Biotechnologie und DNA-Replikation

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Questions and Answers

Welche Aussage über RNA Primer ist richtig?

RNA Primer enthält kein Ribose.

RNA Primer ist komplementär zu den Basen der DNA-Matrize. (correct)

RNA Primer ist vollständig identisch zur DNA-Matrize.

RNA Primer wird von der DNA-Polymerase synthetisiert.

Was ist die Hauptfunktion der 3‘ → 5‘ Exonuklease-Aktivität bei DNA-Polymerasen?

Die Replikation zu beschleunigen.

RNA Primer entfernen und durch DNA ersetzen.

Falsch eingefügte Nukleotide entfernen und richtige einsetzen. (correct)

Die Mutationsrate zu erhöhen.

Welchen Prozess beschreibt die Bidirektionale Replikation?

Replikation in zwei entgegengesetzte Richtungen vom Replikationsursprung. (correct)

Replikation in nur eine Richtung um den Replikationsursprung.

Replikation, die ausschließlich durch RNA-Polymerasen ausgeführt wird.

Replikation ohne den Einsatz von Enzymen.

Welches Molekül schneidet die DNA während der Replikation?

Helikase Signup and view all the answers

Welches der folgenden Basen ist nicht Bestandteil von RNA?

Thymidin Signup and view all the answers

Was charakterisiert RNA-Polymerasen im Vergleich zu DNA-Polymerasen?

RNA-Polymerasen können RNA de-novo synthetisieren. Signup and view all the answers

Welches Ergebnis resultiert häufig aus Fehlern während der DNA-Replikation?

Mutationen. Signup and view all the answers

Was beschreibt die Exonuklease-Aktivität der DNA-Polymerase I?

Es entfernt RNA-Primer. Signup and view all the answers

Was beschreibt die WEIßE BIOTECHNOLOGIE?

Einsatz in der Industrie zur Anwendung von Mikroorganismen Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft der Bakterien ermöglicht eine schnelle statistische Analyse?

Kurze Generationszeit Signup and view all the answers

Wie wird gentechnisch verändertes Erbmaterial hergestellt?

Durch gentechnische Verfahren, die natürliche Rekombination ersetzen Signup and view all the answers

Welche Aminosäuren können von Menschen nicht synthetisiert werden?

Rote Aminosäuren Signup and view all the answers

Aus welchen Stoffwechselwegen stammt das Kohlenstoffskelett der meisten Aminosäuren?

Zitronensäurezyklus, Glykolyse, Pentosephosphatweg Signup and view all the answers

Welches Produkt ist ein Beispiel für eine Anwendung der WEIßEN BIOTECHNOLOGIE?

Käseherstellung mit Chymosin Signup and view all the answers

Was bezeichnet die Optimierung der Produktaufbereitung in der Biotechnologie?

Effizientere Nutzung von Rohstoffen Signup and view all the answers

Was ist die Funktion von Nukleotiden?

Chemischer Energiespeicher, Ausgangssubstanz für DNA und RNA Signup and view all the answers

Was ist die Quelle für das gentechnisch hergestellte Chymosin?

Schleimhautzellen eines Kalbes Signup and view all the answers

Welche der folgenden Verbindungen ist ein Beispiel für Pyrimidine?

Cytosin Signup and view all the answers

Welche der folgenden Anwendungen gehört nicht zur WEIßEN BIOTECHNOLOGIE?

Biodiversitätsforschung Signup and view all the answers

Was beschreibt die Funktion von CoA in Bezug auf Nukleotide?

Es dient als chemischer Energiespeicher Signup and view all the answers

Welches Ereignis markiert die bewusste Entwicklung von Produkten aus Mikroorganismen?

Pasteurs Arbeiten im 19. Jahrhundert Signup and view all the answers

Was sind Mikrobiologen häufig daran interessiert, bei der Arbeit mit Bakterien zu untersuchen?

Mutationsmöglichkeiten und deren Auswirkungen Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Rolle von Enzymen in der WEIßEN BIOTECHNOLOGIE?

