Biologie und Genetik: OMICS und Elektronentransport
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Questions and Answers

Welche Techniken fallen unter den Begriff OMICS?

  • Proteomics (correct)
  • Gene Editing
  • Metabolomics (correct)
  • Genomsequenzierung

    • Wann wurde das erste Humangenom veröffentlicht?

  • 2000 (correct)
  • 2010
  • 1976
  • 1996

    • Welche Funktion hat das Cytochrom in der Elektronentransportkette?

  • Es erzeugt Lichtenergie.
  • Es speichert Protonen.
  • Es überträgt Elektronen. (correct)
  • Es reduziert Ubiquinon.

    • Welche Organismen wurden im Rahmen der Genomsequenzierung untersucht?

    <p>Mensch und Maus</p> Signup and view all the answers

    Was wird während der ersten Hälfte des Q-Zyklus reduziert?

    <p>Ubiquinon zu Semiquinon.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Bakterien lebt in Symbiose mit bestimmten Pflanzen in der Erdgeschichte?

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

    Wie viele Protonen werden insgesamt während des Q-Zyklus nach außen abgegeben?

    <p>4 Protonen.</p> Signup and view all the answers

    Was wurde im Miller-Urey-Experiment beobachtet?

    <p>Die Entstehung von Lipiden und Aminosäuren</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt die ATP-Synthase im Zusammenhang mit dem Protonengradienten?

    <p>Sie phosphoryliert ADP zu ATP.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Disziplinen gehört nicht zu den drei Kerngebieten der Systembiologie?

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

    Welches Element befindet sich im Eisen-Schwefel-Protein (Rieske-Protein)?

    <p>Eisen.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, nachdem ein Elektron von Cyt c1 abfällt?

    <p>Es reduziert Cytochrom bH und -bL.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreiben die Bakterien aus der Burkholderia-Gattung?

    <p>Uncultivable und erodiertes Genom</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Resequenzierung?

    <p>Die schnelle Wiederholung der Sequenzierung eines bekannten Genoms</p> Signup and view all the answers

    Was wird in der zweiten Hälfte des Q-Zyklus erneut reduziert?

    <p>Das Semiquinon zu Ubiquinon.</p> Signup and view all the answers

    Wodurch wird der Elektronenfluss in der anoxygenen Photosynthese angetrieben?

    <p>Durch Lichtaktivierung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Chlorophyll ist in Cyanobakterien, den meisten Algen und grünen Pflanzen zu finden?

    <p>Chlorophyll a</p> Signup and view all the answers

    Welche Pigmente sind für die Lichtabsorption in Cyanobakterien und Rotalgen verantwortlich?

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

    Was bewirken hohe toxische Sauerstoffspezies in Bezug auf Carotinoide?

    <p>Sie verursachen Schädigung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Membransystemen besitzen phototrophe Mikroben, wie z.B. Cyanobakterien?

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

    Was bedeutet ein negatives Reaktionspotential in der anoxygenen Photosynthese?

    <p>Elektronen werden gerne abgegeben.</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptenzym, das Nitrit in Nitrat oxidiert?

    <p>NXR (Nitritoxidoreducatse)</p> Signup and view all the answers

    Wo wird NXR in Nitrospira lokalisiert?

    <p>Im Periplasma</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Prozess der Nitrifikation am besten?

    <p>Aerobe Oxidation von Ammonium zu Nitrat</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit den Elektronen, die während der Nitritoxidation frei werden?

    <p>Sie werden über Cytochrom c an Komplex IV übertragen.</p> Signup and view all the answers

    Was sind Comammox-Bakterien?

    <p>Bakterien, die sowohl Ammonium als auch Nitrit oxidieren.</p> Signup and view all the answers

    Welche Bedeutung hat die Nitrifikation in der Abwasserbehandlung?

    <p>Sie entfernt Stickstoff aus Abwasser.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptenergiequelle für anaerobe Prokaryoten?

    <p>H2</p> Signup and view all the answers

    Welche chemische Reaktion umfasst der Haber-Bosch-Prozess?

    <p>N2 + H2 → NH3</p> Signup and view all the answers

    Wie viel von dem Stickstoffdünger, der in der industriellen Landwirtschaft verwendet wird, wird von Menschen konsumiert?

