Richtig oder falsch
Die Mehrheit der Bakterien ist pathogen
Nope
Das Mikrobiom des erwachsenen Menschen wiegt ca. 2 kg
Yess
Die meisten Bakterienarten liegen als Reinkultur vor
Wir wissen “wenig” über bakterielle Vielfalt da viele Bakterien nicht in Reinkultur angelegt werden können
Beschreiben sie kurz in wenigen Stichworten einen herausragenden Beitrag der folgenden Wissenschaftler für die Entwicklung der Mikrobiologie
Robert Koch
Anlegen von festen Nährmedien mit Reinkulturen
Keimtheorie der Krankheiten
“Die Koch´schen Postulate”
Entdeckte Erreger der Tuberkulose
Bakteriennachweis im Blut
1g Erde enthält bis zu einer Million Bakterien
Bis zu einer Mrd.
Martinus Beijerinck
Entwicklung des Prinzips der Anreicherungskultur (Selektionskultur)
Entdeckte Ultrafiltrierbarkeit vom Tabakmosaikvirus
Isolierte als erster Azotobacter chroococcum (Stickstofffixierer)
Antoni van Leeuwenhoek
Baute einfache Mikroskope
Entdeckte winzige bewegliche “Tierchen” in seinem Zahnbelag
Schickte Zeichnung mit versch. Bakterien,-Bewegungsformen an Royal Society in London
Was sind die 6 Merkmale zellulären Lebens?
Leben Viren?
Begründen Sie
Bewegung
Differenzierung
Evolution
Kommunikation
Metabolismus
Vermehrung
(Wachstum)
Viren besitzen keinen Metabolismus
Also nope
Louis Pasteur
Entwicklung der Methode der Hitzesterilisation und Desinfektion
Widerlegung der Annahme der Urzeugung
(Spontane Entstehung Lebewesen aus unbelebtem)
Impfstoffe gegen Tollwut, Milzbrand, Geflügelcholera
Was ist Peptidoglykan, wo kommt es vor und was ist seine Hauptaufgabe
Peptidoglykan = Murein
Makromolekül als Zuckern + Aminosäuren
Charakteristisch für Zellwand bei Bakterien
Gram + und Gram -
Parallel angeordnete Stränge sind quervernetzt
hält Bakterioprotoplasten gegen osmotischen Innendruck zsm
An Zweiteilung der Bakterien beteiligt (binary fission)
Fehlen von Peptidoglykan ist Merkmal von Archaeen
Woraus besteht eine Zellmembran und was sind die drei Hauptaufgaben
Bestandteile:
Lipiddoppel,- Einzelschicht
Phosphat
Glycerin
Fettsäuren
Funktion:
Abgrenzung Protoplasten - Medium
Nährstofftransport
Selektive Permeabilitätsgrenze
Proteinverankerung
Energiekonservierung
Warum benötigt man die Phylogenie zur Einordnung und Artbeschreibung von Mikroorganismen?
Welches Gen spielt hierfür die wichtigste Rolle und warum?
(mind. 4 Kriterien)
Bisher nicht möglich alle MOS in Reinkulturen zu kultivieren
Analysen über Verwandtschaftsverhältnisse
-> Möglichkeit, mehr über die bisher nicht kultivierbaren MOs herauszufinden
Analyse der 16S rRNA
In allen Lebewesen vorhanden + dieselbe Funktion
(universell)
Langsame Evolutionsrate
Kein horizontaler Gentransfer
In hoher Kopienzahl vorhanden
bis zu 100.000 Ribosomem pro Zelle
Nennen sie 2 wesentliche Unterschiede zwischen Archaeen und Bakterien
Bakterien
Archaeen
Initiator-m-RNA
Formylmethionin
Methionin
Organellen
Esterlipide
Hopanoide
Etherlipide
Zellwand
Murein
S-Layer
Pseudomurein
Wo würden sie Halobacterium salinarum suchen?
Zu welcher Domäne gehört der Organismus und wie hat er sich seiner extremen Umwelt angepasst?
Gehört zu den halophilen Archaeen
Leben unter hypersalinen Bedingungen
Habitate:
Salzseen
Anpassungen:
Aufnahme von anorg. Salz in Cytoplasma
“Salt-in” Methode
Bevorzugt Kaliumchlorid
Besonders bei halophilen Einzellern (Archaeen)
Akkumulation von kompatiblen Soluten / Osmolytika
Ähnlich wie Salze gut wasserlöslich aber beeinflussen nicht den SW
Besonders bei halotoleranten Einzellern
Skizzieren sie eine typische Wachstumskurve und benennen sie die Wachstumsphasen
Lag-Phase
Anlaufphase
Abhängig von Kulturbedingungen / Impfkulturgröße
Exponentielle Phase
Maximale Teilungsrate
Wachstumsrate konstant
Stationäre Phase
Limitierung des Wachstums
Denn Physiologie ändert sich (Stressbedingungen)
Lysis setzt ein
Zahlzahlzunahme ~ Absterberate
Absterbephase
Lysis überwiegt
Was sind die Kohlenstoff-Endprodukte der Mineralisation unter anoxischen Bedingungen
Methan und CO2
Welche Anpassungen schützen thermophile Mikroorganismen in extremen Lebensräumen?
