Vla_VirenBakterienArchaeaPilze

typischer regelmäßiger Wechsel zwichen einer haploiden und einer diploiden Entwicklungsphase (für meisten Eukaryoten)

Haplophase (Haploidie)

• wird durch die Meiose eingeleitet

Diplophase (Diploidie)

• kommt durch die Bfruchtung zustande

• viele Algen und tierische Einzeller

• Meiose unmittelbar nach der Befruchtung

• nur Zygote ist diploid

• zygotischer Kernphasenwechsel

• alle höheren Tiere, Kieselalgen

• Meiose unmittelbar vor der Befruchtung

• nur die reifen Gameten sind haploid

• gametischer Kernphasenwechsel

• alle Landpflanzen, einige Algen

• Meiose und Befruchtung aus 2 Generationen (eine haploide und eine diploide) verteilt

• heterophasischer Kernphasenwechsel

• stellt Hypothese dar, wie Organismen miteinander verwandt sind

• Phylogenie:

  • Stammesentwicklung

  • historischer Ablauf der Aufspaltung und Entwicklung der Lebewesen im Laufe der Erdgeschichte

  • entweder in ihrer Gesamtheit oder bezogen auf einzelne Verwandtschaftsgruppen

Theorie und Praxis der biologischen Klassifikation

• Wissenschaft der Klassifizierung von Lebewesen

• Einordnung nach bestimmten Kriterien in Kategorien/Gruppen = Taxa

Einordnung nach:

• morphologischen Merkmalen (Aussehen, Blütenbau,…)

• Erkenntnisse aus Mikroskopie, Physiologie, Biochemie, Genetik

= Klade = monophyletische Gruppe

• Gruppe von Lebewesen (oder Viren), die sich durch gemeinsame Merkmale beschreiben und von anderen Gruppen unterscheiden lässt

• einander entsprechende Strukturen, die bei verschiedenen Organismen oder innerhalb eins Organismus auftreten und auf gemeinsame Abstammung schließen lassen

• Aristoteles

• heute 8-9 Millionen Arten auf der Erde

  • davon ca. 1,2 Millionen dokumentiert und beschreiben

  • 80% unentdeckt

• Arten/Neuentdeckungen wollen eingeordnet, klassifiziert und benannt werden, sowie ihre Abstammung und Verwandtschaftsbeziehung zu bereits bekannten Arten beschriben werden

• wissenschaftliche Benennung

• Abgrenzung und Erkennung der systematischen Einheiten selbst (Taxonomie) und ihrer Hierarchie und Verwandtschaft (Systematik) sind davon unabhängig

• Carl von Linne 1758 - Systema Naturae (tierische Einteilung) Species Plantarum (pflanzliche Einteilung)

  • Botanik: Gattungsname, Artname

  • Zoologie: Gattungsname, Artname

  • Prokaryota

• binäre (oder bionominale) Namensgebung

  • der name besteht aus 2 Teilen, wobei es unterschiedliche Nomenklaturcodes gibt

  • Erste Namen wir GROSS geschrieben

• ähnliche Arten: Gattung

• ähnliche Gattungen: Familie

• ähnliche Familien: Ordnung

• ähnliche Ordnungen: Klasse

• ähnliche Klassen: Stamm

• ähnliche Stämme: Organismenreich

• ähnliche Reiche: Domäne

• grundlegender chemischer Aufbau

  • Makromoleküle (Polymere) aus den Elementen C, N, H, O

• Zelluläre Strukturen, Stoffwechsel

  • Plasmamembran und Ribosomen

  • viele Stoffwechselwege (zB. Glykolyse)

• Struktur des genetischen Materials

  • DNA

• DNA wird semikonservativ repliziert

• DNA als genetisches Material das Proteine codiert

• keine echten Lebewesen (auf Stoffwechsel ihrer Wirtszellen angewisen)

• sind infektiöse, obligat intrazelluläre Parasiten mit einer extrazellulären Phase, die entweder DNA oder RNA als genetisches Material enthalten

