Mikrobiologie und Immunologie Quiz

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Questions and Answers

Was war der Zeitraum der Entstehung des ersten Mikroorganismus?

Vor ca. 3,8 Milliarden Jahren (correct)

Vor ca. 600 Millionen Jahren

Vor ca. 130 000 Jahren

Vor ca. 3,8 Millionen Jahren

Welches der folgenden Merkmale ist typisch für Archaea, jedoch nicht für Bakterien?

Besitz einer Zellwand

Reproduktion durch Teilung

Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika

Vorkommen in extremen Umgebungen (correct)

Welches Element gehört nicht zur phylogenetischen Systematik der Bakteriologie?

Domäne

Unterart (correct)

Ordnung

Gattung

Wie viel Prozent der Biomasse machen Mikroorganismen aus?

70% Signup and view all the answers

Welche der folgenden Bakterienarten ist nicht pathogen?

Bacillus subtilis Signup and view all the answers

In welcher Hinsicht ähneln Archaea eher Eukaryoten als Bakterien?

In der DNA/RNA-Sequenz Signup and view all the answers

Was beschreibt die Phylogenese?

Die Entwicklung von Organismen aus gemeinsamen Vorfahren Signup and view all the answers

Welches Bakterium ist bekannt für die Produktion von Methan?

Methanocaldococcus jannaschii Signup and view all the answers

Was ist die Rolle der B-Zellen in der adaptiven Immunantwort?

Sie verwandeln sich in Plasmazellen zur Antikörperproduktion. Signup and view all the answers

Welches Element spielt eine zentrale Rolle bei der unspezifischen Abwehr in einer Schnittwunde?

Defensine Signup and view all the answers

Was passiert während der Phagozytose in einer Schnittwunde?

Neutrophile Granulozyten und Makrophagen fangen und zerstören Erreger. Signup and view all the answers

Welches dieser Effekte bewirken Antikörper in der Immunantwort?

Sie binden sich an Antigene und neutralisieren sie. Signup and view all the answers

Welche Komplikation ist mit einer Campylobacter-Infektion assoziiert?

Guillain-Barré-Syndrom Signup and view all the answers

Welche der folgenden Zellen können Antigene über den MH-Komplex präsentieren?

Makrophagen Signup and view all the answers

Was beschreibt die adaptive Immunantwort am besten?

Sie erkennt neue Erreger spezifisch und lernt von ihnen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt nicht die Rolle von Bakterien im menschlichen Körper?

Bakterien im Mund sind vollkommen nutzlos. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Bakteriengruppen ist nicht für die Photosynthese verantwortlich?

Destruenten Signup and view all the answers

Welche Funktion haben die Bakterien in der Darmflora?

Verminderung der Ansiedlung von Pathogenen Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten die biotechnologische Bedeutung von Bakterien?

Bakterien können zur Herstellung von Antibiotika und Enzymen verwendet werden. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Hygienepraktiken ist nicht Teil der bakteriellen Kontrolle?

Verwendung von Antibiotika zur Bekämpfung von Viren Signup and view all the answers

Was ist keine Funktion der Bakterien in der Hautflora?

Hormonproduktion zur Regulierung des Wasserhaushalts Signup and view all the answers

Welches der folgenden Enzyme wird nicht typischerweise von Bakterien produziert?

Pepsin Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Menschliche Mikrobiota ist falsch?

Die Darmflora ist zu 99% identisch bei allen Menschen. Signup and view all the answers

In welchem Bereich spielen Bakterien eine weniger bedeutende Rolle?

Genetische Veränderung von Tieren Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten die Rolle von Symbionten im menschlichen Körper?

Sie unterstützen bei physiologischen Vorgängen. Signup and view all the answers

Was beschreibt die Rolle von Biotechnologie in der modernen Produktion?

Sie kombiniert biologische Prozesse mit technischen Verfahren. Signup and view all the answers

Welches Merkmal zeichnet Mikroorganismen aus, die in der biotechnologischen Forschung verwendet werden?

Sie sind extrem große Populationen mit hoher Haploidität. Signup and view all the answers

Welches Verfahren beschreibt die gentechnische Veränderung von Mikroorganismen?

Es wird genetisches Material eingefügt, was unter natürlichen Bedingungen nicht vorkommt. Signup and view all the answers

Welches Einsatzgebiet gehört zur weißen Biotechnologie?

Produktion von Käse mit Mikroorganismen. Signup and view all the answers

Was ist eine Funktion von Chymosin in der Käseherstellung?