Erläutern sie dies jeweils für
DNA
RNA
Proteine
Lipide
Reverse Gyrase
rRNA
Höherer Guanin-Cytosin-Anteil (15%)
Besonders in Basenpaarungsregionen
Hydrophobe Kerne
Kompatible Solute
Archaeen -> Tetraether-Membranlipide
Wofür sind diese Mikroorganismen “bekannt”?
Nennen sie je eine charakterliche Eigenschaft (NICHT morphologische Eigenschaft / Größe / …)
Acinetobacter baumannii
ESKAPE-Organismus
Vor allem auf Intensivstationen
Nanoarchaeum equitans
Kleinstes bekanntes Genom
Heftet sich an andere Archaea (“der reitende Urzwerg”)
Ignicoccus
Methanothermobacter thermautotrophicus
Archaee
Thermophil, autotroph und anaerob
Hauptsächlich
CO2 + H2 -> CH4
Mikrobe 2021
Nutzen für Biotechnologie:
Power-to-Gas
Abwasserreinigung
Clostridium acetobutylicum
Biotechnologienutzung
Besonders Kraftstoff-Herstellung von Butanol
Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation
60-30-10
Speichereinschlüsse von Kohlenstoff
Myxococcus xanthus
Fruchtkörperbildung
Komplexe soziale Räuber
Nutzen ihre Beweglichkeit um Beute zu finden
Lysieren sie
Fressen sie gemeinsam auf
Heliobacter pylori
Ursache für die meisten Magengeschwüre (75%) und Zwölffingerdarmgeschwüre (90%)
Mechanismus der Partogenese
Nennen sie zwei Zelleinschlüsse von Bakterien und deren Funktion
Magnetosomen
Gasvesikel
Endosporen
Speicherstoffe
S
C
Beschreiben sie die Zellbewegung peritrich begeißelten Bakteriums auf einen chemotaktischen Reiz.
Wie kommt es zur Fortbewegung?
Peritrich = Flagellen über ganze Zelloberfläche verteilt
Che Y-P
Was ist ein S(urface)-Layer und woraus besteht er?
Aus einzelner (Glyko-)Protein-Spezies
Durch Selbstorganisation in der Lage symmetrisch angeordnetes Gitter auszubilden
-> Kristalline Struktur
Ist immer die äußerste Schicht bei Archaeen und Bakterien
Angenommen, eine Zellpopulation vergrößert sich innerhalb von 10h von 10^3 Zellen/ml auf 10^12 Zellen/ml.
Berechnen sie die Generationszeit und die Teilungsrate (log2 gleich 0,3)
Nenne sie 4 Umweltfaktoren die das Wachstum von Bakterien beeinflussen (hdjffjstoffe sind nicht gemeint)
Temperatur
Sauerstoff
PH-Wert
Salzgehalt / Wasseraktivität
Nennen sie 3 Substrate für die Methanbildung durch methanogene Archaeen.
Wo müssen sie suchen, wenn sie Methanogene in der Umwelt finden möchten?
Substrate des CO2-Typs
Methylierte Substrate
Acetotrophe Substrate
Strikt anaerob
Einige Thermophile
Anoxische Gewässersedimente
Moore
Beschreiben sie kurz ein Experiment zur Identifizierung Kohlendioxid fixierender Organismen in einer Umweltprobe
Morphologische / physiologische Merkmale
Gram-Test
API-Test
Ermittlung Verwertbarkeit ausgesuchter Energie,- Kohlenstoffquellen
Bakterien einer Reinkultur in
einheitlichen,
vorgefertigten,
gut vergleichbaren Nährböden
definierter Zusammenstellung
Positive Reaktionen
-> Trübung/ Farbumschlag
Was ist Quorum sensing?
Nennen sie 2 Vorgänge die über Quorum sensing gesteuert werden können
Dichteabhängige Genregulation
Messung er Populationsdichte über chem. Kommunikation
(Autoinducer)
BSP 1
Aliivibrio fischeri
Luciferin-Luciferase-Reaktion
-> Bakterien leuchten erst, wenn genügend Artgenossen in der Nähe sind
BSP 2
Fruchtkörperbildung bei Myxobakterien
Mechanismen der Pathenogenese.
Welche prinzipiellen Schritte finden bei der Infektion eines Darmepithels zB durch Salmonellen statt.
