Mikrobiologie
Von der Geschichte bis hin zum Einsatz in der Umwelt
Von der Geschichte bis hin zum Einsatz in der Umwelt
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Lernkarten
7-4. Was ist eine syntrophe Assoziation?
Eine Symbiose mit wechselseitiger Abhängigkeit. Keiner der Symbionten kann ohne den anderen überleben.
7-3. Was ist Cometabolismus?
- Abbau eines Xenobiotikums durch Enzyme, die ein ähnliches natürliches Substrat zersetzen
- Bsp: Abbau von 3,4-Dichlorphenol, das ähnlich ist wie Phenol
7-2. Was ist eine Mutation? Erläutern Sie dies an einem Beispiel!
- Mutation: Veränderung des Erbguts
- Beispiel: Wegfall einer Aminosäure bei der Replikation der DNA
7-1. Was sind Xenobiotika und welche Schwierigkeiten verursachen sie?
- Xenobiotika sind vom Mensch produzierte Stoffe, die in der Natur nicht vorkommen.
6-17. Wo fällt bei chemoorganoheterotrophen Lebewesen am meisten Energie an? Bei der
Glycolyse, dem Zitronensäurezyklus oder der Atmungskette?
- Bei der Atmungskette (6 ATP)
6-16. Was übertragen Reduktionsäquivalente?
Die Zelle kann auf die oxidierte Form eines Reduktionsäquivalentes zwei Wasserstoffatome
übertragen (dies entspricht formal 2 H+ und 2 Elektronen. Hierdurch wird das
Reduktionsäquivalent in die reduzierte Form überführt)
6-15. Nenne ein wichtiges Reduktionsäquivalent.
Flavinadenindinucleotid
reduzierte Form: FADH2
oxiderte Form: FAD
6-14. Wofür benötigt die Zelle Reduktionsäquivalente?
- Enzymreaktionen
- ATP-Regeneration
- Elektronentransport in der Zelle
6-13. Welche Funktion hat ATP in biologischen Systemen?
Universeller Energieträger, wird für Enzymreaktionen als Energiequelle gebraucht.
6-12. Wie unterscheiden sich oxygene und anoxygene Photosynthese?
Bei der anoxygenen Photosynthese wird statt H2O H2S als Oxidationsmittel verwendet.
Gleichung der oxygenen Photosynthese
6 CO2 + 12 H2O à C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Gleichung der anoxygenen Photosynthese
6 CO2 + 12 H2S à C6H12O6 + 12 S + 6 H2O
6-11. Welche Schwefelverbindungen kommen für die Sulfatatmung in Frage?
Sulfate, elementarer Schwefel (?)
6-10. Wie unterscheiden sich Ethanol- und Milchsäuregärung?
- Ethanolgärung: Disproportionierung von Zucker zu CO2 und Ethanol
Bringt mehr Energie als Milchsäuregärung
- Milchsäuregärung: Glucose wird in zwei Moleküle Milchsäure gespalten, kein CO2 entsteht
6-9. Um welchen Reaktionstyp handelt es sich bei der Gärung?
Intramolekulare Disproportionierung
6-8. Beschreibe die Methanogenese. Was passiert mit dem gebildeten Methan?
Der Wasserstoff wird ans Kohlenstoffdioxid gebunden
4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O
Das gebildete CH4 wird nicht vom Organismus genutzt und entweicht.
6-7. Geben Sie ein Beispiel für eine chemolithoautotrophen Spezies.
Thiobacillus ferrooxidans
6-6. Das Cyanobakterium Fischerella betreibt Photosynthese, nutzt Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle und benutzt Wasser als Wasserstoffdonor. Ordnen Sie das Bakterium
in das Drei-Säulen Modell ein.
Photolithoautotroph
6-5. Ordnen Sie den Menschen in das Drei-Säulen Modell ein.
Mensch: Chemoorganoheterotroph
6-4. Warum brauchen Bakterien die Enzyme „Superoxiddismutase“ und „Katalase“?
- Zum unschädlich machen der aggressiven Verbindungen O2- und H2O2.
6-3. Was bedeuten die Bezeichnungen „chemolithoautotroph“ und „chemoorganoheterotroph“?
Chemolithoautotroph bedeutet, dass ein Organismus die
- Energie aus chemischen Verbindungen zieht,
- anorganische Verbindungen als Elektronenquelle benutzt und den
- Kohlenstoff aus der Luft in Form von CO2 bezieht
Bsp.: Thiobacillus ferrooxidans
Chemoorganoherterotroph bedeutet, dass ein Organismus die
- Energie aus chemischen Verbindungen zieht,
- organische Verbindungen als Elektronenquelle benutzt und den
- Kohlenstoff aus organischen Verbindungen bezieht
Bsp.: Mensch
6-2. Erklären Sie die Begriffspaare:
phototroph – chemotroph
organotroph – lithotroph
autotroph – heterotroph
phototroph – chemotroph
Energiequelle:
Phototroph: Sonne
Chemotroph: chemische Verbindungen
organotroph – lithotroph
Elektronenquelle:
Organotoph: organische Verbindungen
Lithotroph: anorganische Verbindungen
autotroph – heterotroph
Kohlenstoffquelle:
Autotroph: CO2
Heterotroph: organische Verbindungen
6-1. Was ist eine syntrophe Assoziation? Geben Sie ein Beispiel.
Eine Symbiose mit wechselseitiger Abhängigkeit. Keiner der Symbionten kann ohne den anderen überleben.
