Mikrobiologie

• Pasteur: hat hypothese wiederlegt, dass Leben spontan entsteht. Zeigte u.a., dass Fäulnis & Gärung auf Mikroben zurückzuführen sind
• Robert Koch: hat viele Krnakheiteserreger beschrieben
• Leuuwenhoek: erfand Lupe ( Möglichkeiten kleines zu sehen) und lieferte erste genaue Beschreibung von blutkörperchen

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• auxotroph: benötigen Wachstumsfaktoren aus der Umgebung (z.B. Milchsäurebak.); können bestimmte essenzielle Substanzen nicht selbst synthetisieren --> prototroph
• autotroph: fast ausschließlich CO2; sich selbst ernährend, ausschließllich aus organischen Stoffen --> heterotroph

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• Cyanob.
• Purpurb.
• Heliob.
• Grüne Nicht schwefelb.
• Grüne schwefelb.

• Knallgasb.
• Eisenb.
• Nitroseb.
• Nitrob.
• Kohlenmonoxidieren

• Nitratatmung - Oxidation organischer Verbindungen mit Nitrat als terminalen EA (1.Schritt: Reduktion von Nitrat zu Nitrit  2.Schritt: Ammonifikation = Reduktion von Nitrit zu Ammoniumionen oder Denitrifikationen = Reduktion von Nitrit zu molekularem Stickstoff)
• Fumaratmung - Oxidation organischer Verbindungen mit Fumarat als terminalen EA - E. coli
• DMSO-Atmung - Dimmethylsulfid als EA - Escherichia coli
• TMAO-Atmung - Trimethylaminoxid al EA - Escherichia coli
• Schwefeltatmung - Schwefel als EA - Thermoproteus (Archaebakterien)
• Acetogene Atmung - H2 als ED - CO2 als EA - Acetobakteria
• Methanogene Atmung - H2 als ED - CO2 als EA - Methanosarcina (Archaebakterien)
• Sulfatatmung - SO4 als EA
• Anammox-Atmung - Nitrit als EA (--> elektronen Akzeptor)

Ein Enzym, welches die meisten Organismen besitzen, um sich gegen die toxischen und sehr reaktiven Intermediate des Sauerstoffs zu schützen.

Esterlipide - Etherlipide 

Bei Prokaryonten besteht elektrochemische Potenzialdifferenz zwischen Cytoplasma und extrazellulärem Raum. Dabei wird ein gerichteter Elektronentransport in der Membran zur Translokation von Ionen genutzt. PMK besteht aus Ionengradient (H+ oder Na+) und elektrischem Membranpotenzial. Es ist die treibende Kraft für die ATP-Synthese bei der Elektronentransportphosphorylierung. Es wird genutzt für aktive Transportprozesse , bakterielle Geißelbewegung und Erzeugung von NADPH.

Atmung: bezeichnet man einen biochemischen Prozess in der Zelle, bei dem Energie aus Verbindungen frei gesetzt wird, die unter Energiegewinn metabolisiert werden können. Dabei entstehen Redoxäquivalente wie NADH oder FASH2, deren Energie in einem weiteren Schritt auf ATP unter Oxidation des eingeatmeten Sauerstoffs übertragen werden kann.

Gärung: Ernergieliefernde, organisches Material zersetzte Stoffwechselprozesse, die ohne Einfluss von freien Sauerstoff stattfinden.

Temperente Phagen sind Viren, deren DNA nach der Injektion in die Wirtszelle nicht in den lytischen, sondern gelegentlich in den lysogenen Zyklus eintreten und eine Ruhephase einlegen (Beispiel: Bakteriophage Lambda)

Phagen- DNA, die in das Genom von Bakterien eingebaut wurden.

Ein integrierter Phage verleit dem Bakterium eine Immunität gegen Infektionen durch weiter Phagen des selben Typs.

Allg.: durch das Immunsystem hervorgerufende spezifische Unempfindlichkeit.

