Mikrobiologie - Einführung und Bakteriologie

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Questions and Answers

Welche Bakterienarten sind für die Photosynthese verantwortlich?

  • Destruenten
  • Cyanobakterien (correct)
  • Grünalgen
  • Hautbakterien

Was ist eine der Hauptfunktionen der Bakterien in der menschlichen Darmflora?

  • Produktion von O2
  • Zersetzung von Mineralstoffen
  • Produktion von Vitaminen (correct)
  • Erzeugung von Wärme

Welche Aussage über die bakterielle Hautflora ist korrekt?

  • Sie ist verantwortlich für die Hautfeuchtigkeit.
  • Sie verursacht Karies.
  • Sie ist nur bei hoher Hygiene vorhanden.
  • Sie bildet eine wichtige Schutzbarriere. (correct)

Was ist eine der wichtigen biotechnologischen Anwendungen von Bakterien?

<p>Herstellung von Antibiotika (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Maßnahme dient der Reduktion der bakteriellen Belastung auf Oberflächen?

<p>Desinfektion (C)</p> Signup and view all the answers

Wie viele Arten von Bakterien sind mindestens in der menschlichen Darmflora vorhanden?

<p>Mindestens 400 (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine moderne gentechnologische Methode?

<p>Rekombination von Erbmaterial (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Erkrankung wird nicht durch Bakterien verursacht?

<p>Asthma (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Biosynthese von Aminosäuren ist korrekt?

<p>Bakterien können alle Aminosäuren synthetisieren. (A)</p> Signup and view all the answers

Was sind Nukleotide nicht?

<p>Einzige Form der Aminosäuren. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Verbindung gehört nicht zu den Pyrimidinen?

<p>Adenin (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Phase beschreibt die bewusste Entwicklung von Produkten aus Mikroorganismen?

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

Was ist eine Hauptfunktion von Nukleotiden?

<p>Speicherung von chemischer Energie. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches von den folgenden ist KEIN Kofaktor von Nukleotiden?

<p>ATP (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Schritt gehört NICHT zur Nukleotid-Biosynthese?

<p>Direkte Umwandlung von Aminosäuren. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Merkmale beschreibt die Kapsel von Bakterien?

<p>Sie schützt vor Umwelteinflüssen wie Austrocknung. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptfunktion der Ribosomen in Bakterien?

<p>Proteinbiosynthese. (C)</p> Signup and view all the answers

Was bezeichnet der Begriff 'Koloniebildende Einheit' (KBE)?

<p>Ein einzelner Mikroorganismus, der zur Bildung einer Kolonie führt. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Substanz benötigen Bio- Mutanten für ihr Wachstum?

<p>Biotin. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Plasmide in Bakterienzellen?

<p>Sie speichern genetische Informationen, die für Notzeiten wichtig sind. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Verfahren dient der Bestimmung der Keimzahl von Bakterien?

<p>Gußplattenverfahren. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Zytoplasma-Membran von Bakterien am besten?

<p>Sie ist für die Spontanverteilung von Stoffen verantwortlich. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Funktion der Geißel in Bakterien?

<p>Sie dient der Fortbewegung. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie erfolgt der Transport über die Zellmembran?

<p>Durch erleichterte Diffusion, die dem Konzentrationsgradienten folgt. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Chromosomen von Bakterien ist richtig?

<p>Sie sind haploid und ringförmig. (A)</p> Signup and view all the answers

Was passiert während einer Redoxreaktion mit Stoff A und B?

<p>Stoff A wird oxidiert und Stoff B wird reduziert. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über NAD+ und NADH ist korrekt?

<p>NAD+ kann Wasserstoff aufnehmen und in NADH umgewandelt werden. (D)</p> Signup and view all the answers

Wodurch wird die Energie bei der Hydrolyse von ATP freigesetzt?

<p>Durch das Brechen von chemischen Bindungen zwischen den Phosphatgruppen. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die protonmotorische Kraft (pmf)?

