Altklausurfragen 18,19,22(?),23(?)

Sandra AKs

Welche Mikroorganismen bilden die folgenden Verbindungen bzw. Strukturen? Geben Sie eine typische Eigenschaft (Funktion, Vorkommen in der Zelle etc.) sowie möglichst eingegrenzt die zugehörige charakteristische Organismengruppe an (Sammelbegriff oder Gattungsname ausreichend) und vervollständigen Sie die Tabelle!

Sandra AKs

Welche metabolischen Eigenschaften hat ein chemo-organo-heterotropher-Mikroorganismus? Nennen Sie bitte ein Beispiel aus der Vorlesung oder dem Praktikum mit diesem Stoffwechseltyp! (Gattungsname ausreichend)

• “chemo”:

• “organo”:

• “hetero”:

• Beispiel:

Sandra AKs

Der Chemienobelpreis des Jahres 2020 wurde an die Mikrobiologinnen E. Charpentier und J. Doudna für eine Entdeckung verliehen, die ursprünglich in Mikroorganismen gemacht wurde. Worum handelt es sich dabei, und welche natürliche Bedeutung hat das entdeckte Phänomen in diesen Mikroorganismen? (Hinweis: Nicht gemeint sind hier mögliche, daraus resultierende biotechnologische Anwendungen). (3P)

Sandra AKs (und Ergänzung damit ihr mehrere Alternativen kennt)

Vervollständigen Sie die folgende Tabelle mit Angaben über verschiedene mikrobiell verursachte Infektionen und ergänzen Sie den vollständigen Namen des Erregers, die resultierende Krankheit (bzw. Symptomatik) und den zugrundeliegenden Übertragungsweg.

Sandra AKs

Der Genus Streptomyces wurde im Jahr 2016 zur “Mikrobe des Jahres” gewählt. Ordnen Sie diese Organismen kurz systematisch ein und beschreiben Sie deren morphologische Besonderheiten. Erklären Sie anhand zweier Beispiele, inwiefern sie für uns im Alltag relevant sind.

Sandra AKs [Antwort neu]

Im Mikrobiologie-Praktikum ist Ihre Flüssigkultur von Clostridium pasteurianum versehentlich mit einem unbekannten Gram-negativen Bakterium kontaminiert worden. Wie kommen Sie auf schnellsten Wege und ohne Zuhilfenahme von Impföse und Mikroskop wieder zu einer Reinkultur von C. pasteurianum? Begründen Sie kurz Ihr Vorgehen. (3 P)

Sandra AKs [Antwort neu]

Ihr Biotechnologie-Unternehmen soll einen Mikroorganismus isolieren, der zur Produktion von Biogas verwendet werden kann. (Je 1 P)

a) Was ist der Hauptbestandteil von Biogas? (Name, Formel)

b) An welchen Umweltstandorten könnten Sie geeignetes Probematerial zum Animpfen der Kultur entnehmen?

c) Was würden Sie als Elektronenakzeptor und Elektronendonor für die Kultivierung anbieten?

d) Welches ungewöhnliche Spurenelement müsste das Kultivierungsmedium weiterhin enthalten und weshalb?

e) Wie müsste die Anreicherungskultur in Bezug auf Sauerstoff inkubiert werden und warum?

Sandra AKs

Vervollständigen Sie die fehlenden Details zum folgenden Gärschema. (Sorry Abbildung musste ich selbst machen).

Was ist die Winogradski-Säule? Erklären Sie ihren Aufbau (1P) und benennen Sie mindestens drei unterschiedliche Gruppen von phototrophen Bakterien, die wir darin finden (je 0,5P). Wie verteilen sie sich über die Tiefe und wodurch wird diese Verteilung verursacht (1,5P)? (6P)

Sandra AKs

Welche der folgenden Aussagen zur mikrobiellen Systematik sind korrekt?

1) Die phylogenetische Taxonomie basiert auf molekularen Merkmalen.

2) Die Bakterien sind erst nach dem Archaikum entstanden.

3) In der taxonomischen Hierarchie ist die Klasse der Ordnung übergeordnet.

4) Die bakterielle Zellwand besteht aus Phosphoesterlipiden.

5) Mycoplasmen und Mycobakterien sind Gram-positive Actinomyceten.