• außerhalb der Zelle = Virionen

• aus einer Nucleinsäure (DNA oder RNA), einer Proteinhülle (Capsid), können zusätzlich eine Lipidhülle aufweisen

• befallen sowohl Eukaryoten als auch Prokaryoten (letztere sind Bakteriophagen)

• einer inneren “Maschinerie”, die es dem Virus ermöglicht, sich in den Wirtszellen zu vermehren

• einer äußeren Strukturkomponente, die es dem Virus ermöglicht, in der Umwelt zu überleben und an Wirtszellen zu binden

• einem Größendurchmesser von 15 nm bis 440 nm

• einzel- oder doppelsträngige RNA

• Behüllte Viren: von einer dünnen Hülle aus Zellmembranen bedeckt

• positive-sense: Viren mit einzelsträngigen Genom wenn das Genom direkt als mRNA eingesetzt und in Proteine übersetzt wird

• negative-sense: Viren mit einzelsträngigem Genom die RNA-abhängige RNA-Polymerase, ein virales Enzym, verwednen, um ihr Genom in mRNa umzuschreiben

• vermehren sich im Cytoplasma (mit Ausnahme von Influenza und Retroviren)

• Anheftung: spezialisierte virale Proteine heften sich an die Wirtszelle

• Penetration: EIndringen in die Wirtszelle

• Freisetzung (Uncoating): Abbau des Kapsids und Bereitstellung des genetischen Materials

• Biosynthese (Replikation): Synthese von viraler Nukleinsäure und Proteinen

• Zusammenbau (Assembly): Zusammenbau der Virionen der Wirtszelle

• Freisetzung der Viren: durch Lyse der Wirtszelle (bei unbehüllten Viren) oder durch Knospung der Zellmembran (bei umhüllten Viren)

• anaerob (Atmosphäre ohne O2)

• anoxygene Photosynthese ohne O2

• Photosynthese + Atmung

• Blaualgen

• oxygene Photosynthese (Photysynthetische CO2-Fixierung) Anreicherung der Atmosphäre mit O2

• Photosynthese + Atmung

• höhere Entwicklung: Zellverbände mit selbstständigen Einzelzellen

• Endosymbiontentheorie: seit mehr als 3,5 Mrd. Jahren (Archaikum) ältesten Lebensformen

• echte Zellfäden, Zellen stehen miteinander in Verbindung

• “Wasserblüte” = Massenvermehrung in überdüngtem Süßwasser ➡️ Toxine (Peptide, Alkaloide) ➡️ Hautreaktionen, Magen/Darmprobleme

• lange, spiralig gewundene Trichomme

• in warmen, tropischen Klima in Tanks gezüchtet

• Nahrungsergänzungmittel

• kann Schwermetalle akkumulieren

• Eiweißgehalt und Vitamin B12

• essentielle AS

• ß-Carotin, B-Vitamine, Vitamin E

• Calcium, Eisen, Magnesium

• Peptidoglycan (= Murein) Zellwand

  • aus den Monosacchariden Acetylmuraminsäure und Acetylglucosamin aufgebaut

• viele nicht kultivierbar daher unentdeckt/nicht beschrieben

• schnelle Vermehrung durch Zellteilung: exponentielles Wachstum

• Biochemie

  • Produktion von Katalase

  • Oxidase

  • Zuckerverwertung

  • Oxidation/Fermentation

• Beweglichkeit (= Motilität)

  • Flagellen

Unterscheidung durch

• Gram-Färbung

  • Gram-positive

  • Gram-negative

• Morphologie

  • Kokken

  • Stäbchen

  • Spirillen

• Wachstumsbedingungen

  • aerob

  • anaerob (fakultativ anaerob)

  • Temperaturoptima

Neukombination von Genen

• Transformation

• Transduktion

• Konjugation - Plasmide

genetische Abweichung in der DNA

• Insertionen

• Delektionen

• Punktmutationen

• Erscheinungsbild

• Menge aller Merkmale eines Organismus (Morphologie, Physiologie,…)

Vergesellschaftung zweier Organismenarten, die für beide Partner von Nutzen ist und i.d.R. zu einer dauerhaften Lebensgemeinschaft führt

