Biologie Kapitel: DNA-Replikation
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Questions and Answers

Was beschreibt die semikonservative Replikation am besten?

  • Die Entstehung von zwei neuen Doppelhelix mit je einem Eltern- und Tochterstrang. (correct)
  • Die Synthese einer neuen Kette in 3‘ -> 5‘ Richtung.
  • Die Bildung von drei identischen DNA-Molekülen aus einem Elternstrang.
  • Die Verwendung von RNA als Matrize für die DNA-Replikation.

    • Welches Element bildet zusammen mit der Base und Ribose den Baustein der DNA?

  • Aminosäure
  • Metallion
  • Phosphat (correct)
  • Zucker

    • Wie wird die DNA während der Replikation synthetisiert?

  • Durch die Bildung von kovalenten Bindungen zwischen Phosphatgruppen.
  • Indem Nukleotide in der 3‘ -> 5‘ Richtung eingefügt werden.
  • Indem Nukleotide an die 3‘-OH Gruppe des vorherigen Nukleotids angefügt werden. (correct)
  • Durch die Verwendung von RNA-Polymerase.

    • Was ist die Hauptfunktion der DNA-Gyrase?

    <p>Sie führt einen Doppelstrangbruch ein und entdreht die DNA.</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet es, dass Prokaryonten ein ringförmiges Chromosom haben?

    <p>Das Chromosom ist in einem dichten Knäuel angeordnet und hat kein Ende.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion des Sigma-Faktors während der RNA-Synthese?

    <p>Er hilft dabei, die RNA-Polymerase an der Initiationsstelle zu positionieren.</p> Signup and view all the answers

    Welches Werkzeug wird nicht zur Gentechnologie verwendet?

    <p>PCR-Gerät</p> Signup and view all the answers

    Welches Enzym schneidet innerhalb der Erkennungssequenz ohne ATP?

    <p>Typ 2 Restriktionsenzym</p> Signup and view all the answers

    Welcher Vorteil zeichnet Bacillus subtilis gegenüber E. coli aus?

    <p>Es scheidet Proteine aus.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine Eigenschaft von mRNA?

    <p>Sie enthält die informationelle Sequenz der DNA.</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Hauptbestandteile des CRISPR/Cas9-Systems?

    <p>Guide RNA und Cas9-Protein</p> Signup and view all the answers

    Warum sind Mikroorganismen häufig bevorzugte Klonierungswirte in der Gentechnologie?

    <p>Sie haben ein leicht manipulierbares Genom.</p> Signup and view all the answers

    Welche Nachteile hat die Verwendung von E. coli als Klonierungswirt?

    <p>Sie können potenziell pathogen sein.</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielen Cyanobakterien in Ökosystemen?

    <p>Sie betreiben Photosynthese und dienen als Nahrungsgrundlage.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Rolle der Darmflora im menschlichen Körper?

    <p>Sie produzieren Vitamine und unterstützen das Immunsystem.</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Kennzeichen der Hautflora?

    <p>Sie dient als Schutzbarriere und ernährt sich von Hautschuppen.</p> Signup and view all the answers

    Wie beeinflussen Bodenbakterien das globale Klima?

    <p>Sie regulieren den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf.</p> Signup and view all the answers

    Welche Anwendung hat die Gentechnologie in der Biotechnologie?

    <p>Neukombination von Erbmaterial zur Herstellung rekombinanter Stoffe.</p> Signup and view all the answers

    Worin besteht die Hauptaufgabe der Desinfektion in der Hygiene?

    <p>Verminderung der Anzahl von Bakterien auf Oberflächen und im Körper.</p> Signup and view all the answers

    Welche Stoffe produzieren Bakterien in der Darmflora?

    <p>Wichtige Vitamine wie Biotin und Folsäure.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine bedeutende biotechnologische Anwendung von Bakterien?

    <p>Herstellung von Enzymen für den industriellen Einsatz.</p> Signup and view all the answers

    Was bewirkt die schnelle Laktosefermentierung bei E.coli?

    <p>Farbumschwung der Kolonien</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptziel serologischer Methoden in der Bakteriologie?

    <p>Der Nachweis von Antikörpern und Antigenen</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Schritte ist nicht Teil des ELISA-Tests?

