Mikrobiologie (Fach) / Hefen und Schimmelpilze (Lektion)

 Beschreiben sie die wesentlichen Unterschiede zwischen der prokaryontischen und der eukaryontischen Zelle.  Was unterscheidet Hefen und Schimmelpilze von Bakterien?  Was verstehen sie unter dem Begriff Hefen?  Was verstehen sie unter dem Begriff Schimmelpilze?  Beschreiben sie die Zellformen und Zellverbände von Hefen.  Beschreiben sie die Zellformen und Zellverbände von Schimmelpilzen.  Beschreiben sie die sexuelle Vermehrung von Pilzen (Prinzip, Ziel, Beispiele)  Beschreiben sie die Formen der asexuellen Vermehrung von Pilzen (Prinzip, Ziel, Beispiele).  Beschreiben sie die Substrat- und Milieuansprüche von Hefen und Schimmelpilzen.  In welche Hauptgruppen werden die Pilze eingeteilt. Welche grundlegenden Eigenschaften hat die jeweilige Gruppe (Mycel, Zellwand).  Beschreiben sie die Gruppe der Basidiomyceten (Eigenschaften, Vertreter)  Beschreiben sie die Gruppe der Oomyceten (Eigenschaften, Vertreter).  Beschreiben sie die Gruppe der Chytridiomyceten (Eigenschaften, Vertreter).  Beschreiben sie die Gruppe der Zygomyceten (Eigenschaften, Vertreter).  Beschreiben sie die Gruppe der Ascomycten (Eigenschaften, Vertreter).  Beschreiben sie die Gruppe der Deuteromyceten/Funghi imperfecti (Eigenschaften, Vertreter).  Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Aspergillus?  Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Penicillium?  Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Saccharomyces?  Beschreiben sie die Gruppe der Basidiomyceten (Eigenschaften, Vertreter).  Beschreiben sie die phylogenetische Gruppe der Schleimpilze.

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• Wesentliche Unterschiede der eukaryontischen zur prokaryontischen Zelle stärkere Kompartimentierung, höhere Komplexität, größere Dimensionen Ribosomen: abweichend in Größe und Form (80S -> Prokaryonten: 70S) frei im Cytoplasma und im ER System an intrazellulären Membranen (Zisternen- und Röhrensystem): ER: Syntheseort für Membranlipide Golgi-Apparat: schnüren Vesikel, die Enzyme enthalten, ab -> freigesetzt durch Exocytose Vakuole: Speicherort für niedermolekulare Verbindungen, Reaktionsraum Peroxisomen: enthalten Oxygenasen Mitochondrien: Organellen der Energiegewinnung durch Atmung, vermehren sich durch Zellteilung, besitzen eigenes Chromosom, enthalten 70S-Ribosomen (Prokaryonten) => Endosymbiontenhypothese
• Was unterscheidet Hefen und Schimmelpilze von Bakterien? größere Zellen, größeres Genom, Zellkompartimentierung, geringere Stoffewechselleistung bezogen auf die Biomasse als Bakterien/Archae morphologische Differenzierung: Pilzzelle als Bestandteil einer "fadenförmigen" Hyphe (Gesamtheit = Mycel), einige Untergruppen wachsen einzellig als "Hefen" Hyphen wachsen apikal asexuelle und sexuelle Vermehrung (unterschiedliche Sporenarten)
• Was verstehen Sie unter dem Begriff "Hefe"? einzellige Pilze, mikroskopisch klein, unbeweglich (unbegeißelt) Eukaryonten: haploid oder diploid Zellwand: Aufbau aus Polysacchariden (Glucane, Mannane) Sprossung: typische asexuelle Nebenfruchtform (alle Hefen) Ascosporen: typische sexuelle Hauptfruchtform (manche Hefen) vielzellige Stadien: teilweise möglich, dimorphe Pilze