Kommensalen profitieren von der Nahrung des anderen (Wirt), schädigen diesen aber weder (im Gegensatz zum Paratismus) noch bringen sie im Nutzen (im Gegensatz zur Symbiose)

decken ihren Nährstoffbedarf ganz oder teilweise aus toter organischer Substanz

ein Partner (Parasit) zieht auf Kosten des anderen (Wirt) einseitig Nutzen

• Gesamtheit der Mikroorganismen, die mit dem Menschen assoziiert sind und diesen besiedeln

  • Haut

  • Schleimhäute

  • Verdauungstrakt

  • Urogenital-Trakt

  • Respiratorischer Trakt

alle lebenden Organismen, die das Mikrobiom bilden

• viele Billionen Mikroorganismen im Verdauungstrakt

• Großteil des menschlichen Mikrobioms

• häufigste Taxa (Phyla)

  • Bacteroidetes

  • Firmicutes

  • Actinobacteria

• Zusammensetzung von Mensch zu Mensch unterschiedlich

• Art der Ernährung und Lebensstils beeinflusst Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms

• auch bei Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts kann sich Zusammensetzung des Mikrobioms ändern

• korreliert bei veränderter Zusammensetzung mit

  • entzündliche Darmerkrankungen

  • Übergewicht

  • Diabetes Tyo 2

  • Krebs

  • Autismus

• Zerlegen von Nahrungsbestandteilen

• Bereitstellen von essenziellen Vitaminen und Nährstoffen (Vitamin K, b-Vitamine)

• Schutz gegen Krankheitserreger

• Stärkung des Immunsystems

• Aussenden von Botenstoffen ans Gehirn (Darm-Hirn-Achse)

• Short chain fatty acids (SCFAs)

• gram negativ

• mikroaerophiles Stäbchen

• beweglich (Geißeln)

• Besiedlung des Magens

  • verstärkte Magensäuresekretion

  • Gastritis, Magengeschwüre

  • 25-50% der erwachsenen Bevölkerung

  • Diagnose durch Atemtext, Magenspiegelung/Biopsie

  • Therapie: Magensäureblocker, Antibiotiks

• gram positiv

• endosporenbildendes Stäbchen

• anaerob

• einer der häufigsten nosokomialen Erreger (= Krankenhauskeime)

  • krankheitsauslösend: Enterotoxin A und Cytotoxin B, führen zu zytotoxischer Schädigung der Intestinalzellen ➡️ Diarrhö, Kolitis

  • Risiko: Antibiotikagabe, Krankenhausaufenthalt, Dysbiose des Darmmikrobioms

  • Diagnose: bei klinischer Symptomatik mikrobiologische Diagnostik (Stuhl), Endoskopie

  • Therapie: bei schwereren Verläufen Antibiotika, chururgisch

    
    

Zubereitung aus lebenden Bakterien mit gesundheitsfördernder Wirkung

• probiotisches Joghurt und weiter fermentierte Lebensmittel

• Nahrungsergänzungsmittel oder Arzneimittel

unverdauliche Ballaststoffe die Darmbakterien als nahrung dienen ➡️ SCFAs

• wasserunlösliche (Cellulose, Chitin)

• wasserlöslich (Pektin, Alginsäure)

Archaeen

• in sich geschlossene DNA-Moleküle im Zellplasma als Kernäquivalent ohne Hülle vorliegend

• einzellige Organismen

• Extremophile

• kommen bei sehr hohen Temperaturen (Hyperthermophile), sehr niedrigen oder sehr hohen pH-Werten (Acidophile bzw. Alkaliphile), hohen Salzkonzentrationen (Halophile) oder hohen Drücken (Barophile) vor

• molekularbiologischen Eigenschaften sind die Archaeen den Eukryoten ähnlicher als den Bakterien

• besitzen aber auch typische bakterielle Eigenschaften

  • Zellgröße

  • kein Zellkern

  • Art der Zellteilung

  • ein in sich geschlossenes DNA-Molekül

  • einfach aufgebaute Fortbewegungsorgane (Flagellen)