Es fungiert als Säuerungsmittel, um die Milch zu gerinnen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen zu gentechnisch hergestelltem Lab ist korrekt?

Genetisch veränderte Mikroorganismen produzieren das Chymosin-Gen überexprimiert. Signup and view all the answers

Was sind die Vorteile der Nutzung von Enzymen in der industriellen Produktion?

Optimierung der Produktaufbereitung und Einsparung von Rohstoffen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Anwendungen fällt nicht unter die weiße Biotechnologie?

Produktion von Biofilmen für die Landwirtschaft. Signup and view all the answers

Warum sind Mikroorganismen für die biotechnologische Forschung von Bedeutung?

Sie sind haploid und haben kleine Genome. Signup and view all the answers

Welches Element ist Teil der Struktur der Pyrimidine?

Zwei Stickstoffatome Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen zur Aminosäure-Synthese ist korrekt?

Die Synthese von Aminosäuren beginnt oft mit einer Elternaminosäure. Signup and view all the answers

In welcher Phase der Mikrobiologie- und Biotechnologie-Geschichte wurde der bewusste Einsatz von Mikroorganismen zur Produktentwicklung etabliert?

Phase 2 Signup and view all the answers

Welches dieser Moleküle fungiert als chemischer Energiespeicher?

Nukleotide Signup and view all the answers

Wie viele Schritte sind typischerweise an der Nukleotid-Biosynthese beteiligt?

Komplexer, schrittweise Prozess Signup and view all the answers

Was ist die Hauptquelle für den Kohlenstoffskelett der meisten Aminosäuren?

Zitronensäurezyklus, Glykolyse oder Pentosephosphatweg Signup and view all the answers

Welches Antibiotikum wurde von Alexander Fleming entdeckt?

Penicillin Signup and view all the answers

Was beschreibt die Struktur der Purine?

Heterobicyclische aromatische Verbindung mit vier Stickstoffatomen Signup and view all the answers

Welche Aminosäuren sind Menschen nicht in der Lage zu synthetisieren?

Einige rote Aminosäuren Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen Kofaktoren wie NAD, FAD, CoA in biologischen Prozessen?

Sie dienen zur Energieübertragung und als Enzym-Kofaktoren. Signup and view all the answers

Study Notes

Mikrobiologie - Einführung

Mikroorganismen existierten vor ca. 3,8 Milliarden Jahren, Vielzeller erst ca. 600 Millionen Jahre.
Homo Sapiens existierte vor ca. 130.000 Jahren.
Progenot = Urvorstufe, 3 Domänen: Bakterien, Archaea, Eucaryoten (Einteilung aufgrund RNA-Sequenzvergleich).
Mikroorganismen umfassen Bakterien, Archaeen, Pilze, Mikroalgen, Protozoen und Viren.
1837 skizzierte Darwin einen Stammbaum des Lebens (Evolution).
Phylogenese = Stammesgeschichte, zeigt evolutionäre Beziehungen zwischen Arten.
Phylogenetische Bäume: Knoten = gemeinsame Vorfahren, Kantenlänge zeigt zeitliche Beziehungen.

Bakteriologie - Systematik

Domäne: Bacteria
Abteilung/Stamm: Actinobacteria
Klasse: Actinobacteria
Ordnung: Actinomycetales
Familie: Mycobacteriaceae
Gattung: Mycobacterium
Art: M. tuberculosis
(Diese Kategorien werden hierarchisch in absteigender Reihenfolge aufgeführt)

Unterschiede Bakterien und Archaea

Zellwände, Membranen, Lipide und Stoffwechsel unterscheiden sich.
Archaea sind gegenüber Antibiotika resistenter als Bakterien.
Archaea ähneln Eukaryoten stärker als Bakterien.

Bakterien - Morphologie und Maße

Größenordnung der Durchmesser von Bakterien ist 1 µm.
Größenordnung der Volumina von Bakterien sind 1 µm³.
Generelle Größenordnung der Generationszeiten von Bakterien ist 0,3-1 Stunden.
Größenordnung der Generationszeit von Hefen ist 100-1000 Minuten.
Größenordnung der Generationszeiten von menschlichen Zellen hängt von den Zelltypen ab und ist erheblich länger.