Erläutern sie anhand einer Skizze
Kontak
Anheftung an Haut / Schleimhaut
Durchdringen des Epithels
Kolonisation + Wachstum
Bildung Virulenzfaktoren
-> Toxizität
-> erhöhte Eindringungsfähigkeit
Schädigung des Gewebes + Krankheit
-> Injektion von Proteinen
-> Störung von Schaltvorgängen
-> Umlagerung des Zytoskeletts
-> Aufnahme des Bakeriums
Beschreiben sie kurz die Symbiose zwischen Rhizobien und Leguminosen - wie profitieren beide Organismen voneinander?
Leguminose scheidet ord. Stoffe aus
-> Anlocken und Anheften von Rhizobien
(Stickstofffixierende Bakterien)
-> Vermehrung in Infektionsschlauch
-> Wurzelknöllchen
Mithilfe Nitrogenase Umwandlung von
Luftstickstoff in Ammoniak
Abgabe Stickstoffverbindungen an Pflanze
Pflanze gibt org. Verbindungen aus Photosynthese ab
Was ist ein Komplexmedium?
Nenne sie ein Beispiel aus dem Praktikum und erläutern sie
Enthalten mind. eine chemisch nicht definierte Komponente
Häufig ein / mehrere Abbauprodukte nahrhaften tierischen / pflanzlichen Materials
Kasein
Blut
Organismenvielfalt kaum eingeschränkt
Luria-Bertani-Medium
Transformation von Acinetobacter sp.
Durch eine Mutation ist Wachstum auf mineralischen Nährmedien unmöglich, dafür aber auf Komplexmedium
Für die Identifizierung eines Mikroorganismus spielt die Beschreibung der Kolonienmorphologie eine Rolle.
Welche Vorabinformationen dürfen dabei nicht fehlen?
Morphologiemerkmale
Farbe
Form
Geruch
Konsistenz
Oberfläche
Profil
Untersuchungsdaten
Alter
Agartyp
Herkunft der Probe
Inkubationsbedingungen
Physiologie / Biochemie
Endospore
Stoffwechseltyp
Was verstehen sie unter “Autoklavieren” und warum wird diese Methode in dieser Weise durchgeführt?
121°C
20 Min
1 bar Überdruck
Dampfdruck-Sterilisierung von Nährmedien
Selbst Endosporen können abgetötet werden
Was haben sie im Praktikum als “Mikrokultur” kennengelernt?
Wie haben sie eine solche hergestellt und welchem Zweck diente diese Vorgehensweise?
Kulturverfahren im kleinen Maßstab
Agar mit Pipette auf Objektträger tropfen
Beimpfung mit Organismus
Deckglas auflegen
Inkubation
Mikroskopieren des Zellwachstums
Gute Präparate für Mikroskopie
Definieren sie das Prinzip der Anreicherung von Bakterien und erläutern sie es anhand eines Beispiels aus dem Praktikums
Ziel:
Population einer Probe so zu vermehren,
dass ein Vielfaches der MO-Menge
für weitere Untersuchungen zur Verfügung steht
BSP
Azotobacter
Gartenerde und Mannitol als Kohlenstoff,- Energiequelle
Für 30°C unter aeroben Bedingungen für 3-5 Tage unbewegt im Dunkeln inkubieren
Kahmhaut entnehmen
Azotobacter setzt sich gegen Clostridium durch
(bräuchte anaerobe Bedingungen)
Wie groß ist eine E.coli Zelle und wie erscheint sie ihnen im mikroskopischen Bild im Phasenkontrast?
Skizzieren sie
Breite: 1ym
Was ist ein Antibiotikum?
Definieren Sie
Antimikrobielle Agenzien die (meist) natürlicherweise von MOs synthetisiert werden
Greift essentielle + universelle Bestandteile von Bakterien an
-> effizienter Angriffsort
Wie errechnet sich die Gesamtvergrößerung beim Mikroskopieren und wie groß war sie maximal im Standartphasenkontrast im Praktikum?
Vergrößerung(gesamt) = Vergrößerung(objektiv) x Vergrößung(okular)
Maximal = 40er Objektiv und 10er Okular
= 400-fache Vergrößerung
Wie unterscheiden sich Pilzsporen von Bakteriensporen?
Nennen sie je eine Spezies mit der sie im Kurs gearbeitet haben
Pilzspore
Bakterienspore
Keine Dauerform
Dauerform
Hitzeempfindlich
/
Trichoderma sp.
Penicillium sp.
Escherichia coli
Bacillus subtilis
Was ist Amylose?
Stärke
Organische Verbindung
Polysaccharid aus a-D-Glukose-Einheit
20-30% Amylose
70-80% Amylopektin
Einer der wichtigsten biologischen polymeren Substrate
-> Energielieferant
-> Speicherstoff
Die meisten Bakterien liegen in Reinkultur vor
hahahah nope
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