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Allg.: Angeborende Unempfindlichleit

wie viele Phagen pro Zyklus pro Zelle freigesetzt werden

beschreibt eine stark erhöhte Verstoffwechslung von D-Glucose im Zuge derGlykolyse, wenn Sauerstoff nicht mehr zur Verfügung steht.

Da Zellulose eigentlich unverdaulich ist wird von Bakterien ein Fermanent, die Zellulase produziert. Allerdings schafft sie auch nur circa 50 bis 60 Prozent. Bei der Spaltung der Zellulose entsteht dann Essigsäure, welche im Stoffwechsel zu Milchfett umgebaut wird.

Eine Pathogenitätsinsel ist eine DNA-Sequenz im Genom eines Krankheitserregers (z. B. Bakterien), welche Virulenzfaktoren codiert.

Die Pathogenitätsinsel (PI) ist ein Bereich der chromosomalen DNA, der essentiell wichtig ist für die Pathogenität bzw. Virulenz eines Mikroorganismus (v.a. bei E.coli) Hier werden Toxine aber auch andere Proteine codiert. Zum Beispiel Proteine die für das Eindringen oder für das Anhaften der Mikroorgansimen wichtig sind. 

Als Biofilm bezeichnet man einem dünnen Schleimfilm, in dem Population von Mikroorganismen organisiert vorliegen.

• hilft Erregern sich vor dem menschlichen Imunsystem zu schützen.
• einsatz in der Abwassertechnik: Mikroorganismen sind an eine Feststoff-Oberfläche gebunden und werden somit nicht mit dem Abwasser aus der Kläranlage ausgetragen.

Taxis = Wandern gerichtet auf eine Reizquelle

Chemotaxis = Prokayoten reagieren auf chemische Stimuli

• positive t.: z.B. auf Nahrungsquelle hinbewegen
• negative t.: z.B. von toxischen Substanzen entfernen

- Medium: enthält gelöste Nährstoffe für Bakterien

- Minimal- Medium: enthält nur die benötigten Nährstoffe

- Mineral Medium: enthält nur mineralische Nährstoffe und wenig organische Anteile

-Komplexmedium: aus hydrolisiertem biologischen Material

Alkoholische Gärung: Zucker->Alkohol+CO2

-durch eissigsäurebakterien aus ethanol unter Anwesenheit von Luftsauerstoff wird Eissigsäure gebildet

- Nur mit Sauerstoff

-keine Gärung, sondern eine unvollständige Oxidation

-ausreichende Belüftung des Mediums

- 3 Methoden: Orleans Methode, Schnellessig Verfahren, Flüssigkultur Methode

- Mureinsacculus: flächiges Mureinnetz welches Bakterienzelle umspannt

- Bakterienzelle besitzt Zellhülle, diese besteht aus Plamamembran und einer Zellwand, diese Zellwand besteht aus Murein/ Mureinsacculus

-Mureinsacculus besteht aus Peptidglykan, diese wiederum besteht aus alternierenden N- Acetylgluscosamin- und N-Acetylmuraminsäure Einheiten

• Gramnegative: einschichter Mureinsacculus, äußere Membran, Periplasma (zwischen Cytoplasmamembran und äußerer Membran)

• Grampositive: mehrschichter Mureinsacculus, keine äußere Membran sondern S-Layer (Proteinschicht auf der Zellwand aufgelagert), ähnliches Kompartiment wie Periplasma

- Def.: ein bakterielles Protein, welches für die Initiation der Transkription notwendig ist, Untereinheit der RNA Polymerase

- Regulation von Genexpression durch Promotorbindung und Wechselwirkung mit der RNA Polymerase

- Einwirkung auf Transkription, diese ist für die Geißelsynthese notwendig

• Temperatur
• Sauerstoffgehalt
• pH Wert
• a_w-Wert

- Synthrophie: Kooperation zwischen Gärer und Archaebakterien

- Methanbakterien verwerten Gärprodukte der Clostridien

- beide Partner teilen sich den geringen Enegiebetrag

- für die einzelnen Partner sind nur Bruchteile eines ATP pro Reaktionsumsatz gewinn bringend

