Mikrobiologie: Bakterien und Archaea
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Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Unterschiede zwischen Bakterien und Archaea?

  • Archaea besitzen ein ähnliches genetisches Material wie Eukaryoten. (correct)
  • Bakterien haben eine neuartige Zellwand aus Cellulose.
  • Bakterien sind in der Lage, Methan zu produzieren.
  • Archaea sind empfindlich gegenüber Antibiotika.

    • Was stellt der phylogenetische Stammbaum hauptsächlich dar?

  • Die chronologische Reihenfolge der Entstehung von Arten.
  • Die Anzahl der Mikroorganismen in einem bestimmten Lebensraum.
  • Die Beziehungen zwischen verschiedenen Arten und ihren gemeinsamen Vorfahren. (correct)
  • Die unterschiedlichen Klassen von Mikroorganismen.

    • Welche der folgenden Mikroorganismen ist ein typisches Beispiel für Bakterien?

  • Homo sapiens
  • Saccharomyces cerevisiae
  • Escherichia coli (correct)
  • Picrophilus torridus

    • Welche Aussage über die biomasse der Mikroorganismen ist korrekt?

    <p>Mikroorganismen übertreffen alle anderen Spezies an Biomasse.</p> Signup and view all the answers

    Was charakterisiert die typischen Unterschiede zwischen Prokaryoten, zu denen Bakterien gehören?

    <p>Prokaryoten haben keinen Zellkern.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Merkmale ist nicht typisch für Archaea?

    <p>Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den Begriff 'Phylogenese' am besten?

    <p>Die evolutionäre Geschichte zwischen Arten.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Mikroben ist besonders für seine extremen Lebensbedingungen bekannt?

    <p>Methanocaldococcus jannaschii</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Glykolyse ist korrekt?

    <p>Glucose wird durch Substratkettenphosphorylierung aktiviert.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion der oxidativen Decarboxylierung des Pyruvats?

    <p>Verbindung der Glykolyse mit dem Citratzyklus.</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielt die protonenmotorische Kraft (pmf) in der atematischen Fermentation?

    <p>Sie hilft bei der ATP-Synthese durch Rücktransport von Protonen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Gärung wird hauptsächlich von Klostridien durchgeführt?

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

    Welche der folgenden Aussagen über Anabolismus ist korrekt?

    <p>Baut Polymerstrukturen aus Monomeren auf.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Komplex ist nicht Teil der elektronentransportkette in der aeroben Atmung?

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

    Wie viele ATP-Moleküle werden maximal aus einem NADH während der aeroben Atmung gewonnen?

    <p>3 ATP</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein charakteristisches Merkmal homofermentativer Milchsäurebakterien?

    <p>Sie führen den Abbau von Glucose hauptsächlich zu Milchsäure durch.</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptprodukt der anaeroben Fermentation durch Hefen?

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

    Was ist die Hauptquelle von ATP in der Substratkettenphosphorylierung?

    <p>Enzymatische Übertragung von Phosphatgruppen</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die DNA-Polymerase und RNA-Primer ist korrekt?

    <p>Die DNA-Polymerase kann Desoxyribonukleotide an das 3‘-OH Ende binden.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die bidirektionale Replikation der DNA?

    <p>Die Synthese erfolgt gleichzeitig an beiden Strängen von einem Replikationsursprung.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat die 3‘ → 5‘ Exonuklease-Aktivität der DNA-Polymerasen?

    <p>Sie korrigiert Fehler indem sie das falsch eingepflanzte Nukleotid herausnimmt.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Informationen ist zutreffend in Bezug auf RNA-Synthese?

    <p>RNA kann de-novo beginnen, ohne dass ein Primer notwendig ist.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Fehler während der DNA-Replikation auftritt?

    <p>Die Mutationsrate kann bis zu 10-8 Fehler pro Basenpaar betragen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Funktion des Primas bei der DNA-Replikation?

    <p>Primase ist ein Enzym, das RNA-Primer synthetisiert.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft auf den Einfluss von ATP auf die Helikase zu?

    <p>Helikase verwendet ATP, um die DNA-Doppelhelix zu trennen.</p> Signup and view all the answers

    Wie unterscheiden sich die Transkriptionsprodukte RNA voneinander?

    <p>Die verschiedenen RNA-Typen haben unterschiedliche Stabilitäten und Funktionen.</p> Signup and view all the answers

    Warum ist die Mutationsrate in der DNA-Replikation als sehr niedrig beschrieben?

    <p>Durch die Korrekturlesefunktion der DNA-Polymerasen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptursache für Instabilität von RNA im Vergleich zu DNA?

