Mikrobiologie Quiz über Bakterien und Postulate

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Questions and Answers

Welche Aussage zu den Koch’schen Postulaten ist korrekt?

Die Isolation des Erregers ist der letzte Schritt in der Untersuchung. (correct)

Postulate gelten uneingeschränkt für alle Mikroorganismen.

Alle Erreger müssen für jede Krankheit identifiziert werden können.

Postulate sind auf Viren und Protozoen anwendbar.

Wie viele Generationenzeiten werden für Eukaryoten in der Tabelle angegeben?

Generationenzeiten variieren zwischen 0,3 und 1 h

Generationenzeiten liegen ausschließlich über 1 h

Eine Generation von mehr als 20 h (correct)

Eine Generation von 0,1 h

Was war eine bedeutende Entdeckung von Louis Pasteur?

Entwicklung des ersten Mikroskops

Erfindung chirurgischer Hygiene

Pasteurisierung zur Abtötung von Mikroben (correct)

Kultivierung von Bakterien

Welche Aussage über die Bedeutung von Mikroorganismen ist falsch?

Sie sind für alle geochemischen Stoffkreisläufe verantwortlich. Signup and view all the answers

Was war die wichtige Entdeckung von Ignaz Philipp Semmelweis?

Einfürung der Händehygiene in Krankenhäusern Signup and view all the answers

Wer war der erste, der das Mikroskop im Zusammenhang mit Mikroorganismen nutzte?

Anthony van Leeuwenhoek Signup and view all the answers

Wie lautet der korrekte Haltepunkt für die Definition eines Erregers?

Er muss krankheitsverursachend sein. Signup and view all the answers

Wie viele Bakterienarten beschreibt der Begriff 'Bakterium' nach Otto Friedrich Müller?

Alle Prokaryoten Signup and view all the answers

Welche Phase beschreibt das exponentielle Wachstum von Bakterien?

Log-Phase Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn eine Bakterie in EPS entlassen wird?

Sie kann einen neuen Biofilm bilden. Signup and view all the answers

Welche Art der Kommunikation findet bei Quorum Sensing statt?

Durch kleine, diffusionsfähige Signalmoleküle. Signup and view all the answers

Welche Bakterien können aufgrund von Biofilmen bei Mukoviszidose Probleme verursachen?

Pseudomonas aeruginosa Signup and view all the answers

Was beschreibt die auxotrophe Lebensweise von Bakterien?

Sie haben die Fähigkeit verloren, bestimmte Substanzen selbst herzustellen. Signup and view all the answers

Was geschieht während der stationären Phase im Bakterienwachstumszyklus?

Die Nährstoffe im Medium sind aufgebraucht. Signup and view all the answers

Was ist ein Merkmal von heterotrophen Bakterien?

Sie nutzen organische Materialien als Nahrungsquelle. Signup and view all the answers

Wie wird die Genexpression bei Quorum Sensing beeinflusst?

Durch die lokale Konzentration von Signalmolekülen. Signup and view all the answers

Welches der folgenden ist ein Resultat der Bildung von Biofilmen?

Verstärkung von Antibiotikaresistenzen. Signup and view all the answers

Was beschreibt eine Pandemie am besten?

Eine Weltumspannende Epidemie mit ungewohnlich hohen Fallzahlen. Signup and view all the answers

Was ist ein Beispiel für eine lokale Infektion?

Ein Wundinfektion an einer verletzten Stelle. Signup and view all the answers

Welches der folgenden ist kein Beispiel für eine obligat pathogene Keime?

Pilze, die keine gesunden Menschen infizieren. Signup and view all the answers

Wann entwickeln fakultativ pathogene Keime meist Erkrankungen?

Bei einer allgemeinen oder lokalen Abwehrschwäche. Signup and view all the answers

Welche Erkrankung kann zu einer Sepsis führen?

Typhus, bei dem Erreger ins Gefäßsystem gelangen. Signup and view all the answers

Was beschreibt den Hauptgrund, warum viele Infektionserkrankungen verbreitet sind?

Mangelnde Hygiene und unzureichende Therapiezugänge. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Endemien ist korrekt?

Sie sind durch andauerndes und gehäuftes Auftreten in bestimmten Regionen gekennzeichnet. Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten den Zweck des Gußplattenverfahrens?

