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Geomikrobio

Stapel1

Mz
by Maren Z.

Nenne die drei Domänen des Lebens

Bacteria

Archea

Eukarya




2 Pyrovat

Welche Eigenschaften haben Mikroben?

Klein

Exponentielles Wachstum

Kommen überall vor

Unterscheide die 3 verschiedenen RNA Typen

rRNA: Teil des Ribosoms

mRNA: Vorlage für die Protein Synthese, wird von Ribosomen abgelesen

tRNA: Träger der Aminosäure, 1 für jede Aminosäure -> 20 tRNA

Aus welchen Bausteinen besteht Murein?

• Polysaccharide (Mehrfachzucker):

-N-acetylglucosamin (GlcNAc),

-N-acetylmuraminsäure (MurNAc)

• Aminosäuren

Was ist Murein?

Baustein von Bakterienzellwänden, welcher die Zellwand stabilisiert

Was sind Purine?

• Purine sind hydrophile Poren in der äußeren Zellwand, welche für kleine, hydrophile Komponenten durchlässig sind und dem Stoffaustausch durch die Membran dienen.

Wie hoch ist der Trockenanteil einer Zelle?

• Trockenanteil: 15-30%

- 50% Proteine, Lipide, RNA, DNA, Polysaccharide

• H2O: 70-85%

Nennen Sie die 6 essentiellen Elemente des Lebens

Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor, Schwefel

Nennen Sie drei Funktionen der Zellmembran

• Permeabilitätsbarriere • Proteinanker

• Energieerhaltung

Wie groß sind Mikroorganismen Ungefähr?

circa 1 Mikrometer

Nennen Sie drei Punkte in denen sich

Prokaryonten und Eukaryonten unterschieden.

Prokaryoten:

• Sowohl Aerobe als auch Anaerobe Atmung

• DNA frei im Zytoplasma

• Keine Organellen

Eukaryonten:

• Nur Aerobe Atmung

• DNA im Zellkern

• Organellen(Mitochondrien, • Chloroplasten..)

Um wie viel größer ist ein Eukaryotische Zelle im Vergleich zu einer Prokaryotischen Zelle?

um den Faktor 10

Was sind Biomarker?

• Einige Mikroorganismen treten nur in bestimmen Organismen auf. Wenn diese in einem Sedimentgestein gefunden werden, kann daraus geschlossen werden, dass dieser Organismus zu Zeit der Ablagerung vorhanden war.

Welcher Bestandteil der Außenmembran ist verantwortlich für die Biomineralisation?

DieLipopolysaccharide(LPS)

Welche Lebewesen erwarten sie in einem stark

sauren Habitat (wie zum Beispiel einem Salzsee)?

Archaeen

Welche Vorteile haben Archaea durch ihre

spezielle Membran?

• Archaea sind besser an extreme Umweltbedingungen angepasst als Bakterien, da sie durch die Zytoplasma Membran deutlich stabiler sind und kommen deswegen häufig unter extremen Bedingungen mit hohem Salzgehalt, Temperatur oder PH wert vor.

Vergleiche eine gram negative und eine gram

positive Zelle

Gram negativ:

• Murein weniger als10% der Zellwand

• 1 Schicht Murein polymer

• Äußere Membran aus Lipopolysacchariden

Gram-positiv

• Murein: 30-70% der Zellwand

• Ca. 40 Lagen Murein Polymer

• Keine äußere Membran

Beschreiben sie den Aufbau gram-positiver Zellen.

• DickeMureinschicht

• Keine äußere Membran

• Teichonsäuren (TA)

• Oberflächenschicht mit Kohlenhydraten / Proteinen

Sind Proteine eher positiv oder negativ geladen?

• fast immer negativ, deshalb können sie gut mit den positiv geladen Ionen interagieren

Welche zwei Wege für die Kohlenstoff Gewinnung gibt es für die Mikroben?

• Autotrophie: Reduzierung von CO2 zu Biomasse

•Heterotrophie: Verbindung mit organischen Molekülen als C und Energie Quelle

Was ist der Unterschied zwischen Catabolism

und Anabolism?

•Katabolismus: wandelt große Moleküle oder ein Stoff in andere Moleküle oder Stoffe um und gewinnt dabei Energie-> Energieproduzierend

• Anabolismus: mit Energie und kleinen Molekülen wir Biomasse erstellt-> baut Biomoleküle auf-> Biosynthese

Was versteht man unter Metabolismus?