    <p>17%</p> Signup and view all the answers

    Welches von diesen Organismen macht beide Schritte der Nitrifikation?

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

    Was beschreibt der Fachausdruck Metabolismus?

    <p>Der Wechsel oder Austausch von Stoffen im Körper.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht im ersten Schritt des Katabolismus?

    <p>Die Hydrolyse von Polymeren zu Monomeren.</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt Acetyl-CoA im Metabolismus?

    <p>Es dient als Energieträger im Citratzyklus.</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Nettoergebnis der Glykolyse?

    <p>2 ATP und 2 NADH.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht während der oxidativen Phosphorylierung?

    <p>Die Übertragung von Elektronen auf Sauerstoff.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft auf die Glykolyse zu?

    <p>Sie ist der erste Schritt des Katabolismus.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Einschleusung von Fructose in die Glykolyse erreicht?

    <p>Durch die Phosphorylierung unter Verbrauch von ATP.</p> Signup and view all the answers

    Welches Produkt entsteht als Ergebnis des Elektronentransportkette?

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

    Welche der folgenden Funktionen hat das glatte endoplasmatische Retikulum (ER)?

    <p>Speicherung von Calciumionen</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Funktion der Lysosomen?

    <p>Spaltung von Makromolekülen</p> Signup and view all the answers

    Welches Organell ist nicht Bestandteil des Endomembransystems?

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

    Was wird im Golgi-Apparat nicht durchgeführt?

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

    Welche Struktur spielt eine wichtige Rolle in der Regulation biochemischer Aktivitäten innerhalb der Zelle?

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

    Welche Aussage über Peroxisomen ist korrekt?

    <p>Sie produzieren Wasserstoffperoxid.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Hauptfunktion der Chloroplasten?

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

    Welche Struktur ist für den Transport von Proteinen in der Zelle verantwortlich?

    <p>Raues ER</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist ein Bestandteil des Mikrotubuli im Cytoskelett?

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

    Welches der folgenden Organe hat die Aufgabe, Fettsäuren in kleinere Moleküle zu zerlegen?

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

    Study Notes

    Vorlesung 1

    • Die frühe Erde: Entstehung aus Staub- und Gaswolke, Abkühlung Erde, Kondensation Wasserdampf
    • Ursprung des Wassers: Vulkanische Ausgasungen, Kometen- und Asteroidenkollisionen
    • Erste Hinweise auf mikrobielles Leben: Ausfällungen im Zusammenhang mit Meeresboden, hydrothermalen Quellen (3,770-4,280 Mio. Jahre)
    • Stromatolithen: Versteinerte mikrobielle Matten, aus Schichten prokaryotischer Filamenten
    • Moderne mikrobielle Matten: Querschnitt zeigt grüne Schicht mit photosynthetischen Zellen (Synechococcus)
    • Moderne Stromatolithen: Hypersaline Seen & Meereslagunen, extreme Bedingungen verhindern Beweidung

    Vorlesung 2

    • Kultivierung von Bakterien: Nährmedium, exponentielles Wachstum, Koloniebildung
    • Mikrobielle Energiestoffwechselarten: Chemotroph (an-/organische Substanze) und Phototroph (Licht als Energiequelle)
    • Chemotroph: Chemolithotroph (anorganische Substanzen) und Chemoorganotroph (organische Substanzen), Mixotroph
    • Phototroph: Photoautotroph (CO2) und Photoheterotroph (organische Substanzen)
    • Mikrobielle Häufigkeit: Ein Gramm Erde > 1 Milliarde Zellen, >100.000 Spezies
    • Verborgene Kräfte von Mikroben: Sanierung, Energieerzeugung, Stoffumwandlungen, Globale Gesundheit
    • Bakterien im Menschen: Vielzahl von Arten im Darm, Einfluss auf Immunsystem, Einfluss auf Krankheitsrisiken

