Medium = flüssig oder mit Agar verfestigt & Komplexmedium = Pepton- oder Hefeextrakt

an chemische Reaktionen gekoppelt & kann Gradienten aufbauen & Membranpotenzial elektrische Energie

auf mehreren Ebenen & Reaktion auf wechselnde Bedingungen

O2-Abschluß, leichte Erwärmung & anaerober methanogener Abbau

Mikrobio

Einführungs-VO

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D. R.

Lernen

D. R.

Über diese Lernkartei

Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Mikrobiologie auf Universitätsniveau. Sie behandeln zentrale Themen wie Viren, Prokaryoten, DNA und Zellbiologie, wobei der Fokus auf der Rolle von Mikroben in aquatischen Systemen, der Biotechnologie und der menschlichen Gesundheit liegt. Besonders relevant für Studierende der Biologie, die sich mit mikrobiellen Ökosystemen, Stoffwechselprozessen und der Klassifizierung von Mikroorganismen vertraut machen möchten.

Karten

Lernende

Sprache

Deutsch

Kategorie

Biologie

Stufe

Universität

Erstellt / Aktualisiert

29.05.2014 / 29.05.2014

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Sterilisation

Hitzesterilisation

Gammastrahlen

Pasteurisation

Chemische Entkeimung

Konservierung

Kultivieren

Substrat = Nahrung für Mensch

Medium = flüssig oder mit Agar verfestigt

Definiertes Medium = ohne Abstimmung auf spezielle Bedürfnisse

Komplexmedium = Pepton- oder Hefeextrakt

Isolierung

Anreicherungskultur (Überimpfen)

Vereinzelung von Zellen (für Reinkulturen)

Vereinzellung von Zellkulturen (für reine Zellen)

Anreicherungsimpfen (Überkultur)

Isolierung

Verdünnungsreihe (aus 10 ml Probe 1 ml entnehmen und in mehreren Schritten verdünnen)

Dreizehnstrichmethode (Ausstreichen mit Impföse; Impföse nach 1., 4., 7. und 10. Strich ausglühen)

Siebentropfenmethode (Auf das Medium tropfen; drehen; wiederholen)

Verdichtungsreihe (Probe durch eindampfen reduzieren und mit weitere Probe verdichten)

Taxonomie

< 10.000 Bacterien und Archaea als Arten beschrieben

> 10.000 Bacterien und Archaea als Arten beschrieben

schätzungsweise rund 1 Mrd. Prokaryoten-Arten

schätzungsweise rund 1 Mio. Prokaryoten-Arten

Welche Aussagen stimmen?

Transkriptom = alle Gene einer Zelle, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in mRNA transkribiert werden

Proteom = Identifizierung von vorhandenen (exprimierten) Proteinen

PCR (Polymerase-Kettenreaktion) = automatisierte Vermehrung von DNA- Molekülen

Proteom = Proteinkomplex

PCR (Polymerase-Kettenreaktion) = Translation am Ribosom

Welche Aussagen stimmen?

Das bei Prokaryoten am besten bekannte DNA-Stück ist das Gen der 16 S rRNA

Das bei Eukaryoten am besten bekannte DNA-Stück ist das Gen der 18 S rRNA

Aus der relativen Veränderung (Anzahl der Mutationen) der DNA ergibt sich ein evolutionärer Abstand

Stammbäume werden immer noch nicht computergesteuert generiert

Die Übereinstimmung innerhalb einer Art liegt <97%

Wachstum von Mikroben

Die Replikation des Chromosoms dauert etwa 1 Stunde

Die Replikation des Chromosoms dauert etwa 20 Minuten

Die Zelle wächst auf etwa doppelte Größe

Die Zelle wächst nicht und wird durch das Einschnüren um die Hälfte kleiner

Proteine sind an der ringartigen Strukter beteiligt, welche die Zelle in der Mitte abschnüren.

