Biologie
Fragen zu den Kapitel
Fragen zu den Kapitel
Energiestoffwechsel
Wir atmen CO2 aus. Bei welchen Reaktionen entsteht es?
Bei der Reaktion vom Pyruvat zum Acetyl-CoA (Zwischenreaktion), bei der Bildung von α-Ketoglutarat aus lsocitrat und im folgenden Schritt des Zitratzyklus.
Energiestoffwechsel
Was sind die Folgen, wenn ein Enzym in der Atmungskette blockiert wird?
Die Elektronen können nicht mehr fliessen und stauen sich zurück bis zum NAOH. Dieses wird also sein H nicht mehr los. lm Zitrat-Zyklus ist kein NAD mehr frei, so dass die H nicht mehr übertragen können werden, ebenso beim Zwischenschritt. Alle betreffenden Reaktionen laufen nicht mehr ab, also fehlen auch die Reaktionspartner für die übrigen Schritte. Pyruvat häuft sich an. ATP kann nur noch aus der Glykolyse gewonnen werden, weil die Energie aus dem Elektronentransport für die Protonen-Pumpe fehlt und damit im Mitochondrium kein ATP mehr entsteht. Das Pyruvat und die daraus entstehende Milchsäure (damit wenigstens die Glykolyse noch abläuft, müssen die H des NADH abgeladen werden) führen zur Übersäuerung der Zellen (Denaturierung der Proteine!). Da nur wenige ATP gewonnen werden können, fehlt bald auch die Energie und der "Brennstoff' (Glukose) geht aus.
Energiestoffwechsel
Weshalb muss man keuchen, wenn man längere Zeit rennt?
Um mehr ATP zu produzieren müssen mehr Elektronen durch die Transportkette gehen. Diese müssen auf Sauerstoff geladen werden. Dies führt zu einem erhöhten Sauerstoffbedarf, der über die Lungen gedeckt wird. Damit immer genug Sauerstoff in der Lunge ist, muss man schneller atmen.
Energiestoffwechsel
Wie viel mehr an Glukose verbraucht ein anaerober als ein aerober Organismus (bei sonst gleichen Bedingungen)?
Etwa 18x mehr.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Welches der beiden Basenpaare (A-T oder G-C) löst sich schneller voneinander?
Das Basenpaar A-T, denn 2 Wasserstoffbrücken verbinden sie. Beim Basenpaar G-C sind es 3 H-Brücken.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Nennen Sie die zwei Unterschiede zwischen DNS und RNS in ihren chemischen Strukturen.
Beim Zucker fehlt bei der DNS eine OH-Gruppe (nur H auf C2).
In der RNS kommt an Stelle der Base Thymin das Uracil.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Wann im Leben der Zelle muss die DNS verdoppelt werden?
Vor jeder Zellteilung, während der Interphase des Zellzyklus. Der Prozess wird Replikation der DANN genannt.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Warum sind Chromosomen normalerweise nur während einer Zellteilung sichtbar?
Die Chromosomen sind nur sichtbar, wenn sie zum Transport während der Zellteilung "verpackt" sind. Wenn die DNS repliziert wird oder wenn RNS abgelesen wird, sind die DNS-Fäden auseinandergefaltet und zu dünn, um sichtbar zu sein.
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Zeichnen Sie die Schritte der Mitose.
Siehe im Skript!
Erbgut, seine Verdoppelung und Zellzyklus
Beschreiben Sie den Replikationsprozess.
Ein Enzym trennt beide Stränge, die offen gehalten werden. Komplementäre Desoxynukleotide positionieren sich gegenüber jedes Nukleotid des Matrixenstrangs und die DNA-Polymerase bindet in Richtung 5‘ -> 3‘ die neuen Nukleotiden zusammen, was den neuen Strang bildet. Für den Matrixenstrang 3’ -> 5’ findet dieser Prozess in Richtung der Replikationsgabel statt. Für den anderen Matrixenstrang findet die DNA-Synthese in die Gegenrichtung statt. Deshalb wird da der neue Strang pro Stücke (Fragmente) generiert. Diese Fragmente werden nach und nach in Richtung Replikationsgabel zusammengebunden. Am Ende der Replikation sind zwei zur Mutter-DNA identische DNA-Doppelhelix gebildet.
Gene und Proteinaufbau
Was ist die Folge, wenn ein Fehler in einer DNS-Sequenz vorhanden ist? Argumentieren Sie ausgehend von Art und Ort des Fehlers im Genom.
Der Fehler führt zum entsprechenden Fehler in der RNS und damit oft zu einer andere Aminosäure im Protein, sofern das betreffende Stück DNS in Protein übersetzt wird. Falls das Protein ein Enzym ist, kann die veränderte Aminosäure die Funktion beeinträchtigen. Wenn der Fehler nur auf einem DNS-Strang vorhanden ist, wird nur die Hälfte der Nachkommenzellen betroffen sein, die die fehlerhafte DNS erbt. Wenn der Fehler in einem Promoter ist, kann es eventuell die Regulierung der Gen-Exprimierung beeinflussen. Wenn der Fehler ausserhalb der Gene und deren Promoter ist, hat es keine Auswirkungen.