    Vorlesung 3

    • Standard-Wasserstoffelektrode (SHE): Normierung auf Ionenaktivität 1 mol/l und Wasserstoffdruck 1013 hPa
    • Redox-Turm: Maß für das Reduktionspotential von Redoxpaaren (Standardbedingungen,pH 7)
    • Elektronenfluss (anoxygene Photosynthese): Nur ein Photosystem, zyklische Photophosphorylierung,
    • Oxidationen/Reduktionen: Reduktion (Gewinn von Elektronen) vs. Oxidation (Verlust von Elektronen)
    • Coenzym Q: Elektronenübertrager in der anoxygenen Photosynthese ( drei unterschiedliche Oxidationszustände)
    • Cytochrom: Proteine die Elektronen transportieren, in verschiedenen Komplexen zur Energiegewinnung

    Vorlesung 4

    • Ursprung des zellulären Lebens: Semipermeable FeS Membranstrukturen zur Reduktion und pH-Gradienten,
    • RNA-Lebenhypothese: Sich selbst replizierende RNAs, katalytisch und informativ
    • Sieben Wege der Autotrophen CO2-Fixierung: Der Calvin-Zyklus, Reverse Citric Acid Cycle
    • Photosynthese & Atmung: Zusammenspiel von Energiegewinnung und Energieverbrauch in Pflanzen
    • Archaeen: Nicht photosynthetisch, aber Nutzung von Lichtenergie mittels Bakterienrhodopsinen möglich
    • Lichtbetriebene ATP-Erzeugung: Durch Bakterienrhodopsine (Archaeen), Energiegewinnung mithilfe von Licht
    • Organismenarten: Phototroph (Lichtquelle), Chemolithotroph (Anorganische Quellen) vs. Chemoorganotroph (Organische Quellen).

    Vorlesung 5

    • Urease: Enzyme, das Harnstoff in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid spaltet
    • Aerobe Wasserstoffoxidation: Knallgasreaktion, Energiegewinnung durch Oxidation von Wasserstoff, Hydrogenase
    • Oxidation von reduziertem Schwefel: Umwandlung von H2S etc. zu Schwefel oder Sulfat
    • 3 Wege zur Sulfidoxidation: Zwei Sulfidoxidationswege mit Sulfit als Zwischenprodukt, ein Weg ohne Sulfit.
    • Kabelbakt.: Elektronentransport über lange Entfernungen, Symbionten mit Bakterien, die Schwefelwasserstoff oxidieren
    • Eisenoxidation: Chemolithotrophe, Energiegewinnung durch Oxidation von Eisen

    Vorlesung 6

    • Nitrifikation: Ammonium-Oxidation zu Nitrit, Nitrit-Oxidation zu Nitrat, wichtige Rolle in Kläranlagen
    • Commamox Bakterien: Nitrifikation in einem Lebewesen (Ammonium -> Nitrat)
    • Anaerobe Lebensweise: Anaerobe Atmung wichtig in Abwesenheit von Sauerstoff
    • Nitratreduktion: Assimilatorisch / Dissimilatorisch (Energiegewinnung)
    • Anammox: Anaerobe Oxidation von Ammonium via Anammoxosome (Vermeidung von schädlichen Zwischenprodukten)

    Vorlesung 7

    • Sulfatreduktion: Reduktion von Sulfat zu Sulfid, mit organischen/anorganischen Substraten oder/und H2S als
    • Acetogene Organismen / Wasserstoffatmung: Nutzen CO2 als Elektronenakzeptor, spezialisierte biochemischen Reaktionen
    • Methanogene Bakterien: Methanproduktion aus CO2/Acetat/H2, wichtiger Schritt im anaeroben Abbau
    • Methanogenese: Biosynthese von Methan aus CO2, Acetat, oder methylierten Verbindungen, anaerobe Atmung, wichtig in
    • Schlüsselcoenzyme der Methanogenese: Tetrahydromethanopterin (MP), Methanofuran (MF), Coenzym M

    Vorlesung 8

    • Systembiologie: Von Genomik zur Physiologie
    • Vom Molekül zur Anthropologie:
    • Erwin Schroedinger: Verantwortung für die Gesetze der Physik für Verständnis des Lebendigen
    • Entropie: Mas für die Unordnung
    • Ludwig von Bertalanffy: Offene Systeme und Gleichgewichtszustand in der Lebenswissenschaft