Das Wachstum von Mikroben lässt sich in Phasen untergliedern

a) Bildung von Transportsystemen, Enzymen; geringe Vermehrung

a) rasantes Wachstum

b) konstante, maximale Rate (μmax)

b) Abnahme des Wachstums

Das Wachstum von Mikroben lässt sich in Phasen untergliedern

c) kein weiteres Wachstum

c) gesteigertes Wachstum

d) Abnahme lebensfähiger Zellen

d) gleichbleibendes Wachstum

Stoffaunahme und Transport bei Prokaryoten und Pilzen

osmotroph

phototroph

Nur kleine Moleküle (z.B. Monomere), keine partikulären Substanzen transportierbar

große Moleküle um Energie beim Transport zu sparen

Stoffaunahme und Transport bei Prokaryoten und Pilzen

Extrazelluläre Enzyme (Exoenzyme, Ektoenzyme)

Intrazelluläre Enzyme (Endoenzyme)

externe Hydrolyse in transportable Einheiten (Aminosäuren, Zucker, Fettsäuren)

interne Hydrolyse in transportable Einheiten (Aminosäuren, Zucker, Fettsäuren)

sekundärer Transport

durch Konzentrationsgradienten

kann Gradienten aufbauen

z. T. Transportproteine

an chemische Reaktionen gekoppelt

erleichterte Diffusion

primärer Transport

an chemische Reaktionen gekoppelt

erleichterte Diffusion

durch Konzentrationsgradienten

kann Gradienten aufbauen

Membranpotenzial elektrische Energie

Anabolismus

Assimilation

Dissimilation (Mineralisierung)

Abbau organischer Substanz

Aufbau neuer Biomasse

Energiegewinn, Baustoffe

Katabolismus

Assimilation

Aufbau neuer Biomasse

Dissimilation (Mineralisierung)

Abbau organischer Substanz

Energiegewinn, Baustoffe

Regulation

auf mehreren Ebenen

immer nur bei Translation

immer nur bei Transkription

immer nur bei Katalyse

Reaktion auf wechselnde Bedingungen

Regulation

Stoffwechsel soll ökonomisch sein

z. B. extrazelluläre Enzyme geregelt exprimiert

Stoffwechsel ist kein starres Räderwerk

Stoffwechsel läuft immer gleich ab

z. B. extrazelluläre Enzyme im Überschuß ausgeschieden

Mikrobielle Enzymaktivität

Konzentration der Substrate und Produkte als Regulationsmechanismus

je höher die Substratkonzentration desto schnellere Reaktion

Halbsättigungskonstante ist Wert, bei welchem die Aktivität stoppt

Halbsättigungskonstante gibt an, bei welcher Konzentration das Enzym mit halbmaximaler Rate arbeitet

ist immer linear

Störende Wechselwirkung bei Enzymaktivität durch:

hohe Substratkonzentration

hohe Produktkonzentration

Vorhandensein ähnlicher Metabolite

niedrige Produktkonzentration

niedrige Substratkonzentration

Regulation der mikrobiellen Enzymaktivität

Kompetitive Hemmung am katalytischen Zentrum

Aktivierung/Hemmung durch Effektoren am allosterischen Zentrum (führt zu Verformung am katalytischen Zentrum)

Coenzyme

Endprodukthemmung im Verlaufe eines Stoffwechselweges

Kompetitive Hemmung am allosterischen Zentrum

Mikrobielle Ökologie

K-Strategen = niedrige Wachstumsraten

K-Strategen = hohe Wachstumsraten

r-Strategen = niedrige Wachstumsraten

r-Strategen = hohe Wachstumsraten

Substratkonzentration = limitierender Faktor

Mikrobielle Kompartimente nach funktionellen Gruppen

Produktion (Produzenten: Primärproduktion durch Phytoplankton)

Konsumation (Konsumenten: Sekundärproduktion durch Heterotrophe)

Destruktion (Destruenten: abbauende Heterotrophe)

Recycling (Recycler: Ab- und Aufbauende Heterotrophe)

Reparatur (Reparierer: Tertiärproduktion durch Autoheterotrophe)

Primärproduktion

Photosynthese

Strahlungsenergie biochemisch gebunden

In Gewässern durch eukaryont. Algen, Cyanobakterien, andere Prokaryoten, nur bedingt von höheren Pflanzen

