (C2H6O) und Kohlendioxid
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Welcher Zellform ordnen Sie Spirochaeten zu? Gewundene Stäbchen (3. Typus prokaryotischer Wuchsformen)
Aus welchen strukturellen Komponenten setzt sich Murein zusammen? Peptidoglykan -> aus Polysacchariden + Peptiden -> Vorkommen im Murein-Sacculus der Bakterien-Zellwand
Welche Typen von Zellwänden besitzen Archaea? Grundlegend von Bacteria abweichend und diverser: 1. Ohne Zellwand: Thermoplasmen -> Tetraetherlipide und Cholesterin zur Stabilisierung der Membran 2. Zellwände ohne Murein -> andere Zusammensetzung aus Aminosäuren-Polysaccharid-Komplexen -> Beispiel: Pseudomurein: Festigkeit entsteht durch glykosidische Bindungen und Quervernetzung
Zeichnen Sie schematisch ein Phospholipid auf. 1. Polare Gruppe aus Phosphat + Glycerin = hydrophil 2. Unpolare Gruppe aus Biphytanyl = hydrophobe Fettsäureschwänzche Polare Gruppe Unpolare Gruppe Unpolare Gruppe Polare Gruppe
Zeichnen Sie Ester- und Etherbindungen der Phospholipide auf. ...
Wodurch unterscheiden sich die Lipide der Archaea und Bacteria? Bacteria: Verknüpfung von Fettsäuren mit Glycerin über Esterbindungen Archaea: Verknüpfung von Isoprenoidalkoholen mit Glycerin über Etherbindungen
Wie teilen sich Bakterien? 1. Gleiche Produkte aus Zellteilung -> Zweiteilung (meisten Bakterien) 2. Ungleiche Produkte der Zellteilung 2.1 Einfache Knospung 2.2 Kospung von Hyphenenden 3.3 Zellteilung gestielter Bakterien 3.4 Polares Wachstum ohne Änderung der Zellgröße
Richtig oder falsch: Bakterien besitzen Cholesterin. Falsch -> Sterole wie Cholesterin nur bei Eukaryonten oder Thermoplasmen (Archaea), Bakterien = Prokaryonten
Was ist Lysozym, wie wirkt es, und wo kommt es vor? Lysozym = Muramidase spaltet 1,4 glykosidische Bindung in bakteriellen Peptidoglykanen der Zellwände durch Hydrolyse (=Spaltung der Bindung durch Reaktion mit Wasser) -> U.a. im menschlichen Speichel und Tränensekret zur Abwehr von Bakterien durch Lyse der Bakterienzielle
Warum besitzen Myxobakterien die größte Genome? Wegen der beachtlichen Eigengröße sowie der extrem komplexen Lebensweise: Gleiten oder Ziehen als Fortbewegung, Fähigkeit zur Synthese unterschiedlicher Substanzen (Antibiotika, Botenstoffe)
Warum besitzen Bakterien intracytoplasmatische Membranen? Nennen Sie drei Beispiele von Bakterien, die solche Strukturen besitzen. Intracytoplasmatische Membranen vergrößern Membranoberfläche -> Steigerung der Effizienz respiratorischer Prozesse Beispielorganismen: Chromatium, Thiocapsa, Rhodopspirillum
Nennen Sie zwei schlagkräftige Argumente, die für die Endosymbionten-Theorie sprechen. 1. Mitochondrien / Chloroplasten (Plastiden) 1.1 Eigenes, zirkuläres Genom (Prok. Genom auch zirkulär) 1.2 70s Ribosomen der Plastiden (wie Prok.; aus 50s und 30s UE) 1.3 Entstehung aus Zweiteilung (wie die meisten Bact.) 1.4 Doppelmembran: außen euk., innen prok. 2. 16s rRNA-Sequenz von euk. Plastiden zeigt Übereinstimmung mit Prokaryonten (Mitochondrien der Proteobacteria + Chloroplasten der Cyanobakterien)
Was sind Prostheken? Bakterien mit gestielter Form
Welche Unterschiede bestehen zwischen den Zellwänden grampositiver und gramnegativer Bakterien? Grampositiv (g+) gut anfärbbar Außen: 1. (häufig) S-Layer aus Proteinen und/oder Polysacchariden 2. Dicke Mureinschicht (Peptidoglykan) mit Teichonsäuren (20-40% der Trockenmasse) Innen: 3. Cytoplasmamembran -> Teichonsäuren werden von Gramscher Lösung angefärbt = Grund für G+ Gramnegativ (g-) Außen: 1. Äußere Membran aus Proteinen und Lipopolysacchariden (aus Polysacchariden + Lipoid-A. Lipoid-A = Endotoxin, krankheitsauslösend -> Leberschäden, Entzündungen im Magen) -> strukturgebend + Pearmabilitätsbarriere) 1.5 Periplasmatischer Raum 2. Dünne Mureinschicht 2.5 Periplasmatischer Raum 3. Cytoplasmamembran
Richtig oder falsch: Gram-positive Bakterien besitzen Teichonsäuren Richtig Teichonsäuren... a. ermöglichen Anfärbung und Kategorisierung in G+ (Gramsche Färbung) b. spielen wichtige Rolle für Ausprägung von Antibiotikaresistenzen
Richtig oder falsch: Penicillin ist ein Tetracyclin. Richtig Wirkungsweise (Quelle: Wikipedia) Es verhindert die Anlagerung von Aminoacyl-tRNA an die rRNA in der 30S-Untereinheit des Bakterien-Ribosoms. Dadurch wird die Translation und letztlich die Proteinbiosynthese gestoppt.
