Mikroorganismen

kurze fadenförmige Fortsätze

verschiedene Funktionen, u.A.

-bakterielle Sexualität

-anheften eines pathogenen Bakteriums an Wirtszelle

-katabol. Reakt.: liefern Energie für...

-anabol. Reakt. (unerlässlich)

anabolische R: Synthese von Zellkomponenten aus Nährstoffen >>Anabolismus = Biosynthese

katabolische R: Umwandlung von Nährstoffen in Energie und Abfallstoffe (werden exportiert >Sinken der Nährstoffkonz. in der Umgebung, Anstieg der Abfallstoffe)

>> Katabolismus = Vorläufer des Anabolismus /der Biosynthese

Nucleoid der Einfachheit halber als grüner Kreis dargestellt

Nucleoid der Einfachheit halber als grüner Kreis dargestellt

Nucleoid der Einfachheit halber als grüner Kreis dargestellt

arithmetischer Massstab

und logharytmischer Massstab

-Bestimmung Anzahl vermehrungsfähiger Zellen durch Lebendkeimzählung der Kultur

-Trübung = quantitative Messung der Lichtstreuung durch eine flüssige Kultur

-4 Phasen:

1)lag phase = Anlaufphase

2)Logphase = Exponentialphase (maximale Teilungsraten)

3)Stationärphase (Bakterien können nicht weiter wachsen wei entweder ein essentieller Nährstoff aufgebraucht wurde oder die steifgende Abfallkonz. toxisch wirkt)

4)èbergang in die Abstrebephase

direkte Zählung von Bakterien unter dem Mikroskop

neben Peter-Hausser Kammer Methode um Anzahl lenbender Zellen zu bestimmen

-festigung einer Nährstofflsg in einer Petrischale mit Agar

-gleichmässiges Verteilen eines bestimmten geringen Volumens an Bakterien auf der Oberfläche dea Agarmediums

-Zählung Kolonien nach Inkubation (Vermehrung) der Wachstumsbedingungen

neben Plattenauszähung eine Methode zur Bestimmung der Anzahl lebender Zellen 

-sterile Flüssigkeit

neben Plattenauszähung eine Methode zur Bestimmung der Anzahl lebender Zellen 

-sterile Flüssigkeit

Messung des Mikrobiellen Wachstums

-mit Photometer oder Spektralphotometer: Photozelle misst das einfallende nicht von den suspendierten Zellen gestreute Licht und zeigt Werte der optischen Dichte oder Photometereinheiten an. 

Schematische Darstellung eines Geräts für eine kontinuierliche Kultur 

-Populationsdichte wird durch die Konzentration des limitierenden Nährstoffes im Reservoir reguliert

-die Wachstumsrate wird durch die Fliessrate reguliert

>>beide Parameter können nach Belieben verändert werden

ZU BEACHTEN

-Gefahr des Auswaschens einer Poopulation bei hohen verdünnungsgeschwindigkeiten: Wachstum kann die Verdünnung nicht mehr ausgleichen

-Die Wachstums-/Verdopplungsgeschwindigkeit kann starken Schwankungen unterliegen obwohl die Populationsdichte während des Gleichgewichtszustandes konstant bleibt >> Daher kann der Forscher Populationen erzielen, deren Wachstumsgeschwindigkeit sich erheblich unterscheiden, ohne die Populationsdichte zu beeinflussen. 

Unterschied der drei Kardinaltemperaturen bei versch. Organismen:

-Wachstum unterhalb oft nicht mgl weil Zellmembran gefriert (Gefrierpunkt abhängig von Lipidzusammensetzung) AABER überleben ohne Wachstum meistens möglich

temperatur zur maxmalen Wchstumsgeschwindigkeit sehr tief (-5 bis +20)

optimale Wchstumstemperatur 39 grad

optimale Wachstumstemperatur bei ca 60 grad

bevorzugen sehr hohe Temperaturen, benötigen es zum optimalen Wachstum

PH-Wert innerhalb einer Zelle immer nahezu neutral, selbst wenn manche Organismen nur bei sehr hohem oder niedrigem PH-Wert existieren können!!

Mehrzahl der Bakterien: optimales Wachstum bei pH 6-8

Mehrzahl der Pilze: optimales Wachstum bei pH 4,5-7 

aure Umgebungen sind gelegentlich auch heiss, zum Beispiel vulkanische Quellen. In diesen Quellen findet man Organismen wie Picrophilus oshimae mit einer Optimaltemperatur von 60°C und einem optimalen pH-Wert von 0,7. 

leben bei niedrigem PH-Wert (steigender Säuregehalt)

optimales Wachstum: pH < 3

innerhalb jeder Zelle: PH-Wert nahe neutral!!!