<p>Die elektrische Potentialdifferenz aufgrund von Protonenverteilung. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt die ATP-Synthase im Energiestoffwechsel?

<p>Sie synthetisiert ATP aus der protonmotorischen Kraft. (D)</p> Signup and view all the answers

Was bewirkt die Anwendung von Protonenpumpen?

<p>Sie pumpen Protonen gegen das Konzentrationsgefälle. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Moleküle ist ein zentraler Energiespeicher im Stoffwechsel?

<p>ATP (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht bei der Hydrolyse von ATP unter Wasseraufnahme?

<p>Es entsteht ADP und Phosphat. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie werden chemische und elektrische Potentialdifferenzen beschrieben?

<p>Chemisches Potential beschreibt die Ionenzahl, elektrisches Potential die Ladungen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ermöglicht die Speicherung von Energie durch ATP?

<p>Die Ungleichheit der Phosphatgruppen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Schritt erfolgt nach dem Erreichen der Terminationsstelle während der RNA-Synthese?

<p>Die mRNA und die Polymerase werden freigesetzt. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine wesentliche Funktion von Restriktionsenzymen vom Typ II?

<p>Sie durchtrennen DNA genau an spezifischen Erkennungsstellen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Werkzeuge wird nicht zum Klonieren von DNA verwendet?

<p>Reparatursysteme des Wirtsorganismus (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Merkmal von Mikroorganismen als Klonierungswirte?

<p>Sie vermehren sich schnell und sind leicht kultivierbar. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über CRISPR/Cas9 ist korrekt?

<p>Es nutzt gRNA, um spezifische DNA-Sequenzen im Genom zu finden und zu schneiden. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden beiden Verfahren gehört nicht zur rekombinanten DNA-Technologie?

<p>Herstellung von Hochleistungsbatterien (C)</p> Signup and view all the answers

Was macht den Hefepilz zu einem vorteilhaften Klonierungswirt?

<p>Er hat eine gut entwickelte Genetik und kann Proteine sowie mRNA prozessieren. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Ziel der somatischen Gentherapie?

<p>Die Veränderung der genetischen Eigenschaften in somatischen Zellen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Merkmal beschreibt die Unterschiede zwischen den verschiedenen Typen von Restriktionsenzymen?

<p>Der Abstand, von dem sie von der Erkennungssequenz schneiden. (B)</p> Signup and view all the answers

In welchem Punkt der RNA-Synthese wird der Sigma-Faktor freigesetzt?

<p>Während der Elongation. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Bodenbakterien

Destruenten, die Nährsalze im Boden liefern und das globale Klima beeinflussen, indem sie Stoffwechsel von C und N kontrollieren und Sauerstoff erzeugen.

Cyanobakterien

Photosynthetische Bakterien, die photoautotroph sind und zusammen mit anderen Organismen als Phytoplankton wichtige Nahrungsbasis in Ökosystemen darstellen.

Bakterien als Symbionten

Bakterien, die in symbiotischer Beziehung mit anderen Lebewesen, wie im Darm, für Verdauung und physiologische Vorgänge wichtig sind.

Darmflora

Menge von Bakterien im menschlichen Darm, welche mindestens 400 Arten umfasst und für Verdauung und Immunsystem unerlässlich ist.

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Hautflora

Bakterien auf der menschlichen Haut, die eine wichtige Schutzbarriere bilden indem sie sich von Hautschuppen, Mineralstoffen und Lipiden ernähren.

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Biotechnologische Bedeutung von Bakterien

Die Nutzung von Bakterien zur Herstellung von wichtigen Stoffen wie Antibiotika, Enzymen, und zur Beseitigung von Abfällen.

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Gentechnologie in der Biotechnologie

Anpassung genetischer Eigenschaften von Organismen. Wichtig für die Herstellung von rekombinanten Stoffen wie Insulin und Forschung.