    <p>Zugabe von rekombinierten Antigenen</p> Signup and view all the answers

    Wie funktioniert die Erkennung von Antikörpern im EIA-Test?

    <p>Durch Bindung spezifischer Antikörper an Antigene</p> Signup and view all the answers

    Welche Methode wird verwendet, um Proteine nach ihrer Größe zu separieren?

    <p>Western Blot</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht, nachdem die spezifischen Antikörper beim Western Blot zugegeben werden?

    <p>Eine enzymatische Reaktion wird ausgelöst.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt am besten den ELISA-Test?

    <p>Er detektiert durch enzymatische Reaktionen gebundene Antigene.</p> Signup and view all the answers

    Worin besteht der Hauptunterschied zwischen Antikörper- und Antigen-Nachweisen in der serologischen Diagnostik?

    <p>Antigen-Nachweis erfordert eine Kultivierung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt die Ribosomen in einer Bakterienzelle?

    <p>Sie sind frei im Zytoplasma.</p> Signup and view all the answers

    Wie entsteht eine Reinkultur?

    <p>Durch Klonen von Bakterien, die alle genetisch identisch sind.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aufgabe wird dem Pili in einer Bakterienzelle zugeschrieben?

    <p>Adhäsion an Oberflächen und Zellkommunikation.</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptunterschied zwischen Strr- und Strs-Mutanten?

    <p>Strr sind resistent gegen Streptomycin.</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Phasen umfasst der Drei-Ösen-Ausstrich?

    <p>Drei Phasen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Kapsel einer Bakterienzelle?

    <p>Sie schützt vor Umwelteinflüssen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über das Gußplattenverfahren ist korrekt?

    <p>Die Platten werden bei 45 ± 1°C gegossen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion der Zytoplasma-Membran in einer Bakterienzelle?

    <p>Spezifischer Transport von Stoffen und Energiestoffwechsel.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Konzept der Koloniebildenden Einheit (KBE)?

    <p>Sie bezeichnet vermehrungsfähige Mikroorganismen, die eine Kolonie bilden können.</p> Signup and view all the answers

    Was ermöglicht die Phospholipid-Doppelschicht in der Zytoplasma-Membran?

    <p>Den schnellen Austausch von gelösten Stoffen durch Diffusion.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion des Citratzyklus?

    <p>Vollständige Oxidation der Acetylgruppe</p> Signup and view all the answers

    Welche Verbindung wird während der Glykolyse aus Glucose gebildet?

    <p>Pyruvat</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt NADH in der Atmung?

    <p>Es überträgt Elektronen in der Elektronentransportkette.</p> Signup and view all the answers

    Wann wird Ethanol als Produkt gebildet?

    <p>In anaeroben Bedingungen ohne Sauerstoff</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über homofermentative Milchsäurebakterien ist korrekt?

    <p>Sie sind aerotolerant und betreiben keine Atmung.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht während der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat?

    <p>Es wird Acetyl-Coenzym A gebildet.</p> Signup and view all the answers

    Welche Komplexe der aeroben Atmung tragen zur Protonenpumpenfunktion bei?

    <p>Komplex I, II, III und IV</p> Signup and view all the answers

    Welche bakterielle Gärung wird vorwiegend von Clostridien durchgeführt?

    <p>Buttersäuregärung</p> Signup and view all the answers

    Welcher Schritt ist der Schlüsselprozess in der Glykolyse?

    <p>Spaltung von C6 zu 2 C3.</p> Signup and view all the answers

    Was produziert Milchsäurebakterien hauptsächlich?

    <p>Milchsäure</p> Signup and view all the answers

    Wie wird der Elektronentransport im aeroben Stoffwechsel beschrieben?

    <p>Elektronen fließen nur in einer Richtung durch die Komplexe.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Energie für den Anabolismus bereitgestellt?

    <p>Durch ATP oder protonenmotorische Kraft.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die Unterschiede zwischen hetero- und homofermentativen Bakterienstämmen?

    <p>Heterofermentative Stämme haben keine Aldolase.</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptbestandteil der Substratkettenphosphorylierung?