Gene und Proteinaufbau
Wie « weiss » die RNS-Polymerase, wo sie mit der Transkription eines Gens anfangen soll?
Die RNA-Polymerase erkennt und bindet sich auf eine spezifische Sequenz vor jedem Gen, die TATA-Box genannt wird. Diese orientiert die RNA-Polymerase in die Ablesen-Richtung der DNA des Gens.
Gene und Proteinaufbau
Was ist ein Promoter, wo befindet er sich und was ist seine Rolle? Ist es dasselbe bei Bakterien und bei Eukaryonten?
Ein Promoter ist eine DNA-Sequenz, die vor dem Gen liegt. Er wirkt transkriptionsregulierend indem er die Transkription erlaubt oder nicht und in welchem Rythmus, abhängig von Einflüsse wie das Entwicklungsstadium des Organismus, zu welchem Organ oder Gewebe die Zelle gehört oder äussere Einflüsse (Hormone, Medikamente, Licht, Temperatur, chemische Zusammensetzung der Luft oder des Wassers, ...). Promoter gibt es bei Prokaryonten und Eukaryonten, in beiden Zelltypen wird die Transkription reguliert.
Gene und Proteinaufbau
Versuchen Sie aufzulisten, wie viele Enzyme es für die Transkription und für die Translation braucht.
Siehe im Skript!
Gene und Proteinaufbau
Wie viele verschiedene Peptide kann man aus 5 Aminosäuren machen?
205 (mit den 20 Aminosäuren zur Wahl).
Gene und Proteinaufbau
Erklären Sie das Prinzip der Induktion und der Repression von Bakteriengenen.
Die Transkription der Bakteriengene wird durch Einflüsse reguliert, was die Anpassung des Bakteriums an die Umgebung erlaubt. Gewisse Gene werden im Normalfall transkribiert, aber können stillgelegt werden: die Transkription wird durch ein Signal reprimiert (Beispiel im Skript: Gen für Tryptophan bauende Enzyme). Andere Gene werden im Normalfall nicht transkribiert (die Transkription ist blockiert), ausser ein Signal entfernt die Transkriptionsbremse, was die Transkription induziert (Beispiel im Skript: Gene für Lactose- Abbauenzyme).
Vererbung
Fassen Sie in einem Satz die Meïose zusammen.
Es ist der Zellteilungsprozess bei dem 4 haploide Zellen aus einer diploide Zelle hergestellt werden.
Vererbung
Zeichnen Sie die Schritte der Meïose.
Siehe im Skript!
Vererbung
Listen Sie alle Unterschiede zwischen Mitose und Meïose auf.
Vererbung
Was sind die Bedingungen, dass eine Mutation den Nachkommen vererbt wird?
Die Mutation muss in einer Keimzelle (diese produzieren die Geschlechtszelle dank Meïose) stattfinden. Nur eine von vier Geschlechtszellen wird die Mutation tragen.
Mikroskopie
Welches sind die Grössenordnungen von Objekten, die mit blossem Auge, oder mit der Lupe, dem Lichtmikroskop und dem Elektronenmikroskop beobachtet werden können? Geben Sie einige präzise Beispiele für jede Kategorie an.
Auge: 2-4 Zehntel mm = 10-4 m. Man sieht einen Mensch oder andere grosse Lebewesen, ein Organ (Hand, Kopf, Auge, 1 Haar), die Gewebe bei einer Sektion.
Lupe: Vergrösserung bis 15x -> 10-5 m. Man sieht kleine Organe (z.B. Details der Blüten oder der Insekten), Gewebe bei einer feinen Sektion. Bemerkung: Feldstecher vergrössern bis zu 10-12x.
Lichtmikroskop: 10-3 – 10-6 m. Man sieht die Details von einem Haar oder von jedem anderen Material, die Zellen von Tieren, Pflanzen, Pilzen oder von Einzellern (Eukaryoten wie Algen und Urtierchen oder Prokaryoten = Bakterien), Pollenkörner, Pilzsporen. Man sieht auch grosse Organellen innerhalb der eukaryotischen Zellen (Kern, Vakuole, Chloroplasten, eventuell Mitochondrien).
Elektronenmikroskop: 10-4 – 10-9 m. Man sieht detailliert den Zellkern und andere Organellen, auch die kleinsten (Ribosome), Viren, grosse Proteine.
Mikroskopie:
Welche Vor- und Nachteile hat es, wenn man Gewebe fixiert, um sie mit dem Lichtmikroskop zu beobachten?
Vorteile:
- man kann das fixierte Objekt jahrelang intakt behalten,
- Strukturen oder Proteine können besser eingefärbt oder markiert werden, so dass sie besser beobachtbar sind.