Mikrobiologie - Entwicklung

Früher galten Krankheiten als Gottesstrafen.
1676: Anthony van Leeuwenhoek baute das erste Mikroskop, beobachtete kleine Lebewesen.
1828: Otto Friedrich Müller führte den Begriff "Bakterium" ein.
1847: Ignaz Philipp Semmelweis forderte Hygienemaßnahmen in Krankenhäusern.
1822-1895: Louis Pasteur entwickelte Impfungen und entdeckte die Pasteurisierung.
1843-1910: Robert Koch kultivierte Milzbrand-Erreger und entdeckte Mycobacterium tuberculosis.

Koch'sche Postulate

Erreger muss im kranken Tier nachgewiesen werden (Mikroskopie).
Erreger muss in Reinkultur gebracht werden.
"Reiner" Erreger muss in einem gesunden Tier die gleiche Krankheit hervorrufen.
Erreger muss wieder isolierbar sein.

Bedeutung von Mikroorganismen

Mikroorganismen stellen mit 70% einen großen Teil der Biomasse dar.
Sie sind essentiell im Stoffwechselkreislauf.
Sie beeinflussen das globale Klima.
Sie haben diverse Funktionen in der Medizin und Ökologie (z. B. Darmflora).

Biotechnologische Bedeutung

Produktion wichtiger Stoffe (Antibiotika, Enzyme).
Nahrungsmittelherstellung (z. B. Joghurt, Käse).
Abwasserreinigung.
Beseitigung giftiger organischer Substanzen.
Verbesserung von industriellen Prozessen (z. B. Waschmittel).

Gentechnik

Moderne molekularbiologische Methode zur Modifizierung genetischer Eigenschaften von Organismen.
Isolierung, Charakterisierung und Neukombination von Erbmaterial.
Wichtige Anwendung in der medizinischen Forschung (z.B. Insulinproduktion) und in der Agrarindustrie.

Molekularbiologische Methoden

Sequenzierung von DNA und RNA.
Analyse der Genexpression.
Biochemische Techniken (z. B. Western Blotting): Proteine können nach Größe und Ladung getrennt werden.

Makroskopische Unterscheidung von Bakterienkolonien

Farbe (abhängig von Temperatur, Sauerstoff, Licht, Nährmedium).
Größe (Durchmesser).
Geruch (z. B. erdig, fischig, muffig).
Oberfläche (z. B. glatt, granuliert, wellig).
Konsistenz (z. B. schmierig, bröckelig).
Kolonieform (z. B. glatt, gekerbt, wellenförmig).

Bakterienformen

Kokken (kugelförmig)
Stäbchen
Spiralen
Andere (z.B. vibrioid)

Biofilm

Schicht von Mikroorganismen
An Grenzflächen
extrazelluläre Grundsubstanz aus Polymeren
Schutz vor Umweltfaktoren (z. B. chemische Einflüsse, Ablagerungen/Reinigung).

Quorum Sensing

Signalübertragung zwischen Bakterienzellen.
Abhängig von der Populationsdichte.
Regulation der Genexpression.

Wachstumsanalyse von Bakterien

Lag-Phase: Verzögerungsphase
Log-Phase: exponentielles Wachstum
Stationäre Phase: Zellen teilen sich nicht mehr
Zelltodphase: Absterbephase

Ernährungsgewohnheiten von Bakterien

Heterotroph (organische Stoffe als Energiequelle).
Autotroph (anorganische Stoffe als Energiequelle).
Licht- oder chemotroph.

Stoffwechselvielfalt

Energiequelle; Chemotroph vs. Phototroph.
Reduktionsäquivalente; Organotroph vs. Lithotroph.
C-Quelle; Heterotroph vs. Autotroph.
Temperaturbereich; Psychrophile, Mesophile, Thermophile, Hyperthermophile.
pH-Bereich; Acidophile, Neutralophile, Alkalophile.

Anlegen von Bakterienkulturen

Abstrich.
Ausdünnung.
Ausstreichen auf Nährmedium.

Medien für Mikroorganismen

Vollmedium: für schnelles Wachstum
Minimalmedium: für spezifische Stoffwechselprozesse
Selektivmedium: für bestimmte Bakterien
Differentialmedium: Unterscheidung von Bakterien
Flüssig- oder Festmedien.

Aufbau von Bakterienzellen

Chromosom: Doppelsträngiges, ringförmiges DNA-Molekül.
Ribosomen: Ort der Proteinbiosynthese.
Plasmide: Ringförmige DNA-Moleküle.
Pili: Adhäsion und Zellkommunikation.
Geißeln: Beweglichkeit
Zellmembran: Semipermeabel, Transport von Stoffen, Energieproduktion.
Zellwand: Schutz und Struktur.
Kapsel: Schutz vor Umwelteinflüssen
Speicherstoffe

Transport über die Membran

Diffusion.
Erleichterte Diffusion.
Primäre Aktivtransport.
Sekundäre Aktivtransport.