    Vorlesung 9

    • Endomembransystem: Zellkern, glattes & raues ER, Golgi-Apparat, Lysosomen, Vakuolen, Endosomen
    • Ribosomen: Proteinbiosynthese im Cytosol und an rauen ER
    • Zellkernhülle: Doppelmembran mit Poren für Transport, enthält Chromatin
    • Chromosomen/Nucleolus: Strukturen im Zellkern
    • Mikrofilamente/Mikrotubuli: Organisation des Cytoskeletts

    Vorlesung 10

    • Zellwand-Biosynthese: Cellulose (beta-1,4-Bindung), Stärke (alpha-1,4-Bindung), Glykogen (tierische Zellen, alpha-1,6- und alpha-1,4-Bindung).
    • Struktur der Zellwand: Cellulosemikrofibrillen, Crosslinks durch Xyloglucan und Arabinogalactan
    • Zellwandproteine: Extensine, Glycinreiche Proteine, Prolinreiche Proteine, arabinose/galactose-reiche Proteine
    • Lipid-Biosynthese: Ablauf im Stroma der Plastide, beteiligt verschiedene Enzyme

    Vorlesung 11

    • Energiefluss & Recycling in Ökosystemen: Grundumsatz, Leistungsumsatz, Gesamtumsatz
    • Respiratorischer Quotient (RQ): Verhältnis von ausgeatmetem CO2 zu eingeatmetem O2
    • "Kleibers Gesetz": Beziehung zwischen Stoffwechselrate und Körpermasse
    • Gleich- und Wechselwarme Organismen: Regulation der Körpertemperatur, Differenzierung

    Vorlesung 12

    • Hormone: Endokrine, parakrine, autokrine Signalübertragung
    • Signalamplifikation: Beispiel adrenerger Rezeptor für Adrenalin/Noradrenalin, Aktivierung von Enzymen
    • Steroidhormone: Wichtige Funktionen.
    • Lipoproteine: VLDL, LDL, HDL, Transport von Lipiden im Blut

    Vorlesung 13

    • Zellwand-Biosynthese: Struktur der Zellwand, Aufbau und Funktion von Cellulose und Pectin
    • Lipid-Biosynthese: Ablauf im Stroma der Plastide, Beteiligung verschiedener Enzyme
    • Phototaxis: Lichtwahrnehmung in Chlamydomonas reinhardtii, Rhodopsin und Signalkaskade

    Vorlesung 14

    • Coenzym Q vs. Cytochrom: Struktur und Funktion der Moleküle, unterschiedliche Oxidationszustände
    • Q-Zyklus: Detaillierte Beschreibung der Elektronentransfers, Protonentransport und Bedeutung im Redox-Gleichgewicht.
    • ATP-Synthase: Aufbau und Rolle als molekularer Motor für die ATP-Synthese
    • Oxidative Phosphorylierung: Zusammenspiel von Elektronenfluss, Protonengradienten und ATP-Synthese

    Vorlesung 15

    • Chlorosom: Struktur und Funktion des Chlorosoms in Chlorobi und Chloroflexi, Elektronentransport in Photosynthese
    • Elektronenfluss in der anoxygenen Photosynthese: Fotosynthese ohne Sauerstoff-Freisetzung, zyklischer und nicht-zyklischer
    • Oxidations-Reduktions-Reaktionen: Redox-Potentialwerte von verschiedenen Redoxsystemen (z.B. H2S/S0, Fe(2+)/Fe(3+)
    • Reaktionszentren: Struktur und Funktion, Bespiel von Bacteriochlorophyll (BChl) und Pigmentmolekül
    • Das Reaktionszentrum violetter Phototrophe: Aufbau elektronentransportkette

    Vorlesung 16

    • Standard-Wasserstoffelektrode (SHE): Normierung, Elektrodenpotential, Redoxsysteme, Redoxpotenziale Vergleich
    • Redox-Turm: Redoxpotenziale von Redoxpaaren, chemische Gleichgewichte
    • Elektronenfluss: in der anoxygenen Photosynthese
    • ATP-Synthase: Aufbau, Funktion und Mechanismus.

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    Description

    Testen Sie Ihr Wissen über OMICS-Techniken, die Funktion von Cytochromen in der Elektronentransportkette und die Geschichte der Genomsequenzierung. Beantworten Sie Fragen zu wichtigen biologischen Konzepten und Experimenten, die das Verständnis der modernen Genetik prägten.

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