Nachteile:
- dynamische Ereignisse, wie z.B. die Bewegung und Formveränderungen einer Zelle oder den Austausch von Ionen und anderen Moleküle können nicht beobachtet werden.
Mikroskopie:
Erklären Sie, warum das Elektronmikroskop die Beobachtung von lebendem Gewebe nicht erlaubt.
Es gibt mehrere Gründe dafür:
- das Objekt wird in einem harten Kunstharz eingeschlossen; Bewegung und Gasaustausch sind unmöglich, was das Leben verunmöglicht.
- für die Transmissionsmikroskopie sind die Schnitte feiner als eine Zelle, d.h. dass die Zellen in feine Scheiben geschnitten werden.
- Das Objekt wird in einer vakuumierten Kammer beobachtet (Bedingung damit der Elektronenstrahl nicht durch Luftmoleküle gestoppt wird); das würde eine lebendige Zelle, die ja nicht in Kunstharz festgehalten wird, zum Platzen bringen.
Mikroskopie:
Zu was dient das Objektiv? Und das Okular?
Es sind zwei, in Serie vergrössernde optische Linsen. Das Okular vergrössert immer 10x. Heutige Mikroskope sind mit mehreren Objektiven, die unterschiedlich vergrössern ausgestattet (z.B. 4x, 10x, 40x, 100x).
Mikroskopie
Wie rechnet man die Vergrösserung des beobachteten Objekts?
Die Vergrösserung des Objektivs wird mit dem des Okulars mutlipliziert (z.B. 4x * 10x = 40x).
Mikroskopie
Wie kann es sein, dass ich ein Bild sehe, dessen Teile mehr oder weniger dunkel sind (auch dann, wenn das Objekt nicht eingefärbt wurde)?
Beim Lichtmikroskop wird das Licht von dichten Strukturen im Objekt aufgehalten, diese Zonen erscheinen dem Beobachter also dunkel. Die hellen Zonen entsprechen den wenig dichten Regionen des Objektes. Der Kontrast ist also das Resultat der Lichtdurchlässigkeit (Transmission) des Objekts. Dasselbe Prinzip gilt für das Transmissionselektronenmikroskop, mit dem Unterschied, dass der Überträger der Information das Elektron ist.
Mikroskopie
Welchen Vorteil hat es, die Blende optimal einzustellen? Wie macht man es?
Die optimale Öffnung der Blende erlaubt eine gute Tiefenschärfe und einen guten Kontrast des Bildes (wie bei einem manuellen Fotoapparat), siehe Skript Kapitel 1.2.2, S.16-17. Das Okular wird entfernt und die Blende wird so eingestellt, dass ungefähr 2/3 des möglichen Sehfeldes beleuchtet ist.
Grundausstattung der Zelle
Erklären Sie die kleinst- und grösstmöglichen Dimension einer Zelle. Begründen Sie ihre Antwort.
Die untere Grenze der Grösse einer Zelle wird von der minimal notwendigen Ausstattung bestimmt. Bakterien sind gute Vertreter von sehr kleinen Zellen. Sie enthalten ein kleines Genom, das frei im Cytoplasma schwimmt (keinen Zellkern), sie haben nur wenige Organellen d.h. nur die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen.
Die obere Grenze der Grösse einer Zelle wird von zwei Faktoren limitiert:
- jede Zelle muss den Austausch von Stoffen mit ihren Nachbarnzellen oder mit der Umwelt effizient machen können
- jede Zelle muss Stoffe innerhalb des Cytoplasma schnell transportieren können.
Das Verhältnis zwischen Zelloberfläche und Volumen ist deshalb für die Zellgrösse limitierend. Für ein Lebewesen ist es vorteilhaft, aus vielen kleinen Zellen gebaut zu sein, anstatt aus grossen (Ausnahme: das Ei der Vögel oder anderen Tierarten, denn es enthält Reserven).
Grundausstattung der Zelle
Welche zellulären Bestandteile sind in einem Bakterium enthalten?
Obwohl ein Bakterium zu den kleinsten Zellen gehört enthält es genetische Information (DNA = DNS), Proteine, die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen und eine Plasmamembran.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie zwei wichtige Funktionen der Plasmamembran.
- den Zellinhalt von der Umgebung trennen
- den Stoffaustausch mit der Umgebung kontrollieren.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie einige Funktionen, die Proteine ausüben können.
- Enzyme: biochemische Reaktionen ermöglichen
- Transportproteine der Zellmembranen (Plasmamembran wie auch Membranen der Zellorganellen)
- Proteine des Cytoskeletts
- Rezeptoren für Hormone oder für andere Moleküle ... usw... siehe Skript!
Grundausstattung der Zelle
Beschreiben Sie die Rolle(n) der DNS in einer Eukaryontenzelle. Ist sie dieselbe für einen Prokaryonten?