Erläutern Sie Struktur und Funktion eukaryotischer Cilien und Flagellen (Geißeln). Vergleichen Sie anschließend die Flagellen von Eukaryoten mit denen der Prokaryoten (hinsichtlich Struktur und Funktion). Euk. Cilien: Plasmafortsätze für Fortbewegung und Sinneswahrnehmung (Haarzellen des Ohres) Euk. Flagellen: Fädige Zellausstülpungen, welche durch aktive Formveränderung Fortbewegung ermöglichen (Ausschlagen der Flagellen) Prokaryotische Flagellen: Struktur und Funktion ähnlich wie Propeller, sodass in kurzer Zeit zwischen Schub und Zug umgestellt werden kann. Proteinfäden verformen sich nicht, sondern werden durch Motor in Bewegung gebracht vgl. dazu auch https://www.youtube.com/watch?v=hq4qrCNE1sA&feature=related https://www.youtube.com/watch?v=PlOfMifowP4
Was bewirkt die Umkehr der Rotationsrichtung der Flagellen/Geißeln bei E. coli? Einen Richtungswechsel: Statt Schub nun Zug (oder vice versa)
Wie können Bakterien „gleiten“? Über gleitende Bewegungen mit den Pili (= Zellanhängsel für Anheftung und Konjugation)
Wie bewegen sich Bakterien mit Hilfe von Flagellen fort? Wie bewegen sich Bakterien mit Hilfe von Flagellen fort? Antrieb des Flagellums/der Geißel durch zelleinwärts gerichteten H+-Fluss, welcher Motorproteine antreibt, welche ihrerseits das Flagellum in Bewegung setzen. H+Einstrom -> Motorproteine angetrieben -> Flagellumbewegung Entweder Schub oder Zug möglich (Propellor)
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Beschreiben Sie den Aufbau eines bakteriellen Flagellums. Bestehend aus: schiffsschraubenartiges Filament, welches über einen Haken an einen P-Ring gebunden ist, der über Motorproteine angetrieben wird. Dreiteilung: Geißelfilament (Flagellin), Geißelhaken, Verankerungskomplex. Motorproteine werden über einwärts gerichteten H+-Einstrom angetrieben (ähnlich ATP-Synthase) Flagellum ist in Zellwand des Bakteriums eingelagert, durchdringt daher äußere Membran, Peptidoglykanschicht sowie innere Membran
Wie schnell ist ein begeißeltes Bakterium? Wie häufig dreht sich die Flagelle? Wie viele Protonen werden pro Umdrehung verbraucht? Tempo: bis zu 60 Zelllängen/Minute (E. coli) RPS: 300 (E.coli) Fuel: 1000 Protonen pro Umdrehung (E. coli)
Welche Arten von Zelleinschlusskörpern kennen Sie und was haben sie für Funktionen? Endosporen -> langfristige Überdauerungsform, welche durch Nahrungsmangel induziert wird
Wodurch sind Endosporen charakterisiert? Ausgelegt auf maximale Überdauerungszeit: Metabolisch inaktiv, Resistenz (Hitze, Chemikalien, UV-Strahlung, Austrocknen), geringer Wassergeholt, hohe Lichtbrechung, Dipicolinsäure
Welche Schichten lassen sich bei einer reifen Endospore unterscheiden? (von außen nach innen): Exosporangius, äußere Sporenhülle, innere Sporenhülle, Cortex, Zellwand, Cytoplasmamembran, Cytoplasma
Wo kommt Dipicolinsäure vor? Wo ordnen Sie Diaminopimelinsäure ein? Dipicolinsäure: Bis zu 10% der Trockenmasse einer reifen Spore
Sind Endosporen lebende Zellen? Ja, allerdings metabolisch inaktiv.
