Mikrobiologie
Zusammenfassende Verständnis Fragen
Zusammenfassende Verständnis Fragen
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 106 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Biologie |
| Niveau | Autres |
| Crée / Actualisé | 12.06.2020 / 22.08.2021 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/cards/20200612_mikrobiologie?max=40&offset=80
|
| Intégrer |
<iframe src="https://card2brain.ch/box/20200612_mikrobiologie/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>
|
Beschreiben Sie die Grundzüge der Regulation drt Chemotaxis, ohne genau auf die einzelnen Komponenten einzugehen.
Der Kernbestanteil der Regulation der Chemotaxis ist das Methylakzeptor-Chemotaxis-Protein (MCP). Es dient dazu, anziehende und abstossende Stoffe in der Umgebung wahrzunehmen. Wenn Schreckstoffe wahrgenommen werden, wird durch die Signaltransduktion (übertragen von Phosphatgruppen) die Rotation der Geisel geändert, was zum Taumeln der Zelle führt. Das Signal wird dann wieder auf null gestellt, einerseits durch die Wirkung von Phosphatasen, welche übertragene Phosphatgruppen wieder entfernen und anderseits durch die Demethylierung der MCPs, welches
diese weniger empfindlich für Schreckstoffe macht.
Wieso ist Quorum Sensing für Bakterien wichtig und wie funktioniert es?
Quorum Sensing wird dazu genutzt, um die Zelldichte der eigenen Population zu messen. Prozesse, welche eine gewisse Populationsdichte benötigen, um eine Wirkung zu haben (Produktion von Toxinen, Biolumineszenz) werden nur dann ausgeführt, wenn die Populationsdichte gross genug ist. Würden sie schon früher ausgeführt, wären sie wirkungslos und die investierte Energie verschwendet. Zellen synthetisieren ein Signalmolekül (Autoinduktor), welches sich frei ausserhalb der Zelle bewegen kann. Das bedeutet, dass die Konzentration in Zellen nur hoch ist, wenn die Konzentration in der Umgebung auch hoch ist. Eine hohe Umgebungskonzentration liegt nur dann vor, wenn die
Zelldichte genügend hoch ist.
Wieso werden Viren nach Klassen eingeteilt?
Das Baltimore-Klassifikationsschema beruht auf der Verwandtschaft des viralen Genoms zu seiner mRNA und umfasst sieben Klassen von Viren. Nachdem die Infektion des Wirts stattgefunden hat, müssen zur Vermehrung des Virus neue Kopien des viralen Genoms repliziert und virusspezifische Proteine synthetisiert werden. Zur Synthese dieser Proteine wird virale mRNA (+) benötigt. Bei bestimmten RNA-Viren ist das Genom selbst die mRNA. Bei den meisten Viren muss die mRNA aber zuerst aus dem DNA- oder RNA-Genom synthetisiert werden. Dann wird das Genom repliziert. Viren können also sowohl entsprechend der Wirte, die sie infizieren, als auch auf der Grundlage
ihres Genoms klassifiziert werden.
Warum enthalten gewisse Viren Virionen Enzyme?
Wenn gewisse Funktionen nicht vom Wirtsenzym übernommen werden können (z.B. reverse Transkriptase).
Wie repliziert ein lineares Virusgenom?
Viren, die lineare DNA-Genome enthalten und die meisten linearen Plasmide lösen das Problem der Replikation linearer DNA mit Hilfe eines Proteinprimers und nicht mit einem RNA-Primer. Obwohl alle DNA-Polymerasen jedes Nucleotid an eine freie Hydroxylgruppe (3’-OH) anfügen müssen, können einige DNA-Polymerasen die erste Base an eine OH-Gruppe anfügen, die auf spezifischen Proteinen liegt, die an die Enden linearer Chromosomen binden. Diese Proteine, die die Enden der Chromosomen erkennen und binden, werden von einem Plasmid oder Virus kodiert. Diese Proteinprimer werden nicht entfernt, so dass diese Plasmide und Viren über Proteine verfügen, die dauerhaft an das 5′-Ende ihrer DNA gebunden sind. Proteinprimer sind außerdem das
Hilfsmittel durch das einige lineare Chromosomen mancher Bacteria repliziert werden.
