Mikrobiologie - Einführung in Mikroorganismen
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Questions and Answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Rolle von Cyanobakterien in Ökosystemen am genauesten?

  • Sie sind Hauptverursacher von Karies in menschlichen Zähnen.
  • Sie tragen als Phytoplankton zur Nahrungsgrundlage vieler Ökosysteme bei. (correct)
  • Sie sind die einzigen Produzenten von Sauerstoff in aquatischen Lebensräumen.
  • Sie sind Destruenten, die den Abbau von organischem Material unterstützen.

    • In welcher Funktion sind Bakterien in der menschlichen Hautflora am wichtigsten?

  • Sie sind verantwortlich für die Verdauung von Nahrungsmitteln.
  • Sie produzieren Enzyme für die Nahrungsaufnahme.
  • Sie dienen als Schutzbarriere gegen Pathogene. (correct)
  • Sie produzieren Vitamine für den Körper.

    • Eine bedeutende biotechnologische Verwendung von Bakterien ist:

  • Die Züchtung neuer bakterielle Wirte für die Forschung.
  • Die Produktion lebenswichtiger Antibiotika. (correct)
  • Die Erzeugung von Wärmeenergie aus Bakterien.
  • Die Verwendung von Bakterien in der Raumfahrttechnologie.

    • Welches Vitamin wird nicht typischerweise von der menschlichen Darmflora produziert?

    <p>Vitamin C</p> Signup and view all the answers

    Welches Verfahren dient nicht der Reduktion von Bakterien?

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

    Was beschreibt am besten die arttypische Vielfalt der Darmflora?

    <p>Sie umfasst mindestens 400 verschiedene Bakterienarten.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen ist ein typisches Ergebnis einer starken Antibiotikabehandlung?

    <p>Störung des Mikrobioms und potenzielles Ungleichgewicht.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein wichtiges Ziel der gentechnologischen Methoden in der Biotechnologie?

    <p>Änderung der genetischen Eigenschaften von Organismen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Hauptübertragungsweg für BMMF durch direkte Kontakte?

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

    Welche Definition beschreibt am besten den Begriff 'Virulenz'?

    <p>Ausmaß der krankheitserzeugenden Eigenschaften einer Spezies</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente ist kein Eintrittspunkt für BMMF?

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

    Welche Aussage über endogene Infektionen ist korrekt?

    <p>Sie sind das Ergebnis von kolonisierenden Mikroorganismen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt am besten eine stumme Infektion?

    <p>Infektion ohne äußere Symptome</p> Signup and view all the answers

    Welche Beschreibung trifft auf Pathogenitätsfaktoren nicht zu?

    <p>Sie beeinflussen das Ausmaß der Symptome.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente wird als vertikaler Übertragungsweg für BMMF angesehen?

    <p>Pränatal über die Plazenta</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Synthese von Aminosäuren ist korrekt?

    <p>Das Kohlenstoffskelett der meisten Aminosäuren stammt aus drei Hauptquellen.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Moleküle ist kein Kofaktor?

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

    Was ist die Hauptausgangssubstanz für die Synthese von DNA?

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

    Welches ist kein Produkt aus der gezielten Entwicklung von Mikroorganismen?

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

    Welches Element ist Teil der Struktur von Pyrimidinen?

    <p>Zwei Stickstoffatome</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Phasen umfasst die Entwicklung der Mikrobiologie nach den angegebenen Informationen?

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

    Welches von folgenden ist kein Bestandteil des Biosyntheseprozesses von Nukleotiden?

    <p>Spontane Synthese</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden ist eine Eigenschaft der Mikrobiologie-Phasen?

    <p>Dritte Phase beinhaltet sterile Prozesse</p> Signup and view all the answers

    Welches Produkt wird aus Mikrobiologie und Biotechnologie nicht hergestellt?

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

    Was beschreibt am besten die chemische Struktur von Purinen?

    <p>Heterobicyclische aromatische Struktur mit vier Stickstoffatomen</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den divergenten Anabolismus?

    <p>Er umfasst etwa 2000 verschiedene Reaktionen und Regulationsmechanismen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage zur Gluconeogenese ist korrekt?