- hitzeresistente Dauerformen

- werden am Ende der exponentiellen Wachstumsphase bei Nährstoffmangel gebildet

- enthalten Kopie von  Genom

- Genom ist umgeben von Cytoplasmamembran, Zellwand, Peptidglykan udn Protein Schicht

- Parthogenität: Eigenschaft eines Objekts als Krankheitserreger aufzutreten

- Vibro Cholerae: gramnegatives Bakterium, Pathogenität erlangt es durch Infedktion mit Bakteriophagen

- es haftet sich an Mikrovilli der Darmepithelzellen ab und injektiert das Cholera A-B-Toxin, diese dringt in die Blutbahn ein

- Antrieb durch Protonengradient über Cytoplasmamembran

- Flagellen führen Rotationsbewegung aus

- Reaktion der Bakterien auf chemische Verbindungen, Licht oder Veränderung des Schwimmverhaltens

-zielgerichtet Bewegung: Chemotaxis, Phototaxis

- Geißel funktioiert wie Schiffsschraube

- Geißel dient zur Fortbewegung des Bakteriums

- Geißel ist helikal gewundener Faden und bestht aus Flagellinprotein, Geißelhaken nahe der Erdoberfläche und dem Basalkörper

- Energie für den Antrieb der Geißel: Protonengradient

- Protonengradient wird durch Metabolismus der Bakterienzelle und dem Cytoplasma erzeugt

• Gasversikel
• Magnetosomen
• Chlorosomen
• Stärke (Färbung)
• Schwefeltröpfchen
• Endosporen
• Chlorobium-Versikel
• polyphosphat (Färbung)
• PHB
• Membranfaltungen

1. Kopf,
2. Schwanz,
3. DNA,
4. Kapsid,
5. Kragen,
6. Schwanzstück,
7. Schwanzfasern,
8. Spikes,
9. Grundplatte

- Atmung: Abbau organischer Verbindungen MIT externe Elektronenakzeptoren (O2, Nitrat, Sulfat); Enegiekonservierung durch Substratphorlyierung und Elektronentransportphosphorlyierung; VIEL Energie

- Gärung: Abbau organischer Verbindungen OHNE externe Elektronenakzeptoren; Energiekonservierung NUR durch Substratstufenphosphorlyierung; WENIG Energie

• Makroelemente: C, O, H, N,S, Mg, K, P, Ca, Fe
• Spurenelemente: Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Zn

Transduktion: Übertragung bakterieller DNA zwischen Zellen durch Viren (Bakteriophagen)

Konjugation: Übertragung bakterieller DNA von einer Door- in eine Empfängerzelle über Cytoplasmabrücke

Transformation: Genetische Veränderung einer Zelle durch direkte Aufnahme freier DNA aus Lebensraum

- Passiv durch Diffusion

- Aktiv = Energieabhängig

- Transportproteine des aktiven Transports: Aufnahme/ Abgabe von Substanzen entgegen Konzentrationsgefälle

- Aktiv: Primäre Transporter (Nutzen von chemischer Energie), Sekundäre Transporter (Kopplung der Aufnahme von Substraten an Ionengradient), Gruppentranslokation (Aufnahme von Zuckern und Zuckeralkoholen, nur in Eubakterien)

- ATP synthetisierendes, membrangebundes Enzym

- Vorkommen in Prokaryonten und eukaryontischen organellen

- Aufbau: Ionenkanal und ATP-Syntheseeinheit

- Funktion: Überführung von Energie (im Ionengradient gespeichert) zum ATP, dann Kopllung der ATP- Synthese mit Translokation von Ionen

• Purpurbakterien
• Grüne Schwefelbakterien
• Heliobakterien
• Cyanobakterien
• Grüne Nicht Schwefelbakterien

- Cyanobakterien: H2O als ED

- Purpurbakterien: H2S/ organische Verbindungen als ED

- Grüne Schwefelbakterien: H2S als ED

- Heliobakterien: organische Verbindungen als ED

- Grüne Nichtschwefelbakterien: H2/ organische Verbindungen als ED