Welches sind die wichtigsten Schritte bei einer viralen Infektion?
1) Anheftung/Adsorption an Wirtszelle durch spezifische Oberflächenproteine an Wirtsrezeptoren (Wirtsspezifität)
2) Eindringen (Endozytose)/Transduktion des Virions oder seiner Nucleinsäure in die Zelle
3) Synthese viraler Nucleinsäure und Proteine durch den Zellmetabolismus der Wirtszelle, der vom Virus manipuliert wird und in manchen Fällen durch Mithilfe einiger viralen Enzyme die bereits im Virion vorhanden waren
4) Reifung/Zusammenbau der Capsomere (und Membranbestandteile bei Viren mit Hülle) und Verpacken der viralen Genome in neue Virionen.
5) Freisetzung/Knospung reifer Virionen aus der Zelle.
Wie funktionieren temperente Viren? Wie verläuft ihr Lebenszyklus?
Temperente Viren können einen Zustand erreichen, den man als Lysogenie bezeichnet. Dabei werden die Virusgene nicht exprimiert, sondern das Virusgenom kann sich entweder in das Wirtsgenom integrieren (Prophage) oder als Plasmid im Cytoplasma vorliegen und wird synchron mit dem Chromosom des Wirts (Lysogene) repliziert. Die blosse Anwesenheit des viralen Genoms schadet der Wirtszelle nicht (kann dem Wirt sogar neue genetische Eigenschaften verleihen). Unter bestimmten lebensfeindlichen Bedingungen können temperente Viren auf ihren lytischen
Weg zurückkehren und mit der Bildung von Virionen beginnen
Welche Arten von Infektionen gibt es? Erläutert diese kurz.
- Lytische Infektion, eine virulente Infektion welche zur Zerstörung/Lyse der Wirtszelle führt • Persistente Infektion, bei Viren mit Hülle kann die Freisetzung der Virionen, was durch einen Vorgang ähnlich dem des Knospens geschieht, recht langsam erfolgen und die Wirtszelle wird dabei nicht lysiert. Die infizierte Zelle kann daher am Leben bleiben und unendlich lange das Virus bilden.
- Latente Infektion, dabei kommt es zwischen der Infektion durch das Virus und der Lyse der Wirtszelle zu einer Verzögerung (z.B Herpesvirus, lysierte Zellen erscheinen immer dann, wenn das Virus aus seinem latenten Zustand erwacht. Der latente Zustand bei der viralen
- Infektion einer tierischen Zelle ist im Allgemeinen nicht auf das Einfügen des viralen Genoms in das Genom der tierischen Zelle zurückzuführen, wie es bei latenten Infektionen durch temperente Bakteriophagen oft der Fall ist. Stattdessen befinden sich Herpesviren innerhalb der Nervenzellen in einem relativ inaktiven Zustand. Die Transkription läuft auf einem geringen Niveau weiter, aber es kommt nicht zur Replikation der viralen DNA.
- Zellfusion, einige Viren mit Hülle fördern die Verschmelzung zwischen vielen tierischen Zellen, woraus Riesenzellen mit mehreren Zellkernen hervorgehen. Diese können sich jedoch nicht richtig entwickeln und haben nur eine kurze Lebensdauer. In Folge der Zellverschmelzung sind Viren weniger dem Immunsystem ausgesetzt, da sie sich zwischen den Zellkernen des Wirts bewegen ohne aus den Wirtszellen herauszutreten.