• Was verstehen Sie unter dem Begriff "Schimmelpilze"? Zellform: Hyphe, Verbandsform: Mycel Hyphen mikroskopisch klein, Mycel kann makroskopisch sichtbar sein (Schimmelpilzkolonien) Hyphe: unbegeißelete Zellen filamentöse Pilze, die in der Mehrzahl zu den Ascomyceten und Zygomyceten gehören
• Zellformen und Zellverbände von Hefen eiförmig, ca. 10 µm Durchmesser, (seltener stäbchen- oder zitronenförmig) Zellverbände: Sprossmycel bei ovoiden Zellformen Pseudomycel bei länglichen Zellformen echtes Mycel temporär bei dimorphen Pilzen
• Zellform und Zellverbände von Schimmelpilzen Zellform: Hyphe Zellverband: Mycel Luftmycel Substratmycel Vermehrungsorgane (Sporen, Sporenträger,....) Mycelsonderformen: untypische Wuchsformen: bei Wachstum in Flüssigkeiten, Sauerstoffmangel, suboptimalem Nährstoffangebot Überwinterungsstadien: Hartmycel, Clamydospore, Sklerotium, Dauerspore  
• Sexuelle Vermehrung von Pilzen Sexuelle Sporen Sporenbildung beinhaltet genetische Rekombination (Meiose) sporadisches Ereignis oder Teil des Entwicklungszyklus eines Schimmelpilzes Ziel: optimaler Erhalt der Art ("Qualität") Typen von sexuellen Sporen: Oosporen (Oomyceten) Zygosporen (Zygomyceten) Ascosporen (Ascomyceten) Basidiosporen (Basidiomyceten) Bildung von Sporen: Fusion zweier kompatibler Kerne bzw. Chromosome => Fusionsprodukt (Gameten) => nach Wandverstärkung: "sexuelle" Sporen Eigenschaften: relativ widerstandsfähig (Übewinterungsformen) Wachstum wird in ungünstigen Milieubedingungen gefördert
• Formen der asexuellen Vermehrung von Pilzen Prinzip - Ziel - Beispiele Asexuelle Vermehungsformen (Nebenfruchtfomen) keine genetische Rekombination (vegetativ) Klone: höhere Mutationsrate (kann auch evolutionäre Chance sein) Ziel: massenhafte Verbreitung der Art ("Quantität") Typen asexueller Vermehrung: - Vegetative Sporen: Sporangiosporen (Oo-, Zygo-, Chytridiomyceten): endogen in Sporangien gereift Konidiosporen (Asco-, Deuteromyceten/Funghi imperfecti): exogen gereift, baumartige Gebilde - Sprossung: Entspricht im Prinzip einer Teilung mit dem Unterschied, dass Mutter- und Tochterzelle morphologisch differenzierbar sind - Teilung: Selten einzelne Hefearten (Anstelle der Sprossung); man kann nicht mehr zwischen Mutter- und Tochterzelle unterscheiden - Mycelfragmentierung: Segmentierung von Hyphen oder Zerfall größerer Mycelbereiche in konidiosporenähnlihce Zellen => Arthrosporen
• Substrat- und Milieuansprüche von Hefen und Schimmelpilzen heterotroph: organische Substanz als C- und Energiequelle Saprophyten: wichtige Destruenten komplexer Naturstoffe (zB Lignin), massive Vorrats- und Naturstoffschädlinge! fakultative und obligate Parasiten: Pflanzen (viele Arten), Tier und Menschen (wenige Arten) Symbiosen: im Baumwurzelbereich (Mykorrhiza), mit Algen (Flechten) chemoorganoheterotroph (Energie durch Veratmung organischer Substanzen) Gärung ist nur vorübergehend möglich: für die Synthese essentieller Bestandteile ist Sauerstoff nötig - sind diese im Medium vorhanden (Pansen, Sedimente in Seen), ist anaerobe Lebensweise möglich pH-Optimum: meist pH 4 - pH 6 Temperatur-Optimum: meist 20 - 25°C aw-Wert: hohe Trockentoleranz (sogar bis 0,65!)