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Krankheitserregende Bakterien

Bakterien, die Krankheiten wie Karies, Entzündungen und Sepsis verursachen können.

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Hämolyse

Die Zerstörung von roten Blutkörperchen, oft durch Antibiotika oder Krankheitserreger.

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Bio- Mutante

Eine Bakterie, die ein bestimmtes Vitamin oder Aminosäure zum Überleben benötigt.

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Gal- Mutante

Eine Bakterie, die Laktose nicht verwerten kann.

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Strr Mutante

Eine Bakterie, die resistent gegen Streptomycin ist.

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Drei Ösenausstrich

Eine Methode, um einzelne Bakterienkolonien auf einer Agarplatte zu isolieren.

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Gußplattenverfahren

Eine Methode, um die Keimzahl von Bakterien in einer Probe zu bestimmen.

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Reinkultur

Eine Kultur von Organismen, die alle genetisch identisch sind und von einer einzigen Zelle stammen.

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Koloniebildende Einheit (KBE)

Ein vermehrungsfähiger Mikroorganismus, der bei Kultivierung eine einzelne Kolonie bildet.

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Kapsel bei Bakterien

Eine schützende Hülle um die Bakterienzelle, die sie vor Austrocknung und UV-Strahlung schützt.

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Ribosomen bei Bakterien

Kleine Organellen, die für die Proteinbiosynthese verantwortlich sind.

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RNA Synthese Initiation

Die RNA-Polymerase bindet an eine spezifische DNA-Sequenz, den Promoter, um die Transkription zu starten.

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Sigma-Faktor

Ein Protein, das an die RNA-Polymerase bindet und bei der Erkennung des Promoters hilft. Er wird während der Elongationsphase freigesetzt.

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RNA-Polymerase Elongation

Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang des DNA-Strangs und synthetisiert eine komplementäre RNA-Sequenz.

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RNA Synthese Termination

Die RNA-Polymerase erreicht eine spezifische Beendigungsstelle auf der DNA und wird mit der synthetisierten mRNA freigesetzt.

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Rekombinante DNA-Technologie

Die Verwendung moderner molekularbiologischer Methoden, um die genetischen Eigenschaften von Organismen zu verändern.

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CRISPR/Cas9

Ein Werkzeug der Gentechnik, das es ermöglicht, gezielt Stellen im Genom zu schneiden und zu verändern.

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Guide RNA

Ein RNA-Molekül, das mit dem Cas9-Protein zusammenarbeitet, um die Ziel-DNA-Sequenz im Genom zu identifizieren.

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Restriktionsenzyme

Enzyme, die DNA an spezifischen Stellen schneiden können.

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Plasmid

Ein kleines, ringförmiges DNA-Molekül, das von Bakterien verwendet wird, um genetische Informationen zu übertragen.

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Klonierung

Die Herstellung identischer Kopien eines DNA-Fragments oder eines gesamten Organismus.

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Redoxreaktion

Eine chemische Reaktion, bei der Elektronen von einem Stoff (Reduktionsmittel) auf einen anderen Stoff (Oxidationsmittel) übertragen werden.

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Oxidationsmittel

Ein Stoff, der Elektronen aufnimmt und somit reduziert wird. In einer Redoxreaktion ist das Oxidationsmittel der Elektronenakzeptor.

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Reduktionsmittel

Ein Stoff, der Elektronen abgibt und somit oxidiert wird. In einer Redoxreaktion ist das Reduktionsmittel der Elektronendonator.

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Elektronenüberträger

Moleküle, die Elektronen von einem Stoff zum anderen transportieren. Sie spielen eine wichtige Rolle in Redoxreaktionen, z.B. in der Atmungskette.

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Coenzym

Organische Moleküle, die an Enzyme binden und deren Aktivität beeinflussen. Sie sind nicht kovalent an das Enzym gebunden.