Rollen:
- sie enthält die Information für die Proteinsynthese,
- sie wird der nächsten Generation weitergegeben, sei es über Mitose (Zellteilung und vegetative Vermehrung ohne Erbgutvermischung) oder über Meiose (geschlechtliche Vermehrung mit Erbgutmischung, es werden Geschlechtszellen generiert mit nur einem Satz Chromosomen). Beide Rollen werden in allen Zellen erfüllt, auch bei Bakterien (allerdings findet bei Bakterien keine Meiose statt, trotzdem können sie Erbgut untereinander austauschen, siehe Kapitel über Bakterien).
Grundausstattung der Zelle
Wozu (welche Prozesse) brauchen Lebewesen eine Energiequelle?
- um biochemische Reaktionen und Stofftransport zu ermöglichen,
- um sich zu bewegen,
- um Wärme zu produzieren.
Diese tragen zum Aufbau und Erhalten der Strukturen sowie zur Vermehrung bei.
Klassifizierung und Evolution
Die Lebewesen sind in zwei Gruppen unterteilt: die Prokaryonten und die Eukaryonten. Beschreiben Sie prokaryontische Zellen im Vergleich zu eukaryontischen Zellen, indem Sie 4 wichtige Unterschiede nennen.
Klassifizierung und Evolution
Beschreiben Sie die Eigenschaften, die charakterisch für jedes der 3 Domäne sind.
Domän der Archeen: Prokaryonten, die in extremen Umgebungen lebensfähig sind. Wahrscheinlich erste Lebewesen auf Erde.
Domän der Bakterien: Prokaryonten, die in „normalen“ Umgebung leben.
Domän der Eukarya: Alle Eukaryontische Lebewesen.
Klassifizierung und Evolution
Nennen Sie mehrere Beispiele von Lebewesen für jedes Domäne.
Domän der Archeen: Archeen in Heissen und/oder saure Wasserquellen, Archeen in Meersalzgewinnungsteichen, Archeen in Biogazanlagen.
Domän der Bakterien: Escherichia coli, Milchsäurebakterien des Joghurts oder des Sauerkrauts, Staphylokokkus aureus, Cyanobakterien (= Blaualgen), Bakterien der Gattung Borrelia (-> Borreliose), für Angina verantwortliche Streptokokken, etc...
Domän der Eukarya: Algen, Amöbe, Morchel, Trüffel, Bäckerhefe, Hautpilze, Gerste, Rose, Fichte, Efeu, Farne, Moose, Tomate und Basilikum, Huhn, Reh, Pferd, verschiedene Borkenkäfer, Mehlkäfer... etc...!
Bakterien
Zeichnen Sie ein Bakterium, das die Form einer Bazille hat sowie seine Organellen; beschriften Sie die verschiedenen Teile des Schemas und beschreiben Sie es.
Ein Bazillus ist stäbchenförmig, es ist ein Zylinder. Es hat eine Wand, eine Plasmamembran, ein Cytosol, Erbinformation in Form von DNS (ein einziges grosses ringförmiges Chromosom und viele kleine ringförmige Plasmide), sowie Ribosomen für die Proteinsynthese. Es kann eine Geissel und Pili tragen. Für die Zeichnung, siehe Schema und Abbildungen aus dem Unterricht und im Skript.
Bakterien
Sie setzen eine Bakterienkultur an: Beschreiben Sie die Entwicklung der Anzahl der Bakterien.
Wenn die Kulturbedingungen optimal sind, findet die Bakterien-Zellteilung alle ~ 20 Minuten statt. Die Anzahl Bakterien nimmt exponentiell zu. Die Populationszunahme wird langsamer wenn ein Faktor limitierend wirkt, wie zum Beispiel der vorhandene Raum oder die Nährstoffe.
Bakterien
Was sind die Kontaminationsquellen wenn man im Labor steril arbeiten möchte?
Die mikrobiologischen Kontaminationsquellen sind die Arbeitsfläche, das benutzte Material, die Hände und Vorderarmen, das Berühren von unsauberen Objekten ohne wieder die Hände zu desinfizieren, die Luft, wenn geprochen, gehustet oder geniesst wird.
Bakterien
Nennen Sie alle wichtigen Schritte, die es vom Melken bis zum Trinken brauchte, damit der Konsument (zum Beispiel Sie!) verpackte Pastmilch von guter mikrobiologischer Qualität erhält.
- Es wurden alle hygienische Massnahmen beim Melken eingehalten, unter anderem das Reinigen der Zitzen, das Abkühlen der Milch, das Benutzen von korrekt desinfizierten Geräten, so dass die Toleranzwerte von 200'000 Impulse/ml eingehalten werden.
- Die Kältekette wurde vom Melken bis zur Pasteurisierung nie unterbrochen.
- Die Milch wurde mit Wärme behandelt (es gibt verschiedene Pasteurisierungs- verfahren).
- Das Einfüllen wurde steril gemacht.
- Die Kältekette (4°C) wurde bis zum Konsum nie unterbrochen.