Sie optimieren verschiedene industrielle Prozesse. Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Kofaktoren wie NAD und FAD?

Sie sind entscheidend für enzymatische Reaktionen Signup and view all the answers

Was ist ein Vorteil der Verwendung von gentechnisch veränderten Mikroorganismen in der Industrie?

Verringerung von Abfallprodukten Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Synthese von Aminosäuren ist richtig?

Die Synthese erfordert oft viele getrennte, enzymatische Schritte Signup and view all the answers

Wie werden die Purine charakterisiert?

Sie besitzen vier Stickstoffatome Signup and view all the answers

Was umfasst die erste Phase der Mikrobiologie?

Die unbewusste Herstellung von Lebensmitteln und Getränken Signup and view all the answers

Welche der folgenden Erkrankungen gelten als nosokomiale Infektionen?

Postoperative Wundinfektion Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die 'Transcytose'?

Bakterien werden aus Zellen herausgeschleust. Signup and view all the answers

Welches dieser Koch'schen Postulate ist NOTWENDIG für die Identifizierung eines Krankheitserregers?

Mikrobiologische Beseitigung Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt den Bacillus anthracis?

Er gehört zu den stäbchenförmigen Bakterien. Signup and view all the answers

Was bedeutet der Begriff 'Spreading' in Bezug auf Pathogenität?

Die Verbreitung innerhalb einer Zelle und über interzellulären Raum. Signup and view all the answers

Welche Bakteriengattung ist Beispiel für ein Beta-hämolysierendes Bakterium?

Streptococcus Signup and view all the answers

Wann wurde das Goldene Zeitalter der Antibiotika angedeutet?

1969 Signup and view all the answers

Was beschreibt die minimale Infektionsdosis?

Die geringste Anzahl an Mikroorganismen, die eine Infektion verursachen kann. Signup and view all the answers

Welche Krankheit wird oft mit Streptococcus in Verbindung gebracht?

Scharlach Signup and view all the answers

Welches Merkmal beschreibt die Übertragung von Bacillus anthracis?

Übertragung durch Aerosole. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften sind typisch für Antibiotika?

Sie sind chemische Verbindungen, die von Mikroorganismen gebildet werden. Signup and view all the answers

Was beschreibt den Agar Diffusionstest bei der Antibiotikaempfindlichkeit?

Die Hemmzonen zeigen an, in welchen Bereichen das bakterielle Wachstum gehemmt wird. Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Membranfilter ist korrekt?

Ihre Struktur dient zur Filtration von Flüssigkeiten durch Poren unterschiedlicher Größe. Signup and view all the answers

Was ist die minimale inhibitorische Konzentration (MIK)?

Die niedrigste Konzentration eines Antibiotikums, bei der kein Wachstum mehr sichtbar ist. Signup and view all the answers

Was passiert im Stadium III einer Syphilis-Infektion?

Die inneren Organe und Lymphknoten werden befallen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über BETA LACTAM Antibiotika ist korrekt?

Der ß-Lactam-Ring ist für die Quervernetzung von Zucker in der Zellwand verantwortlich. Signup and view all the answers

Worin besteht der Hauptunterschied zwischen bakteriostatischen und bakteriziden Antibiotika?

Bakteriostatische Antibiotika hemmen das Wachstum, bakterizide Antibiotika töten die Zellen ab. 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.
Progenot → 3 Domänen: Bakterien, Archaea, Eucaryoten.
Mikroorganismen umfassen Bakterien, Archaea, Pilze, Mikroalgen, Protozoen, Viren.
Phylogenese = Stammesgeschichte; Stammbaum zeigt den evolutionären Zusammenhang zwischen Arten.
Bakteriologie Systematik: Domäne, Abteilung/Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art.
Mikroorganismen machen 70% der Biomasse aus (gesamte organische Substanz).
Wichtig in Ökologie, Medizin, Biotechnologie, Gentechnologie und Agrarbiologie.

Unterschiede Bakterien & Archaea

Zellwände, Membranen, Lipide und Stoffwechsel weisen Unterschiede auf.
Archaea reagieren weniger empfindlich auf Antibiotika.
Archaea sind eukaryotischen Organismen ähnlicher als Bakterien.