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NAD+/NADH

Ein Coenzym, das bei katabolischen Reaktionen (Abbau) Elektronen transportiert. NAD+ ist die oxidierte Form und NADH die reduzierte Form.

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NADP+/NADPH

Ein Coenzym, das bei anabolischen Reaktionen (Aufbau) Elektronen transportiert. NADP+ ist die oxidierte Form und NADPH die reduzierte Form.

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ATP

Adenosintriphosphat, die universelle Energieeinheit in Zellen. Es speichert Energie in seinen chemischen Bindungen.

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Protonenmotorische Kraft

Eine elektrochemische Potentialdifferenz an Membranen, die durch ungleiche Verteilung von Protonen entsteht. Sie treibt die ATP-Synthese an.

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ATP Synthase

Ein Enzymkomplex, der ATP aus ADP und Phosphat synthetisiert. Es nutzt die Protonenmotorische Kraft als Energiequelle.

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Phenylring

Ein Benzolring, eine sechsgliedrige, aromatische und cyclische Kohlenwasserstoffverbindung.

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Aminosäuren: Synthese in Mensch und Bakterium

Bakterien können alle Aminosäuren synthetisieren. Der Mensch kann nur die roten Aminosäuren nicht herstellen. Kohlenstoffgerüst der meisten Aminosäuren stammt aus dem Zitronensäurezyklus, Glykolyse oder Pentosephosphatweg.

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Biosynthese verschiedener Aminosäuren

Die Synthese verschiedener Aminosäuren innerhalb einer Familie erfordert mehrere getrennte, enzymatisch katalysierte Schritte, die mit der ElternAminosäure beginnen.

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Nukleotide: Funktion

Nukleotide sind die Bausteine von DNA und RNA. Sie dienen als chemischer Energiespeicher (ATP) und sind Kofaktoren in wichtigen Stoffwechselprozessen.

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Pyrimidine

Sechsgliedrige, heterocyclische und aromatische organische Verbindungen mit zwei Stickstoffatomen.

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Purine

Heterobicyclische, aromatische organische Verbindungen mit vier Stickstoffatomen.

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Nukleotid-Biosynthese

Ein komplexer Prozess, bei dem Nukleotide schrittweise aus verschiedenen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen zusammengesetzt werden.

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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.
  • Prokaryoten (Bakterien und Archaea) und Eukaryoten (Pilze, Mikroalgen, Protozoen, Viren).
  • Einteilung der Organismen aufgrund von RNA-Sequenzvergleich.
  • Mikroorganismen machen 70% der Biomasse aus.
  • Wichtig in Ökologie, Medizin, Biotechnologie, Gentechnologie und Evolution.

Systematische Kategorien der Bakteriologie

  • Domäne: Bacteria (Bakterien), Archaea.
  • Abteilung/Stamm: Beispielsweise Actinobacteria.
  • Klasse: Beispielsweise Actinobacteria, Proteobacteria.
  • Ordnung: Beispielsweise Actinomycetales, Helicobacterales.
  • Familie: Beispielsweise Mycobacteriaceae, Campylobacteaceae.
  • Gattung: Beispielsweise Mycobacterium, Helicobacter.
  • Art: Beispielsweise M. tuberculosis, H. pylori.

Unterschiede zwischen Bakterien und Archaea

  • Unterscheiden sich in Zellwand, Membran, Lipiden, Stoffwechsel und DNA/RNA-Sequenzen.
  • Archaea sind unempfindlich gegenüber Antibiotika.
  • Archaea sind eukaryotischen Organismen ähnlicher als Bakterien.

Bakterien

  • Durchmesser: 1 µm.
  • Volumen: 1 µm³.
  • Oberfläche/Volumen-Verhältnis: 1.
  • Generationszeit: 0,3-1 Stunden (variiert).

Hefe und menschliche Zelle

  • Durchmesser: 10 µm.
  • Volumen: 1.000 µm³.
  • Generationszeit: 10.000 µm³.
  • Generationszeit: Je nach Art 2 Stunden oder mehr.