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Flashcards
Mikroskopie
Welches sind die Grössenordnungen von Objekten, die mit blossem Auge, oder mit der Lupe, dem Lichtmikroskop und dem Elektronenmikroskop beobachtet werden können? Geben Sie einige präzise Beispiele für jede Kategorie an.
Auge: 2-4 Zehntel mm = 10-4 m. Man sieht einen Mensch oder andere grosse Lebewesen, ein Organ (Hand, Kopf, Auge, 1 Haar), die Gewebe bei einer Sektion.
Lupe: Vergrösserung bis 15x -> 10-5 m. Man sieht kleine Organe (z.B. Details der Blüten oder der Insekten), Gewebe bei einer feinen Sektion. Bemerkung: Feldstecher vergrössern bis zu 10-12x.
Lichtmikroskop: 10-3 – 10-6 m. Man sieht die Details von einem Haar oder von jedem anderen Material, die Zellen von Tieren, Pflanzen, Pilzen oder von Einzellern (Eukaryoten wie Algen und Urtierchen oder Prokaryoten = Bakterien), Pollenkörner, Pilzsporen. Man sieht auch grosse Organellen innerhalb der eukaryotischen Zellen (Kern, Vakuole, Chloroplasten, eventuell Mitochondrien).
Elektronenmikroskop: 10-4 – 10-9 m. Man sieht detailliert den Zellkern und andere Organellen, auch die kleinsten (Ribosome), Viren, grosse Proteine.
Mikroskopie:
Welche Vor- und Nachteile hat es, wenn man Gewebe fixiert, um sie mit dem Lichtmikroskop zu beobachten?
Vorteile:
- man kann das fixierte Objekt jahrelang intakt behalten,
- Strukturen oder Proteine können besser eingefärbt oder markiert werden, so dass sie besser beobachtbar sind.
Nachteile:
- dynamische Ereignisse, wie z.B. die Bewegung und Formveränderungen einer Zelle oder den Austausch von Ionen und anderen Moleküle können nicht beobachtet werden.
Mikroskopie:
Erklären Sie, warum das Elektronmikroskop die Beobachtung von lebendem Gewebe nicht erlaubt.
Es gibt mehrere Gründe dafür:
- das Objekt wird in einem harten Kunstharz eingeschlossen; Bewegung und Gasaustausch sind unmöglich, was das Leben verunmöglicht.
- für die Transmissionsmikroskopie sind die Schnitte feiner als eine Zelle, d.h. dass die Zellen in feine Scheiben geschnitten werden.
- Das Objekt wird in einer vakuumierten Kammer beobachtet (Bedingung damit der Elektronenstrahl nicht durch Luftmoleküle gestoppt wird); das würde eine lebendige Zelle, die ja nicht in Kunstharz festgehalten wird, zum Platzen bringen.
Mikroskopie:
Zu was dient das Objektiv? Und das Okular?
Es sind zwei, in Serie vergrössernde optische Linsen. Das Okular vergrössert immer 10x. Heutige Mikroskope sind mit mehreren Objektiven, die unterschiedlich vergrössern ausgestattet (z.B. 4x, 10x, 40x, 100x).
Mikroskopie
Wie rechnet man die Vergrösserung des beobachteten Objekts?
Die Vergrösserung des Objektivs wird mit dem des Okulars mutlipliziert (z.B. 4x * 10x = 40x).
Mikroskopie
Wie kann es sein, dass ich ein Bild sehe, dessen Teile mehr oder weniger dunkel sind (auch dann, wenn das Objekt nicht eingefärbt wurde)?
Beim Lichtmikroskop wird das Licht von dichten Strukturen im Objekt aufgehalten, diese Zonen erscheinen dem Beobachter also dunkel. Die hellen Zonen entsprechen den wenig dichten Regionen des Objektes. Der Kontrast ist also das Resultat der Lichtdurchlässigkeit (Transmission) des Objekts. Dasselbe Prinzip gilt für das Transmissionselektronenmikroskop, mit dem Unterschied, dass der Überträger der Information das Elektron ist.
Mikroskopie
Welchen Vorteil hat es, die Blende optimal einzustellen? Wie macht man es?
Die optimale Öffnung der Blende erlaubt eine gute Tiefenschärfe und einen guten Kontrast des Bildes (wie bei einem manuellen Fotoapparat), siehe Skript Kapitel 1.2.2, S.16-17. Das Okular wird entfernt und die Blende wird so eingestellt, dass ungefähr 2/3 des möglichen Sehfeldes beleuchtet ist.
Grundausstattung der Zelle
Erklären Sie die kleinst- und grösstmöglichen Dimension einer Zelle. Begründen Sie ihre Antwort.
Die untere Grenze der Grösse einer Zelle wird von der minimal notwendigen Ausstattung bestimmt. Bakterien sind gute Vertreter von sehr kleinen Zellen. Sie enthalten ein kleines Genom, das frei im Cytoplasma schwimmt (keinen Zellkern), sie haben nur wenige Organellen d.h. nur die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen.