Keimzahlbestimmung durch Zählung der Kolonien Signup and view all the answers

Welche Funktion hat die Kapsel in einer Bakterienzelle?

Schutz vor Umwelteinflüssen Signup and view all the answers

Welche Aussage über Plasmide ist korrekt?

Sie dienen für Notzeiten. Signup and view all the answers

Was ist der Hauptunterschied zwischen Strr und Strs Bakterien?

Strr sind resistent gegen Streptomycin. Signup and view all the answers

Welcher Prozess beschreibt die Transportmechanismen über die Zytoplasmamembran?

Erleichterte Diffusion und Carrier-vermittelte Transportsysteme Signup and view all the answers

Welche Aussage über das Chromosom in Bakterien ist korrekt?

Es ist ringförmig und haploid. Signup and view all the answers

Was ist ein Merkmal von Reinkulturen?

Sie stammen alle von einer einzigen Zelle ab. Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Zytoplasma-Membran ist richtig?

Sie besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht mit Proteinen. Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft haben Bakterienmutanten, die als Arg- bezeichnet werden?

Sie benötigen Arginin für das Wachstum. Signup and view all the answers

Wie erfolgt die Ausbreitung von Stoffen über die Membran?

Folgt dem Konzentrationsgradienten als spontaner Prozess. Signup and view all the answers

Welches der folgenden Merkmale beschreibt am besten die Funktion der Zellwand bei Eubakterien?

Bietet Druckfestigkeit gegen osmotischen Überdruck Signup and view all the answers

Was ist der Hauptbestandteil der Zellwand gram-positiver Bakterien?

Peptidoglycan Signup and view all the answers

Welche der folgenden Bakterien ist ein Beispiel für einen gram-negativen Erreger?

Escherichia coli Signup and view all the answers

Welche Substanzen sind im Murein der Zellwand gram-positiver Bakterien enthalten?

N-Acetyl-Glucosamin und N-Acetyl-Muraminsäure Signup and view all the answers

Was bezeichnet der Begriff 'Symbiose' im Kontext von Vibrio fisheri?

Eine Beziehung, in der ein Organismus von einem anderen profitiert Signup and view all the answers

Was beschreibt die Technik der Gram-Färbung am besten?

Ein Verfahren zur Differenzierung zwischen gram-positiven und gram-negativen Bakterien Signup and view all the answers

Welche Funktion hat der Natrium-Protonen-Antiporter?

Gepufferter Transport von Natrium und Protonen in entgegengesetzter Richtung Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften ist typisch für Clostridium tetani?

Bildet Endosporen und produziert Tetanustoxin Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Zellwand von gram-negativen Bakterien ist korrekt?

Sie besteht aus einer dünnen Peptidoglycan-Schicht und einer äußeren Membran. Signup and view all the answers

Welches dieser Bakterien wird als ein Beispiel für ein Bodenbakterium angesehen, das Antibiotika produziert?

Bacillus subtilis Signup and view all the answers

Study Notes

Mikrobiologie - Einführung

Mikroorganismen existieren seit ca. 3,8 Milliarden Jahren.
Vielzeller erschienen vor ca. 600 Millionen Jahren.
Homo sapiens existiert seit ca. 130.000 Jahren.
Progenoten - Urvorstufe aller Lebewesen, drei Domänen: Bakterien, Archaea, Eukaryoten (Einteilung aufgrund des RNA-Sequenzvergleichs).
Mikroorganismen: Bakterien, Archaea, Pilze, Mikroalgen, Protozoen, Viren.
1837 skizzierte Darwin erste Stammbäume des Lebens.
Phylogenese= Stammesgeschichte, zeigt die evolutionären Beziehungen zwischen verschiedenen Arten.
Phylogenetische Stammbäume: Knoten = gemeinsamer Vorfahre; Kantenlänge= Verhältnis der Entwicklungszeit.
Systematische Kategorien in Bakteriologie: Domäne, Abteilung(Stamm), Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art.