    <p>RNA ist anfälliger für enzymatischen Abbau.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Aussagen über die Aminosäure-Synthese ist korrekt?

    <p>Rote Aminosäuren können von Menschen nicht synthetisiert werden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Ausgangssubstanz für die Synthese von DNA und RNA?

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

    Welche chemische Struktur gehört zu Pyrimidinen?

    <p>Eine heterocyclische Verbindung mit zwei Stickstoffatomen.</p> Signup and view all the answers

    In welcher Phase der Mikrobiologie wurde die bewusste Entwicklung von Produkten aus Mikroorganismen ermöglicht?

    <p>Phase 2</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Produkte wurde nicht in der dritten Phase der Mikrobiologie entwickelt?

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

    Welche Aussage zur Nukleotid-Biosynthese trifft zu?

    <p>Sie erfolgt Schritt für Schritt aus verschiedenen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Enzymkatalyse in der Aminosäure-Synthese ist falsch?

    <p>Die Synthese kann ohne Enzyme stattfinden.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Gluconeogenese?

    <p>Die Glykolyse in umgekehrter Richtung zur Synthese von Glucose.</p> Signup and view all the answers

    Welches Produkt entsteht durch die Aktivierung von Glucose-1-phosphat?

    <p>UDP-Glucose.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion von Ribose-5-phosphat?

    <p>Es ist eine Vorstufe für Nucleotide und Nucleotidekoenzyme.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Moleküle ist ein Monomer von Polysacchariden?

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

    Warum ist UDP-Glucose eine energiereiche Verbindung?

    <p>Es kann eine Glykosyleinheit an einen Glykogenstrang ohne weitere Energiezufuhr anhängen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die hauptsächliche Eigenschaft hydrophober Aminosäuren?

    <p>Sie sind nicht wasserlöslich.</p> Signup and view all the answers

    Wie entstehen Pentosen in den Zellen?

    <p>Durch Abspaltung eines Kohlenstoffatoms von einer Hexose.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über aromatische Aminosäuren ist korrekt?

    <p>Sie enthalten Benzolringe in ihrer Struktur.</p> Signup and view all the answers

    Welches Molekül ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der Gluconeogenese?

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

    Was passiert bei der Decarboxylierung einer Hexose?

    <p>Ein Kohlenstoffatom wird entfernt, sodass eine Pentose entsteht.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Mikrobiologie - Einführung

    • Mikroorganismen existieren seit ca. 3,8 Milliarden Jahren.
    • Vielzeller entstanden erst vor ca. 600 Millionen Jahren.
    • Homo Sapiens existiert seit ca. 130.000 Jahren.
    • Der Urvorläufer (Progenot) teilte sich in drei Domänen: Bakterien, Archaea und Eucaryoten.
    • Mikroorganismen umfassen Bakterien, Archaea, Pilze, Mikroalgen, Protozoen und Viren.
    • 1837 skizzierte Darwin einen Stammbaum des Lebens.
    • Phylogenese ist die Stammesgeschichte, die die evolutionäre Beziehung zwischen Arten beschreibt.
    • Phylogenetische Stammbäume zeigen die Zeitverhältnisse zwischen den Arten.

    Systematische Kategorien der Bakteriologie

    • Die Domäne Bacteria umfasst die Abteilung/Stamm Actinobacteria (Klasse Actinomycetales, Familie Mycobacteriaceae und Gattung Mycobacterium, Art M. tuberculosis).
    • Die Domäne Bacteria umfasst die Abteilung Proteopacteria (Klasse Epsilonproteobacteria, Ordnung Helicobacterales, Familie Helicobacteraceae, Gattung Helicobacter und Art H. pylori).
    • Anzahl der Mikroorganismen übertrifft alle anderen Spezies.
    • Mikroorganismen machen 70% der Biomasse der Erde aus.

    Unterschiede zwischen Bakterien und Archaea

    • Zellwände, Membranen, Lipide, Stoffwechsel und DNA/RNA-Sequenzen unterscheiden sich.
    • Archaea sind gegenüber Antibiotika weniger empfindlich als Bakterien.
    • Manche Archaea bevorzugen extreme Lebensbedingungen.