    <p>Es ist das Gegenteil der Glykolyse.</p> Signup and view all the answers

    Was entsteht aus der Aktivierung von Glucose-1-phosphat?

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

    Was beschreibt die Biosynthese von Pentosen?

    <p>Pentosen entstehen durch Decarboxylierung einer Hexose.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt hydrophobe Aminosäuren?

    <p>Ihr Rest enthält Gruppen, die keine Wasserstoffbrücken bilden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptprodukt der Glykolyse?

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

    Welches Molekül ist ein wichtiger Ausgangspunkt in der Gluconeogenese?

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

    Was charakterisiert die Uridintriphosphat (UTP)-abhängige Aktivierung von Glucose?

    <p>Es führt zur Bildung von aktivierter UDP-Glucose.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Rolle von Ribose-5-phosphat in der Zelle?

    <p>Es dient als Vorstufe für die Synthese von Nukleotiden.</p> Signup and view all the answers

    Welches dieser Moleküle ist kein direktes Produkt des Katabolismus?

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

    Was ist die Hauptfunktion der DNA-Methylierung in Bezug auf Restriktionsenzyme?

    <p>Sie schützt die DNA vor der Spaltung durch eigene Restriktionsenzyme.</p> Signup and view all the answers

    Welche Bedingungen sind notwendig für das erfolgreiche Annealing von Primern während der PCR?

    <p>Temperatur zwischen 54°C und 63°C und geeignete Primersequenz.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert während der Elongierung in der PCR?

    <p>Die DNA-Polymerase synthetisiert neue DNA von den Primern weg.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen zu Restriktionsenzymen ist korrekt?

    <p>Unterschiedliche Restriktionsenzyme können dieselbe Erkennungssequenz besitzen.</p> Signup and view all the answers

    Was kennzeichnet Klonierungs-Plasmide?

    <p>Sie ermöglichen die Ligation neuer Sequenzen und deren Vermehrung.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften gilt für Primer in der PCR?

    <p>Sie sollen G/C-reiche Regionen am 3‘-Ende haben.</p> Signup and view all the answers

    Welche Rolle spielen F-Plasmide in der Konjugation?

    <p>Sie ermöglichen den Transfer von DNA zwischen Bakterienzellen.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Menge und Größe der PCR-Fragmente nachgewiesen?

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

    Was geschieht bei der Ligation von DNA-Stücken?

    <p>Es wird Wasser abgespalten, und die DNA-Stücke verbinden sich.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt der Begriff 'Transformationsprozess' im Kontext der Genetik?

    <p>Aufnahme freier DNA durch Zellen.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Mikrobiologie - Einleitung

    • Mikroorganismen existierten vor ca. 3,8 Milliarden Jahren, Vielzeller erst vor etwa 600 Millionen Jahren, und Homo sapiens vor ca. 130.000 Jahren.
    • Prokaryoten sind eine Domäne, die Bakterien und Archaea umfasst. Eucaryoten bilden die dritte Domäne.
    • Mikroorganismen umfassen Bakterien, Archaea, Pilze, Mikroalgen, Protozoen und Viren.
    • Die Phylogenetische Stammesgeschichte wird durch die Knoten (gemeinsamer Vorfahre) und die Kantenlänge (Zeitverhältnis) dargestellt.
    • Systematische Kategorien der Bakteriologie umfassen Domänen, Abteilung/Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung und Art.

    Unterschiede Bakterien & Archaea

    • Zellwand, Membran, Lipide und Stoffwechsel weisen Unterschiede auf.
    • Archaea sind gegenüber Antibiotika resistenter.
    • Archaea sind eukaryotischen Organismen ähnlicher als Bakterien.
    • Typische Bakterien sind Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Bacillus subtilis.
    • Typische Archaea sind extremophile und methanproduzierende Organismen wie Picrophilus torridus und Methanocaldococcus jannaschii.

    Bakterien

    • Mit einem Durchmesser von 1 µm und einem Volumen von 1 µm³ haben Bakterien ein Oberflächen-Volumen-Verhältnis von 1.
    • Hefen haben einen Durchmesser von 10 µm und ein Volumen von 1000 µm³.
    • Der typische Mensch hat eine Generationszeit von 20 Stunden.