Beispiel: Nitrosomonas und Nitrobacter
Nitrosomonas produziert Nitrit, verträgt es aber nicht, deswegen muss Nitrobacter abbauen
5-20. Welches Makroelement ist mengenmäßig, welchen gewichtsmäßig am häufigsten in
Bakterien vertreten (Trockensubstanz)?
Gewichtsmäßig: Kohlenstoff (ca. 50 m%)
Mengenmäßig: Wasserstoff (ca. 58 mol%)
5-19. Nenne 6 Makro- und 3 Spurenelemente.
Makroelemente:
- Kohlenstoff
- Wasserstoff
- Sickstoff
- Sauerstoff
- Schwefel
- Phosphor
Spurenelemente:
- Mangan
- Eisen
- Kupfer
5-18. Wie hängen Wachstumskonstante von Bakterien und die Verdünnungsrate in einer
kontinuierlichen Kultur zusammen?
- Zunächst steigt die Wachstumsrate linear mit der Verdünnungsrate an
- Wird die Verdünnungsrate zu hoch, so können die Bakterien mit ihrer Vermehrung irgendwann nicht mehr mithalten und die Konzentration der Bakterien in der Kultur sinkt schnell auf 0 ab (Washout)
5-17. Wie reagiert ein obligat anaerober Mikroorganismus, wenn er mit Sauerstoff in Kontakt
kommt?
sofortiger Tod
5-16. Nenne ein Beispiel für einen Lebensraum, in dem alkalophile Bakterien zu finden
sind.
Sodasee
5-15. In welchem Temperaturfenster gedeihen thermophile Bakterien?
Thermophil: 40-100°C
Hyperthermophil: über 100°C
5-14. Was versteht man unter halophilen Bakterien?
Bakterien, die hohe Salzkonzentrationen ertragen können, bzw. die eine hohe Salzkonzentration zum Überleben benötigen.
Halophile Bakterien leben z.B. in Meerwasser
5-9. Für welche Anwendungen brauchen Bakterien Schwefel und Phosphor?
Phosphor: - in Nucleinsäuren enthalten
- Energietransport (ATP)
- Bestandteil von Lipiden
- Wichtig bei Enzymreaktionen
Schwefel: - enthalten in Cystein und Methionin (Aminosäuren)
- Proteinaufbau
- Coenzymaufbau
5-8. Welcher wichtige Anlagentyp des Umweltschutzes entspricht dem Prinzip einer kontinuierlichen Kultur?
Kläranlage
5-7. Nenne drei Verfahren, mit denen man die Bakterienkonzentration in Flüssigkeiten
bestimmen kann.
- Trübung des Wassers (photometrische Methode)
- Im Mikroskop zählen (Auszählmethode)
- Verdünnungsreihen ausplattieren (Ausplattiermethode)
5-6. Welche Elemente benötigt ein Bakterium in größeren Mengen, welche in kleineren
Mengen?
Kleine Mengen: Spurenelemente: Mn, Fe, Cu, etc.
Große Mengen: Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor, Schwefel
5-5. Welche grundlegende Größe bestimmt allgemein die Stoffwechselgeschwindigkeit
von Zellen (oder: warum ist es von Vorteil klein zu sein?) Machen Sie eine zahlenmäßige
Abschätzung (würfelförmige Zellen).
Grundlegende Größe: spezifische Oberfläche: Oberfläche/ Volumen
Allgemein gilt: je kleiner das Volumen, desto größer die spezifische Oberfläche und die Stoffwechselgeschwindigkeit
Zahlenmäßige Abschätzung:
Würfel mit Kantenlänge 1 cm: spezifische Oberfläche: 6*10-4m2/10-6m3 = 6*102 m2/m3
Würfel mit Kantenlänge 1 µm: spezifische Oberfläche: 6*10-12m2/10-18m3 = 6*106 m2/m3
- Würfel mit Kantenlänge 1µm hat 10000fache spezifische Oberfläche wie Würfel mit Kantenlänge 1cm
5-4. Durch welchen „Trick“ erhöhen Tiere ihre spezifische Oberfläche?
Klein sein
Falten
5-3. Wovon hängt die Wachstumsrate eines Organismus ab (Charakteristik zeichnen!)
und wie verhalten sich hier verschiedene Organismen?
- Wachstumsrate hängt ab von spezifischer Oberfläche
- Bakterien haben die größte spezifische Oberfläche
5-2. Nennen Sie die sechs wichtigsten Elemente, die für das Wachstum von Mikroorganismen notwendig sind.
- Kohlenstoff
- Sauerstoff
- Stickstoff
- Wasserstoff
- Phosphor
- Schwefel
5-1. Was ist die Einheit des Extinktionskoeffizienten?
mm* Keime je ml
4-13. Wie unterscheiden sich strukturell gramnegative und grampositive Bakterienzellen?
Grampositiv: - dicke stabile Zellwand aus Murein
Gramnegativ: - dünnere Mureinzellwand, dafür aber LPS-Schicht
4.12. Erklären Sie das Fußballmodell der Zelle!
Das Leder des Balls entspricht der Zellwand, die Gummiblase der Membran.
Die Stabilität der Balls wird durch Aufblasen erreicht, ebenso verleiht erst der Turgordruck der Bakterienzelle ihre mechanische Stabilität.
4-11. Welche Arten von Membranproteinen gibt es?
- Periphere Membranproteine
- Integrale Membranproteine
- Aufgelagerte Membranproteine
