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Ein mikroskopisch kleines Lebewesen, das mit bloßem Auge nicht sichtbar ist

(Bspw. Bakterien, Viren, Pilze und Einzeller)

Die meisten MO bewegen sich im grössenbereich von 0,1-100 mikrometer

(Viren<Bakterien<einzellige Pilze<protozoen)

Nein

(Prokaryot, DNA frei im Zellplasma)

Der Bereich einer prokaryotenzelle in dem sich das (ringförmige) frei im Zellplasma liegende erbmaterial befindet

—> nicht von einer Membran umgeben

Nein, sie können sich in verschiedenen zellverbänden organisieren (einzeln, Kolonien, biofilme)

Sichtbare Ansammlung genau identischer bakterienzellen die aus einer einzelnen Zelle durch wiederholte Trennung entstanden ist

1664 beschrieb Robert Hooke erstmals Mikroorganismen

1684 antoni van Leenwenhoek erste Visualisierung vom Bakterien und erste Veröffentlichungen

Vorteile:

• sehr hohe Auflösung, viel höher als bei lichtmikroskopen

• Detaillierte Darstellung von zellstrukturen (ermöglicht Betrachtung von Organellen, Viren und Makromolekülen)

• Große Vergrößerung (bis zur 10millionen fach)

• Untersuchung von toten und teilweise auch lebenden Proben

Nachteile

• sehr teuer

• Aufwendige probenpräparation

• Kann keine lebenden Zellen direkt beobachten

• Komplexe Bedienung

Bezeichnet die kleinste noch unterscheidbare Distanz zwischen zwei Punkten

Sie bestimmt wie detailliert ein Objekt sichtbar ist

Bei etwa 200 nm (0,2mikrometer)

Also können Punkte die näher als 200nm beieinander liegen nicht mehr als getrennt wahrgenommen werden

Die gram Färbung dient zur Unterscheidung von bakterienarten anhand ihrer zellwandstruktur , sie teilt Bakterien in zwei Gruppen ein:

• gram positive (dicke peptidoglykan Schicht, färben s. Violett)

• Gram negative (dünne peptidoglykan Schicht& äußere Membran, Färben sich rot)

—> Methode hilft bei der Diagnose von Infektionen und der Wahl geeigneter Antibiotika, da gram negative oft resistenter sind

Steril bedeutet dass ein Objekt oder eine Substanz frei von allen Mikroorganismen und deren Sporen ist

Es wird durch spezielle Verfahren wie autoklavien oder filtration erreicht

Das Experiment zeigte, dass Mikroorganismen nicht spontan entstehen

Beendete Kontroverse über spontane Entstehung von leben für immer!

Nährlösung (n. Keimfrei) in Kolben —> umbiegen des kolbenhalses

—> Abtötung der Keime in Lösung (Hitze) —> nach wenigen Tagen Staub und Keime am Hauseingang aber nicht in der Lösung

—> Schwenkung d Kolbens (mischen sterile und kontaminierte Flüssigkeit) resultiert schnell in komplett bewachsener Lösung

Entwicklung von Impfstoffen

Einführung d Begriffes Mikrobiologie

Entdeckung d. Mikrobiellen fermentation

Pasteurisierung

Verbesserung d. Wein und Seiden Produktion

Tuberkulose (mycobacterium tuberculosis)

Pneumonia (Lungenentzündung) (streptococcus pneumoniae)

Cholera ( vibrio cholerae)

Grippe (Influenza) (influenzaviren zb H1N1)

Masern. (Masernvirus)

Hepatitis (Versch. Hepatitisviren)

Lister: antisepsis (gegen Fäulnis)

Machten die Bedeutung von Sterilisation klar, führten zur Entwicklung von sterilisationsverfahren

—> antiseptische Chirurgie senkten postop wundinfektionen drastisch

—> Senkung d Sterblichkeitsrate

—> Beweis d keimtheorie

Vier Kriterien die verwendet werden um den Zusammenhang zwischen einem bestimmten Mikroorganismus und einer bestimmten Krankheit nachzuweisen.