    <p>Energiegewinnung aus zersetzenden Zuckern.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Mikrobiologie - Einführung

    • Mikroorganismen existierten vor ca. 3,8 Milliarden Jahren, Vielzeller erst vor ca. 600 Millionen Jahren, Homo sapiens vor ca. 130.000 Jahren.
    • Mikroorganismen umfassen Bakterien, Archaea, Pilze, Mikroalgen, Protozoen und Viren.
    • Einteilung der Mikroorganismen basiert auf RNA-Sequenzvergleichen.
    • Phylogenese: Stammesgeschichte der Organismen; Phylogenetischer Stammbaum zeigt evolutionäre Beziehungen und zeitliche Verzweigung von Arten.
    • Systematische Kategorien (Domäne, Abteilung, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art) werden in der Bakteriologie verwendet.
    • Bakterien und Archaeen sind Prokaryoten und Mikroorganismen.
    • Prokaryoten sind älter als Eukaryoten.
    • Archaea haben ähnliche Eigenschaften wie Eukaryoten.
    • Bakterien umfassen 70% der organischen Masse
    • Mikroskop (Leeuwenhoek) entdeckt Bakterien (1676), Phylogenese (Darwin 1837)
    • 70% der Biomasse besteht aus Mikroorganismen

    Unterschiede Bakterien & Archaea

    • Zellwand, Membran, Lipide und Stoffwechselwege unterscheiden sich.
    • Archaea sind nicht auf Antibiotika-empfindlich.
    • Typische Bakterien: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis
    • Typische Archaeen: extremophile und methanbildende Arten.

    Bakterielle Zellgrössen

    • Durchmesser (µm): Bakterien (1), Hefen (10), Humane Zellen (100-10.000)
    • Volumen (µm³): Bakterien (1), Hefen (100), Humane Zellen (10.000-100.000)

    Bedeutung von Mikroorganismen

    • Geochemische Stoffkreisläufe, Umwelteinflüsse auf Klima
    • Grundlage des Lebens.
    • Verdauungsprozesse, Immunsystem,
    • Krankheiten, (z.B. Karies, Entzündungen etc)
    • Biotechnologische Anwendungen (Antibiotika-Produktion)
    • Industrielle Prozesse

    Bedeutung in Medizin und Ökologie

    • Geochemische Stoffkreisläufe (z. B. Bodenbakterien = Destruenten, Nährsalze), Einfluss auf globales Klima
    • Photosynthese betreiben, Phytoplankton-Nahrungsgrundlage
    • Symbionten im Verdauungstrakt und in anderen Systemen
    • Krankheiten: Karies, Entzündungen, Sepsis
    • Hygiene: Sterilisation, Desinfektion
    • Ökologische Prozesse: Nährstoffkreisläufe in Böden und Gewässern

    Koch'sche Postulate

    • Nachweis des Erregers im kranken Tier
    • Isolierung und Reinkultur des Erregers
    • Reproduktion der Krankheit im gesunden Tier
    • Wiederisolierung des Erregers aus dem infizierten Tier
    • nicht gültig bei Viren und Protozoen

    Molekulare/Makroskopische Methoden zur Unterscheidung von Bakterien

    • Färbung (z.B. Gram-Färbung)
    • Form: Kokken (rund), Stäbchen, Spirillen
    • Koloniengrößen und Form
    • Geruch

    Biofilme

    • Gemeinsamkeiten mit Mikroorganismen in Grenzflächenschichten: Mehrzahl der Bakterien ist im Biofilm: Schutz vor chemischen Substanzen, Strahlen, UV-Strahlung, Fresszellen etc

    Quorum Sensing

    • Signalübertragung zwischen Bakterienzellen abhängig von Population/Dichte
    • Genetische Expression in Biofilmen und anderen komplexen Systemen

    Ernährungsgewohnheiten von Bakterien

    • Heterotroph: Benötigen organische Stoffe als Energiequelle
    • Autotroph: Bilden eigene organische Stoffe aus anorganischen Stoffen (z. B. CO2)
    • Auxotrophie: benötigen bestimmte Nährstoffe für das Wachstum
    • Prototroph: können alle benötigten Nährstoffe selbst herstellen

    Stoffwechselvielfalt

    • Energiequelle: Chemotroph (chemische Verbindungen) vs. Phototroph (Licht)
    • Reduktionsäquivalente: Organotroph (organische Verbindungen) vs. Lithotroph (anorganische Verbindungen)
    • Temperaturtoleranz: Psychrophile, Mesophile, Thermophile, Hyperthermophile
    • pH-Bereich: Acidophile, Neutrale, Alkalophile

    Anlegen von Bakterienkulturen

    • Abstrichverfahren
    • Plattenverfahren.