• Biochemische Reaktionen die benötigt werden, um ATP herzustellen und diese Energie zu nutzen, um Biomasse aufzubauen

• Metabolismus= Katabolismus+ Anabolismus

Für was steht ATP?

Adenosintriphosphat

Was bedeutet Photoorganoautotroph

• Energie kommt von Licht

• Elektronen von organischem Verbindungen • Organismus fixiert C02

Was bedeutet Redox-Potential?

• Gibt an mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Stoff Elektronen aufnimmt/abgibt

• Je kleiner der Wert desto größer die Tendenz Elektronen abzugeben

Nennen Sie drei Arten das Wachstum einer Zellkultur zu messen

• Zellen zählen (nur lebende oder auch tote)

• Proteininhalt durch Einfärben bestimmen-> mal 2 nehmen (50% der Zelle besteht aus Protein)

• Optische Dichte messen

Was versteht man unter einer optischen Dichte?

• die Dämpfung der Lichtstärke von Licht, das durch ein Medium scheint

Nennen Sie die drei essenziellen Dinge, die eine Zelle für ihren Metabolismus benötigt

• Energie

• Elektronen

• Kohlenstoff

Nennen Sie die 2 Möglichkeiten für Mikroben

Energie zu produzieren

• Phototroph:

-produzieren Energie durch Licht

- es gibt an/- aerobe phototrophe Mikroben

• Chemotroph:

produzieren Energie durch Redox Reaktionen (Oxidation oder Reduktion von an/- organischem Material

Nennen sie drei häufigsten Biomoleküle die bei der Biosynthese hergestellt werden

• Aminosäuren (Proteine)

• Nukleotide(DNA,RNA)

• Fettsäuren (Lipide)

Welche Aufgabe haben NADH und ATP?

• NADH: Elektronen-Carrier für Energieproduktion

• ATP: Speicher von Energie in Phosphat- Bindungen

Was versteht man unter einem

Reduktionsäquivalent (reducing equivalent)?

• Als ein Reduktionsäquivalent bezeichnet man 1 Mol Elektronen, die bei Redoxreaktionen entweder direkt oder in Form von Wasserstoff übertragen werden

Nennen Sie die 2 Kohlenstoff-Quellen die Mikroben benutzen können

• Heterotrophie: Die Mikroorganismen müssen Kohlenstoff aus organischen Stoffen gewinnen

• Autotrophie: Mikroben müssen Kohlenstoff aus Reduktion von CO2 gewinnen

Welche Faktoren limitieren das Wachstum einer Zellkultur?

• Toxische Ausscheidungen der Zellen selbst

• die Begrenzung der Ressourcen

Was sind Sporen?

• Eine Art Panzer, die die Zelle bildet, um in schlechten Bedingungen überleben zu können. Zum Beispiel kann der Panzer in trockenen Bedingungen vor dem Austrocken der Zelle schützen.

Wie ist ein chemoorganoheterotropher Organismus?

• Bezieht Energie aus Redox-Reaktionen

• Elektronen werden durch Oxidation von organischen Verbindungen gewonnen

• Kohlenstoff kommt aus organischen Verbindungen

Welche zwei Wege der ATP Synthese gibt es?

• Substrate-level-phosphorylation (Substratphosphorilierung)-SLP

- Ein organischer Stoff mit einem Phosphatrest reagiert mit ADP zu ATP(ohne

Elektronentransfer)

• Electron-transport-phosphorylation (Elektronentransportphosphorilierung) (Zellatmung)-ETP

- Durch Elektronentransport in einer Membran werden Protonen von innen nach außen transportiert. Die äußeren Protonen diffundieren, aufgrund des Ladungsunterschiedes in die Zelle hinein, mit Hilfe des Enzyms ATPase. Dabei wird ATP gewonnen

Warum kann von der Masse einer Kultur nicht auf die Zahl der Zellen innerhalb der Kultur geschlossen werden

Da zu der Masse auch tote Zellen gehören und weil eine Zellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten (unterschiedlichen Entwicklungsstadien), unterschiedlich viel wieg

Was versteht man unter Lithotroph und Organothroph?

• Lithotroph beschreibt die Elektronengewinnung aus einer Oxidation anorganischer Verbindungen

• Organothroph beschreibt die Elektronengewinnung aus einer Oxidation organischer Verbindungen

Wofür steht photolithoautotroph?

• Energie: Verwendung von Licht

• Elektronen: Oxidation von anorganischen Verbindungen

• Kohlenstoff:ReduzierungvonCO2

Wie viel ATP wird bei der aeroben Atmung gewonnen?

