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Examen Zoologie (Fach) / Prokaryoten und Protisten 1 (Lektion)

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• Welche Domänen von Lebewesen gibt es? Prokarya Archaea Eukaryota Prokarya und Archaea sind prokaryotisch, Eukarya sind eukaryotisch.
• Welche Gemeinsamkeiten zeigen alle Domänen der Lebewesen? Plasmamembran Ribosomen Besitz von DNA semikonservativer Replikationsmechanismus der DNA Mechanismen der Proteinbiosynthese (Transkription, Translation, gleicher Code) Ablauf der Glykolyse
• Formen von Prokaryoten Kokken (kugelförmig) Bazillen (stäbchenförmig) Spirochäten und Spirillen (gekrümmt, spiralenförmig) Prokaryoten können einzeln oder in Gruppen vorkommen. Die Gruppen können eine kettenartige Form haben: Filamente CAVE: Es handelt sich nicht um Vielzelligkeit, denn jede Zelle ist unabhängig von den anderen lebensfähig! Gruppen entstehen, wenn die Zellen nach der Spaltung aneinander haften bleiben.
• Zeichnung einer prokaryotischen Zelle siehe Skript S. 2
• Aufbau einer prokayrotischen Zelle Zellwand aus Murein evtl. Kapsel (Glykocalix) ein einzelnes ringförmiges DNA-Molekül, das sich in der Nucleoidregion befindet keine Zellorganellen Ribosomen frei im Cytosol Plasmamembran kann sich einfalten und so eine Art Membransystem bilden; bleibt eine Verbindung zur Membran erhalten, spricht man von Mesosomen kein Cytoskelett, aber interne helikale Strukturen, die eine ähnliche Aminosäuresequenz wie Aktin aufweisen (und daher vermutlich an der Formgebung der Zelle beteiligt sind) evtl. Geißeln und Pili
• Aufgaben und Unterschiede von Geißeln und Pili bei Prokaryoten Geißeln dienen der Fortbewegung Pili sind kürzer als Geißeln. Sie sind wichtig für die Anlagerung von Prokaryoten bei der Konjugation und auch für die Analgerung an andere Zellen (z.B. Wirtszellen)
• Die prokaryotische Zellwand Die Zellwand von Prokaryoten besteht aus Murein. Murein ist ein Peptidoglykan. Ein einziges Molekül umgibt dabei die ganze Zelle! Ja nach Gestaltung der Zellwand unterscheidet man: grampositive Bakterien: Zellwand ist dick, dauerhafte Anfärbung mit Kristallviolett ist möglich gramnegative Bakterien: Zellwand ist dünn, dauerhafte Anfärbung mit Kristallviolett ist nicht möglich. Außerhalb der Zellwand befindet sich eine Membran (anders aufgebaut als die Plasmamembran). Zwischen Zellwand und der äußeren Membran befindet sich der periplasmatische Raum, in dem sich Enzyme befinden CAVE: Archaea besitzen eine anders aufgebaute Zellwand (oft aus Pseudomurein, oder Zellwand fehlt...) Außerhalb der Zellwand kann sich eine Kapsel (Glykocalix) befinden. Sie besteht auf Proteinen und Polysacchariden. Zweck:  Schutz vor Austrocknung, Anlagerung an Wirtszellen
• Möglichkeiten der Fortbewegung von Prokaryoten Flagellen Axialfilamente Roll- oder Gleitmechanismus Anpassung von Gasmengen in speziellen Vesikeln keine Fortbewegung
• Axialfilamente dienen zur Fortbewegung bei Prokaryoten (Spirochäten) es handelt sich um modifizierte Flagellen verlaufen entlang der Längsachse der Zelle unter der Zellmembran ermöglichen eine korkenzieherartige Fortbewegung
• Prokaryotische Geißeln fädige Strukturen entspringen einzeln oder als Schopf an einem oder beiden Enden der Zelle; es kann auch die gesamte Zelloberfläche Geißeln tragen Filament aus Flagellin, Basalapparat, Haken Verankerung in Zellmembran oder Zellwand Bewegung erfolgt durch eine Rotation der Geißel um den Basalapparat und ATP-Verbrauch