Mehrzahl der Bakterien: optimales Wachstum bei pH 6-8

Mehrzahl der Pilze: optimales Wachstum bei pH 4,5-7

aure Umgebungen sind gelegentlich auch heiss, zum Beispiel vulkanische Quellen. In diesen Quellen findet man Organismen wie Picrophilus oshimae mit einer Optimaltemperatur von 60°C und einem optimalen pH-Wert von 0,7. 

leben bei hohem PH-Wert (steigende alkalität)

innerhalb jeder Zelle: PH-Wert nahe neutral!!!

optimales wachstum bei pH >9

Mehrzahl der Bakterien: optimales Wachstum bei pH 6-8

Mehrzahl der Pilze: optimales Wachstum bei pH 4,5-7 

ein genaues physiko-chemisches Konzept; vereinfacht: Wasserkonzentration!!

Bsp: Konfitüre

Sie hat eine viel höhere Zucker- als Wasserkonzentration und ein viel geringeere Wasserkonzentration als die meisten Zellen >> das Wassser hat nun die Tendenz aus den Zellen durch die Zellmembran in die Konfitüre zu diffundieren >> Entwässerung der Zelle, sie können nicht wachsen

Osmotolerante /halophile Organismen produzieren verscheidene, kompatible Substanzen, die die Wasseraktivität in der Zelle senken>>Eine hohe Konzentration einer kompatible gelösten Substanz kann eine hohe Konzentration von Zucker oder Salz in der Umgebung kompensieren. 

Organismenbezeichnet, die in Umgebungen mit erhöhter Salzkonzentration leben.

Sie sind auch Osmotolernant: sie produzieren verscheidene, kompatible Substanzen, die die Wasseraktivität in der Zelle senken

Eine hohe Konzentration einer kompatible gelösten Substanz kann eine hohe Konzentration von Zucker oder Salz in der Umgebung kompensieren. 

bMikroorganisen haben unterschiedlich ausgeprägte Salztoleranzen und Salzbedarf

Die optimale NaCl- Konzentration für marine Mikroorganismen wie V. fischeri liegt bei etwa 3%; für extreme Halophile beträgt sie je nach Mikroorganismus zwischen 15% und 30%. 

Barophile Organismen haben sich im Laufe der Evolution an hohe Wasserdrücke angepasst, wie sie in derTiefsee herrschen.

Man beachte die im Vergleich zu den barotoleranten und barophilen Arten wesentlich verlangsamte Vermehrung der extrem Barophilen (Y- Achse). Man beachte weiterhin die Unfähigkeit extrem Barophiler, sich bei niedrigen Drücken überhaupt zu vermehren. 

obligat aerobe Organismen benötigen O2 fürs Wachstum

fakultativ aerobe Org. können O2 verwenden, können aber auch ohne leben

mikroaerophile Org. benötigen O2, tolerieren aber nicht die normale atmosphärische Konzentration O2

obligat anaerobe werden von O2 abgetötet

diese Organismen brauchen kein O2, können es aber tolerieren

Reduktion von Ursprünglich =O2 auf H2O

durch schrittweises Anfügen von Elektronen!

(ALLE Zwischenprodukte (bis auf Wasser) sind reaktiv und wirken toxisch auf Zellen)

Gesamtreaktion:

O₂ + 4e^- +4H⁺ >> 2H₂O

bei der mehrstufigen Sauerstoffreduktion (zu Wasser) entstehen toxische Zeischenprodukte; 

zur Entgiftung von diesen reaktiven Sauerstoffverbindungen brauchen alle aeroben oder aerotoleranten Zellen folgende Enzyme:

-Superoxiddismutase und

-entweder Katalase oder Peroxidase

(Escherichia coli ist ein fakultativ aerober Organismus. Escherichia coli Mutanten, die keine Superoxiddismutase haben, sind jedoch obligat anaerob. )

-rund 50% des Trockengewichtes eines Bakteriums besteht aus Kohlenstoff

-Autotrophe können CO2 als Kohlenstoffquelle nutzen!

-Heterotrophe benötigen eine organische Kohlenstoffquelle (bsp. Zucker, org. Säuren, Alkohole etc)

>> diese organischen Kohlenstoffquellen werden wiederum von den autotrophen Organismen synthetisiert