Mikrobio 1

Bacteria und Archaea (Prokaryoten), Eucarya (Eukaryoten)

Eukaryoten

• Tierische Zelle
• Besonderheit:  Sie besitzen Organellen (= im Cytoplasma eingeschlossene Strukturen)
• Zellkern (enthält mehrere Chromosomen, in denen sich die DNA befindet, genetisch diploid (= von jedem Gen 2 Kopien)); Nucleolus= RNA-reiche Region zur Bildung ribosomaler RNA (rRNA)
• Mitochondrien (hierin findet die Atmung statt und es wird Energie erzeugt)
• Cytoskelett (Stütze der Zellstruktur, Organisation, Bewegung der inneren Bestandteile, z.B. Mikrotubuli)

Prokaryoten (Lebewesen vor dem Zellkern)

• Besonderheiten: einfache Struktur, keine membranumschlossenen Organellen, keinen Zellkern
• Nucleoid (Kernäquivalent; aggregiertes bakterielles Chromosom, in dem sich die doppelsträngige DNA befindet; Meist nur 1 Chromosom, ringförmig angeordnet, genetisch haploid (= jedes Gen gibt es nur 1 Mal, keine Kopien)
• Plasmide (kleine Mengen extra chromosomaler DNA für spezielle Fähigkeiten, zirkulär angeordnet)

Eukaryoten: Mikroorganismen (Algen, Pilze, Protozoen), Makroorganismen (Pflanzen, Tiere, Menschen)

Prokaryoten: Bakterien, Archaea

Bei der DNA fehlt ein Sauerstoff.

RNA: Hydroxygruppestatt eines Wasserstoff-Atoms an der 2'-Position im Pentose-Ring
Basen: Cytosin, Guanin, Adenin, Uracil

DNA: Desoxyribonukleinsäure, daher fehlt das Sauerstoff-Atom an der 2‘-Position im Pentose Ring
Basen: Cytosin, Guanin, Adenin, Thymin

mRNA: messengerRNA; bestimmt die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein; sie entsteht durch Transkription im Zellkern, wird dann weiterverarbeitet und zur Translation ins Cytoplasma zu den Ribosomen transportiert. Dort dient sie der Translation (Synthese von Proteinen) 

tRNA: Transfer-RNA: eine Gruppe kleiner RNA-Moleküle, die während der Proteinsynthese die Aminosäuren liefert.

rRNA: ribosomaleRNA: treten als strukturelle und funktionelle Komponenten der Ribosomen auf (Bildung Ribosom)

Die rRNA ist in jedem Organismus vorhanden

Die Funktion der rRNA ist in jedem Organismus identisch

Die Sequenz der rRNA-Gene ändert sich mit einer Rate, die dem zu messenden phylogenetischen Abstand entspricht (d.h. je ähnlicher die Sequenzen der rRNA-Gene sind, desto näher sind die Organismen miteinander verwandt)

Eukaryoten 18s-rRNA Sequenz

Prokaryoten 16S-rRNA Sequenz

Wissenschaft der Klassifizierung aufgrund von phänotypischen Analysen. Besteht aus 2 Teilbereichen: Identifizierung, Nomenklatur.

Kokken (rund), Kokken in Zweierform, Kokken in Ketten, Kokken in Traubenform, Stäbchen, schraubenförmig, fadenförmig

Fimbrien: Adhäsion an Schleimhautzellen

Pili: Antiobiotikaresistenz kann über die Pili auf ein anderes Bakterium übertragen werden. Die Pili sind wichtig für die Konjugation, binden Viren

Übertragung von Teilen des Genoms von einer Spenderzelle (Donor) auf eine Empfängerzelle (Rezipient) durch direkten Zellkontakt = horizontaler Gentransfer.

Differenzielle Färbemethode zur Einteilung der Bakterien in grampositive und gramnegative Bakterien.

Unterscheidung in der Zellwandchemie.

Grampositive Bakterien haben eine Zellwand aus 90% Murein, der Farbstoff sitzt in der Zellwand fest und es färbt sich violett.

Gramnegative Bakterien haben eine Zellwand aus 10% Murein und LPS (Lipopolysaccharide). Diese Zellwand lässt sich nicht färben mit der Gramfarbe, durch die Komplementärfärbung werden diese Bakterien rot.

Anabolismus (Aufbau, Biosynthese): Prozess, bei dem die Zelle aus der Umgebung Nährstoffe aufnimmt und damit sich selbst aufbaut (braucht Energie).