Gram-positive und Gram-negative Bakterien

Unterschiede in der Zellwandstruktur (Murein). Gram-positiv: dickere Murein-Schicht, gram negativ dünner.
Zellspezifische Unterschiede in Bau.

Sporen von Bakterien

hitzeresistente Dauerformen.
Überleben ungünstiger Bedingungen.

Endosymbiontentheorie

Plastiden und Mitochondrien stammen aus symbiotisch lebenden Bakterien.
Zirkuläre DNA, Ribosomen, Ähnlichkeiten im Stoffwechsel.

Genetischer Aufbau von DNA

Bausteine (Nukleotide): Desoxyribose, Phosphatgruppe, Basen (Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin).
Doppelhelixstruktur.
Chromosom Aufbau in Prokaryoten.
DNA-Replikation: semi-konservativ (Einzelstrang wird Matrix für neuen Strang).
DNA-Polymerase: Enzym, das DNA kopiert.

RNA-Synthese (Transkription)

RNA-Polymerasen: Enzyme, die RNA synthetisieren
RNA weniger stabil als DNA- leicht abbaubar.
Synthese kann de novo beginnen (kein Primer nötig).
Bausteine: ATP, GTP, CTP, UTP.
Transkriptionsprodukte: mRNA, tRNA, rRNA.
Transkriptionen von DNA zu RNA und die Freisetzung von mRNA und RNA-Polymerase.

Mikrobiologie - Biotechnologie

Herstellung von Proteinen
Herstellung von transgenen Pflanzen und Tieren
Gendiagnostik
Somatische Gentherapie
CRISPR/Cas9 (seit 2018)

Restriktionsenzyme & PCR

Restriktionsenzyme schneiden DNA an bestimmten Sequenzen (Sequenzspezifisch).
PCR: vervielfältigt DNA-Sequenzen.
PCR-Schritte (Denaturierung, Annealing, Elongation).
Bedeutung der Primer bei PCR, Primer Länge + Funktion.

Genetischer Austausch

Transformation: Aufnahme freier DNA.
Konjugation: Genübertragung zwischen Zellen mithilfe von Pili.
Transduktion: Genübertragung mit Viren.

Mikrobiologie - Stoffwechsel

Metabolismus = Katabolismus + Anabolismus (Gesamtheit der chemischen Reaktionen).
Nährstoffe für Mikroorganismen (C-, N-, P-Quelle).

Bioenergetik

Gibbs-Helmholtz Gleichung, AG= ΔH-ΤxAS.
Exergone und Endergone Reaktionen, AG<0 = exergonisch, AG>0 = endergone Reaktion.

Bioenergetik - Enzyme

Enzyme als Katalysatoren (Reduktion der Aktivierungsenergie).
Enzyme als Proteine.
Redoxreaktionen; Elektronenüberträger wie NAD+/NADH, FAD+/FADH2.

Biochemischer Energiespeicher

Aufbau, Funktion und Rolle von ATP.

Stoffwechselwege

Glykolyse (Abbau von Glucose).
Citratzyklus (Oxidative Decarboxylierung von Acetyl-CoA).
Atmungskette (Oxidative Phosphorylierung).
Gärung

Keimreduktion und Antibiotika

Sterilisation, Desinfektion, Haltbarmachen von Lebensmitteln (auf physikalischer oder chemischer Basis).

Nosokomiale Infektionen

Infektionskriterien und Definition.
Koch'sche Postulate.
Pathogenitätsstrategien (Adhäsion, Invasion, Spreading, Transcytose).

Pathogene Verdauungs- und Atemwege

Bakterielle Infektion.
Immunantwort (angeboren und erworben).

Mikrobiologie - weitere Spezialgebiete

Weitere, spezialisierte Bereiche der Mikrobiologie wurden in diesen Notizen nicht behandelt.

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Description

Testen Sie Ihr Wissen über Mikroorganismen, insbesondere Archaea und Bakterien, sowie die adaptive Immunantwort und Phylogenese. Dieses Quiz stellt Fragen zu grundlegenden Konzepten, Merkmalen und Funktionen dieser biologischen Einheiten. Erfahren Sie, wie Mikroorganismen und das Immunsystem zusammenspielen.