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• Fortpflanzung von Prokaryoten Fortpflanzung erfolgt asexuell durch Spaltung. Austausch von genetischem Material ist unabhängig von der Vermehrung möglich Konjugation Transformation Transduktion    
• Unterschiede zwischen Prokaryoten bzgl. Sauerstoffbedarf obligate Anaerobier: können nur in sauerstofffreiem Milieu leben, molekularer Sauerstoff ist für sie toxisch aerotolerante Anaerobier: können in aerobem Milieu leben, können den Sauerstoff aber nicht nutzen fakultative Anaerobier: können zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel wechseln obligate Aerobier: können nur in sauerstoffhaltigem Milieu leben
• Unterschiede zwischen Prokaryoten hinsichtlich Ernährung photoautotroph: betreiben Photosynthese --> Energie wird aus der Sonne gewonnen, organische Moleküle aus der CO2-Fixierung photoheterotroph: Energie wird zwar aus der Sonne gewonnen, organische Moleküle werden aber aus organischen Verbindungen von anderen Organismen gezogen chemoautotroph: Energie wird durch Oxidation anorganischer Moleküle gewonnen, ein Teil der Energie wird zur CO2-Fixierung genutzt (z.B. schwefelfreie Purpurbakterien) chemoheterotroph: Energie und C-Atome stammen aus organischen Verbindungen von anderen Organismen
• Photosynthese bei Prokaryoten Hauptphotosynthesepigment von Cyanobakterien ist Chlorophyll a. Andere Bakterien: Bakteriochlorophyll hat einen anderes Absorbtionsspektrum: es wird Licht mit längerer Wellenlänge absorbiert, daher ist ein Leben in tieferen Gewääserschichten unterhalb von Algen möglich es wird kein molekularer Sauerstoff produziert, sondern Schwefelverbindungen, da H2S anstatt H2O genutzt wird
• Unterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen Zellwand: Prokaryoten aus Murein (außer Archaea) Eukaryoten: nicht bei Tieren, aus Cellulose bei Pflanzen, aus Chitin bei Pilzen DNA und Chromosomen: Prokaryoten: ein einzelnes Chromosom, ringförmig, frei im Cytoplasma in der Nucleoidregion Eukaryoten: mehrere Chromosomen, linear, im Zellkern, DNA mit Histonproteinen Plasmide Prokaryoten: ja Eukaryoten: nein  membranumhüllte Zellorganelle Prokaryoten: nein, nur Mesosomen Eukaryoten: ja (Plastiden, Mitochondrien, Zellkern, ER, Golgi-Apparat, Peroxisomen, Lysosomen) Ribosomen Prokaryoten: 70S, frei im Cytoplasma Prokaryoten: RNA-Synthese und Proteinbiosynthese laufen gekoppelt im Cytoplasma ab Eukaryoten: 80S, frei im Cytoplasma oder ans ER gebunden Eukaryoten: RNA-Synthese findet im Kern statt, Proteinbiosynthese findet im Cytoplasma statt Cytoskelett Prokaryoten: nein, nur interne helikale Strukturen Eukaryoten: ja, aus Aktin, Intermediärfilamenten, Mikrotubuli) Geißeln Prokaryoten: ja, verdrillte Längsfibrillen aus Flagellin Eukaryoten: ja, Aufbau aus Mikrotubuli nach dem 9+2 Muster Zellteilung Prokaryoten: durch Spaltung Eukaryoten: zunächst Mitose, dann Cytokinese    
• Bedeutung von Prokaryoten wesentlich für den Kreislauf der Elemente (z.B. notwendig für Stickstoffkreislauf) wesentlich für eine Minimierung der globalen Erderwärmung Symbiosen mit anderen Organismen Prokaryoten als Pathogene
• Warum minimieren Prokaryoten die globale Erderwärmung? Am Meeresgrund sind ca. 10 Billionen Tonnen Methan gespeichert. Wenn das Methan aus seinen Lagerstätten aufsteigt, wird es von am Grund lebenden Archaea verstoffwechselt und gelangt so nicht in die Atmosphäre. Dadurch werden die Umweltverhältnisse auf der Erde stabilisiert!