  • Ribosomen 70S (aber komplexer in ihrer Struktur)

• Zellwände enthalten Pseudopeptidoglycan und sind generell sehr vielfältig in ihrem Aufbau

• Plasmamembran unterscheidet sich: Glyceroldiether oder Bis-Glycerol-Tetraether (einschichtige Membran, Monolayer) statt Glycerolmoleküle und verzweigte Isopreneinheiten statt einfacher Fettsäuren

direkte Schwestergruppe der Eukaryoten innerhalb der Domäne der Archae

• ersten Vorläufe der Eukryoten also direkt aus Archea hervorgegangen

• ungewöhnlich komplexes Genom, das auch Erbinformationen für bisher als typisch eukaryotisch geltende Proteine umfasst

• Gene für “eukaryotische” Cytoskelettproteine (Aktin und Gelsolin)

• heterotrophe Thallophyten (saprotroph bzw. absorptiv)

• sezernieren Enzyme in Umwelt und nehmen gespaltene Makromoleküle auf

• Wachstum:

  • einzellig (Hefen)

  • Myzel (Hyphen)

• Fortpflanzung: nicht einheitlich, sowohl sexuell als auch asexuell (Sprossung/Zellteilung)

• ursprüngliche Form entwickelte sich im Wasser

• Fäulnisbewohner, Destruenten, Parasiten, Räuber

• Herstellung von Arznei oder Lebensmittel

• symbiontische Gemeinschaft

• Töpfchenpilze

• Endomykorrhizapilze

• Jochpilze

• Schlauchpilze

• Ständerpilze

Vegetationskörper = Mycel, bestehend aus einzelnen Fäden (Hyphen)

• an Spitzen Absorption

• manche Hyphen durch Septen getrennt jedoch mit Poren zum Austausch

• bei anderen ohne Cytokinese aber dafür viele Zellkerne

• Hyphen ermöglichen Kontakt zur Umwelt

• mit Rhizoiden ➡️ Verankerung im Substrat

• Fruchtkörper bildet Sporen zur Fortpflanzung

• Zellkernen, Komplexierung der DNA mit Histonen

• Vorhandensein von Aktin und Tubulin

• Generationswechsel

Zellverband, bei dem durch Teilung entstandene Tochterzellen zB. durch eine gemeinsame Gallerte unspezifisch verbunden bleiben

• 2 haploide Myzelien verbinden sich zu einem Netzwerk, indem ihre Hyphen paarweise apikal fusionieren

sind Vertreter der häheren Pilze, in deren Entwicklungszyklus die Phase der sexuellen Befruchtung fehlt oder noch nicht entdeckt wurde

• Vermehrung erfolgt durch asexuell gebildete Sporen oder rein vegetativ

• blau bs grünlich

• Penicillium

• ungiftig

• auf Brotlaiben gezüchtet

• ein post-fermentierter tee

• aus Yunnan (China)

• Teeblätter werden gepflückt, anschließend geröstet, getrocknet und durch Zugabe von Sporen von Aspergillus niger fermentiert

• ein post-fermentierter Tee

• gelbe Sporenträger von Aspergillus cristatus

• dadurch Farbe: Golden Flowerd

• Fermentation von Tee mit Teepilz

• Symbiose verschiedener Hefepilze und Milchsäurebakterien

• Zucker wird zu Alkohol vergoren, Essig- und Milchsäure produziert

• kohlensäure- und leicht alkoholisches Milchgetränk

• durch den Gärungsprozess mit Milchsäurebakterien und Hefepilzen

• geschnittener gekochter, geräucherter, getrockneter und anschließend mit Sporen des Schimmelpilzes Aspergillus glaucus behandelter Thunfisch

• Standard Gewürzsauce im antiken Rom

• durch Fermentation von Fischen

• 90% Wasseranteil

• Zellwände aus Polysaccharid Chitin (schwer verdaulicher Ballaststoff)

• Polysaccharide: Beta-Glucane (immunstimulierende Wirkung)