• 36 von 38 ATP (2 ATP werden für den Prozess benötigt)

Nennen Sie 3 Funktionen der Zellwand

• Durchlässigkeit für kleinere Moleküle und Salze

• Stabilität der Zelle (Murein)

• Schutz vor Pathogene

Nennen Sie 4 Möglichkeiten zur Sterilisation im Labor

• UV Licht

• Filtration (0,2 Mikrometer Filter)

• Autoklavieren (Hitze 121°C) -> (hyperthermophile überleben)

• Alkohol (Proteine werden zerstört)

Nennen Sie 3 für den Wachstum der Mikroben

nötige Makroelemente

• Phosphor(P)

• Stickstoff (N)

• Eisen (Fe)

Nennen Sie vier Wachstumsfaktoren einer Zelle

• pH-Wert

• Sauerstoff

• Temperatur

• Wasser Verfügbarkeit

Geben Sie zu den Temperatur Angaben die passenden Mikroben Gruppen an

• 4°C

• 39°C

• 60°C

• 88°C-106°C

• 4°C -> Psychrophile

• 39°C -> Mesophile

• 60°C -> Thermophile

• 88°C-106°C -> Hyperthermophile

Was sind Siderophore und wie heißen zwei ihrer

funktionellen Gruppen?

• Siderophore sind organische Moleküle, die die Zellen ausscheiden um Eisen aus Verbindungen zu lösen und für den Eigenbedarf zu nutzen

• Funktionelle Gruppen: Hydroxamate und Catechole

Welche Nährstoffe brauchen Mikroben?

• Water

• Carbon and energy source

• Salts

• Vitamins “(growth factors )”

• Trace elements ( metal ions)

Welche zwei Wege für die Kohlenstoff Gewinnung gibt es für die Mikroben?

• Autotrophie: Reduzierung von CO2 zu Biomasse (benötigt zusätzliche Energiequelle)

•Heterotrophie: Verbindung mit organischen Molekülen als C und Energie Quelle

Warum sind Siderophore so kompliziert gebaut?

• Damit nur diese Spezies der Mikroorganismen das gelösten Eisen, welche die Siderophore transportieren, aufnehmen können.

Nennen Sie 2 Beispiele für Siderophore

• Enterobactin

• Aquachelin

Was ist ein fakultativ anaerober Mikroorganismus?

Ein Mikroorganismus der mit und ohne Sauerstoff überleben kann

Warum sind nur ungefähr 1% der Mikroben im Labor kultivierbar?

• Überleben ist von den Wechselwirkungen zwischen den Mikroben abhängig

• Die Mikroumwelt kann im Labor nicht perfekt nachgebildet werden

Wodurch unterscheidet sich eine definierte von einer komplexen Kultur?

• In einer definierten Kultur sind die Nährstoffansprüche des Organismus genau bekannt

• Bei einer komplexen Kultur sind die Nährstoffansprüche nicht genau bekannt, daher wird ein Lösungsgemisch zugegeben welches alle potentiellen Nährstoffansprüche abdeckt

Was sind Reinkulturen und warum braucht man sie?

• Reinkulturen sind Kulturen in den nur eine Art von Organismus vorkommt.

• Diese braucht man, da man so genau untersuchen kann, welche genauen Funktionen, Eigenschaften etc. ein Organismus hat.

Nennen Sie die 4 Stufen einer Wachstumskurve

• 1. Lag-phase (Anpassungsphase)

• 2. Exponentielle Wachstumsphase

• 3. Stationäre Phase

• 4. Todesphase

Mithilfe welcher Vorgänge produzieren Zellen ATP?

• SLP (Substrat-Stufen Phosphorylierung)

• ETP(ElektronenTransportPhosphorylierung)

Nennen Sie 3 Unterschiede zwischen SLP und ETP

• Bei der SLP wird ATP direkt hergestellt

• Bei der SLP ist kein TEA vorhanden

• Bei der ETP wird NADH verwendet

Was ist der finale Elektronenakzeptor (TEA) bei aerober Zellatmung?

O2

Nennen Sie zwei Möglichkeiten zur

Energiegewinnung unter anoxischen

Bedingungen.