Strahlungsenergie physikalisch gewandelt

In Gewässern durch Fische und Krebse

Picoplankton

< 2μm

> 2μm

In einer Reihe von Seen hauptverantwortlich für pelagische Primärproduktion

In oligotrophen Gewässern dominieren eukaryontische Picoplankter und größere Algen

In oligotrophen Gewässern dominieren Cyanobakterien

Plankton

Picoplankton besteht hauptsächlich aus Prokaryoten

Picoplankton besteht hauptsächlich aus Flagellaten

Nanoplanktion besteht hauptsächlich aus Prokaryoten

Nanoplanktion besteht hauptsächlich aus Flagellaten

Plankton

Nanoplankton = 2 - 20 μm

Mikrozooplankton = 20 - 200 μm

Mikrozooplankton = Ciliaten

Mikrozooplankton = Flagellaten

Mikrozooplankton = 2 - 20 μm

Konsumenten

Flagellaten = wichtige Konsumenten von Prokaryoten (Picoplankton)

Flagellaten = Regulatoren der Bakterienbiomasse

Ciliaten = wichtige Konsumenten und Kontrollierer der heterotrophen Nanoflagellaten

Ciliaten = wichtige Konsumenten von Prokaryoten (Picoplankton)

Ciliaten = Regulatoren der Bakterienbiomasse

Rolle der heterotrophen Bakterien

Transformation von DOM zu organischer partikulärer Substanz (POM) für Stoffumsätze in Gewässern bedeutsam

Die mikrobielle Nahrungskette liefert den größeren Organismen der “klassischen” Nahrungskette partikuläre Nahrung und gebundene Energie

Fraß von Algen

äußerst zeitverzögerte Reaktion auf Ressourcen

Teile des Microbial Loop

Phytoplankton

Bakterien, Archaea

Fische

Heterotrophe Protisten (“Protozoa”)

Teile des Microbial Loop

Viren (Bacteriophagen, Phycoviren)

Anorganische Nährstoffe

Krustentiere

Nicht-lebende sorganisches Material (NLOM)

Viren und aquatische Systeme

Viren als Quelle von POM

Viren als “Gen-Vehikel” (Transduktion)

Viren können Abundanz der Wirtszellen nicht kontrollieren

Viren können Struktur der Gemeinschaft modifizieren

Biotechnologie

Herstellung von Produkten durch mikrobielle Aktivitäten

Fermentation

Reinkulturen und genetisch manipulierte Organismen

Sekundärstoffwechselprodukte

Sterilistation

Biotechnologie

Primärstoffwechselprodukte (Alkohol,organische Säuren etc.)

Enzymproteine für Einsatz in der Lebensmittelindustrie

Konservierung

Qualitätsänderung (Aromastoffe, Konsistenz)

Überwachung gegen Verderben

Lebensmittelmikrobiologie

Käse: braucht Labferment (Rennin biotechnisch mit Bakterien hergestellt)

Salami: Geschmack durch Milchsäuregärung

Essig: Gluconobacter oxidiert Ethanol nur bis zur Essigsäure

Schinken: alkoholische Gärung

Blaukraut

Gentechnisch manipulierte Mikroorganismen

Gene aus fremden Organismen (auch Eukaryoten)

nie Plasmide

Restriktionsenzyme zum „Schneiden“

DNA-Ligasen zum "Flicken"

Abwasserreinigung

Mechanische Behandlung

Hygienisierung

Physische Behandlung

Hybridisierung

Abwasserreinigung

Mineralisierung

Entfernung von Pflanzennährstoffen

Entfernung von Bakterien

Nährstoffanreicherung

Faulturm

O2-Abschluß, leichte Erwärmung

CO2-Abschluß, leichte Erwärmung

anaerober methanogener Abbau

aerober methanogener Abbau

Faulturm

ca. 80% Reduktion von organischem Gehalt

ca. 60% Reduktion von organischem Gehalt

Methan zu Heizzwecken

Rest nur bei geringer Schwermetallbelastung als Dünger

Rest auch bei hoher Schwermetallbelastung als Dünger

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