- Transformation (z.B Retroviren), durch die Integration des Virusgenoms in die Wirtszellen können Zellfunktionen gestört/dysreguliert werden, was zur Transformation in eine Tumorzelle führt (z.B unbegrenztes Zellwachstum durch Störungen der Regulationsschritte des Zellzyklus, Verlust der Abhängigkeit von Wachstumsfaktoren, Störungen in der Signaltransduktion etc.).
Wie unterscheidet sich der DNA-Bindungsmechanismus von CRISPR assoziierten Proteinen (Cas Proteine) von dem der meisten anderen DNA-Bindeproteine?
Cas Proteine können einen spezifischen DNA-Abschnitt mit Hilfe eine crRNA finden. Die crRNA hybridisiert mit einer komplementären Sequenz auf der DNA. Die meisten anderen DNA-Bindeproteine binden in die grosse Furche der DNA-Doppelhelix durch nicht kovalente Protein-DNA Interaktio-
nen, wie zum Beispiel Wasserstoffbrücken und van-der-Waals Interaktionen
Wie funktioniert die adaptive Immunität von Prokaryoten gegen Viren (in drei Schritten)?
Bei einer Erstinfektion durch eine Bakteriophage wird ein Stück des Phagengenoms in den CRISPRarray eingebaut (1). Der CRISPR-array wird exprimiert und prozessiert zu crRNAs (2). Der crRNA/Cas-Komplex scannt DNA nach einer komplementären Sequenz ab, wenn eine solche gefun-
den wird, wird sie geschnitten.
Wieso ist der Bindungsmechanismus von Cas-Proteinen interessant für die Gentechnologie?
Weil die Synthese einer crRNA, welche ein Gen gezielt erkennen kann, einfacher ist, als ein normales DNA-Bindeprotein so zu manipulieren, dass es ein bestimmtes Gen erkennt.
Nennen Sie drei Veränderungen welche mittels CRISPR/Cas9 am Genom vorgenommen werden können.
Deletion, Insertion und Punktmutation
Wieso dürfte die Phagentherapie in der Zukunft wieder häufiger diskutiert werden?
Die zunehmende Antibiotikaresistenz zwingt uns dazu, alternative Technologien voranzutreiben. Die Phagentherapie ist eine mögliche Ergänzung zu der herkömmlichen Antibiotikabehandlung.
Nenne einen Vorteil und einen Nachteil der Phagentherapie gegenüber herkömmlichen Antibiotika.
+ Das Reservoir an Phagen ist riesig, wenn ein Pathogener Organismus resistent gegen eine wird, kann relativ einfach eine andere gefunden werden.
+ Phagen sind sehr spezifisch, sie bekämpfen nur bestimmte Organismen, für uns nützliche Mikroorganismen können so geschont werden.
- Phagen sind sehr spezifisch, für fast jede Infektion müssen andere Phagen gefunden werden.
- Immunisierung der Patienten gegen die Phagen führt dazu, dass die Phagen schnell aus dem System entfernt werden und so den Infektionsherd nicht erreichen. Phagen müssen ausgetauscht wer-
den.
Welche Antimikrobielle Agenzien/Methoden kennt ihr und wie Funktionieren sie?
- Hitze Denaturierung der Makromoleküle, Reduktion der Lebendzellzahl
- Strahlung Veränderungen/Zerstörung der Makromoleküle (Lipide, Proteine) und Brüche in der DNA welche zum Zelltod (Apoptosis) führen
- Filtration Kontaminanten bleiben auf der Filtermembran zurück (Porengrösse variieren)
- Antibiotika Wirken auf verschiedene Weise Zellstrukturen (z.B Proteinsynthese, Zellwandsynthese, Nucleinsynthese), welche die Vermehrung stoppen oder verlangsamen können (bakteriostatisch, bakterizid, bakteriolytisch)
- Desinfektionsmittel Abtötung oder Inaktivierung von pathogenen Organismen, so dass keine Gefährdung mehr von ihnen ausgeht (keine weiteren Infektionen möglich)
Was besagt die Endosymbiontenhypothese? Welche Beweise gibt es dafür?