Entwicklung der Mikrobiologie

  • 1676: Anthony van Leeuwenhoek konstruiert das erste Mikroskop.
  • 1828: Otto Friedrich Müller prägt den Begriff „Bakterium“.
  • 1847: Ignaz Philipp Semmelweis hervorragende Leistungen für die Hygiene in Krankenhäusern.
  • 1822-1895: Louis Pasteur entwickelt Impfstoffe, erfand die Pasteurisierung.
  • 1843-1910: Robert Koch kultivierte Milzbrandbakterien und entdeckte Mycobacterium tuberculosis.

Koch'sche Postulate

  • Nachweis des Erregers im infizierten Tier.
  • Isolierung und Kultivierung des Erregers.
  • Reproduktion der Krankheit im gesunden Tier.
  • Wiederisolierung des Erregers.

Bedeutung von Mikroorganismen

  • Stellen 70% der Biomasse dar.
  • Wichtig für Stoffkreisläufe, globales Klima, Verdauung und Immunsystem.
  • Können Krankheitserreger sein.

Biotechnologische Bedeutung

  • Produktion von Antibiotika, Enzymen und Antikörpern.
  • Abfallbehandlung und Abwasserreinigung.

Gentechnologische Bedeutung

  • Veränderung der genetischen Eigenschaften von Organismen.
  • Herstellung rekombinanter Stoffe (z.B. Insulin)
  • Forschung an einzelnen Proteinen.

Molekularbiologische Methoden

  • Sequenzierung von DNA und RNA.
  • Analyse der Genexpression.
  • Trennen von Proteinen nach Größe in einem elektrischen Feld.

Makroskopische Unterscheidung von Bakterienkolonien

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

Bakterienformen

  • Kokken: kugelförmig (Streptokokken, Diplokokken, Staphylokokken, Sarcinen).
  • Stäbchen: Stabförmig (Bazillen, Kokkobazillen, Palisaden, Streptobazillen).
  • Andere Formen: Vibrio, Helikale Form (z.B. Helicobacter pylori), Spirochäten, filamentös (Schnüre).

Biofilm

  • Schicht von Mikroorganismen an Oberflächen.
  • Schutz vor Umweltbedingungen.
  • Wichtig z.B. bei Infektionen.

Quorum Sensing

  • Signalübertragung zwischen Bakterienzellen.
  • Regulation der Genexpression in Abhängigkeit von der Populationsdichte.
  • Wichtig bei der Bildung von Biofilmen.

Ernährungsgewohnheiten von Bakterien

  • Heterotroph: Organische Stoffe als Energiequelle.
  • Autotroph: anorganische Stoffe als Energiequelle (z.B. CO2).
  • Phototroph: Licht Energie.
  • Chemolithoautotroph: Energie aus chemischen Reaktionen, anorg. Stoffe als Elektronendonatoren.
  • Chemotroph: Energie aus chemischen Reaktionen, org. Stoffe als Elektronendonatoren.

Stoffwechselvielfalt

  • verschiedene Energiequellen (z.B. Licht, Chemikalien).
  • verschiedene Elektronenquellen (z.B. organische, anorganische Stoffe)

Anlegen von Bakterienkulturen

  • Abstriche (z.B. mit Wattestäbchen)
  • Ausdünnen der Bakterien.
  • Ausspateln von Bakterien auf Nährmedien.
  • drei-Ösenausstrich.
  • Gußplattenverfahren (Keimzahlbestimmung)

Medien für Mikroorganismen

  • Vollmedium: Viel Nährstoffe.
  • Minimalmedium: Nur grundlegend erforderlich Nährstoffe für Wachstum.
  • Selektivmedium: nur bestimmte Organismen können wachsen.
  • Differentialmedium: Unterscheidung von Organismen durch verschiedene Eigenschaften. (z.B Farben).

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