Bakterien

Durchschnittlicher Durchmesser: 1 µm
Durchschnittliches Volumen: 1 µm³
Oberflächen-Volumen-Verhältnis: 1
Generationszeit: 0,3 - 1 Stunde
Bakterienarten: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis.

Archaea

Archaea Arten: extrem thermophile Arten wie Picrophilus torridus und Methan produzierende Arten wie Methanocaldococcus jannaschii.

Bedeutung von Mikroorganismen

Sie stellen den größten Anteil an Biomasse dar.
Wichtig in der Geochemie, da sie Stoffkreisläufe beeinflussen (z. B. Bodenbakterien, Nährstoffe).
Beeinflussen das globale Klima (z. B. durch Photosynthese).
Im menschlichen Verdauungstrakt und in der Hautflora oft zur Symbiose.

Koch‘sche Postulate

Nachweis des Erregers im kranken Tier mittels Mikroskopie.
Isolierung des Erregers in Reinkultur.
Reproduktion der Krankheit durch Einbringen des Erregers in ein gesundes Tier.
Wiederholung des Nachweises des Erregers im infizierten Tier.

Biotechnologische Bedeutung

Produktion wichtiger Stoffe wie Antibiotika, Enzyme.
Abwasserreinigung, Entsorgung giftiger Substanzen.

Gentechnologische Bedeutung

Beeinflussung der genetischen Eigenschaften von Organismen.
Herstellung von rekombinanten Stoffen (z. B. Insulin).
Forschung an einzelnen Proteinen.

Molekularbiologische Methoden

Sequenzierung von DNA und RNA.
Analyse der Genexpression.
Biochemie: Proteine werden nach Größe im elektrischen Feld getrennt (z. B. Westernblot).

Makroskopische Unterscheidung von Bakterienkolonien

Farbe.
Größe.
Geruch.
Oberfläche (z. B. glatt, granuliert), Konsistenz (z. B. schmierig, bröckelig), Form des Kolonierands.

Bakteriengrundformen

Kokken (z. B. Streptokokken, Diplokokken, Staphylokokken).
Stäbchen (z. B. Kokkobazillen, Bazillen).
Andere Formen (z. B. Vibrio, Spirochäten).

Biofilme

Biofilme entstehen, wenn sich Mikroorganismen an Oberflächen ansiedeln.
Sie bestehen aus extrazellulären Polysacchariden (EPS) und eingebetteten Mikroorganismen.
Schutz vor Umwelteinflüssen, Nahrungsmittel, chemischen Einflüssen und Ressourcen wie z. B. Wasser.

Quorum Sensing

Signalübertragung zwischen Bakterienzellen.
Regulierung der Genexpression in Abhängigkeit von der Populationsdichte.

Ernährungsgewohnheiten von Bakterien

Heterotrophe Bakterien nehmen organische Stoffe auf, um Energie und Bausteine zu gewinnen
Autotrophe Bakterien synthetisieren organische Stoffe selbst aus Kohlenstoffdioxid (CO2).

Stoffwechselvielfalt

Energiequelle: Chemotroph (chemische Energie) / Phototroph (Lichtabsorption)
Reduktionsäquivalent: Organotroph (organische Verbindungen)/Lithotroph (anorganische Verbindungen)
C-Quelle: Heterotroph (organische Moleküle)/Autotroph (anorganische Moleküle CO2)

Mikrobiologische Verfahren

Abstriche, Wattestäbchen und kulturelle Verfahren.
Medien für Mikroorganismen: Vollmedium (viele Nährstoffe), Minimalmedium (wenige Nährstoffe), Selektivmedium (bestimmte Organismen selektiv).

Drei Ösenausstrich & Gußplattenverfahren

Verfahren zur Keimzahlbestimmung.

Aufbau einer Bakterienzelle

Chromosom.
Plasmid.
Ribosomen.
Zellmembran.
Zellwand.
Kapsel.
Pili.
Geißel.