Unterschiede Bakterien und Archaea

Unterschiede in Zellwand, Membran, Lipiden und Stoffwechsel.
DNA/RNA-Sequenzen unterscheiden sich.
Archaea weniger empfindlich gegenüber Antibiotika.
Archaea sind Eukaryonten ähnlicher als Bakterien.
Typische Bakterien: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis
Typische Archaea: extremophile Organismen, Methanproduzenten: Picrophilus torridus, Methanocaldococcus jannaschii

Bedeutung von Mikroorganismen

Große Anzahl an Mikroorganismen, 70% Gesamtbiomasse.
Bedeutung für Ökologie, Medizin, Biotechnologie, Gentechnologie usw.
Beteiligt an Geochemischen Kreisläufen (z.B. Bodenbakterien)
Einfluss auf globales Klima (z.B. Cyanobakterien = Photosynthese)
Symbionten im Darm und bei vielen anderen Lebewesen.

Koch'sche Postulate

Nachweis des Erregers im erkrankten Organismus.
Isolierung des Erregers in Reinkultur.
Nachweis der Krankheit im Versuchstiere durch den Erreger.
Wiederisolierung des Erregers vom Versuchstiere.

Biotechnologische Bedeutung

Produktion von Stoffen wie Antibiotika, Enzyme etc.
Behandlung von Abwasser und Abfall.
Nahrungsmittelproduktion.

Gentechnologie

Moderne Verfahren zur Veränderung genetischer Eigenschaften von Organismen.
Isolierung und Neukombination von Erbmaterial.
Herstellung rekombinanter Stoffe (z.B. Insulin).
Forschung zur Untersuchung von Proteinen.

Molekularbiologische Methoden

Sequenzierung von DNA und RNA (Genetik).
Analyse der Genexpression.
Biochemische Techniken: Proteine nach Größe trennen (Westernblot).

Makroskopische Unterscheidung von Bakterienkolonien

Farbe, Größe, Geruch, Oberfläche, Konsistenz, Kolonierand und Profil.

Bakterienformen

Kokken (kugelförmig): Streptokokken, Diplokokken, Sarcinen, Staphylokokken
Stäbchen (bacillus-förmig) : Kokkobazillus, Bazillus, Diplobazillus, Palisaden, Streptobazillus
Andere Formen (spiralförmig, kommaförmig, gekrümmt) : Vibrio, Helikale, Filamentös, Spirochäten

Biofilme

Schicht aus lebenden und abgestorbenen Mikroorganismen.
Bildung an Grenzflächen.
Schutz gegen Umweltfaktoren
Schutz vor Antibiotika

Quorum Sensing

Zell-zu-Zell Signalübertragung in Biofilmen.
Regulierung der Genexpression in Abhängigkeit von der Populationsdichte.
Aufbau und Ausbreitung durch Quorum Sensing reguliert.
Kommunikation auch über Artengrenzen hinweg.

Ernährung von Bakterien

Heterotroph: brauchen organische Substanzen.
Autotroph: können ihre Nahrung aus CO2 erzeugen.
Auxotrophie: gewisse Substanzen nicht mehr selbst bilden Prototrophie: C-Quelle und Salze ausreichend

Stoffwechselvielfalt

Energiequellen: Chemotroph, Phototroph
Reduktionsäquivalente: Organotroph, Lithotroph
C-Quelle: Heterotroph, Autotroph

Anlegen von Bakterienkulturen

Abstriche von Oberflächen.
Ausdünnen der Bakterien-Suspension.
Aufschmieren auf Nährmedien (z.B. Drei-Ösnachstriche)
Methode zur Vermehrung von Mikroorganismen unter kontrollierten Bedingungen.

Medien für Mikroorganismen

Vollmedium: mehr Nährstoffe.
Minimalmedium: beschränkt Nährstoffe.
Selektivmedium: nur bestimmte Organismen wachsen.
Differentialmedium: Wachstum der Organismen lässt sich unterscheiden

Drei Ösnachstriche-Methode

Probe wird auf Agarplatte aufgetragen, Probe in verschiedene Bereiche aufgeteilt um Reinkulturen zu erhalten

Gußplattenverfahren

Methode zur Keimzahlbestimmung, Bakterienkultur verdünnen, Agar-Lösung zugeben, abkühlen lassen und Bakterien wachsen lassen, Bakterienanzahl pro cm3 bestimmen

Aufbau von Bakterienzellen

Chromosom: doppelsträngig, ringförmig, DANN Molekül.
Ribosomen: Ort der Proteinbiosynthese, frei im Zytoplasma.
Plasmide: ringförmige DNA-Moleküle.
Pili: Adhäsion an Oberflächen
Geißel: Fortbewegung
Zytoplasmamembran: semipermeabel, Stofftransport.
Zellwand: Formgebung, Schutz.
Kapsel: Schutz vor Umweltfaktoren, nicht bei allen Arten