□ nur 1 und 3 □ nur 1,3 und 4 □ nur 2,4 und 5

□ nur 2 und 3 und 5 □ nur 1 und 5 sind korrekt!

Sandra AKs

a) Welcher dieser beiden Mikroorganismen kann in der grundlegenden Redoxreaktion seines Stoffwechsels mehr Energie konservieren?

• ein Wasserstoff-oxidierender Sulfatreduzierer

• ein Schwefelwasserstoff-oxidierender Denitrifizierer

Beachten Sie dazu die Redoxpotentiale der folgenden Redoxpaare:

2H+/ H2 E_0’= -420 mV

SO4^2- / H2S E_0’ = -220 mV

NO3-/ 0.5 N2 E_0’ = +740 mV

b) Begründen Sie Ihre Antwort. Berechnen Sie die Potentialdifferenz für die zugrundeliegenden Redoxreaktionen. Ist einer der beiden Mikroorganismen chemoorganoheterotroph?

Benennen Sie die einzelnen Stoffwechselwege und Teilprozesse im folgenden mikrobiellen Stickstoffkreislauf (4P).

Welche der folgenden Aussagen zum mikrobielllen Schwefelkreislauf sind korrekt (2P)?

1) Sulfatreduzierer sind immer chemolithoautotroph

2) Sulfid (HS^-) kann sowohl phototroph als auch gekoppelt an eine Atmung zu Sulfat oxidiert werden.

3) Thiomargarita spp. speichert sowohl elementaren Schwefel als auch Sulfat in seiner Vakuole

4) Acidithiobacillus ferrooxidans produziert Schwefelsäure um damit mobilisiertes Eisen(III) in Lösung zu halten.

5) Sulfatreduzierer sind meistens Gammaproteibakterien.

Sandra AKs

Mit welchem Testverfahren lässt sich der Zellwandaufbau von Bakterien bestimmen? (2 P)

1) Betalactamase-Test

2) Glycosid-Test

3) KOH-Test

4) Indol-Test

5) Gram-Färbung

Sandra AKs (& kinda 19/20)

Typische Zellanordnungen kokkenförmiger Bakterien spiegeln sich oft in deren Gattungsnamen wider. Skizzieren Sie, welche Anordnung Sie im mikroskopischen Bild für die folgenden Mikroorganismen erwarten würden (mindestens je 7 Zellen)! (1,5P)

Wodurch entstehen geordnete Muster? (0,5P)

Sandras AKs

Bitte unterstreichen Sie alle zutreffenden, bzw durchstreichen Sie alle unzutreffenden Aussagen (Je 0,5 P)

Carboxysomen…

• dienen als Kohlenstoffspeicher / der Carbonatmung / der Fixierung von CO2

• enthalten das Enzym RuBisCo / Pyruvat-Decarboxylase

• sind von einer Proteinhülle / Lipid-Membran umgeben

• kommen nur in autotrophen / heterotrophen Mikroorganismen vor

Sandra AKs

Nitrifikation ist eine bedeutsame Komponente des mikrobiellen Stickstoffkreislaufs. Was ist der Elektronendonor, was der Elektronenaktzeptor, was das terminale Oxidationsprodukt der Nitrifikation (je 0,5 P)? Gibt es ein Zwischenprodukt, wenn ja welches? (0,5 P). Chemische Formeln bitte korrekt mit Ladung ausschreiben.

Nennen Sie zwei typische Vertreter der an Nitrifikation beteiligten Bakterien (Gattungsname genüht, je 0,5 P)

Erklären Sie je ein Fallbeispiel, wie sich die Nitrifikation positiv oder negativ auf unsere Umwelt auswirken kann. bzw gezielt anwenden lässt (je 1 P)

Sandra AKs

Ordnen Sie die folgenden Mikroorganismen den jeweiligen Stoffwechseltypen und Gruppen zu (jeweils 3 Kreuzchen korrekt platzieren, je 0,5 P falsche Antwort gibt Abzug).

Sandra AKs

Im Sediment eines Stehgewässers findet man über die Tiefe eine typische Stratifizierung fakultativ aerober und anaerober MOs. Ordnen Sie die folgendenMikroben über die Tiefe ein (#1-3, von oben nach unten, je 0,5 P) und nennen Sie je 2 wichtige Stoffwechselmerkmale (z.B. Atmungstyp, Stoffwechseltyp, Verhältnis zu Sauerstoff, je 0,5 P), die diese Stratifizierung begründen.