    Medien für Mikroorganismen

    • Vollmedien
    • Minimalmedien
    • Selektivmedien.
    • Differentialmedien

    Aufbau von Bakterien

    • Zellwand
    • Zellmembran
    • Zytoplasma
    • Chromosom
    • Ribosomen
    • Plasmide
    • Pili
    • Flagellen

    Gram-Färbung

    • Unterscheidung grampositiver und gramnegativer Bakterien nach Zellwandstruktur

    DNA und RNA

    • DNA: Träger der genetischen Information
    • RNA: Überträger der genetischen Informationen, beteiligt am Proteinbiosynthese

    DNA Replikation

    • semikonservative Replikation

    DNA-Polymerasen

    • Mehrere Typen mit unterschiedlichen Funktionen
    • Erkennung und Korrektur von Fehlern

    Transkription

    • Synthese von RNA aus DNA

    Schritte der RNA-Synthese

    • Initiation mit RNA-Polymerase-Sigma-Faktor
    • Synthese
    • Termination
    • Freisetzung mRNA

    Verfahren der Gentechnik

    • Herstellung von Proteinen, transgenen Pflanzen/Tieren;
    • Gendiagnostik; somatische Gentherapie; CRISPR/Cas9
    • Klonieren (DNA-Fragmente in Plasmide)
    • Werkzeuge in Gentechnologie (Restriktionsenzyme, DNA-Ligaesn, DNA-Transfermethoden, Wirtsorganismen)

    Restriktionsenzyme

    • DNA-Schnitt an bestimmten Stellen
    • Isolierung und Klonierung

    PCR

    • Vervielfältigung von DNA-Sequenzen
    • Schritte: Denaturierung, Annealing, Elongation

    Primer

    • Oligonucleotiden für den Anfang und das Ende der Sequenz.

    Vorteile und Anwendungen von Mikroorganismen (Gentechnik, Industrie)

    Isollierungs- und Identifizierungmethoden von Krankheitserregern

    • mikroskopischer Nachweis, Wachstum in Kulturmedien, Immunologie, ELIZA Tests

    Nosokomiale Infektionen

    • Infektionen, die im Krankenhaus erworben werden

    Pathogenitätsstrategien

    • Adhäsion, Invasion, Spreading, Transcytose

    Koch'sche Postulate

    • Diagnostische Prinzipien um die Pathogenität eines Organismus zu bestimmen.

    Chemoorganotrophie

    • Prozesse des Abbaus von organischen Stoffen (z. B. Glykolyse, Citratzyklus)
    • Energiegewinnung durch Oxidation

    Bioenergetik

    • Energieumwandlung, freie Energie, Enthalpie, Entropie

    Enzyme

    • Katalysatoren in biochemischen Reaktionen
    • Substrat und aktive Zentrum
    • Beispiele der Enzymklassen (Oxidoreduktasen, Transferasen etc.)

    Atmung und Gärung

    • Unterschied zwischen anaerober und aerober Atmung
    • Energiegewinnung durch Oxidation vs. Fermentation (ohne Sauerstoff)
    • Beispiele von Gärungsprozessen zur Energiegewinnung

    Antikörper, Antikörper-Reaktionen

    • Funktion im Immunsystem

    Entstehung und Entwicklung des Immunsystems

    Immunabwehrsysteme

    • unspezifische vs. spezifische Immunantwort
    • Phasen und Schritte, Immunzellen, Antikörper.

    Pathogenese

    • Zusammenhang zwischen Erregern, Krankheit
    • Mechanismen und Faktoren der Übertragung und der Pathogenität

    KEIMREDUKTION UND ANTIBIOTIKA

    • Methoden zur Keimreduzierung (Sterilisation, Desinfektion)
    • Wirkung von Antibiotika (Wirkmechanismen, Antibiotika-Resistenz)

    BLAUE und GRÜNE BIOTECHNOLOGIE

    • Anwendungen von Mikroorganismen in verschiedenen Bereichen

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