Die obere Grenze der Grösse einer Zelle wird von zwei Faktoren limitiert:
- jede Zelle muss den Austausch von Stoffen mit ihren Nachbarnzellen oder mit der Umwelt effizient machen können
- jede Zelle muss Stoffe innerhalb des Cytoplasma schnell transportieren können.
Das Verhältnis zwischen Zelloberfläche und Volumen ist deshalb für die Zellgrösse limitierend. Für ein Lebewesen ist es vorteilhaft, aus vielen kleinen Zellen gebaut zu sein, anstatt aus grossen (Ausnahme: das Ei der Vögel oder anderen Tierarten, denn es enthält Reserven).
Grundausstattung der Zelle
Welche zellulären Bestandteile sind in einem Bakterium enthalten?
Obwohl ein Bakterium zu den kleinsten Zellen gehört enthält es genetische Information (DNA = DNS), Proteine, die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen und eine Plasmamembran.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie zwei wichtige Funktionen der Plasmamembran.
- den Zellinhalt von der Umgebung trennen
- den Stoffaustausch mit der Umgebung kontrollieren.
Grundausstattung der Zelle
Nennen Sie einige Funktionen, die Proteine ausüben können.
- Enzyme: biochemische Reaktionen ermöglichen
- Transportproteine der Zellmembranen (Plasmamembran wie auch Membranen der Zellorganellen)
- Proteine des Cytoskeletts
- Rezeptoren für Hormone oder für andere Moleküle ... usw... siehe Skript!
Grundausstattung der Zelle
Beschreiben Sie die Rolle(n) der DNS in einer Eukaryontenzelle. Ist sie dieselbe für einen Prokaryonten?
Rollen:
- sie enthält die Information für die Proteinsynthese,
- sie wird der nächsten Generation weitergegeben, sei es über Mitose (Zellteilung und vegetative Vermehrung ohne Erbgutvermischung) oder über Meiose (geschlechtliche Vermehrung mit Erbgutmischung, es werden Geschlechtszellen generiert mit nur einem Satz Chromosomen). Beide Rollen werden in allen Zellen erfüllt, auch bei Bakterien (allerdings findet bei Bakterien keine Meiose statt, trotzdem können sie Erbgut untereinander austauschen, siehe Kapitel über Bakterien).
Grundausstattung der Zelle
Wozu (welche Prozesse) brauchen Lebewesen eine Energiequelle?
- um biochemische Reaktionen und Stofftransport zu ermöglichen,
- um sich zu bewegen,
- um Wärme zu produzieren.
Diese tragen zum Aufbau und Erhalten der Strukturen sowie zur Vermehrung bei.
Klassifizierung und Evolution
Die Lebewesen sind in zwei Gruppen unterteilt: die Prokaryonten und die Eukaryonten. Beschreiben Sie prokaryontische Zellen im Vergleich zu eukaryontischen Zellen, indem Sie 4 wichtige Unterschiede nennen.
Klassifizierung und Evolution
Beschreiben Sie die Eigenschaften, die charakterisch für jedes der 3 Domäne sind.
Domän der Archeen: Prokaryonten, die in extremen Umgebungen lebensfähig sind. Wahrscheinlich erste Lebewesen auf Erde.
Domän der Bakterien: Prokaryonten, die in „normalen“ Umgebung leben.
Domän der Eukarya: Alle Eukaryontische Lebewesen.
Klassifizierung und Evolution
Nennen Sie mehrere Beispiele von Lebewesen für jedes Domäne.
Domän der Archeen: Archeen in Heissen und/oder saure Wasserquellen, Archeen in Meersalzgewinnungsteichen, Archeen in Biogazanlagen.
Domän der Bakterien: Escherichia coli, Milchsäurebakterien des Joghurts oder des Sauerkrauts, Staphylokokkus aureus, Cyanobakterien (= Blaualgen), Bakterien der Gattung Borrelia (-> Borreliose), für Angina verantwortliche Streptokokken, etc...
Domän der Eukarya: Algen, Amöbe, Morchel, Trüffel, Bäckerhefe, Hautpilze, Gerste, Rose, Fichte, Efeu, Farne, Moose, Tomate und Basilikum, Huhn, Reh, Pferd, verschiedene Borkenkäfer, Mehlkäfer... etc...!
Bakterien
Zeichnen Sie ein Bakterium, das die Form einer Bazille hat sowie seine Organellen; beschriften Sie die verschiedenen Teile des Schemas und beschreiben Sie es.
Ein Bazillus ist stäbchenförmig, es ist ein Zylinder. Es hat eine Wand, eine Plasmamembran, ein Cytosol, Erbinformation in Form von DNS (ein einziges grosses ringförmiges Chromosom und viele kleine ringförmige Plasmide), sowie Ribosomen für die Proteinsynthese. Es kann eine Geissel und Pili tragen. Für die Zeichnung, siehe Schema und Abbildungen aus dem Unterricht und im Skript.