• Desulfobacter spp.

• Methanobacterium spp.

• Magnetospirillum hryphiswaldense

AK 18/19 & 19/20

Aussagen zur Phasenkontrastmikroskopie… (Ankreuzen) 2P

Phasenkontrastmikroskopie …

• erfordert Immersionsöl

• erlaubt Lebendbeobachtung von Bakterienzellen

• erlaubt im Vergleich zu Hellfeldmikroskopie deutlich höheres Auflösungsvermögen

• macht Unterschiede im Brechungsindex von Objekt sichtbar

• beruht auf Phasenverschiebung und Interferenz des Lichts

AK 18/19 & 19/20

Welche Funktion hat Immersionsöl bei Lichtmikroskopie

AK 19/20 [Antwort neu]

Für die Untersuchung eines Präparates soll Beobachtung unter höchstmöglicher Auflösung (Schlaganfall?)

1) 64-fache Vergrößerung und nA von 1,4

2) 100-fache Vergrößerung (Öl-Immersion) nA von 1,4

Ist eines der Objektive besser geeignet (0,5 P)? Begründen Sie kurz (0,5 P).

AK 19/20

Aussagen über Penicillin, welche richtig? (Anreuzen)

• gehört zu den Betalactamasen und inhibiert die Neusynthese von Zellwandmaterial

• inhibiert spezifisch die Transpeptidase und unterbindet die Ausbildung der Peptid-Seitenketten bei der Quervernetzung der bakteriellen Zellwände

• ist eine Amylo-1,6-glycosidase (Endoglucanase) und spaltet glykosidische Bindungen zwischen den Glucoseeinheiten der bakteriellen Zellwand

• ist eine Muramidase und spaltet Beta-1,4,glykosidische Bindungen zwischen N-Acetylmuraminsäure und N-Acetylglucosamin

• bindet Kalzium in äußeren Membran Gram-negativer Bakterien, wodurch die Membran destabilisiert wird und die Zelle lysiert

AK 19/20

Clostridium pasteurianum (Ankreuzen)

• Grampositiv

• obligat aerob

• Endosporenbilder

• N2-Fixierung

• Granulare als Speicherstoff

AK 19/20

Agar-Funktionen (Ankreuzen)

• pH-stabilisierend

• tötet unerwünschte Keime ab

• liefert Spurenelemente

• Nährlösung verfestigen

• Zellen osmotisch stabilisierend

AK 19/20

Lösungen von Keimen und Dauerform befreien? (?)

AK 19/20

Pigmente, die UV-Schutz der Luftkeime liefern

AK 19/20

Generationszeit (g) (Definiiton)

Wie kann man experimentell getestet werden, ob Mikroorganismen extrazellulär wirksame Gelatinasen bilden? Wie äußerst sich ein positives Ergebnis:

AK 19/20

Testkeim auf Blutagar. Medium um Kolonien färbt grün. Name der Reaktion und wodurch entsteht die grüne Färnbung

AK 19/20

Zu welcher Klasse Antibiotike zählt Penicillin? Gegen welche Gram-Bakterien nicht gut wirksam, warum?

IMVic-Test: Bezeichnugnen ausführen, Nachweis von ?, Testresultate bei E. coli

Biochemische Tests zur Differenzierung

Welche Reagenzen für welchen Nachweis? (je 1P)

(Bromthymolblau, nicht Bromphenolblau)

AK 19/20

Im Diagramm sehen Sie die Veränderung der optischen Dichte (OD) von vier identischen E. coli-Kulturen, die jedoch bei verschiedenen Temperaturen inkubiert wurden, halblogarithmisch gegen die Zeit aufgetragen

a) Mit welchem Messgerät könnten die OD-Werte bestimmt worden sein?

b) Spiegelt die Veränderung der optischen Dichte die Veränderung der Gesamt- oder die der Lebendzellzahl in den Kulturansätzen wieder?