1884 von Koch formuliere, bildeten Grundlage für Mikrobiologie und krankheitsursachenforschung

1)der MO muss in allen fällen der Krankheit vorhanden sein

2) der MO muss aus dem erkrankten Wirt isoliert und in Reinkultur gezüchtet werden können

3) der isolierte MO muss in einem gesunden Wirt die gleiche Krankheit verursachen

4) der MO muss wieder aus dem infizierten Wirt isoliert werden können

• Entwicklung der petri schale

• Mikrobielle Taxonomie

• Forschung & Entwicklung von färbemethoden und mikroskopie Techniken

• Entwicklung d Impfung gg Milzbrand

• Forschung zu krankheitsübertragung und Epidemien

bezeichnet die Aufnahme und Integration von fremder DNA aus der Umgebung in das eigene Genom einer bakterienzelle.

• Prozess ermöglicht es Bakterien neue genetische Eigenschaften zu erwerben (große Bedeutung in Natur und Biotechnologie)

1. Stoffwechsel (Metabolismus)

Zellen nehmen Nährstoffe aus ihrer Umgebung aus, bauen diese ab (katabolismus) um Energie zu gewinnen& nutzen diese Energie um Bausteine für ihre Struktur und Funktion aufzubauen (Anabolismus)

1. Vermehrung und Wachstum

in der Lage sich durch Zellteilung zu vermehren

Wachstum durch die Aufnahme und Verarbeitung von Nährstoffen sowie Vergrößerung der zellmasse

1. Reizbarkeit und Reaktion auf die Umwelt (Anpassungsfähigkeit)

reagieren auf äußere Reize um ihr überleben zu sichern

Cyanobacterien (Blaualgen)

• Setzen durch oxygene Photosynthese Sauerstoff frei, vor ca 2.5 Mrd Jahren begannen cyanobakterien große Mengen Sauerstoff in die Atmosphäre abzugeben (Grundlage für höhere Lebensformen)

Das Mikrobiom ist die Gesamtheit aller Mikroorganismen sowieso deren genetisches Material die in einem bestimmten Lebensraum vorkommen

Bspw darmmikrobiom

Hilft bei der Verdauung und beeinflusst das immunsystem

Das Mikrobiom beeinflusst die Gesundheit einer Spezies, weil es wichtige Funktionen erfüllt

• Verdauung & Nährstoffaufnahme: Zersetzt unverdauliche Stoffe und produziert essentielle Nährstoffe.

• Immunsystem: Reguliert Abwehrmechanismen und schützt vor Krankheitserregern.

• Stoffwechsel: Beeinflusst Energiehaushalt und Hormonproduktion.

• Geistige Gesundheit: Steht in Verbindung mit dem Nervensystem und kann Stimmung sowie Verhalten beeinflussen.

Ein gestörtes Mikrobiom kann zu Krankheiten wie Entzündungen, Übergewicht oder psychischen Störungen führen.

Zellhülle von grampositiven Bakterien

- Dicke Peptidoglykanschicht (bis zu 40 Schichten)

-Teichonsäuren & Lipoteichonsäuren (für Stabilität & Anhaftung)

-Keine äussere Membran

-Plasmamembran darunter

Zellhülle von gramnegativen Bakterien

-dünne Peptidoglykanschicht

-äussere Membran mit Lipopolysacchariden (LPS, wirkt als Endotoxin)

-Periplasma (zwischen äußerer Membran & Plasmamembran)

-Plasmamembran ganz innen

unterscheidet basierend auf der Struktur der zellwand

• Grampositive Bakterien: Dicke Peptidoglykanschicht bindet den Kristallviolett-Farbstoff, der nach dem Auswaschen mit Alkohol erhalten bleibt - erscheinen violett.

• Gramnegative Bakterien: Dünne Peptidoglykanschicht, äußere Membran wird durch Alkohol entfernt, Farbstoff geht verloren. Nach Gegenfärbung mit Safranin - erscheinen rot/rosa.