Transport über die Membran

Spontaner Prozess entlang eines Konzentrationsgradienten.
Erleichterte Diffusion durch Carrier-vermittelte Verfahren.
Transport von zwei Substanzen gleichzeitig/in entgegengesetzter Richtung.

Positive und negative Gram-Bakterien

Gram-positive Bakterien, Zellwand Aufbau mit dicker Mureinschicht
Gram-negative Bakterien, Zellwand Aufbau mit dünner Mureinschicht und äußerer Membran.

Gram Färbung

Verfahren zur Unterscheidung von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien.

Kapseln und Schleime

Schutz vor Umwelteinflüssen (z. B. Austrocknung, UV-Strahlung).

DNA

Enthält die genetische Information des Organismus.
Ringförmig geschlossen im Zytoplasma.

Prokaryotische Ribosomen

Ort der Proteinbiosynthese.
Differenzierung zu eukaryotischen Zellen: 70S Ribosomen
ProteinbiosyntheseOrt.

Sporen von Bakterien

Dauerformen, die in Zeiten von Nährstoffmangel gebildet werden.
Hitzeresistent; Überdauerung von harschen Bedingungen und hoher Resistenz.
Keimfähigkeit bleibt noch über lange Zeit erhalten.

Endosymbiontentheorie

Plastiden und Mitochondrien gehen auf procytose intrazelluläre Symbiosen zurück.
Prokaryotische Elemente sind in eukaryotischen Zellen entstanden.

Genetische Information

Gen → Abschnitt der DNA, der für ein bestimmtes Protein кодирует.
Chromosom → Genetische Informationseinheit.
Genom → Gesamtheit aller Gene eines Organismus.
Baustein für DNA: Nukleotide (Basen, Desoxyribose, Phosphat).

DNA-Replikation

Semikonservativ: Jeder Tochterstrang besteht aus einem alten und einem neuen Strang.
Replikationsrichtung 5' → 3'.
DNA-Polymerasen sind Enzyme, die die DNA-Synthese durchführen.

DNA-Polymerasen

Enzyme, die an der DNA-Replikation beteiligt sind.
Unterschiede in der Funktion (Reparatur oder Replikation).

Mutationen

Fehler bei der DNA-Replikation.
Korrekturlesefunktion von DNA-Polymerasen hilft, die Fehlerquote niedrig zu halten.

Transkription

Synthese von RNA aus einer DNA-Matrize.
RNA-Polymerasen sind Enzyme, die die Transkription durchführen.
Syntheserichtung 5' → 3'.

Schritte der RNA-Synthese

Initiation durch RNA-Polymerase am Promoter.
Elongation entlang des DNA-Strangs.
Termination bei der Terminationsstelle.

Mikrobiologie - Gentechnik

Herstellung von Proteinen.
Veränderung von Pflanzen und Tieren (transgene Organismen).

Restriktionsenzyme, PCR und Ligation

Verfahren zur Manipulation der DNA.
Enzyme zur Präzisionsschnitt von DNA.
PCR= Polymerase Chain Reaction; zur Vervielfältigung bestimmter DNA-Abschnitte.
DNA-Ligation zur Vereinigung von DNA Fragmenten.

Klonieren

Verfahren zur Vervielfältigung von DNA Fragmenten in anderen Organismen.

Genetischer Austausch

Transformation: Aufnahme freier DNA durch eine Zelle.
Konjugation: Übertragung von DNA durch direkten Zellenkontakt.
Transduktion: Übertragung von DNA durch Viren.

Bioenergetik

Befasst sich mit Energieumwandlungen in lebendigen Systemen (Energieerhaltungsgesetz).
Differenzierung von Exergonen Reaktionen (Freigesetzte Energie/niedrige Aktivierungsenergie) → Endergonen Reaktionen (Nötige Energiezufuhr/hohe Aktivierungsenergie).

Gibbs-Helmholtz-Gleichung

Beschreibung der freien Energieänderung bei einer chemischen Reaktion.

Enzyme

Proteine, die chemische Reaktionen katalysieren; verringern die Aktivierungsenergie und erhöhen die Geschwindigkeit von Reaktionen.

Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen, Ligasen

Klassen der Enzyme basierend auf ihrer katalysierten Funktion.

Zellatmung

Prozess zur Energiegewinnung durch Oxidation organischer Verbindungen (z. B. Glucose).
Aerobe Zellatmung erfordert Sauerstoff (z. B. Citratzyklus, Atmungskette) → anaerobe Zellatmung benötigt keinen Sauerstoff.

Gärung

Prozess zur Energiegewinnung in Abwesenheit von Sauerstoff.
ATP Synthese unter Nutzung von organischen Verbindungen.
Energiegewinnung viel geringer als bei der Zellatmung.

Kohlenstoffquellen

Organische Verbindungen (heterotroph)
Kohlenstoffdioxid (CO2; autotroph )

Stickstoffquellen

Organische stickstoffhaltige Verbindungen
Anorganische stickstoffhaltige Verbindungen (z. B. Ammoniak)

Katabolismus

Prozess des Abbaus organischer Verbindungen durch katabolische Reaktionen → Energiefreisetzung → ATP Synthese.

Anabolismus

Prozess des Aufbaus organischer Verbindungen durch anabole Reaktionen → Energieverbrauch → ATP Verbrauch.

Biologische Sanierung

Nutzung von Mikroorganismen zur Reinigung von verunreinigten Böden oder Gewässern.
Prozesse von Zersetzung organischer Materialien zur Energiegewinnung.

Kläranlagen

Behandlung von Abwasser durch Mikroorganismen.
Trennung von Stofffraktionen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Blaue Biotechnologie

Verwendung von Meeresorganismen/Prozessen zur Produktion von Gütern.

Gelbe Biotechnologie

Biologische, fermentationstechnische Methoden zur Herstellung von Nahrungsmitteln.
Beispiele: Alkoholische Gärung, Essigsäuregärung, Milchsäuregärung.

Starterkulturen

Verfahren zur gezielten Verwendung von Mikroorganismen zur Veränderung/Steuerung der biochemischen Prozesse in Lebensmitteln.

Mikrobiologie- Infektionskrankheiten

Infektionen durch Eindringen und Vermehrung von Krankheitserregern (Bakterien, Viren, Pilze).
Pathogenität= Fähigkeit eines Organismus zu verursachen.
Klassifizierung von Infektionskrankheiten.

Nosokomiale Infektionen

Im Krankenhaus erworbene Infektionen.

Pathogenitätsstrategien

Adhärenz, Invasion, Spreading, Transcytose.

Koch'sche Postulate

Kriterien zur Identifizierung eines Erregers einer Infektionskrankheit.

Arten von Antibiotika

Unterschiedliche Wirkmechanismen (z. B. Zellwandsynthese, Proteinsynthese).
Resistenzmechanismen von Bakterien gegenüber Antibiotika.

Isolierung und Identifizierung von Pathogenen

Verfahren zur Isolierung und Identifizierung von Mikroorganismen mit Hilfe spezieller Medien.
Nutzung von serologischen Methoden für Identifizierung (z.B. ELISA).

Immnunantwort

Angeborene und erworbene Immunabwehr (unspezifisch, spezifisch).
Erkennung von Krankheitserregern.
Entwicklung von Antikörpern gegen Erreger.

Pathogene Verdauungs- und Atemwege

Infektionspfade sowie Organismusveränderungen in Verdauungs- und Atemsystem.
Immnunantwort auf Patogene.

Pathogene Verdauungswege und Atemwege

Überblick über Erreger und mögliche Symptome im Verdauungs- und Atemsystem.
Mechanismen der Infektion und Ausbreitung von Krankheitserregern.
Pathogenesepfad.

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Description

Dieses Quiz testet Ihr Wissen über grundlegende Konzepte der Biotechnologie und DNA-Replikation, einschließlich der Funktionen von RNA-Primer, Exonukleasen und der Rolle von RNA- und DNA-Polymerasen. Antworten Sie auf Fragen zur weißen Biotechnologie und den Eigenschaften von Bakterien in diesen Prozessen.