c) Wie nennt sich die Wachstumsphase

d) Berechnung der Verdopplungszeit

AK 19/20

4 physikochemische Extremgebiete extremophiler MOs

AK 19/20

Richtig oder Falsch: Kultivierung von MOs

• in anexischen Kulturen stammen alle Individuen von einer Zelle ab

• Synthrophe MOs können nicht in Reinkultur kultiviert werden

• Autotrophe MOs benötigen organische und eine anorganische C-Quelle

AK 19/20 [neue Antwort]

(Ich weiß leider nicht wie die Frage gestellt war, könnte auch eine Ergänzungstabelle gewesen sein)

Nenne 3 verschiedene MOs mit jeweiligen zellulären Differenzierungen und Funktionen

AK 19/20

Nenne drei grundlegende Unterschiede zwischen Gärung und Atmung

AK 19/20 [neue Antwort]

Nenne zwei untersch. Verfahren zur mikrobiellen N2-Eliminierung in der Abwasserbehandlung. (1P)

Welche N-Spezies sind an der Umsetzung beteiligt? (2P, Sequenz muss nicht stöchiometrisch ausgeglichen sein)

Erklären Sie, welcher Prozess einfacher (1P) und kostengünstiger (2P) ist.

AK 19/20

Nenne zwei Eigenschaften von Lipid A

AK 19/20

Was sind nosokomiale Erreger?

Wie nennt sich dieses Molekül? Wo kommt es vor?

AK 19/20

Was bedeutet Bioremidiation? Wo kommt es zur Anwendung?

E. coli

a) Begeißelungstyp? Skizze & Beschriftung

b) Flagellenrotation in Medium ohne Attraktant -> Skizze

c) mit Attraktant -> Skizze

AK 18/19

Sterifiltration ist eine gängige Methode um Baterienzellen von Lösungen abzutrennen. Mit einem Membranfilter welcher Porengröße würden Sie Flüssigkeiten sterilisieren? (1P)

• 0,2 µm

• 2 µm

• 20 µm

• 200 µm

• 2 mm

AK 18/19

Welche der folgenden Methoden ist zur Bestimmung der Lebendzahl in einer Bakterienkultur geeignet? (2P)

1) Mikroskopische Auszählung in der Thomakammer

2) Photometrische Messung der Trübung einer Kultur

3) Ausplattieren auf HD-Universalmedium, Bebrüten und Auszählen der Kolonien

4) Durchflusszytometrie (z.B. Coulter Counter)

5) Bestimmung der wahrscheinlichsten Keimzahl (MPN) in Universalmedium

Ak 18/19

Welche der nachstehenden Aussagen treffen zu?

Milchsäurebakterien der Spezies Streptococcus salivarius…

1) nutzen aerob Milchsäure als Elektronendonor für Laktatatmung

2) sind Gramnegativ

3) betreiben einen aerotoleranten Gärungsstoffwechsel

4) bilden blaue schleimige Kolonien auf Mitis-Salivarius-Tellurit-Agar

5) sind immer strikt anaerobe Sporenbildner

AK 18/19

Welche der folgenden Eigenschaften zeichnen Bakterien der Gattung Anabeana aus? (2P)

1) Morphologie: einzellige Stäbchen

2) Gram-positiv

3) Fähigkeit zur Stickstoff-Fixierung

4) Fähigkeit zur oxygenen Photosynthese

5) Betreiben obligat anaerobe Photosynthese

AK 18/19

Welche der folgenden Nachweismethoden aus dem IMViC-Testverfahren ist für den Nachweis von Acetoin in mikrobiologischen Kulturen geeignet?

• Indoltest

• Methylrot-Test

• Voges-Proskauer-Reaktion

• Inositol-Test

• Citratlyase-Test

AK 18/19

In einer Wasserprobe aus dem Roten Main wurde Escherichia coli nachgewiesen. Welche Tests für diesen Nachweis fielen positiv aus? (2P)

1) Gram-Färbung der Zellen

2) Cytochrom-c-Oxidase-Test

3) Voges-Proskauer-Test

4) Methylrot-Test

5) Test auf Vorhandensein von Tryptophanase

Ak 18/19

Welche der folgenden Aussagen trifft zu? Der Test auf bakteriellen Stärkeabbau… (2P)