Katabolismus (Abbau): Prozess, bei dem Energie durch den Abbau von chemischen Substanzen freigesetzt wird

Chemolithotroph: Eigenschaft eines Organismus, der anorganische Verbindungen als Energiequelle (Elektronendonor) nutzt.

Chemoorganotroph: Eigenschaft eines Organismus, der organische Verbindungen als Energiequelle (Elektronendonor= spendet Elektronen und wird dabei oxidiert) nutzt.

phototroph: Eigenschaft eines Organismus, der Licht als Energiequelle nutzen kann

ein Temperaturminimum, unter dem er nicht wächst: Membranen gelieren, Transportprozesse sind zu langsam, um Wachstum zu ermöglichen

ein Temperaturoptimum, bei dem seine Zellen am schnellsten wachsen: enzymatische Reaktionen finden mit maximaler Geschwindigkeit statt

ein Temperaturmaximum, über das hinaus kein Wachstum mehr möglich ist: Denaturierung der Proteine, Zusammenbruch der Cytoplasmamembran, thermische Lyse

Aerob: Eigenschaft eines Organismus, der O2 (aus der Luft, 21%) zur Atmung verwenden kann
obligat aerob: Eigenschaft eines Organismus, der nur unter aeroben Bedingungen wachsen kann
Fakultativ aerob: Eigenschaft eines Organismus, der entweder unter aeroben oder anaeroben Bedingungen wachsen kann (Bsp. E. coli Bakterium)
Microaerophil: Aerobier, die O2 nur verwenden können, wenn er in geringeren Mengen als in der Luft vorhanden ist, z.B. weil sie sauerstoffempfindliche Moleküle enthalten

Anaerob: Eigenschaft eines Organismus, der kein Atmungssystem hat und somit O2 nicht verwenden kann

Aerotolerant Anaerob: Eigenschaft eines Organismus, der Sauerstoff erträgt, ihn aber nicht nutzen kann
Obligat (=strikt) Anaerob: Eigenschaft eines Organismus, der durch Sauerstoff getötet Was bedeutet azidophil, alkaliphil, halophil, neutrophil?

Azidophil: Bakterium lebt bei hohem pH

Alkaliphil: Bakterium lebt bei tiefem pH

Halophil: Bakterium lebt bei hohem Salzgehalt

Neutrophil:

Das Bakterium braucht nur Kohlendioxid zum Leben.

Makronährstoffe: hiervon braucht die Zelle viel

Mikronährstoffe = Spurenelemente: hiervon braucht die Zelle wenig; sie sind dennoch wichtig

Wachstumsfaktoren: organische Verbindungen, die wie Spurenelemente in winzigen Mengen für die Zelle benötigt werden

Glycocalyx ist der Oberbegriff der letzten Schicht um das Bakterium. Diese kann entweder eine Kapsel oder eine Schleimschicht sein.

Vermehrung der Bakterien durch Zweiteilung oder Abknospung.

Magnetosomen: intrazelluläre Kristallpartikel des Eisenminerals Magnetit Fe3O4; Zellen können dadurch entlang einer magnetischen Feldlinie wandern (v.a. bei im Wasser lebenden Bakterien, in einigen Algen)

Poly-ß-Hydroxybuttersäure (PHB), lipidähnliche Verbindung (v.a. bei vielen aeroben Bakterien als Energie-und Kohlenstoffquelle)

Weitere Beispiele: Glykogen: stärkeähnliches Polymer aus Glucose-Untereinheiten, Polyphosphat, Elementarer Schwefel

Endosporen werden in der Zelle gebildet. Das Bakterium bildet eine Spore, wenn die Bedingungen zum Überleben nicht mehr da ist (wenn der Wirt verlassen wird). Sobald wieder optimale Bedingungen vorhanden sind, kommt das Bakterium wieder aus der Spore raus.

Sie dienen zum Schutz von Strahlung und Licht und helfen bei der Photosynthese.

Name des Bakteriums besteht aus 2 Teilnamen: Gattung und Art.

• "Arachaea" = "uralt", "ursprünglich"
• Lebten in Umweltbedingungen, unter denen Leben entstand (Frühzeit des Lebens auf der Erde)
• Einige Archaea leben im tierischen Verdauungstrakt (z.B. im Colon des menschlichen Darms)
  • Methanobrevibacter smithii: Baut unter Methanbildung Methanol (für den Menschen toxisch) ab -> positiver Einfluss auf die Verdauung)
• Biogas-Gewinnung (=mikrobieller Abbau organischen Materials in Abwesenheit von Sauerstoff; Archaea produzieren im letzten Schritt des Prozesses als Endprodukte Methan und Wasser)