Milchsäuregärung (Milchsäurebakterien) bspw lactobacillus

Herstellung von Joghurt, käse Sauerkraut etc. wandeln Zucker (bspw. Laktose) in Milchsäure um , ph wert Senkung (Konservierung Textur und geschmack)

Alkoholische Gärung (Hefen)

Produktion von Bier Wein etc und Brot

Hefen fermentieren Zucker zu Ethanol und Kohlendioxid

Im falle von Brot sorgt das CO2 für das aufgehen des Teigs, während Ethanol beim backen verdampft

Nein sie gilt nicht für Viren

Das Oberflächen-Volumen-Verhältnis (O/V-

Verhältnis) ist wichtig, weil es den Stoffaustausch beeinflusst:

• Kleine Zellen haben ein höheres O/V-Verhältnis, wodurch Nährstoffe schneller aufgenommen und Abfallstoffe effektiver abgegeben werden.

• Dadurch haben sie eine höhere Stoffwechselrate und können sich schneller teilen, was ihnen einen Wachstumsvorteil gegenüber größeren Zellen verschafft.

Die cytoplasmatische Membran ist eine gute Permeabilitätsbarriere, weil sie aus einer Phospholipid-Doppelschicht besteht, die:

• Hydrophobe Moleküle abweist und nur kleine, ungeladene Stoffe passieren lässt.

• Spezifische Transportproteine besitzt, die kontrollierten Stoffaustausch ermöglichen.

• Die Zelle vor schädlichen Substanzen schützt und ein stabiles inneres Milieu erhält.

Die cytoplasmatische Membran hat drei Hauptfunktionen:

1. Permeabilitätsbarriere → Kontrolliert den Stoffaustausch, verhindert unkontrolliertes Eindringen/Austreten von Substanzen.

2. Energiekonservierung → Ort der Atmungskette und Protonengradienten für ATP-Synthese.

3. Proteinverankerung → Trägt Transportproteine, Rezeptoren und Enzyme für Zellfunktionen.

1. Peptidoglykanschicht:

• Grampositiv: Dick (mehrere Schichten)

• Gramnegativ: Dünn (1-2 Schichten)

2. Teichonsäuren:

• Grampositiv: Vorhanden

• Gramnegativ: Nicht vorhanden

3. Äußere Membran:

• Grampositiv: Keine

• Gramnegativ: Vorhanden (mit Lipopolysacchariden, LPS)

4. Periplasma:

• Grampositiv: Kaum ausgeprägt

• Gramnegativ: Deutlich vorhanden

5. Gram-Färbung:

• Grampositiv: Violett

• Gramnegativ: Rot/Rosa

6. Toxine:

• Grampositiv: Meist Exotoxine

• Gramnegativ: Oft Endotoxine (LPS)

Besonderheiten:

• Grampositive Bakterien sind meist robuster gegenüber äußeren Einflüssen.

• Gramnegative Bakterien sind durch ihre äußere Membran oft resistenter gegenüber Antibiotika.

Die zellwand bietet strukturellen Halt, schützt vor osmotischem Druck und gibt Form

Aus N-Acetylglucosamin (NAG) und N-Acetylmuraminsäure (NAM)

Mykoplasmen besitzen keine Zellwand

Es spaltet die Beta 1,4 Bindung zwischen NAG und NAM und kommt in tränenflüssligkeit Speichel oder Eiweiß vor

Asexuelle Reproduktion durch Zellteilung in zwei identische Tochterzellen, z.b. escherichia coli

Lebensstil beschreibt die Rolle eines Bakteriums

Bspw Symbiose (Rhizobium mit Pflanzen)

Oder pathogenität (mycobacterium tuberculosis)

Gemeinschaft von Bakterien in einer selbstproduzierten Matrix, die Schutz vor Umweltfaktoren bietet

Plattierungsauszählung

(Koloniezählung nach Verdünnung)

• Die Minimal-, Optimal- und Maximaltemperaturen für Wachstum.

• Psychrophile Bakterien wachsen optimal bei niedrigen Temperaturen (0-15 °C), Mesophile bei mittleren Temperaturen (20-45 °C).