Organellen wie Mitochondrien und Plastide (Chloroplasten) wurden durch eine dauerhafte Inkorporation eines frühen Bacterium (α-Proteobacteria und Cyanobacteria) in eukaryotischen Zellen aufgenommen. Beweise:
a. Mitochondrien und Chlorplasten enthalten ringförmige DNA
b. Der eukaryotische Zellkern enthält Gene die von den Bacteria abstammen
c. Mitochondrien und Chloroplasten enthalten ihre eigenen Ribosomen (70S+16S rRNA)
d. Antibiotika wirken auch auf diese Organellen e. Molekulare Phylogenie (Vergleich rRNA-Sequenzen der Organellen)
f. Entdeckung der Hydrogenosomen/Mitosome bei vermuteten «amitochondriale» Eukaryoten
Welche Gruppen gehören zu den Eukaryoten?
Protisten, Pilze, Tiere, Pflanzen
Was waren die Ereignisse, die zur Entstehung Algen führte?
Zuerst musste eine eukaryotische Vorläuferzelle entstehen (Bildung der Organellen wie Kern, ER, Mitochondrium). Dann entstanden durch Endosymbiose von Cyanobakterien in die eukaryoti-
schen Vorläuferzelle Chloroplasten.
Aus was besteht die Zellwand von den meisten Pilzen?
Chitin, ein Polysaccharid welches aus dem Glucosederivat N-Acetylglucosamin aufgebaut ist.
Nennen Sie die drei verschiedenen Arten, wie sich Pilze ernähren können.
Symbiontisch (Mutualismus), saprobiontisch und parasitisch (in jedem fall immer heterotroph)
Was versteht man unter dem Pilzmycel? Sind sie beweglich?
Die Gesamtheit der Hyphen nennt man Mycelium. Dank einer grossen Oberfläche ist das Mycelium fähig zur Absorption. Pilzmycelien sind unbeweglich und gleichen fehlende Beweglichkeit durch die schnelle Ausbreitung der Hyphen in neue Lebensräume aus. Es kann pro Tag bei ausreichendem Nahrungsangebot bis
zu einem Kilometer Hyphe bilden!!
Was versteht man unter einem Saprobionten?
Saprobionten sind Zersetzer, sie bauen totes Material ab und bringen es so zurück in den Kreislauf (saprobiontische Pilze sind zum Beispiel wichtig für den Abbau von Totholz).
Welche Arten von Mykhorriza gibt es? Nennen Sie die Unterschiede.
Mykorrhiza bedeutet «Pilzwurzel», Der Pilz umwächst die Wurzel (Ectomykorrhiza) oder dringt in sie ein (Endomykorrhiza) um Nährstoffe mit der Pflanze austauschen zu können. Die Pilze liefern Phosphat, Mineralien und Wasser, im Gegenzug erhalten sie wertvolle Nährstoffe wie Zucker von
der Pflanzenwurzel.
Welches wichtige Phylum ist aus den Grünalgen entstanden?
Die Pflanzen.
Was sind Flechten
Flechten sind symbiontische Assoziationen aus photosynthetisch aktiven Mikroorganismen, wie Algen oder Cyanobakterien (Primärproduzent), die in einem Netz aus Pilzhyphen eingelagert sind
(Verankerung, Schutz und Nährstoffaufnahme).
Nennen Sie zwei Dinge, die Pilze nützlich machen und zwei Probleme, welche Pilze verursachen können.
Gut: Abbau von Totholz (Zersetzer/Destruenten organischer Substanzen (auch toter Lebewesen) zu Humus) und Bildung von Mykorrhiza (Symbiosen) Probleme: Mykosen (Pilzkrankheiten, z.B. Fusspilz) und Ernteausfälle, welche durch Pilzkrankhei-
ten verursacht werden.