    Kochs Postulate

    • Der Erreger muss im kranken Tier nachweisbar sein.
    • Der Erreger muss in Reinkultur isoliert werden.
    • Der „reine" Erreger muss im gesunden Tier dieselbe Krankheit hervorrufen.
    • Der Erreger muss wieder vom infizierten Tier isolierbar sein.

    Bedeutung von Mikroorganismen

    • Mikroorganismen stellen 70 % der Biomasse in der organischen Substanz dar.
    • Sie sind in der Ökologie, Medizin, Biotechnologie, Gentechnologie und Agrarbiologie von entscheidender Bedeutung.
    • Geochemische Stoffkreisläufe werden maßgeblich von Bodenbakterien beeinflusst.
    • Cyanobakterien sind photoautotrophe Organismen, die essenziell für die Nahrungskette sind.
    • Darmflora und Hautflora beeinflussen das Immunsystem und die Verdauung.

    Molekularbiologische Methoden

    • DNA- und RNA-Sequenzierung
    • Analyse der Genexpression
    • Biochemische Techniken, um Proteine nach Größe zu sortieren.

    Makroskopische Unterscheidung von Bakterienkolonien

    • Merkmale sind Farbe, Größe, Geruch, Oberfläche und Konsistenz der Kolonie.
    • Die Eigenschaften der Kolonie können Hinweise auf bestimmte Organismen geben.

    Bakteriengenform

    • Kokken (kugelförmig): Streptokokken, Diplokokken, Sarcinen, Staphylokokken.
    • Stäbchen (bacillusförmig): Kokkobazillus, Bazillus, Diplobazillus, Palisaden, Streptobazillus
    • Andere Formen: Vibrio, spirillar, fadenförmig, spirochätenförmig.

    Biofilm

    • Mikroben besiedeln Oberflächen in einer Schleimschicht, EPS (extracelluläre Polymere).
    • Biofilme sind in der Regel resistenter gegen Antibiotika.
    • Biofilme an Oberflächen können viele Prozesse steuern.

    Quorum Sensing

    • Signalübertragung zwischen Bakterien in einem Biofilm.
    • Abhängig von der Populationsdichte.
    • Steuerung der Genexpression.

    Ernährung

    • Heterotrophe Bakterien benötigen organische Substanzen als Energie- und Kohlenstoffquelle.
    • Autotrophe Bakterien benötigen anorganische Substanzen zur Energiegewinnung.
    • Auxotrophe Bakterien haben einen fehlenden Stoffwechselweg zur Produktion von bestimmten Substanzen.
    • Photoautotrophe Bakterien verwenden Lichtenergie als Energiequelle.
    • Chemotrophe Bakterien verwenden chemische Reaktionen für ihre Energiegewinnung.
    • Mikroorganismen benötigen als Energiequellen (z.B. Kohlenstoff) organische oder anorganische Verbindungen.
    • Unterschiedliche optimale pH- bzw. Temperaturwerte sind wichtig für verschiedene Mikroorganismen.

    Stoffwechselvielfalt

    • Energiequellen sind entweder chemisch oder Licht.
    • Reduktionsäquivalente sind organische oder anorganische Verbindungen.
    • C-Quellen sind organische oder anorganische Verbindungen und beeinflussen das Stoffwechselverhalten.
    • Temperaturbereiche (niedrig, mittel, hoch, sehr hoch)
    • pH-Bereich (niedrig, mittel, hoch), ist essenziell für den Stoffwechsel.

    Anlegen von Bakterienkulturen

    • Abstrich von einer Oberfläche (z.B. Wattestäbchen).
    • Ausdünnung oder weitere Aufbereitung
    • Anlegen einer Kultivierung

    Medien für Mikroorganismen

    • Vollmedien liefern viele Nährstoffe und ermöglichen ein schnelleres Wachstum.
    • Minimalmedien enthalten Minimalmengen an Nährstoffen, um Wachstum bestimmter Mikroorganismen zu prüfen/unterstützen.
    • Selektivmedien erlauben es, nur bestimmte Bakterien zu kultivieren.
    • Differentialmedien helfen, verschiedene Arten voneinander zu unterscheiden.