Bakterien
Sie setzen eine Bakterienkultur an: Beschreiben Sie die Entwicklung der Anzahl der Bakterien.
Wenn die Kulturbedingungen optimal sind, findet die Bakterien-Zellteilung alle ~ 20 Minuten statt. Die Anzahl Bakterien nimmt exponentiell zu. Die Populationszunahme wird langsamer wenn ein Faktor limitierend wirkt, wie zum Beispiel der vorhandene Raum oder die Nährstoffe.
Bakterien
Was sind die Kontaminationsquellen wenn man im Labor steril arbeiten möchte?
Die mikrobiologischen Kontaminationsquellen sind die Arbeitsfläche, das benutzte Material, die Hände und Vorderarmen, das Berühren von unsauberen Objekten ohne wieder die Hände zu desinfizieren, die Luft, wenn geprochen, gehustet oder geniesst wird.
Bakterien
Nennen Sie alle wichtigen Schritte, die es vom Melken bis zum Trinken brauchte, damit der Konsument (zum Beispiel Sie!) verpackte Pastmilch von guter mikrobiologischer Qualität erhält.
- Es wurden alle hygienische Massnahmen beim Melken eingehalten, unter anderem das Reinigen der Zitzen, das Abkühlen der Milch, das Benutzen von korrekt desinfizierten Geräten, so dass die Toleranzwerte von 200'000 Impulse/ml eingehalten werden.
- Die Kältekette wurde vom Melken bis zur Pasteurisierung nie unterbrochen.
- Die Milch wurde mit Wärme behandelt (es gibt verschiedene Pasteurisierungs- verfahren).
- Das Einfüllen wurde steril gemacht.
- Die Kältekette (4°C) wurde bis zum Konsum nie unterbrochen.
Bakterien
Im Labor haben Sie Bakterien eingefärbt: sie waren rot oder blau-schwarz.
a) Welche Vergrösserung war nötig, um die Bakterien zu sehen?
b) Welches sind die wichtigsten Unterschiede im Bau der beiden Bakterientypen?
a) Zum beobachten der Bakterien wurde das Objektiv 100x und Immersionsöl benutzt. Die Vergrösserung ist 1000x (in Wirklichkeit ein bisschen weniger).
b) Die Struktur und die Bestandteile der Wände sind nicht dieselben.
- Gram-positive Bakterien haben eine dicke Murein-Wand ausserhalb ihrer Plasmamembran. Murein ist eine Kohlenhydratkette mit angehängten Aminosäuren. Diese dicke Mureinschicht wird blau (Enzianviolett) gefärbt.
- Gram-negative Bakterien haben ausserhalb ihrer Plasmamembran eine sehr dünne Mureinschicht, dann eine äussere Membran. Diese ist wie jede Membran aus Lipiden und Proteinen aufgebaut. Die Membranlipide halten den roten Farbstoff (Safraninrot) zurück.
Eukaryonten
Beschreiben Sie die Eigenschaften, die charakterisch für jedes der Reiche sind.
siehe Moodle
Eukaryonten
Nennen Sie Beispiele von Lebewesen für jedes Reich.
Bakterien: Escherichia coli, Milchsäurebakterien in Joghurt und Sauerkraut, Staphylokokkus aureus, Cyanobakterien (= Blaualgen), Bakterien der Gattung Borrelia (->Borreliose), für Angina verantwortliche Streptokokken...
Protisten: Grün-, Rot- und Braunalgen, Pantoffeltierchen (Paramecie), Euglena, Amöbe, Trypanosoma (-> afrikanische Schlafkrankheitl), Plasmodium sp ( Malaria), Toxoplasma gondii (Toxoplasmose),...
Pilze: Wiesenegerling, Morchel, Trüffel, Bäkerhefe, Penicillium sp, sogennante Hautflechten und Hautpilze, ...
Pflanzen: Gerste, Rose, Fichte, Efeu, die Farne, Moose, Tomate und Basilikum...
Tiere: Huhn, Reh, Pferd, verschiedene Borkenkäfer, Mehlkäfer...
Eukaryonten
Vergleichen Sie Ihre Ernährungsart mit derjenige eines Pilzes.
Der Mensch ist als Tier heterotroph, wie auch die Pilze, d.h. er ernährt sich von anderen Lebewesen (troph = ernähren, hetero = andere). Das Mycel der Pilze scheidet Verdauungsenzyme in die Umgebung aus und absorbiert die Verdauungsprodukte. Tiere essen/fressen/ingestieren die Nahrung, verdauen sie im Verdauungsapparat und absorbieren die verdauten Stoffen, d.h. die Epithelzellen des Darms absorbieren und leiten sie in die Blutbahn für Verteilung an die Organe (die Verdauungssysteme variieren leicht je betrachtete Tierart).
