Mibi 4: Physiologie

mikrobielles Wachstum:

Zunahme der Anzahl (und Masse) der Zellen

Zellen vermehren sich durch Zweiteilung

→ exponentielles Wachstum

Generationszeit g

= Zeit für die Verdopplung

Teilungsrate v

= Anzahl der Teilungen pro Zeiteinheit

gegeben:

• Anfangszahl N^0

• endgültige Zellzahl N^t

• Zeit t

n = Anzahl der Teilungen

Zeichnen Sie eine typische Wachstumskurve einer Bakterienkultur und beschriften Sie die entsprechenden Wachstumsphasen!

diskontinuirliche Kultur:

1. lag-Phase (Anpassung an frisches Medium)

2. exponentielle Phase (linearer Verlauf in logarithmischer Darstellung, Bestimmung der Generationszeit)

3. stationäre Phase (wichtige Nährstoffe fehlen oder Abfallstoff hemmt das Wachstum)

4. Absterbephase

Diauxie

= die bessere Energiequelle wird zuerst genutzt

z.B. Glukose vor Laktose bei E. coli

a) Was versteht man unter der Gesamtkeimzahl bzw. der Lebendkeimzahl einer Kultur?

b) Nennen Sie je eine Methode wie diese bestimmt werden können!

Gesamtkeimzahl

= lebende + tote Zellen

Bestimmung: Messung der optischen Dichte im Spektralphotometer oder durch mikroskopisches Zählen mittels einer Zählkammer bestimmt werden

Lebendkeimzahl

(= nur lebende, kultivierbare Zellen)

Bestimmung durch eine Verdünnungsreihe und anschließende Plattierung bestimmt werden

Ernährungstypen:

• Energiequelle: photo- (Licht) oder chemotroph (chemische Energie)

• Elektronendonator: litho- (anorganisch) oder organotroph (organisch)

• Kohlenstoffquelle: auto- (CO2) oder heterotroph (org. Verbindung

Auxotrophie

auxotrophe Organismen brauchen weitere Wachstumsfaktoren, z.B. Vitamine

Reinkultur

enthält nur Nachkommen einer einzelnen Zelle

→ steriles Arbeiten absolut notwendig, um Kontaminationen zu vermeiden

• Temp.

• Wasser-Stress

• Salzgehalt

• pH-Wert

• Nährstoffe

• Sauerstofff

• Zeit

steigende Temperatur

-> chemische und enzymatische Reaktionen laufen schneller ab

-> Zellen wachsen schneller

Temperatur zu hoch

-> Makromoleküle und Membranen werden irreversobel beschädigt

-> Zellfunktion wird eingestellt

Die Kardinaltemparaturen geben an, bei welcher Temp. ein Organismus minimal, optimal und maximal wachsen kann.

Wachstumsspanne: 25 - 40 °C

1. psychrophil

   Temperaturbereich: -12 bis +15 °C

   Optimum: 10°C

2. mesophil

   Temperaturbereich: +10 bis +45°C

   Optimum: 37°C

   Vertreter: E.coli

3. thermophil

   Temperaturbereich: +45 bis + 80°C

   Optimum: 60 - 70 °C

   Vertreter: Thermus aquaticus

4. hyperthermophil

   Temperaturbereich: +75 bis +113 °C

Makromoleküle und Membranen von Psychrophilen und Hyperthermophilen sind besonders gut an die sehr niedrigen bzw. sehr hohen Temperaturen angepasst

a) Was bedeuten die Begriffe acidophil und alkaliphil?

b) Nennen Sie jeweils 1 typische Gattung!

c) Was sind jeweils typische Habitate für diese Mikroorganismen?

d) Geben Sie eine Verwendung an.

Acidophile

• pH < 5,5

• Vertreter: Metallosphaera

• Habitate: hohe Temperaturen (Yellowstone-Nationalpark)

• Verwendung: Metall-Lauge

Alkaliphile

• pH > 8

• Vertreter: Natronobacterium

• Habitat: hohe Salzkonzentration (Salzseen)

• Verwendung: Waschmittel

pH 5,5 bis 8

Neutrophile

1. nicht halotolerant: Pathogene und Lebensmittelverderber

   < 1% NaCl

2. halotelerant: Hautkeime

   < 1% NaCl

3. halophil: marine Organismen

   1- 15% NaCl

4. extrem halophil: Halobakterien

   15 - 30% NaCl

akultativ Aerobe

• E. coli können

• zwischen Atmung und Gärung umschalten

obligat Anaerobe

• methanogene Archaeen

• kommen in (marinen) Sedimenten oder

• dem Verdauungstrakt vor

a) Was bedeutet Oligotrophie?

Organismen die in nährstoffarmen Umgebungen leben können.

b) In welchen Habitaten kann man oligotrophe Organismen finden?

offener Ozean, Reinräume