    Bakterien

    • Durchschnittsdurchmesser: 1 µm
    • Durchschnittsvolumen: 1 µm³
    • Verhältnis Oberfläche zu Volumen: 1
    • Generationszeiten variieren zwischen 0,3 und 1 Stunde

    Hefen

    • Durchmesser: 10 µm
    • Volumen: 1.000 µm³
    • Verhältnis: Fläche/ Volumen: 10

    Humane Zelle

    • Durchmesser: 10.000 µm
    • Volumen: 10.000.000 µm³
    • Verhältnis: Fläche/ Volumen: 0,1
    • Generationszeiten: 20 Stunden

    Entwicklung der Mikrobiologie

    • 1676: Anthony van Leeuwenhoek baute das erste Mikroskop und entdeckte Bakterien.
    • 1828: Otto Friedrich Müller verwendete das Wort „Bakterium".
    • 1847: Ignaz Philipp Semmelweis setzte sich für Hygiene in Krankenhäusern ein.
    • 1822-1895: Louis Pasteur entwickelte Impfstoffe und die Pasteurisierung.

    Koch'sche Postulate

    • Erreger muss im kranken Tier nachgewiesen werden.
    • Erreger muss in Reinkultur gebracht werden.
    • "Reiner" Erreger muss in einem gesunden Tier die gleiche Krankheit auslösen.
    • Erreger muss wieder isolierbar sein.

    Bedeutung von Mikroorganismen

    • Sie spielen eine wichtige Rolle in der Geochemie.
    • Sie haben einen Einfluss auf das globale Klima.
    • Sie erfüllen wichtige Funktionen in verschiedenen Ökosystemen.
    • Sie sind wichtig für die menschliche Verdauung, das Immunsystem und andere physiologische Prozesse.

    Bedeutung von Mikroorganismen - Medizin

    • Sie sind an vielen Krankheiten beteiligt.
    • Eine Vielfalt an Bakterienarten lebt in der menschlichen Darmflora.
    • Die Darmflora ist für die menschliche Gesundheit von großer Bedeutung.
    • Viele Mikroorganismen spielen eine Rolle in der Herstellung verschiedener Produkte.

    Bedeutung von Mikroorganismen - Biotechnologie

    • Sie sind an der Produktion von Antibiotika, Enzymen und Gentherapien beteiligt.
    • Sie sind wichtig bei der Abwasserbehandlung und der Beseitigung giftiger Stoffe.
    • Sie sind Bestandteil der industriellen Herstellung von Produkten.

    Molekulare Methoden

    • Sequenzierung von DNA und RNA
    • Analyse der Genexpression
    • Biochemische Techniken zur Trennung von Proteinen nach Größe.

    Makroskopische Merkmale von Bakterienkolonien

    • Farbe: abhängig von Temperatur, Sauerstoff, Licht und Nährmedium.
    • Größe: Durchmesser
    • Geruch: beispielweise erdig, fischig, muffig
    • Oberfläche: glatt, granuliert, wellig
    • Konsistenz: schmierig, bröckelig
    • Kolonierand: glatt, gekerbt, wellenförmig
    • Profil: flach, konvex, erhaben, halbkugelig, knopfförmig

    Bakterienformen

    • Kokken (kugelförmig)
    • Stäbchen (zylindrisch)
    • Spiralen (schraubenförmig) und andere Formen

    Biofilm

    • Film aus Mikroorganismen, der sich an Grenzflächen ansiedelt.
    • Für den Schutz vor diversen Umwelteinflüssen.

    Stoffwechselvielfalt

    • Energiequelle:
    • Chemotroph (chemische Reaktionen)
    • Phototroph (Lichtreaktionen)
    • Reduktionsäquivalent:
    • Organotroph (organische Verbindungen)
    • Lithotroph (anorganische Verbindungen)
    • C-Quelle:
    • Heterotroph (organische Verbindungen)
    • Autotroph (CO2)

    Anlegen von Bakterienkulturen

    • Abstriche und Ausdünnen von Bakterien in Nährmedien zur Gewinnung von Reinkulturen
    • Verwendung von Gußplattenverfahren oder Drei-Ösenausstrich.

    Medien

    • Vollmedium: für eine hoher Populationsdichte und schnellen Wachstum.
    • Minimalmedium: nur eine Kohlenstoffquelle oder Nährstoffe für das Überleben
    • Selektivmedium: nur spezifische Organismen wachsen und können voneinander unterschieden werden.

    Aufbau von Bakterienzellen

    • Chromosom
    • Ribosomen
    • Plasmide
    • Zellwand
    • Zellmembran
    • Kapsel
    • Pili
    • Geißeln

    Transport über die Membran

    • Diffusion
    • Erleichterte Diffusion
    • Primärer Transport (z.B. Natrium-Kalium-Pumpe)
    • Sekundärer Transport (z.B. gekoppelter Transport zweier Substanzen, Carrier-vermittelt)
    • Translokation

    Gram-positive Bakterien

    • Zellwand Aufbau: Murein.

    Gram-negative Bakterien

    • Zellwand Aufbau: Murein + äußerer Membran.