• Symbiosen mit Prokaryoten Prokaryoten + Leguminosen: Bildung von Wurzelknöllchen, die wesentlich für die Stickstoff-Fixierung sind Prokaryoten im Pansen von Rindern: Produktion von Cellulase zur Aufspaltung von Cellulose Prokaryoten im Dickdarm des Menschen: Bildung von Vitamin K und Vitamin B12
• Prokaryoten als Pathogene Bisher sind nur Bakterien als Pathogene bekannt. Wie gefährlich ein Pathogen für seinen Wirt ist, hängt am von Invasivität: Fähhigkeit, sich im Wirt fortzupflanzen Toxigenizität: Fähigkeit, toxische Substanzen zu produzieren, die das Wirtsgewebe schädigen Man unterscheidet bei den Toxinen: Endotoxine: werden durch Lyse von Bakterien frei; führen zu Fieber, Durchfall, Erbrechen etc., sind aber selten tödlich Exotoxine: werden von lebenden, sich vermehrenden Bakterien freigesetzt und breiten sich im ganzen Körper des Wirtes aus; verursachen selten Fieber, sind aber oft tödlich  Problematisch ist die Bildung von Biofilmen (z.B. Plaque): mehrere Bakterien lagern sich zusammen und produzieren eine gelartige Masse aus Polysacchariden, wenn sie in Kontakt mit einer festen OF kommen. Dadurch sind sie geschützt und weitere Bakterien bleiben haften. Bakterien in einem solchen Film können nur schwer abgetötet werden.
• Bekämpfung von Bakterien mit Antibiotika Antibiotika können auf verschiedene Weisen wirken: Eingriff in den Stoffwechsel der Bakterien Hemmung der Proteinbiosynthese (Transkription und Translation) Hemmung der Zellwandsynthese Schädigung der Permeabilität der Zellmembran Da Eukaryotenzellen anders aufgebaut sind, werden sie durch das Antibiotikum nicht geschädigt.
• Systematische Einordnung von Trypanosoma gambiense und Begründung = Erreger der Schlafkrankheit Wird zu den Kinetoplastida gerechnet. Wesentliches Kennzeichen ist der Kinetoplast, ein extrem DNA-reicher Abschnitt mit einem einzelnen, meist körperlangen Mitochondrium
• Aufbau von Trypanosoma gambiense Kinetoplast 1 oder 2 Geißeln, wobei eine meist reduziert ist Geißel ist durch Mikrotubili an die Zellmembran gekoppelt (undulierende Membran) Ja nachdem wo der Ansatzpunkt der Geißeln ist, kann man verschiedene Formen unterscheiden: amastigot: Geißel tritt nicht hervor promastigot: Geißel tritt am Vorderende hervor epimastigot: Geißel tritt in der Mitte hervor trypomastigot: Geißel tritt am Hinterende hervor
• Trypanosoma - Schutz vor der Immunerkennung des Wirtes Glykokalyx: Schicht aus Glykoproteinen, die auf die Zellmembran bei endoparasitischen Formen aufgelagert ist Die Zusammensetzung des Glykokalyx ist veränderlich, dadurch entzeiht sich der Wirt der Immunerkennung
• Lebenszyklus von Trypanosoma Erreger der Schlafkrankheit Endwirt: Mensch, Säuger Zwischenwirt: Tse-Tse-Fliege Infizierte Fliege überträgt die trypomastigote Form des Erregers durch den Stich auf den Menschen Vermehrung des Erregers an der Einstichstelle über das Lymphsystem gelangen die Erreger in das Blut und evtl. auch ins ZNS im Blut wiederum Vermehrung bis eine bestimmte Erregerdichte erreicht ist Umwandlung in eine für die Fliege infektiöse Form Tse-Tse-Fliege nimmt Erreger beim Blutsaugen auf Vermehrung im Mitteldarm der Fliege, Umwandlung in die epimastigote Form Wanderung in die Speicheldrüse Vermehrung und Umwandlung in die trypomastigote Form
• Symptome der Schlafkrankheit   Schwellung mit Bläschen um die Einstichstelle Fieber, Schüttelfrost, Kopf- und Gliederschmerzen Verwirrung, Koordinationsstörungen Endstadium: Dämmerzustand, Tod  
• Systematische Einordnung von Plasmodium und Begründung = Erreger der Malaria Wird zur Gruppe der Apikomplexa gerechnet. Charakteristisches Merkmal ist der Apikalkomplex: Ansammlung von Zellorganellen am apikalen Ende zum Eindringen in den Wirtsorganismus Im Apikalkomplex sind folgende Organellen enthalten:   Conoid (zur Penetration der Wirtszelle) Rhoptrien (= Sekretionsorganellen) Mikrotubuli organizing center Mikronemen (= sekretgefüllte Abkömmlinge des Golgi-Apparats)    
• Plasmodium: Entzug der Immunerkennung durch den Wirt   Apicomplexa sind intrazelluläre Parasiten und werden somit vom Immunsystem des Wirtes nicht erfasst.  