    Drei-Ösenausstrich

    • Methode zur Reinkulturgewinnung.
    • Das Verfahren wird in drei Schritten angewendet, um Reinkulturen zu gewinnen (durch Sterilisation der Impföse).

    Gußplattenverfahren

    • Methode zur Keimzahlbestimmung.
    • Das Vorgehen beinhaltet Verdünnungsschritte, Einbringen von Nährmedien, Aushärten, Inkubation und Zählung.

    Aufbau von Bakterienzellen

    • Zellwand, Zellmembran, Zytoplasma, Genom (Chromosom), Ribosomen, Plasmide, Pili, Geißeln.

    Molekularbiologische Methoden

    • Sequenzierung von DNA und RNA
    • Analyse der Genexpression
    • Biochemische Techniken, um Proteine nach Größe zu sortieren

    Stoffwechsel

    • Katabolismus (Abbau) und Anabolismus (Aufbau), sind die Grundbestandteile des Stoffwechsels.
    • Energiegewinnung ist ein essentieller Bestandteil des Stoffwechsels, dabei werden komplexe Enzyme verwendet.
    • Energieübertragung erfolgt über Moleküle wie ATP.

    Bioenergetik

    • Untersucht die Energieumwandlungen in Lebewesen.
    • Gibbs-Helmholtz-Gleichung beschreibt Veränderungen des Energiegehalts (Gibbs Free Energy).
    • Exergone Reaktionen: Energiefreisetzung (AG<0)
    • Endergone Reaktionen: Energiebedarf (AG>0)
    • Enzyme beschleunigen Reaktionen durch Senkung der Aktivierungsenergie.

    Klasse der Enzyme

    • Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen, Ligasen.

    Bioenergetische Grundlagen

    • Die Reaktionen des Stoffwechsels folgen den Gesetzen der Thermodynamik.
    • Energie wird in Form von ATP gespeichert.
    • Bioenergetik beinhaltet den Aufbau von Makromolekülen, um die Zellfunktion zu gewährleisten.

    Kohlenstoffquellen

    • Organische Verbindungen (heterotroph)
    • CO₂ (autotroph).

    Stickstoffquellen

    • Organische Verbindungen, anorganische Verbindungen (z. B. NH4+, NO3-), oder atmosphärischer Stickstoff (N2)

    Katabolismus

    • Abbau energiereicher hochmolekularer Verbindungen (z. B. Glucose)
    • Freisetzung von Energie, die für den Anabolismus verwendet wird.

    Anabolismus

    • Aufbau hochmolekularer Verbindungen (z. B. Proteine, Nukleinsäuren) aus kleineren Vorstufen.
    • Erfordert Energie, die hauptsächlich aus dem Katabolismus gewonnen wird.

    Sporenbildung

    • Hitzeresistente, physiologisch inaktive Dauerformen von Bakterien.
    • Entstehen als Reaktion auf Nährstoffmangel.
    • Keimfähigkeit kann für lange Zeit erhalten bleiben.

    Gentechnik

    • Anwendung moderner molekularbiologischer Methoden zur Änderung genetischer Eigenschaften.
    • Herstellung von Proteinen (z.B., Insulin)
    • Herstellung von transgenen Pflanzen und Tieren.
    • Gentherapien, Gendiagnostik, somatische Gentherapie (durch CRISPR/Cas9).

    Restriktionsenzyme

    • Enzyme, die spezifische DNA-Sequenzen erkennen und schneiden.
    • Anwendung in der Gentechnik zum Klonieren und manipulieren von DNA.
    • Schneiden von DNA an bestimmten Stellen, um Fragmente zu gewinnen.

    PCR (Polymerase Chain Reaction)

    • Methode zur Vervielfältigung von DNA-Sequenzen.
    • Benötigt DNA-Template, Primer, dNTPs, Puffer, DNA-Polymerase.
    • PCR-Schritte: Denaturierung, Annealing, Elongierung.