  • Unterdrückung von Krebskrankheiten,

  • viralen Infekten

  • entzündungshemmende und antioxidative Wirkung

• Mineralstoffe

• Vitamine

• reich an essentiellen AS

• Speicher von Schwermetallen und radioaktive Elementen wie Caesium

= Ständerpilz

• Mitteleuropa

• Ernte: September bis Oktober

• Dickröhrling

• nussigen, milden Geschmack

= Ständerpilze

• ganz Europa

• wachsen in Nadel- und Laubwäldern

• Ernte: Juni bis Oktober

• Mykorrhizapilz: im dichten Mood oder im Gras unter Fichten weil es dort etwas feuchter ist

• Lamellen sind fest verwachsen

• pfefferähnlicher Geschmack

= Ständerpilze

• liebt helle mit Gras bewachsende Flächen

• Stiel mit den verschiebbaren Ring

• bis zu 40cm hoch

• nussiger Geschmack

• roh ungenießbar

= Ständerpilze

• Wiesen und Vieweiden in größeren Gruppen

• langer andauernde heiße und trockene Phasen auf die Regen folgt

• roh verzehrbar

= Schlauchpilze

• in Auwäldern in Hecken, gebüschen, im offenen Gras oder unter Eschen

• häufig einzeln oder in kleineren Gruppen

• starkes Aroma

• nur junge Morcheln genießbar, alte sind giftig

• roh ungenießbar

= Schlauchpilze

• bilden unterirdische, kugelig-knollige haselnuss bis kopfgroße Fruchtkörper

• starker Geruch

• 86 Arten

= Schlauchpilze

• Farbe hängt von der Baumart ab, mit der die Trüffel in Symbiose lebt

• Kilopreis zw. 1000 - 2000€

• verliert schnell Arome ➡️ roher Verzehr

• Weiße Piedmont-Trüffel

• Trüffel (Tuber)

• Speise Morchel

• Wiesen-Champignons

• Parasol

• Eierschwammerl

• Steinpilz/Herrenpilz

• Pilz

• meist Form- und Strukturgebend

• versorgt mit Mineralsalzen und Wasser

• Alge

• Photosynthesebetreibend

• autotroph

• versorgt mit Zucker und N-Verbindungen

• Flechtenthalli sind artspezifisch konstruiert

• Unterscheidung aufgrund von Morphologie in

  • Krusten-

  • Laub-

  • Strauch-

  • Gallertflechten

• fördern die Verwitterung und ermöglichen auf diese Weise auch höheren Pflanzen, neue Standorte zu besindeln

• viele Arten sind Pioniere

  • besiedeln Orte die anderen Organismen keine Lebensgrundlage bieten

  • gdeihen auch auf felsigem Untergrund

• können große Wassermenge aufnehmen

Symbiose zwischen Pilz und Pflanzenwurzeln

meist Asomyceten und Basidomyceten

Endomykorrhiza

• 80% der Mykorrhizen

• Pilzhyphe dringt in Wurzelzellen eine und druchdringt die Zellwand aber nicht Plasmamembran und bildet stark verzweigte Strukturen

Ektomykorrhiza

• va. Basidomyceten bei Kifern, Weiden, Buchen

• Hyphen wachsen zwischen den Zellen der Rhizodermis

• Epidermis und Cortex bilden Geflecht

• erhöhen die Oberfläche und so auch die Wasseraufnahme und Nährstoffaufnahme

• Pilz bekommt organische Verbindungen wie Zucker, AS

• Wurzel bekommt mehr Wasser und Mineralstoffe und Schutz vor Pathogenen

Symbiose zwischen N-fixierenden Bakterien und Leguminosen (Fabaceae)

• Leguminosenwurzel setzt Flavonoide und andere Lockstoffe frei

• Rhizobien vermehren sich und führen zu Bildung eines Infektionsschlauches mithilfe welchem die Bakterien in die Zelle eindringen

• Bakterien scheiden Stoffe aus, welche zur Zellteilung in Wurzelrinde führen

• ähnlich den Mykorrhizen

• Meristem erzeugt dann Gewebe welches die Knöllchen bildet