Transport über Membran

Diffusion; Spontaner Prozess.
Erleichterte Diffusion (Carrier-vermittelt): z.B. Kalium, Uniport.
Sekundärer Transport (vermittelt): z.B. Laktose-Protonen Symporter.
Primärer Transport: z.B. Natrium- Protonen- Antiporter

Positive und negative Gram-Bakterien

Gram-positive Bakterien haben eine dicke Murein-Schicht in der Zellwand.
Gram-negative Bakterien haben eine dünne Murein-Schicht und eine zusätzliche äußere Membran.
Die Gram-Färbung ist ein wichtiges Verfahren zur Unterscheidung bestimmter Bakteriengruppen.

Geißeln und Pili

Pili: röhrenförmige Gebilde für Adhäsion, DNA-Austausch usw.
Geißeln: Fortbewegung

Sporen von Bakterien

Endosporen: hitzeresistente Dauerform, bilden sich unter Stress.
Bedeutung: Überleben unter widrigen Bedingungen.

Endosymbiontentheorie

Plastiden und Mitochondrien entstanden aus intrazellulären Symbiosen.
Genetisches Material in den Organellen ist auf zirkuläres DNA-Molekül.

Genetische Informationen

Der gesamte genetische Bauplan eines Organismus.
Gen: für ein Protein kodiert.
Chromosom: genetischer Bestand eines Organismus
Genom: Gesamtheit aller Gene einer Zelle

Nukleotide (Bausteine der DNA und RNA)

Bestehen aus Base, Zucker (Desoxyribose oder Ribose) und Phosphatgruppe.

DNA und RNA

DNA: doppelsträngige Helix.
RNA: einzelsträngig, verschiedene Typen.
DNA-Replikation
DNA-Polymerase: Enzyme, die DNA kopieren.

DNA-Replikation

Semikonservative Replikation: jeder neue DNA-Strang besteht aus einem alten und einem neuen Strang.
Replikationsrichtung: 5' → 3'.
Replikationsursprung: Stelle auf dem Chromosom, wo die Replikation startet.
Bidirektionale Replikation: Replikation von beiden Enden der DNA-Schlaufe.

DNA-Polymerasen

Enzyme, die DNA synthetisieren.
Korrekturlesen: 3' → 5' Exonuklease-Aktivität.

Transkription

Synthese von RNA aus einer DNA-Vorlage.
RNA-Polymerase: Enzym, das RNA synthetisiert
RNA-Polymerase bewegt sich an der DNA-Kette nach unten
Transkriptionsstelle

Schritte der RNA-Synthese

Initiation: RNA-Polymerase bindet an den Promoter.
Elongation: RNA-Polymerase synthetisiert RNA.
Termination: RNA-Polymerase löst sich von der DNA.

Mikrobiologie - Gentechnik

Verfahren zur Veränderung genetischer Eigenschaften von Organismen.
Herstellung von Proteinen, transgenen Pflanzen und Tieren
Gendiagnostik, Somatische Gentherapie, CRISPR/CAS.
Werkzeuge der Gentechnologie: Spender-DNA, Vektor/Plasmid-DNA, Restriktionsenzyme (Schneiden), Ligasen (Verbinden), DNA-Transfermethoden.
Vorteile von Mikroorganismen: Kleine Grösse, schnelle Vermehrung, leicht manipulierbares Genom, leicht kultivierbar.
Klonierungswirte und deren Einsatzbereiche

Restriktionsenzyme (Restriction Enzyme)

Enzyme, die fremde DNA oder Plasmide schneiden.
Spezielles Muster an DNA-Sequenzen erkennen und schneiden.
DNA-Methylierung schützt die Bakterien-DNA vor Selbstextraktion
Isospezies, gleiche Erkennungsstellen
Erzeugung von glatten oder klebrigen Enden

Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Verfahren zur Vervielfältigung von DNA-Sequenzen.
Hohe Temperaturen, Primer, dNTPs, Pufferlösung und DNA-Polymerase.
PCR-Schritte (Denaturierung, Annealing und Elongierung)

Plasmide

Kleine, ringförmige DNA-Moleküle.
Replikation unabhängig von der Haupt-DNA.
Fertilitätsplasmide, Resistenzplasmide, Klonierungs-Plasmide, Expressionsplasmide.