Eukaryonten
Welche der folgenden Merkmale haben alle Pilze gemeinsam?
a) Sie sind Symbionten.
b) Sie sind heterotroph.
c) Sie besitzen Geisseln.
d) Sie sind Krankheitserreger. e)Sie wirken als Destruenten.
Richtig: b) Sie sind heterotroph
Eukaryonten
Nennen Sie zwei charakterische Merkmale der Säugetiere.
Sie sind die einzigen Wirbeltiere mit Milchdrüsen und Haaren.
Eukaryonten
Bei den Tieren: Welche systematische Kategorie haben eine stabile Körpertemperatur?
Vögel und Säugetiere
Eukaryonten
Welcher Tierstamm zeigt die grösste Artenzahl?
Die Gliedertiere, vor allem die Klasse der Insekten (etwa 2 Millionen Arten bekannt.
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
Nennen Sie alle Organellen einer Tierzelle und diejenige einer Pflanzenzelle.
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) transportieren den Sauerstoff im Blut. Es sind Zellen, die ihren Kern verlieren, noch bevor sie anfangen, ihre Aufgabe zu erfüllen.
a) Welche Funktionen können diese Zellen ohne Kern nicht mehr erfüllen?
b) Sind damit auch andere Organellen funktionslos geworden? Wenn ja, welche?
c) Welche Organellen können in roten Blutkörperchen noch funktionieren? Benennen Sie diese Organellen und nennen Sie ihre Funktion.
a) Sie haben die für die Proteinsynthese notwendige Erbinformation nicht.
b) Ja: Ribosome, rauhes ER und Golgi-Apparat.
c)
- Mitochondrien: Energieumwandlung (Herstellen von ATP)
- das glatte ER: Fettstoffwechsel
Zusätzlich zu den Organellen im engeren Sinn sind vorhanden
- das Cytoskelett: Form und Bewegung
- das Cytosol: Raum für biochemische Reaktionen
- die Plasmamembran: Zellabgrenzung und kontrollierter Stoffaustausch
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
Es gibt Zierpflanzen deren Blätter grün-weiss gestreift sind. Welches Organell ist vermutlich in den weissen Teilen verändert? Können Sie die Veränderung beschreiben? Was ist die Folge für die betreffenden Zellen abgesehen davon, dass sie weiss sind?
In den weissen Blattteilen fehlen die Chloroplasten. Die Zellen können keine Photosynthese machen und so Zucker herstellen. Sie sind also von den anderen Pflanzenteilen, die ihnen organische Stoffe liefern abhängig.
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
Erläutern Sie die Funktionen des Cytoskeletts.
Es ist für die Zellform verantwortlich (Stützung, Stabilität), es spielt aber auch eine Hauptrolle bei Bewegungen der Zelle und bei ihrer Teilung (dynamische Eigenschaft).
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
Geben Sie die Definition einer Stammzelle, indem Sie 2 wichtige Eigenschaften nennen.
Stammzellen sind undifferenziert (oder nur wenig differenziert) und vermehren sich gut.
Organellen und Zellstruktur von Eukaryonten
In welchen Pflanzenteilen findet Zellteilung hauptsächlich statt?
In den Wurzelspitzen und an Sprossen wo die Zellen entstehen und sich strecken (Längenwachstum), sowie in speziellen Geweben (Kambium) für das Breitenwachstum.
Organellen und Zellstruktur der Eukaryonten
Nennen Sie 3 Beispiele von menschlichen Stammzellen
Wir haben z.B. Stammzellen im Hirn, in der Haut, im Knochenmark (zuständig für die Blutzellen), in den Muskeln, in der Retina, usw ...
Organellen und Zellstruktur der Eukaryonten
Erklären Sie mit einem konkreten Beispiel weshalb Stammzellen ein grosses Potenzial für die Humanmedizin sind.
Das Beherrschen der Vermehrung und Differenzierung von Stammzellen in vitro
- z.B. Stammzellen der Haut, des Blutes oder der Retina – wird Autotrans- plantationen ermöglichen, was Probleme mit Organabstossung und der damit verbundenen lebenslangen Medikamenteneinnahme lösen wird. Man hofft, bei grossen Hautverbrennungen, bei gewissen Retinakrankheiten und Leukämien bessere Genesungschancen zu erreichen.
Proteine und Enzyme
Welche kovalenten Bindungen gibt es in Proteinen?
Peptidbindung, Disulfidbrücken
Proteine und Enzyme
Welche schwachen Wechselwirkungen sind bei der Sekundär-struktur ausserdem noch wirksam?
Ionische Bindungen, Wasserstoffbrücken, van-der-Waals-Kräfte (= hydrophobe Wechselwirkungen)
Proteine und Enzyme
Vergleichen Sie den Abbau von Holz durch Pilze mit seiner Verbrennung.
Proteine und Enzyme
Wie heissen Enzyme, die Lipide abbauen?
Lipasen. Oft besteht der Name aus „Substrat“ – ase.
