Biologie

Bei der Reaktion vom Pyruvat zum Acetyl-CoA (Zwischenreaktion), bei der Bildung von α-Ketoglutarat aus lsocitrat und im folgenden Schritt des Zitratzyklus. 

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. 

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. 

Etwa 18x mehr. 

Das Basenpaar A-T, denn 2 Wasserstoffbrücken verbinden sie. Beim Basenpaar G-C sind es 3 H-Brücken. 

Beim Zucker fehlt bei der DNS eine OH-Gruppe (nur H auf C2).
In der RNS kommt an Stelle der Base Thymin das Uracil. 

Vor jeder Zellteilung, während der Interphase des Zellzyklus. Der Prozess wird Replikation der DANN genannt. 

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. 

Siehe im Skript! 

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. 

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. 

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. 

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. 

Siehe im Skript! 

20⁵ (mit den 20 Aminosäuren zur Wahl). 

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). 

Es ist der Zellteilungsprozess bei dem 4 haploide Zellen aus einer diploide Zelle hergestellt werden. 

Siehe im Skript!

Die Mutation muss in einer Keimzelle (diese produzieren die Geschlechtszelle dank Meïose) stattfinden. Nur eine von vier Geschlechtszellen wird die Mutation tragen. 

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. 

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. 

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). 

Die Vergrösserung des Objektivs wird mit dem des Okulars mutlipliziert (z.B. 4x * 10x = 40x). 

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. 

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. 

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). 

Obwohl ein Bakterium zu den kleinsten Zellen gehört enthält es genetische Information (DNA = DNS), Proteine, die für den Proteinaufbau notwendigen Ribosomen und eine Plasmamembran. 

• den Zellinhalt von der Umgebung trennen
• den Stoffaustausch mit der Umgebung kontrollieren. 

• 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! 

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). 

• 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. 

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. 

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...! 

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.

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. 

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. 

• 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.