• In welche Hauptgruppen werden Pilze eingeteilt? Grundlegende Eigenschaften jeder Gruppe (Zellwand, Mycel) Basidiomyceten zB. die Pilze im Wald = Ständerpilze Oomyceten unseptiertes Mycel Zellulosezellwand Zoosporen Chytridiomyceten unseptiertes Mycel Chitinzellwand Zoosporen Zygomyceten unseptiertes Mycel Chitinzellwand Ascomyceten septiertes Mycela Chitinzellwand Deuteromyceten/Funghi imperfecti septiertes Mycel Chitinzellwand keine bekannte Hauptfruchtform asexuelle Sporen (Konidiosporen) ca. 1/3 der bekannten Arten -> wenn aus dieser Gruppe eine Fruchtform gefunden wird, kommt sie zu den Ascomyceten
• Basidiomyceten Eigenschaften, Vertreter Ständerpilze - Pilze im Wald septiertes Mycel fast alle makroskopischen Pilze Vertreter: Rost- und Brandpilze Weißfäulepilze Braunfäulepilze Höhere Basidiomyceten: "vertrauter" Fruchtkörper
• Oomyceten Eigenschaften - Vertreter unseptiertes Mycel Zellulosezellwand, Hyphen haben keine Querwände Zoosporenbildung in bestimmten Entwicklungsstadien meist keine Steroide in der Membran (unempfindlich gegenüber dem Steroidstoffwechsel angreifender Funghizide!) Vertreter: Falscher Mehltau (Peronospora lamii): phytopathogen bei vielen Nutz- und Wildpflanzen Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffel (Phytophtora infestans): wirtschaftlich sehr bedeutend - auch bei anderen Pflanzen, Auslöser der historischen Hungersnot in Irland    
• Zygomyceten Eigenschaften - Vertreter "Jochpilze" septiertes Mycel Chitinzellwand Landbewohner, unbewegliche Sporen (im Sporangium gebildet) Bedeutung: biochemische Transformationen, wichtige Mykorrhizabildner Vertreter: Brotschimmel Rhizopus nigricans Köpfchenschimmel Mucor sp.: watteartig, rel. große Sporangien, sehr häufig im Boden, auf Mist, auf LM und FM Hutschleuderer Pilobolus sp.: Abschleudern der Sporangien charakteristisch
• Chytridiomyceten Eigenschaften - Vertreter meist mikroskopisch kleine Vertreter von Land- und Wasserpflanzen einige saprophytische Vertreter Zellwand aus Glucan und Chitin einfach begeißelte Zoosporen, unstrukturierte Hauptfruchtform (komplexe Zyklen) zB. Erreger von Kartoffelkrebs und Schwarzbeinigkeit bei Kohl, Chitin- und Zelluloseabbauer Vertreter: Chytridium sp.
• Ascomyceten Eigenschaften - Vertreter Schlauchpilze ca. 60.000 Arten sexuelle Sporen werden in Schläuchen (Asci) gebildet asexuelle Vermehrung durch Konidien septierte Hyphen Vertreter: Mutterkornpilz: Mutterkornalkaloide im Sklerotium, auf Getreide (v.a. Roggen), Gräsern; starkes Nervengift; in geringer Dosierung für die Blutstillung einsetzbar Echter Mehltau Roter Brotbilz Milchschimmel Bäckerhefe
• Deuteromyceten / Funghi imperfecti Eigenschaften - Vertreter "Sammelbecken" für Pilze ohne oder mit unbekannter sexueller Fortpflanzung septiertes Mycel asexuelle Vermehrung über Konidiosporen (einige Arten bilden nur sterile Hyphen) pathologische Verwandtschaft: Ascomyceten ca. 1/3 der bekannten Arten Vertreter: Fusarium sp.: Welkekrankheiten, Feldpilzproduzent, typische Phragmosporen in Sichelform Grauschimmel Botrytis: Edelfäule bei bestimmten Weinsorten, phytopathogen Schwärzepilz Pinselschimmel Penicillium: Antibiotikaproduzent, LM-Fermentation (Schimmelkäse, Rohwürste), VerderbsMO, Enzymlieferant (Hydrolasen), zT Mykotoxinbildner Gießkannenschimmel Aspergillus: Biotechnologischer Einsatz für Zitronensäure und Enzymproduktion (Hydrolasen); Mykotoxinbildner; VerderbsMO FM und LM
• Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Aspergillus? "Gießkannenschimmel" Biotechnologischer Einsatz für Zitronensäure und Enzymproduktion (Hydrolasen) VerderbsMO: LM und FM Mycotoxinbildner
• Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Penicillium? "Pinselschimmel" Antibiotikaproduzenten Fermentation bei LM: Schimmelkäse, Rohwurst VerderbsMO: LM und FM Enzymlieferant (Hydrolasen für Technik und LM-Industrie) zT. Mycotoxinbildner
• Welche Bedeutung haben Vertreter der Gattung Saccharomycetes? "Bäckerhefe" wird für die LM-Industrie produziert gehört zur Gruppe der Ascomycetes Saccharomycetes cerevisiae: bedeutendeste Gattung der gärenden Hefen ("Kulturhefe")
• Beschreiben Sie die phylogenetische Gruppe der Schleimpilze! "Myxomycota" phylogenetisch von den Hefen/Schimmelpilzen abgegrenzt zellwandlose Organismen mit amöboider Bewegung bilden Sporangien: Sporen mit Zellulose- oder Chitinzellwand 3 Gruppen: Zelluläre Schleimpilze (Arasiomyceten): einkernige Amöben, aggregieren zu Fruchtkörpern Echte Schleimpilze (Myxomyceten): auf verrottendem Holz und Laub zu finden Parasitische Schleimpilze (Plasmodiophoromyceten): intrazelluläre Pflanzenparasiten, verursachen Wucherungen, z.B. Kohlhernie

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