Mikrobiologie
ZHAW LM 15
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Cartes-fiches
Ob eine Krankheit durch einen bestimmten Mikroorganismus hervorgerufen wird, lässt
sich durch die Anwendung der KOCH'schen Postulate überprüfen. Sie können mit einigen
Sätzen erklären, wie die KOCH'schen Postulate lauten oder beurteilen, ob die sie in einer
gegebenen Situation erfüllt sind.
1) Die Mikroorganismen (MO) müssen im erkrankten Organismus nachweisbar sein.
2) Die MO müssen isoliert und in eine Reinkultur gebracht werden.
3) Durch die Infektion mit den MO aus der Reinkultur muss bei einem gesunden Wirtsorganismus die gleiche
Krankheit/Symptome auftreten.
4) Der gleiche Erreger muss erneut aus dem absichtlich infizierten Wirtsorganismus nachgewiesen und isoliert
werden.
Sie können stichwortartig erklären, was mit der folgenden Aussage gemeint ist: „Die
Mikroorganismen bilden lediglich eine funktionelle, jedoch keine taxonomische Einheit“.
Funktionelle Einheit: Lebewesen, die gewisse Eigenschaften gemeinsam haben, obwohl keine unmittelbare
Verwandtschaft zwischen den Organismen besteht. Beispiele:
- Libellen, Vögel und Fledermäuse: alle können fliegen, sind aber nicht miteinander verwandt.
- Delfine, Hecht und Muscheln: alle leben im Wasser, sind aber nicht miteinander verwandt.
Taxonomische Einheit: Lebewesen, die von der Evolution her miteinander verwandt sind. Beispiele:
- Taube und Strauss: beides sind Vögel, doch nur die Taube kann fliegen.
- Delfine und Menschen: beides sind Säugetiere, doch nur Delfine leben im Wasser.
Mikroorganismen = alle Prokaryoten + alle einzelligen Eukaryoten (Protisten).
Mikroorganismen sind eine funktionelle Gruppe, weil sie gemeinsame Merkmale haben:
- Sind klein
- Sind einzellig oder bestehen aus wenige Zellen
- Sind wenig differenziert (Zellen sind praktisch nicht spezialisiert auf eine Arbeit, keine Arbeitsteilung)
Mikroorganismen sind jedoch keine taxonomische Gruppe, weil sie von der Evolution her nicht miteinander
verwandt sind.
Die Vielfalt der Arten auf der Erde lässt sich mit der Bildung von Gruppen näher
erfassen.
a) Sie unterscheiden Eukaryoten und Prokaryoten, indem Sie Ihre wesentlichen Merkmale beschreibe
Prokaryoten
- Organismen mit Zellen ohne Zellkern (Nucleus)
und ohne Zellorganellen (ausser Ribosomen).
- Die prokaryotische Zelle ist deutlich kleiner als
die eukaryotische Zellen.
- Die prokaryotische Zelle ist wesentlich
einfacher aufgebaut als die eukaryotische Zelle, sie ist nicht in Kompartimente unterteilt
Eukaryoten
- Organismen mit Zellen mit Zellkern (Nucleus)
und mit Zellorganellen.
- Die eukaryotische Zelle ist deutlich grösser als
die prokaryotische Zellen.
- Die eukaryotische Zelle ist in zahlreichen
Kompartimente unterteilt und besitzt
zahlreiche Organellen, die eine oder zwei
Membranen haben.
b) Sie kennen die Unterteilung in die drei Domänen der Eubacteria, Archea und Eukaryota und können aufzeigen,
warum eine Gliederung der Prokaryoten in zwei Domänen sinnvoll ist.
Die Prokaryoten haben zwei Zweige: Eubacteria und Archaea. Die Unterschiede zwischen ihnen sind so gross, dass
eine Unterteilung in 3 Domänen nötig ist. Struktur, biochemische und physiologische Eigenschaften sind völlig
unterschiedlich.
Archaea: Viele Archaebakterien leben in extremen Lebensräume wie heisse Quellen und Salzseen, deswegen werden
sie auch Extremophile genannt.
Eubacteria: Zu den Eubakterien gehören z.B. Krankheitserreger für Mensch, Tier und Pflanzen sowie auch
Darmbakterien oder Lebensmittelvergiftungsverursachende Bakterien usw.
Eukarya: Menschen, Tiere, Pilze und Pflanzen gehören zur Domäne Eukarya. Diese Domäne ist die einzige Domäne
der Eukaryoten.
C) Bei den Eukaryoten kennen Sie die sechs Supergruppen.
Die Eukaryoten sind in 6 Supergruppen unterteilt. Jede Supergruppe ist sehr vielfältig. Die meisten Eukaryoten sind
Einzeller (Protisten), in einigen Supergruppen sind jedoch Vielzeller vorhanden (z.B. Tiere).
Archaeplastida → Landpflanzen gehören zu dieser Gruppe
Opisthokonta → Echte Pilze und Tiere (Metazoa) gehören zu dieser Gruppe
Excavata
Rhizaria
Amoebozoa
Chromalveolata
D) Sie können erklären, was Mikroorganismen sind und wo sie in der Eiteilung stehen.
Mikroorganismen = alle Prokaryoten + alle einzelligen Eukaryoten (Protisten).
→ Sie sind in allen drei Domänen vorhanden.