    Molekularbiologische Methoden

    • Sequenzierung von DNA und RNA
    • Analyse der Genexpression
    • Biochemische Techniken (z.B. Trennung von Proteinen nach Größe)

    DNA-Replikation

    • Semikonservative Replikation
    • Richtung 5' -> 3'
    • Beginn an Replikationsursprung
    • Enzym DNA-Polymerase für die Synthese des neuen DNA-Strangs

    DNA-Polymerasen

    • unterschiedliche Funktionen (Reparatur, Replikation)
    • 5' -> 3' Richtung bei der Synthese
    • Korrekturlesen (3' -> 5' Exonuklease-Aktivität)

    Transkription

    • DNA-abhängige RNA-Synthese
    • RNA-Polymerase
    • Bedeutung von Promotersequenz für die Initiierung
    • Richtung 5' -> 3'
    • Transkriptionsprodukte sind mRNA, tRNA und rRNA

    Genetik

    • Genetischer Austausch mithilfe von Plasmiden und Pili (Konjugation)
    • Transduktion (mithilfe von Viren)
    • Genetischer Austausch mithilfe von horizontalen Gentransfer

    Stoffwechsel-Katabolismus

    • Abbau energiereicher Verbindungen in kleinere Einheiten, Freisetzung von Energie (ATP).
    • Energiequelle für den Aufbau von Zellbestandteilen.
    • Stoffwechselwege (z.B. Glykolyse, Citratzyklus)
    • ATP

    Stoffwechsel-Anabolismus

    • Aufbau energiereicher Verbindungen aus kleineren Einheiten, Verbrauch von Energie (ATP).
    • Synthese von Zellbestandteilen (z.B. Proteine, Nukleinsäuren).
    • Biologische Syntheseverfahren.

    Bioenergetik

    • Lehre von Energieumwandlungen in lebenden Organismen
    • Gibbs-Helmholtz-Gleichung zur Beschreibung thermodynamischer Prozesse.
    • ATP als Energiewährung der Zelle
    • Enzyme als biologische Katalysatoren mit niedriger Aktivierungsenergie.
    • Energiefreisetzung, Energiekonservierung und Energieübertragung

    Enzyme

    • Klassen nach der Art der katalysierten Reaktion (Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen, Ligasen)
    • Wirkungsspektrum
    • Lokalisation in der Zelle (extra-, intra- zellulär)

    Oxidations-Reduktionsreaktionen

    • Elektronenübertragung
    • Elektronenüberträger (Coenzyme wie NAD+/NADH, FAD/FADH2)

    Biochemischer Energiespeicher

    • ATP
    • Chemische Bindungen
    • Konzentrationsgradienten
    • Membranpotentiale

    Chemoorganotrophie

    • Abbau organischer Verbindungen (z.B. Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette) zur Energiegewinnung.

    Gärung

    • Anaerobe Bedingungen
    • Energiegewinnung durch Substratkettenphosphorylierung
    • Zwischenprodukte dienen als Elektronenakzeptoren.
    • Endprodukte variieren je nach Gärprozess (Milchsäuregärung, Alkoholische Gärung).

    Keimreduktion

    • Sterilisation
    • Desinfektion
    • Verwendung von Hitze, Strahlung und chemischen Desinfektionsmitteln.
    • Abtötung von Mikroorganismen.

    Antibiotika

    • Wirkungsweise
    • Mechanismen der Resistenzentwicklung
    • Unterscheidung nach Wirkungsspektrum und Wirkmechanismus.
    • Beispiel: Beta-Lactam-Antibiotika (z.B. Penicillin)

    Isolierung und Identifizierung von Pathogenen

    • Mikrobiologische Kulturen (z.B. Eosin-Methylenblau Agarplatten)
    • Serologische Methoden (z.B. ELISA, Western Blot)

    Nosokomiale Infektionen

    • Krankenhausinfektionen
    • Pathogenitätsstrategien
    • Koch'sche Postulate
    • Neue Pathogene

    Immunantwort

    • Angeborene Immunantwort (z.B. Fresszellen, Zytokine, Komplementsystem)
    • Adaptive Immunantwort (z.B. Antikörper, T-Zellen)
    • Antigen-Präsentation und Antikörperproduktion.

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    Description

    Dieses Quiz untersucht die Unterschiede zwischen Bakterien und Archaea sowie weitere wichtige Konzepte der Mikrobiologie. Fragen umfassen phylogenetische Stammbäume, Biomasse von Mikroorganismen und verschiedene Stoffwechselwege wie Glykolyse und Fermentation. Teste dein Wissen über die fundamentalen Prinzipien der Prokaryoten!

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