• Fermentation

• Anaerobe Atmung

Nennen Sie vier verschiedene Elektronen-

Akzeptoren der anaeroben Atmung und deren

reduzierte Produkte

• Fe(III)->Fe(II)

• CO2 -> CH4

• SO42- -> H2S

• NO3-->N2

Ordnen Sie die Elektronen Akzeptoren nach ihrer

Energieausbeute

1. O2 -> H2O - aerobe Atmung hat höchste ATP Gewinn

2. NO3- -> N2

3. Fe(III) -> Fe(II)

4. SO42- -> H2S

5. CO2 -> CH4

Wie viele ATP-Moleküle werden bei der

Glycolyse generiert?

• 2 ATP Moleküle

• 2 ATP Moleküle werden investiert, 4 ATP werden freigesetzt • (-2ATP + 2*2ATP = 2ATP) -> Gewonnen werden nur 2 ATP

Wofür braucht man die Protonen, die im ersten Schritt der SLP frei werden?

• Die Protonen sind der Motor für die ATPase (Enzym) zum Generieren von ATP

Wie nah müssen Moleküle sein, um Elektronen zu übertragen?

• mindestens 1,8 Nanometer

Was muss vorhanden sein das es nicht zu einem Elektronen Stau kommt?

• Elektronen Akzeptor zum Beispiel Sauerstoff bei der Aeroben Atmung

Was entsteht als Endprodukt der Glykolyse, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist?

Lactat

Welcher Stoff entsteht bei der aeroben Respiration aus der Glucose?

2 Pyrovat

Welcher metabolische Prozess findet in der

Abstinenz von terminalen Elektronen Akzeptoren

statt?

Fermentation / Gärung

Welche 2 metabolischen Prozesse betreiben heterotrophe Mikroben?

  • fermentation

  • anaerobe Respiration

Wie bekommt die Zelle große Moleküle?

• Durch Exoenzyme werden Proteine außerhalb der Zelle klein gehackt



Fermentation / Gärung



Fermentation

anaerobe Respiration















1



















































































































































Boden heterogen in ihren Bedingungen



















Photosynthese













































Ammonium bindet an tonminerale

















239. Was ist der Unterschied zwischen Schwefelpurpurbakterien, schwefelfreie Purpurbakterien und Grün-Schwefel-Bakterien?

  1. Nenne die 4 Hauptprozesse des Stickstoffkreislauf


  • Stickstofffixierung

  • Nitrifikation

  • Denitrifikation

  • Ammonifikation


  1. Wie viel Eisen befindet sich in einem typischen tübinger Boden?


1 %

  1. Was ist der Unterschied zwischen Ökosystem und Habitat?


252. Wo ist der Umsetzungsgradient von organischem Material größer? See oder Ozean

  1. Warum ist an black smokern eine hohe mikrobielle Aktivität?


  1. Nenne die 4 Hauptprozesse von dem Stickstoff Zyklus


  • Stickstofffixierung

  • Nitrifikation

  • Denitrifikation

  • Ammonifikation


  1. Was passiert bei der Ammonifikation? Und wie heißt der Umkehr-Prozess?


Die Ammonifikation ist ein Teilprozess des Stickstoffkreislaufs in Ökosystemen.

Hierbei wird der Stickstoff aus stickstoffhaltigen organischen Stoffen durch mikrobielle Prozesse in Form von Ammoniak (NH3) freigesetzt.



  1. Durch welche Prozesse gelangt CO2 in die Atmosphäre?


aerobe atmung

anaerobe atmung

gärung/ fermentation

  1. Welche Prozesse binden CO2 in Biomasse?


photosynthese

  1. Was ist Bioleaching?


schwer lösliche komponente in lösliche komponenten umformen

-> die Gewinnung von Schwermetallen aus ihren Erzen durch chemische Umwandlung von unlöslichen Erzmineralen zu wasserlöslichen Salzen durch Mikroorganismen. Dadurch können die Metalle aus dem Erz herausgelöst werden.

  1. Was sind die Vor- und Nachteile von Bioleaching?


Vorteil:

  • geringer Energieaufwand

  • keine S-Emission

  • verwendbat für minderwertige Erze

Nachteil:

  • Zeitaufwendig

  • Korrosionsschutz erforderlich

  • Wasser Kontamination/ niedriger PH wert


  1. Was sind habitate von Mikroorganismen mit Eisenmetabolismus?


mareine sedimente

frischwasser environments/ soils

extrem umgebungen wie heiße quellen

termiten

  1. Warum helfen Filter mit Eisenspänen bei der Filtrierung von arsenhaltigem Wasser?


Arsen bindet stark an eisen minerale


Welche funktionellen Gruppen haben Siderophore?

Catechol

hydroxamat

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Maren Z.

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