• Lebenszyklus von Plasmodium   Wirt: Mensch, Säugetier Zwischenwirt: Anophelesmücke Mücke überträgt beim Stich Erreger in den Blutkreislauf. Die Erreger werden als Sporozoiten bezeichnet ungeschlechtliche Vermehrung in der Leber: aus der Blutbahn gelangen die Sporozoiten in die Leber und reifen dort zu Schizonten heran. Man bezeichnet sie auch als Merozoiten Platzen der Leberzelle; Merozoiten gelangen ins Blut Befall von Erythrocyten, Vermehrung Platzen der Erythrocyten (→ Fieberschub!), Neubefall von Erythrocyten usw. In den Erythrocyten verwandelt sich ein Teil in weibl. und männl. Gametocyten Aufnahme der Gametocyten durch die Mücke beim Blutsaugen Entwicklung zu Gameten Befruchtung → Bildung einer Zygote Zygote durchbohrt die Darmwand und wird zur Oocyste In der Oocyste entstehen Sporozoiten Sporozoiten wandern zur Speicheldrüse der Mücke     geschlechtliche Vermehrung in der Mücke = Gamogonie ungeschlechtliche Vermehrung im Säuger = Agamogonie  
• Sichelzellenanämie   erbliche Erkrankung der roten Blutkörperchen (rezessiv) Erythrocyten haben eine sichelförmige Form und können dadurch kleine Blutgefäße verstopfen → Durchblutungsstörungen Ursache ist eine Mutation in der ß-Kette des Hämoglobins → homozygote Form: alle ß-Ketten sind betroffen → heterozygote Form: nur ein Teil der ß-Ketten ist betroffen (nur     ca. 1% der Erythrocyten ist deformiert) heterozygot betroffene Personen haben einen Schutz vor schwereren Verlaufsformen der Malaria → Sichelzellenallel ist in Malariagebieten relativ häufig, da es in diesen Gebieten einen Selektionsvorteil bietet
• Systematische Einordnung der Choanoflagellata   Choanoflagellaten gelten als die vermutlich nächsten Verwandten der Tiere; sie sind wohl sehr nah verwandt mit den Schwämmen.  
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• Lebensweise der Choanoflagellata   einzeln oder in Kolonien frei flottierend oder sessil limnisch oder marin durch Bewegung der Geißeln entsteht ein Strudel, der Bakterien oder andere organische Partikel an den Mikrovillisaum heranstrudelt    
• Skizze Choanoflagellata Skript S. 14
• Aufbau der Choanoflagellata   meist kleiner als 10 µm nur ein Flagellum, aber zwei Basalkörper (Kinetosome) → 2. Geißel ging im Verlauf der Entwicklungsgeschichte verloren → dimastigoter Ursprung Geißel ist umstellt von einem Mikrovillikragen bei stationären Formen: Lorica (Kelch)

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