Genetischer Austausch

Transformation: Aufnahme fremder DNA.
Konjugation: Übertragung von DNA zwischen Bakterien.
Transduktion: Übertragung von DNA durch Viren.

Genetik, Austausch Verfahren

Horizontale Genübertragung

Bioenergetik

Energieumsatz in Lebewesen.
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: freie Energieänderung berechnen
Exergone Reaktion: Energie wird frei.
Endergone Reaktion. Energie wird benötigt.
Enzyme: Biokatalysatoren.

Enzyme-Klassen

Oxidoreduktase, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen

Bioenergetischer Energiespeicher

ATP, Molekül mit hoher Energie
ATP-Synthese: Protonengradienten werden benutzt um ATP zu synthetisieren

Chemoorganotroph

Zentrale Abbauwege zur Oxidation organischer Verbindungen.
Abbau von Kohlenhydraten (Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette).
Abbau von Fetten (Beta-Oxidation).
Abbau von Proteinen und Aminosäuren

Glykolyse

Abbau von Glucose zu Pyruvat.
Energiegewinnung durch Substratkettenphosphorylierung.
Bildung von ATP und NADH.

Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats

Oxidation und Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA.
Verbindung zwischen Glykolyse und Citratzyklus.
Bildung von NADH und CO2.

Citratzyklus

Komplexe Stoffwechselreaktion zur vollständigen Oxidation von Acetyl-CoA.
Bildung von NADH, FADH2 und GTP.

Atmungskette

Elektronentransportkette.
Energiegewinnung durch Oxidation.

Gärung

Anaerobe Atmung
Wichtigste Gärungen: Alkoholische Gärung, Milchsäuregärung.

Mikrobiologie - Infektion

Definition: Eindringen von Mikroorganismen, Vermehrung im menschlichen Körper, Krankheit.
Ursachen: Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen.
Klassifizierungen: Endemie, Epidemie, Pandemie
Pathogenität
Obligat pathogene Keime
Fakultativ pathogene Keime
Nosokomiale Infektion
Koch'sche Postulate - Kriterien um zu identifizieren ob ein Erreger Krankheit verursacht

Pathogenitätsstrategien

Adhärenz
Invasion
Spreading
Transcytose

Nosokomiale Infektionen

Krankenhaus erworbene Infektionen.
Ursachen, Übertragungswege, Pathogenitätsfaktoren.
Koch'sche Postulate

Immunabwehr

Unterscheidung zwischen angeborener und erworbener Immunabwehr
Wichtige Bestandteile der angeborenen Immunabwehr sind: Fresszellen, Zytokine (Signalproteine), Komplementsystem (Proteine, die zusammenwirken), Entzündung
Wichtige Bestandteile der erworbenen Immunabwehr sind: Antikörper, Lymphozyten (Lymphzellen - B- und T-Zellen), Gedächtniszellen (Lernen des Erregers)
Antigenspezifische Immunantwort
Antigen-präsentierende Zellen
T-Helferzellen, T-Killerzellen, B-Zellen, Plasmazellen
Antikörper

Mikrobiologie - Keimreduktion und Antibiotika

Keimreduktion
Salzen, Räuchern, Pasteurisieren, Einkochen, Gefrieren, UV-Bestrahlung, Milchsäure- Gärung
Autoklavierverfahren (Hochdruck-Dampf)
Desinfektion durch physikalische Verfahren
Antibiotika: Wirkstoffe, Anwendung und unerwünschte Effekte

Isolierung und Identifizierung von Pathogenen

Mikrobiologische Kulturmethoden: Eosin/Methylenblau Agarplatte
Bunte Reihen (Färbetechniken)
Serologische Methoden: Antikörpernachweis, Antigennachweis
ELISA-Test

EIA (Enzyme Immunoassay) und Western Blot

Diagnostische Verfahren zum Nachweis und Quantifizierung von Antigenen oder Antikörpern im Blut, Gewebeproben oder anderen Körperflüssigkeiten.

Weitere wichtige Punkte

Alle Stoffwechselvorgänge werden in den jeweiligen Abschnitten beschrieben.
Alle relevanten Prozesse werden kurz erläutert.
Wichtige Begriffe aus den Mikrobiologie und Gentechnik werden verwendet.

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