Endosporenbildende Bakterien sind i.d. Regel Gram-negativen Bakterien. Falsch oder richtig? Falsch, Endosporenbildner sind i.d. Regel grampostiv, wie etwa: Bacillus, Clostridium, Anaerobacter Aber: Milchsäurebakt. sind Grampositiv, aber KEINE Endosporenbildner
Welche Funktion haben SASPs bei Endosporen-bildenden Bakterien? SASPs = Sporenproteine, welche bis zu 20% des Gesamtproteins einer Spore ausmachen -> schützen Sporen-DNA vor Umwelteinflüssen
Nennen Sie 4 wichtige Funktionen einer Endospore. - langfristige Überdauerfähigkeit - Resistenz gegen extreme Umweltbedingungen - Energie sparen - Erneutes Auskeimen zur vegetativen Zelle: Aus Endospore kann wieder aktives Bakterienstadium hervorgehen
Differenzieren Sie Oxidations- und Reduktionsmittel: Wer nimmt Elektronen auf, wer wird reduziert, wer wird oxidiert, wer gibt Elektronen ab? Oxidation = Elektronenabgabe Reduktion = Elektronenaufnahme Oxidationsmittel: ermöglicht Oxidation -> nimmt Elektronen auf, wird reduziert Reduktionsmittel: ermöglicht Reduktion -> gibt Elektronen ab, wird oxidiert vgl dazu auch https://www.sachsen.schule/~erzkoll/projekte/chemie1/loesungen_2.html https://www.youtube.com/watch?v=Y8Z4roilsbY
Wie ist der Elektronenfluss unter anoxischen Bedingungen? Substrat dient als Elektronendonator und Elektronenakzeptor zugleich (= Def. von Gärung) Vgl. dazu Atmungskette: Elektronenakzeptor: O2 Elektronendonor: NADH
Wie werden Elektronencarrier regeneriert? Durch (re)Oxidation, wie beispielsweise bei der alkoholischen Gärung durch die Umwandlung von Ethanal in Ethanol, durch welche NADH/H+ zu NAD+ regeneriert wird: Pyruvat – Pyruvatdecarboxylase -> Ethanal/Acetaldehyd – Alkoholdehydrogenase -> Ethanol
Woher kommt das ATP bei der Gärung? Aus der Glykolyse werden -> +2ATP werden gewonnen
Wo verbleiben die Reduktionsäquivalente NADH + H+ bei der Gärung? Werden aus der Glykolyse kommend im Rahmen der Gärung re-oxidiert, d.h. wieder zum Elektronenakzeptor NAD+ oxidiert (durch H/H+ Abspaltung)
Reaktionsgleichung für Alkoholgärung? Alkoholgärung: Glucose -> 2 Ethanol + 2 CO2 C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2CO2
Reaktionsgleichung für homofermentative Milchsäuregärung Glucose -> 2Lactat + 2H+ C6H12O6 -> 2C3H5O3- + 2H+ homo = nur ein Reaktionsprodukt
Reaktionsgleichung für heterofermentative Milchsäuregärung Glucose -> Lactat + 1H+ + C2H6O (Ethanol) + CO2 C6H12O6 -> C3H5O3- + H+ + C2H6O + CO2 hetero = mehrere Reaktionsprodukte
Nennen sie 6 Merkmale von Milchsäurebakterien. Berücksichtigen Sie dabei den Stoffwechsel, den Aufbau, die Ökologie und Lebensweise sowie die Zellformen 1. obligate Gärer -> nur Gärung, niemals Atmung (Stoffwechsel) 2. Grampositiv (Aufbau) 3. Nicht beweglich (Ökologie) 4. Keine Endosporenbildung (Ökologie und Lebensweise) 5. Anaerob, aber aerotolerant (Ökologie) 6. Zellformen: Kokken, Streptokokken, Stäbchen (Zellform)
Welche zwei Schlüsselenzyme der alkohol. Gärung kennen sie? Welche Funktion nehmen sie ein? Pyruvat-Decarboxylase Pyruvat ->Pyruvat-Decarboxylase -> Acetaldehyd/Ethanal + CO2 -> Wichtig: es werden keine Reduktionsäquivalente frei (Unterschied zu oxid. Decarboxylierung des Pyruvat) -> Reduktionsäquivalente erst durch Re-Oxidation des NADH/H+ zu NAD+ wiederhergestellt, dadurch wieder als Elektronenakzeptor verfügbar Alkoholdehydrogenase: katalysiert Reduktionsreaktion… Vom Aldehyd zum Alkohol (und vice versa) Ethanal/Acetaldehyd -Alkoholdehydrogenase -> Ethanol