1) beruht auf Nachweis von Aktivität des Enzyms Amylo-1,6-Glucosidase

2) ist positiv, wenn nach Zugabe von Iod-Kaliumiodid-Lösung eine tiefviolette Farbe auftritt

3) basiert auf der Verwendung von Stärkeagar und Kovacs-Reagenz

4) ist bei Bacillus megaterium positiv

5) ist ein wichtiges diagnostisches Kriterium zur Differenzierung von Milchsäurebakterien

AK 18/19

Welche der folgenden Elemente sind essentielle Bestandteile der bakteriellen Biomasse und müssen daher grundsätzlich als Nährelemente in Wachstumsmedien vorhanden sein? (2P)

1) Ca, Mg, S

2) Na, Li

3) N, P

4) Te, Cl

5) K

AK 18/19

Was wird in der Mikrobiologie unter Pasteurisieren verstanden?

• Abflammen feuerfester Gegenstännde zur Keimfreimachung

• Heißluftsterilisation mit trockener Hitze für 2 Stunden bei 170°C

• fraktionierte Sterilisation im strömenden Dampf bei 100°C mit anschließender Bebrütung bei 25-30°C

• kurzzeitiges Erhitzen auf 60-90°C zur Abtötung vegetativer Zellen

• Keimabtrennung mit Hilfe einer Kuchenfiltration

AK 18/19

Auf welche der folgenden Zellen wirkt Penicillin hauptsächlich? (1P)

• ruhende Zellen, die sich nicht vermehren

• abgestorbene Zellen

• hauptsächlich Gram-positive Bacteria

• hauptsächlich Gram-negative Bacteria

• Sphäroplasten

AK 18/19

Welche der folgenden Vorgänge spielen eine Rolle bei der Photooxidation in lebenden Bakterienzellen?

1) Energetische Anregung von Zellpigmenten durch Lichtabsorption

2) Bildung von Singulett-Sauerstoff

3) Oxidativer Abbau von Bacteriochlorophyll

4) Aktivierung des Enzyms Photoreduktase

5) Photophosphorylierung bei der Lichtreation

AK 18/19

Mit Hilfe welcher Enzyme schützen sich viele Bakterien vor reaktiven Sauerstoffspezies? (2P)

1) Peroxidase

2) Katalase

3) Superoxid-Dismutase

4) Superoxid-Reduktase

5) Singulett-Permutase

AK 18/19

Antibiotika: Welche der folgenden Aussagen treffen zu?

1) Antibiotika werden durch Pilze und Bakterien produziert

2) Antibiotika greifen ausschließlich in die bakterielle Zellwandsynthese ein

3) Die Antibiotika_Sentitivität eines Organismus kann mithilfe von Antibiogrammen nachgewiesen werden

4) Unter Laborbedingungen werden Antibiotika als Sekundärmetabolite ab der spätexponentiellen Wachstumsphase gebildet

5) Antibiotika töten nur pathogene Keime ab

AK 18/19

Antibiotika: Welche der folgenden Aussagen treffen zu?

Saccharomyces cervisiae, die Bäckerhefe...

1) gehört zu den Hefebakterien

2) Gehört zu den Schlauchpilzen (Asomyceten)

3) Betreibt unter anaeroben Bedingungen alkoholische Gärung

4) Hat einen strikt anaeroben Stoffwechsel

5) Vermehrt sich durch Sprossung

AK 18/19

Welche der Aussagen sind richtig?

1) aus dentalem Plaque wurde im Praktikum Pseudomonas aeruginosa angereichert

2) Pseudomonas aeruginos betreibt als Milchsäurenbakterium homofermentative Milchsäure-Gärung

3) Enterobacter aerogenes dient als Indikator für fäkale Verunreinigungen

4) Enterobacter aerogenes bildet auf EMB-Agar metallisch glänzende Kolonien

5) Escherichia coli spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Karies↔

AK 18/19

Auf welchem Medium kann getestet werden, ob ein Mikroorganismus extrazelluläre

Proteasen bildet?