4. Eukaryotische Zellen verfügen im Gegensatz zu Prokaryoten über Mitochondrien und in
gewissen Fällen auch über Plastiden (v.a. Pflanzen). Mit Hilfe der
Endosymbiontenhypothese erklären Sie:
a) wie die Eukaryoten diese Organellen erworben haben.
Die Theorie besagt, dass die eukaryotische Zelle durch eine Vereinigung (Zusammenschluss) von prokaryotischen
Zellen mit einem einfachen Vorläufer der eukaryotische Zelle entstanden ist.
Eigenschaften des Vorläufers der eukaryotischen Zelle:
- Entwickelte sich aus der Urzelle, aus der auch Archaebakterien und Eubakterien entstanden sind.
- Hatte bereits einen Zellkern (Nucleus).
- Hatte bereits Zellorganellen, die mit einer Membran umschlossen sind (z.B. ER, Golgi-Apparat usw.)
Ablauf
1. Aerobes Eubakterium gelang im Vorläufer der
eukaryotischen Zelle, wird zum späteren Mitochondrium.
(Aerob: benötigt Sauerstoff für die Energieproduktion).
2. Grund: Ev. war das Eubakterium einen Parasiten der in
der eukaryotischen Zelle leben wollte. Oder das
Eubakterium wurde von der eukaryotischen Zelle als
Nahrung aufgenommen, konnte jedoch nicht verdaut
werden.
3. Pflanzenzellen nahmen später zusätzlich ein
fotosynthetisches Bakterium auf (Plastiden)
4. Zwischen Eubakterium und eukaryotische Zelle bildete
sich eine Symbiose: Beide hatten einen Vorteil.
welche Beweise gibt es für die Endosymbiontenhypothese?
Anzahl Membranen: Mitochondrien und Plastiden haben 2
Membranen. Die innere ist die eigene und die äussere
wurde bei der Endozytose von der Membran der
eukaryotischen Zelle aufgenommen.
Eigenschaften innere Membran: Die innere Membran der Mitochondrien und Plastiden enthält Enzyme und
Transportproteine, die ähnlich sind mit Enzymen und Transportproteinen von Prokaryoten.
DNA: Mitochondrien und Chloroplasten enthalten ringförmige DNA-Moleküle, die nicht mit Histon-Proteinen
assoziiert sind. Die DNA ist ähnlich mit der bakteriellen Chromosomen.
Proteinsynthese: Mitochondrien und Chloroplasten haben eigene Transkription- und Translationsapparate mit
Ribosomen und tRNA für die Proteinsynthese.
Ribosomen: Die Ribosomen von Mitochondrien und Plastiden sind ähnlicher mit den Ribosomen von Bakterien als
mit den Ribosomen von eukaryotischen Zellen.
Teilung: Die Teilung der Mitochondrien und Plastiden ist ähnlich wie die Teilung von Prokaryoten.
→ Man kann belegen, dass Prokaryoten innerhalb von eukaryotischen Zellen als Symbionten existieren können.
Z.B. Bakterien Rhizobium, dringen in Wurzelzellen von Pflanzen ein. Erhalten von den Wurzelzellen Kohlenhydrate
und geben dafür Stickstoffverbindungen ab. Beide haben einen Vorteil.
welche Beweise gibt es für die Endosymbiontenhypothese?
Anzahl Membranen: Mitochondrien und Plastiden haben 2
Membranen. Die innere ist die eigene und die äussere
wurde bei der Endozytose von der Membran der
eukaryotischen Zelle aufgenommen.
Eigenschaften innere Membran: Die innere Membran der Mitochondrien und Plastiden enthält Enzyme und
Transportproteine, die ähnlich sind mit Enzymen und Transportproteinen von Prokaryoten.
DNA: Mitochondrien und Chloroplasten enthalten ringförmige DNA-Moleküle, die nicht mit Histon-Proteinen
assoziiert sind. Die DNA ist ähnlich mit der bakteriellen Chromosomen.
Proteinsynthese: Mitochondrien und Chloroplasten haben eigene Transkription- und Translationsapparate mit
Ribosomen und tRNA für die Proteinsynthese.
Ribosomen: Die Ribosomen von Mitochondrien und Plastiden sind ähnlicher mit den Ribosomen von Bakterien als
mit den Ribosomen von eukaryotischen Zellen.
Teilung: Die Teilung der Mitochondrien und Plastiden ist ähnlich wie die Teilung von Prokaryoten.
→ Man kann belegen, dass Prokaryoten innerhalb von eukaryotischen Zellen als Symbionten existieren können.
Z.B. Bakterien Rhizobium, dringen in Wurzelzellen von Pflanzen ein. Erhalten von den Wurzelzellen Kohlenhydrate
und geben dafür Stickstoffverbindungen ab. Beide haben einen Vorteil.
. Sie wissen, welche Formen Bakterienzellen haben und können sie auf vorgegebenen
Abbildungen korrekt identifizieren.
Es gibt drei Grundformen von Bakterienzellen:
- Kugeln (Kokken)
- Gerade Zylinder (Stäbchen)
- Gekrümmte Zylinder (Vibrionen oder Spirillen)
Die grösste Art ist die Art der Stäbchen, wie z.B. Escherichia Coli. Einige dieser Bakterienformen bilden zusätzlich
Zellverbände, weil sie miteinander verbunden bleiben.