    Klonierung

    • Einsetzen von DNA-Fragmenten in Vektoren (z. B. Plasmide).
    • Vermehrung in Wirtszellen.
    • Selektion von Zellen mit rekombinierter DNA.
    • Produktion von rekombinanten Proteinen.

    Genetischer Austausch

    • Transformation, Konjugation und Transduktion
    • Übertragung von genetischem Material zwischen Bakterien.

    Gram-Färbung

    • Unterscheidet grampositive und gramnegative Bakterien anhand ihrer Zellwände.

    DNA-Polymerase

    • Enzyme, die neue DNA-Stränge synthetisieren und korrigieren.

    DNA-Replikation

    • Semikonservative Replikation, DNA-Polymerase spielt eine Schlüsselfunktion.

    Transkription

    • Synthese von RNA aus einer DNA-Vorlage (DNA-Polymerase)
    • Herstellung von mRNA, tRNA und rRNA.

    Nochmal Stoffwechsel

    • Metabolismus umfasst Katabolismus (Abbau) und Anabolismus (Aufbau).
    • Energiequellen sind Licht oder chemische Reaktionen.
    • Elektronendonatoren sind organische oder anorganische Verbindungen.

    Zellwand

    • Zellwände von Prokaryonten bestehen aus Murein.
    • Gram-positive Bakterien haben eine dickere Zellwand als gram-negative.

    Polymerasekette-Reaktion (PCR)

    • Methode zur Vervielfältigung von DNA-Sequenzen
    • Benötigt DNA-Vorlage, Primer, Nukleotide und Hitzestabile Polymerase (Taq-Polymerase).

    Gärung

    • Anaerobe Energiegewinnung aus Zuckern.
    • Zwischenprodukte können Ethanol, Milchsäure, Essigsäure oder andere Substanzen sein.
    • Es werden weniger ATPs produziert als bei der aerober Atmung.

    Atmung

    • Chemoorgano-trophe Bakterien übertragen Elektronen auf Sauerstoff (letzter Elektronenakzeptor).
    • Energiegewinnung durch Oxidation von organischen Verbindungen

    Nochmal ATP-Synthese

    • ATP-Synthese ist ein Vorgang in den meisten Lebewesen.
    • ATP-Synthetase ist das Enzym für die ATP-Produktion.
    • Die ATP-Synthese nutzt den elektrochemischen Gradienten über die Membran.

    Polysaccharide, Stärke und Glykogen

    • Speicherung von Kohlenstoffen in der Zelle.
    • Durch Polymerisation von Glucose entsteht Stärke und Glykogen.
    • Zellwände enthalten Polysaccharide .

    Aminosäuresynthese und Biosynthese von Nukleotiden

    • Wichtige Moleküle in Zellen.
    • Biosynthese benötigt unterschiedliche Enzymaktivitäten und Zwischenprodukte.
    • Schlüsselintermediate aus dem Zitronensäurezyklus und Glykolyse.

    Biotechnologie

    • Nutzung von Mikroorganismen durch Fermentierung, biotechnologische Verfahren & Genexpressionstechniken
    • Anwendung in Medizin, Landwirtschaft, Umwelt.

    Mikrobiologie - Infektiöse Erkrankungen

    • Infektionen als Folge der Vermehrung von Krankheitserregern.
    • Einteilung in Endemie, Epidemie, Pandemie.
    • Ursachen von Infektionen sind oft mangelnde Hygiene oder ungünstige Lebensumstände.

    Nosokomiale Infektionen

    • Krankenhausinfektionen sind schwere medizinische Erkrankungen.
    • Übertragungsmechanismen von Bakterien sind unterschiedlich.
    • Wichtige Wege zur Vorbeugung von Krankenhausinfektionen umfassen Hygiene.

    Pathogenität, Antibiotika

    • Unterscheidung zwischen obligat und fakultativ pathogener Mikroorganismen.
    • Pathogenität: Fähigkeit des Erregers zu Krankheitserregung
    • Resistenzmechanismen von Bakterien gegen Antibiotika.
    • Einteilung nach dem Wirkmechanismus der Antibiotika, Wirkungsspektrum, Einstufung nach Resistenz.

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