Grundlagen Mikrobiologie
MLU Halle
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Kartei Details
| Karten | 22 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Biologie |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 04.04.2016 / 15.07.2022 |
| Weblink |
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Leben funktioniert nur nach den Gesetzen der Thermodynamik. Welche zwei Sätze treten in Kraft und was sagen diese aus?
1. Hauptsach der Thermodynamik: der Energieerhaltungssatz besagt, dass die Energiemenge in einem abgeschlossenen System konstant bleibt, aber in verschiedenen Systemen auftreten kann, die ineinander umwandelbar sind. Dies gilt jedoch nicht für alle Formen und unter allen Bedingungen: Wärme ist Voraussetzung von Lebensprozessen; kann aber nicht als Energiequelle genutzt werden.
2. Hauptsatz der Thermodynamik: der Entropiesatz sagt aus, dass beliebige Teilchen eine zu Temperatur proportionale Energie enthalten (Entropie), die bei konstanter Temperatur und konstantem Druck nicht für Arbeit nutzbar ist, d.h. Entropie S ist Wärmemenge proportional Q pro Temperatur T; S=Q/T
Was bedeuten Entropie und dazugehörig Ordnung?
- Entropie ist der Verlust an Ordnung
- Energie wird benötigt, um Ordnung herzustellen; spontan nimmt die Ordnung in einem System immer nur ab
- Entwicklung des Lebens und Wachstum von Zellen mit Ordnung und Komplexität verbunden
- Lebewesen sind keine geschlossenen Systeme und können daher spontan aus einfachen Bausteinen komplexe Strukturen entwickeln ohne den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu verletzen
- Ein lebendes System funktioniert nur als abgegrenztes System, es muss ständig Energie von außen aufgenommen werden
- Energie erhöht die innere Ordnung, um dabei außen Unordnung zu erzeugen, damit in der Summe innen und außen die Entropie steigt --> Notwendigkeit von Zellen
- Entropie: Möglichst viele Teilchen möglichst frei für Translation und Rotation in allen drei Raumachsen; Ordnung: Wenige, in der Bewegung eingeschränkte Teilchen
- Leben bedeutet Synthese von Makromolekülen in Zellen
- Ordnungserhöhung in drei Ebenen: a) kurzfristig: Erhaltung (maintenance); b) mittelfristig: Wachstum, Verdopplung, Differenzierung; c) langfristig: Evolution
- Grundlage von Lebensprozessen ist chemische Energie, dabei Nutzung von Lichtenergie: in Redoxreaktionen werden energiereiche Elektronen gebildet; wichtigsten Formen von Arbeit in jeder Zelle: chemische Arbeit (Stoffwechselreaktionen), Transport (Aufnahme und Abgabe von Stoffen, cyclische Transportprozesse), Beteiligung an elektrochemischen Prozessen (Abgabe und Aufnahme von Elektronen in Redoxreaktionen, Bildung und Nutzung von Ladungsgradienten über Membranen); chemiosmotische Prozesse für größten Teil der Energieumwandlung von atmenden und phototrophen Organismen verantwortlich; lithotrophe Prozesse: Energiekonservierung durch ausschließlich anorganische Stoffe
- Energieaufnahme und Transport durch semipermeable Membranen
- Leben kann nicht gasförmig sein (keine stabile Abgrenzung)
- Leben kann nicht "fest" sein (keine Maktromoleküle, zu langsam)
- Leben muss "flüssig" sein --> Abgrenzung erfordert ein polares Lösungsmittel
Nenne die 10 wichtigsten Makromoleküle!
C, O, H, N, S, K, Ca, Ph, Mg, Fe oder Na
Welche zwei Lösungsmittel existieren und welche Eigenschaften besitzen sie?
Was resultiert aus der Häufigkeit des Lösungsmittels?
Wasser: sehr polar, häufig (0-100°C, O-H 39% ionisch)
NH3: wenig polar, häufig (-78--33°C, N-H 19% ionisch)
Leben muss Wasserleben sein! Ersatzweise ist bis zu 30mal langsameres Ammoniakleben möglich
Was versteht man unter Feuchtmasse?
Masse eines Lebewesens mit allem gebundenem Wasser: nativ oder nach Abzentrifugation
Was versteht man utner Trockenmasse?
Masse eines Lebewesens nach vollständiger Trocknung, etwa 20-30% der Feuchtmasse, mittel: 25%
Wie kommt die Trockenmasse zustande?
Zusammensetzung der Trockenmasse nach der Art der Elemente und nach der Art der Makromoleküle
Welche Elemente müssen Lebwesen noch aufnehmen?
Spurenelemente, metallische Makrobioelemente, Phosphor, Schwefel, Stickstoff, Wasser, Kohlenstoff
Wie werden Spurenelemente aufgenommen?
- Als Ionen (Ausnahme: Siderophore)
Als was werden metallische Makrobioelemente aufgenommen?
Als Ionen, z.B. K+, Mg2+, Ca2+, Na+
Als was werden Phosphor und Schwefel aufgenommen?
Meist als Phosphate und Sulfate
Als was wird Stickstoff aufgenommen?
Organisch
als Nitrat, Ammoniak, molekularer Stickstoff
Wofür wird Wasser aufgenommen?
für Sauerstoff und Wasserstoff
In welche Form liegt Kohlenstoff vor, wenn es aufgenommen wird?
Organisch (heterotroph) oder als CO2 (autotroph) [fakultativ autotroph, mixotroph)
Welche Makromoleküle finden sich in Lebewesen?
Proteine
Nukleinsäuren
Kohlenhydrate
Lipide
Wieviel Prozent Proteine findet sich in der Trockenmasse?
Welche allgemeinen Eigenschaften haben Proteine?
- bestehen aus den 20 häufigen und einigen seltenen Aminosäuren wie Se-Cys
- 3D-Katalyse --> Enzyme
- ermöglichen Transport durch Abgrenzung
- haben Strukturfunktionen und Regulationsfunktionen
- Summe: momentanes Proteom
- Synthese am Ribosomen: Translation
- Codierung durch mRNA
Wieviel Prozent Nukleinsäuren findet sich in der Trockenmasse?
Wieviel Prozent RNA und DNA?
Welche Eigenschaften haben Nukleinsäuren?
- setzen sich zusammen aus vier häufigen Basen: A, T/U, G, C und einigen selten Basen, aus Ribose/Desoxyribose und Phosphat
- Synthese RNA an DNA: Transkription
- Synthese DNA an DNA: Replikation
Wieviel Prozent Kohlenhydrate findet sich in der Trockenmasse?
Welche allgemeinen Eigenschaften haben Kohlenhydrate?
- Zellwand sorgt für Stabilität
- Glycogen ist geeigneter Speicher für Glucose
- stellen Idealform von CH2O dar
Wieviel Prozent Lipide findet sich in der Trockenmasse
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