• Blutagar

• Stärkeagar

• Caseinat-Agar

• Eosin-Methylenblau-(EMB)Agar

• Mitis-Salivarius-Tellurit-(MST)Agar

AK 18/19

Mit welcher chemischen Energieform (je 1P) wird der Flagellenmotor angetrieben in

a) Eubakterien

b) Archäen

AK 18/19

Die folgende Abbildung veranschaulicht die Evolution der drei Reiche bzw. Domänen des Lebens.

a) Vervollständigen Sie die Darstellung durch Beschriftung der leeren Felder! (je 0,5P)

b) Der dargestellte Stammbaum beruht auf der vergleichenden Sequenzanalyse eines bestimmten biologischen Moleküls. Um welches Molekül handelt es sich?

c) Welcher Wissenschaftler war entscheidend bei der Aufklärung der dargestellten Verwandtschaftsbeziehungen beteiligt?

AK 18/19

Schematisch dargestellt ist ein mikrobieller Stoffwechselweg mit beteiligten Teilreaktionen, Intermedianten, Enzymen und Co-Enzymen

a) Um welchen Stoffwechselweg handelt es sich

b) Tragen Sie in die gestrichelten Felder die fehlenden Namen oder Strukturformeln ein

AK 18/19

Welche Mikrorganismen synthetisieren die folgenden Verbindungen bzw. Strukturen? Geben Sie eine typische Eigenschaft (Funktion, Vorkommen in Zelle etc.) sowie die zugehörige Organismengruppe an (Sammelbegriff oder Gattungsname ausreichend) und vervollständigen Sie die Tabelle! (je 1P)

AK 18/19 [neue Antwort]

Sowohl Bier als auch Tequila (Destilat aus vergorenem Agavensaft) enthalten Ethanol, der allerdings aus unterschiedlichen Kohlenstoffatomen der vergorenen Glukose stammt. Begründen Sie dies kurz und benennen Sie die jeweils beteiligten Stoffwechselwege und Organismen!

AK 18/19

Die Mikrobe des Jahres 2019 ist der Mikroorganismus Magnetospirillum (gryphiswaldense) was wissen Sie über:

a) dessen Vorkommen

b) seine charakteristische Organellen und deren Funktion

c) die phylogenetische Zugehörigkeit

AK 18/19 [Antwort neu]

Sie erhalten die Aufgabe einen Mikroorganismus zu isolieren, der molekularen Stickstoff fixiert. (Stickstofffixierung)

a) Wo könnten Sie geeignetes Probenmaterial zum Animpfen der Kultur entnehmen? (1P)

b) Wodurch kann eine selektive Anreicherung im Medium erzielt werden? (1P)

c) Welches ungewöhnliche Spurenelement müssten Sie dem Kultivierungsmedium zusetzen und weshalb? (1P)

d) Zu welcher Gattung bzw. Bakteriengruppe könnte ein Isolat möglicherweise gehören? (1P)

e) Geben Sie die korrekt ausgeglichene Reaktionsgleichung (Summenformel) für die biologische Stickstofffixierung an!

AK 18/19

Welche Veränderungen findet man in der Zusammensetzung der Cytoplasmamembran, wenn mesophile Bakterien bei Temperaturen kultiviert werden, die unter ihren Temperaturoptimum liegen? (2P)

AK18/19

Was versteht man unter Sulfat-Atmung? Beantworten Sie dazu folgende Fragen: (4P)

a) Dient Sulfat als Elektronenaktzeptor oder donor?

b) Erfordert dieser Prozess die Anwesenheit von Sauerstoff?

c) Entsteht dabei Schwefelsäure oder H2S?

d) Findet der Prozess vor allem in marinen Sedimenten oder bei mikrobiellen Erzlaugung statt?

AK 18/19 [Antwort neu]

Wodurch unterscheidet sich die Photosynthese der grünen Pflanzen von der Photosynthese bei Schwefelpurpurbakterien? (je 2 Merkmale, 4P)

AK 18/19

Um einen bekannten Mikroorganismus zweifelfrei als Erreger einer Infektionskrankheit zu überführen, wurden dem deutschen Mikrobiolgen Robert Koch vier experimentell überprüfbare Postulate formuliert. Was besagen diese jeweils? (4P)

AK 18/19 [Antwort neu]

Reisfelder emittieren erhebliche Mengen an Methan. Es wurde dabei allerdings beobachtet, dass nach Düngung mit Nitrat die Methanemissionen zurückgeht. Warum? Erläutern Sie kurz die zugrundeliegenden mikrobiellen Prozesse! (4P)