• Durch Anpassungen in der Membranzusammensetzung und Enzymstabilität.

• Bakterien, die nur ohne Sauerstoff wachsen können.

• Sterilisation: Abtötung aller Mikroorganismen.

• Tyndallisation: Mehrstufige Erhitzung zur Abtötung hitzeresistenter Sporen.

Stoffwechsel sind chemische Reaktionen in einer Zelle. Ein Metabolit ist ein Zwischenprodukt dieser Reaktionen.

• Anabolismus: Aufbauender Stoffwechsel.

• Katabolismus: Abbauender Stoffwechsel zur Energiegewinnung.

Makronährstoffe (C, H, O, N, P, S) werden in großen Mengen benötigt, Mikronährstoffe (z. B. Fe, Zn) in geringen Mengen.

Proteine, Lipide, polysaccharide

Vitamin B1 (Thiamin) ist wichtig für den Kohlenhydratstoffwechsel.

• Passiver Transport: Diffusion entlang eines Gradienten.

• Aktiver Transport: Energieverbrauch für den Transport.

• ABC-Transporter: ATP-abhängiges Transportsystem.

Aufnahme und Modifikation von Zuckern in die Zelle.

Glucose, weil sie effizient in Energie umgewandelt werden kann.

• Energiegewinnung ohne Sauerstoff.

• Beispiele: Milchsäuregärung, alkoholische Gärung.

• Um ATP ohne Sauerstoff zu erzeugen.

Enzyminduktion, Enzymhemmung, Genregulation.

• Sie regulieren die Genexpression. Ein Operator ist eine DNA-Region, die als Schalter fungiert.

• Zur Steigerung der Transkriptionsrate.

Hemmung der Transkription durch Repressoren.

Cyanobakterien. Sie sind Prokaryoten, Algen sind Eukaryoten.

In hydrothermalen Tiefseequellen.

• Prokaryoten: Kein Zellkern, keine Organellen.

• Eukaryoten: Zellkern, Organellen.

16S rRNA.

Mutation und horizontaler Gentransfer.

Kurze Generationszeit, hohe Mutationsrate.

Escherichia coli (Darmflora), Helicobacter pylori (Magengeschwür).

Durch Leghämoglobin, das Sauerstoff bindet.

Kohlenhydrate.

Pseudomonas aeruginosa.

Escherichia coli.

• Bdellovibrio bacteriovorus.

Clostridium botulinum, Bacteroides fragilis.

Clostridium botulinum, vorkommend in Konserven.

Glutamat.

Als Geschmacksverstärker in der Lebensmittelindustrie (z. B. Mononatriumglutamat in asiatischen

Speisen).

Eine der fünf Grundgeschmacksrichtungen, die herzhaft und würzig schmeckt.

Durch CO2-Produktion von Propionibacterium freudenreichii bei der Fermentation.

Fadenförmige, sporenbildende Bakterien. Sie überleben durch die Bildung von Sporen.

Antibiotika wie Streptomycin, Tetracyclin und Erythromycin.

In der PCR (Polymerase-Kettenreaktion) zur DNA-Amplifikation.

• Ein Archaeon ist ein einzelliges Mikroorganismus aus der Domäne Archaea.

• Unterschiede: Keine Peptidoglykan-Zellwand, Etherlipide in der Membran, andere Genexpressionsmechanismen.

• Biologische Methanbildung durch Archaeen.

• Relevanz: Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf und als Treibhausgas.

Nein, sie ist strikt anaerob.

• Aus einer Proteinhülle (Capsid) und Nukleinsäure (DNA oder RNA).

• Sie sind keine Lebewesen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel haben und sich nicht selbst replizieren können.

Vom lateinischen „Vacca" (Kuh), da Edward Jenner Kuhpocken zur Immunisierung gegen Pocken verwendete.

• Lytischer Zyklus: Virus vermehrt sich und zerstört die Wirtszelle.

• Lysogener Zyklus: Virus-DNA integriert sich ins Wirtsgenom und bleibt inaktiv.

• Temperente Phagen können beide Zyklen durchlaufen.