Flashcars Mikrobiologie – Grundlagen

Worin besteht der wichtigste strukturelle Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien?

Grampositive Bakterien besitzen eine dicke Murein-Zellwand ohne äußere Membran; gramnegative haben eine dünnere Mureinschicht plus eine äußere Lipopolysaccharidmembran.

Wie nennt man die zeitliche Abfolge und Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft auf einem Lebensmittel?

Sukzession

Worin unterscheidet sich eine Lebensmittelvergiftung von einer Lebensmittelinfektion?

Bei der V werden nur von Mikroorganismen gebildete Toxine aufgenommen, bei der Infektion lebende krankheitserregende Mikroorganismen

Welche bakteriellen Dauerformen sind hitzeresistent über 100 °C und kommen nur bei Bacillus- und Clostridium-Arten vor?

Endosporen

Warum sind Archäen für die Biotechnologie interessant und sind bisher Krankheitserreger unter ihnen bekannt?

Sie überleben extreme Bedingungen und können z. B. bei Boden- und Gewässersanierungen eingesetzt werden; bislang sind keine pathogenen Archäen bekannt

Welche Endprodukte entstehen bei der alkoholischen Gärung und welche Bakterien führen sie typischerweise durch?

Ethanol und Kohlendioxid; z. B. Zymomonas-Bakterien

Wie heißen die fadenförmigen Zellen der Pilze, die gemeinsam das Myzel bilden?

Hyphen

Welche Virusform ist widerstandsfähiger gegenüber Umwelteinflüssen und warum?

Unbehüllte Viren, da sie nur von einer robusten Proteinkapsel umgeben sind und keine leicht zerstörbare Lipidhülle besitzen.

Nenne den wichtigste strukturelle Unterschied zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien!

Grampositive Bakterien besitzen eine dicke Murein-Zellwand ohne äußere Membran; gramnegative haben eine dünnere Mureinschicht plus eine äußere Lipopolysaccharidmembran

Beschreibe die biotechnologischen Anwendungen, die sich aus den Eigenschaften von Archäen ergeben!
Definition:

Aufgrund ihrer Extremophilie finden Archäen Anwendung in der Biotechnologie, z.B. in der Bioremediation oder zur Gewinnung hitzestabiler Enzyme

Nenne Beispiele für die metabolische Diversität von Archäen und ihre Lebensräume!

Sie zeigen eine große metabolische Vielfalt und können methanogen, extrem halophil, thermophil oder acidophil sein.

Beschreibe das charakteristische Merkmal der Zellmembran von Archäen!

Es enthält Etherlipide mit verzweigten Kohlenwasserstoffketten, im Gegensatz zu den Esterlipiden bei Bakterien und Eukaryoten

Wie sind Archäen im System des Lebens klassifiziert?

Archäen bilden ein eigenständiges, drittes Reich des Lebens neben Bakterien und Eukaryoten

Erkläre, warum Archäen für die Biotechnologie interessant sind und ob bisher Krankheitserreger unter ihnen bekannt sind!

Sie überleben extreme Bedingungen und können z. B. bei Boden- und Gewässersanierungen eingesetzt werden; bislang sind keine pathogenen Archäen bekannt

Beschreibe die drei grundlegenden Formen, in denen Bakterien auftreten können!

Bakterien treten typischerweise als Kokken (kugel-), Bazillen (stäbchen-) und Spirillen (spiralförmig) auf

Erläutere, wie sich Bakterien in der Regel vermehren!

Sie vermehren sich asexuell durch binäre Spaltung (Zweiteilung), bei der eine Zelle in zwei identische Tochterzellen geteilt wird

Nenne mindestens zwei Mechanismen des horizontalen Gentransfers bei Bakterien!

Konjugation (Kontakt zwischen Zellen), Transformation (Aufnahme freier DNA) und Transduktion (durch Bakteriophagen vermittelt) sind Formen des horizontalen Gentransfers

Erkläre die Funktion von Flagellen bei Bakterien!

Es sind fadenförmige Anhänge, die Bakterien zur Fortbewegung in flüssigem Medium dienen

Definiere den Begriff "Biofilm" im Zusammenhang mit Bakterien!

Es ist eine Gemeinschaft von Mikroorganismen, die in einer selbstproduzierten extrazellulären Matrix eingebettet sind und auf Oberflächen haften

Erläutere die Bedeutung von Bakterien im Stickstoffkreislauf!

Sie spielen eine entscheidende Rolle im Stickstoffkreislauf, indem sie Stickstofffixierung (Umwandlung von N2N2​ zu Ammoniak), Nitrifikation und Denitrifikation durchführen

Nenne ein Beispiel für eine nützliche Anwendung von Bakterien in der Lebensmittelindustrie!

Sie werden zur Herstellung von Lebensmitteln wie Joghurt, Käse, Sauerkraut oder Brot (Beteiligung an Sauerteig) eingesetzt

Erkläre, was eine Kapsel oder Schleimschicht bei Bakterien ist und welche Funktion sie haben kann!

Es ist eine äußere Schicht aus Polysacchariden oder Proteinen, die Bakterien vor Austrocknung, Phagozytose durch Wirtszellen oder dem Anhaften schützt

Erkläre die Ernährungsweise der meisten Pilze!

Die meisten Pilze sind Heterotrophe, die organische Substanz durch Absorption aufnehmen (Saprophyten, Parasiten, Symbionten)

Gib zwei Beispiele für die Nutzung von Pilzen in der Biotechnologie oder Lebensmittelherstellung an!

Hefe (Saccharomyces cerevisiae) zur Brotherstellung und Alkoholfermentation; Penicillium-Arten zur Antibiotikaproduktion und Käseveredelung

Nenne zwei wichtige ökologische Funktionen von Pilzen!

Es sind wichtige Zersetzer von organischem Material und bilden Symbiosen (z.B. Mykorrhiza, Flechten)

Welchen charakteristischen Bestandteil findest du in den Zellwänden von Pilzen?

Sie bestehen hauptsächlich aus Chitin

Beschreibe, wie Pilze sich typischerweise fortpflanzen!

Sie vermehren sich hauptsächlich über Sporen (sexuell oder asexuell), aber auch durch Knospung oder Fragmentation

Beschreibe die Rolle von Pilzen bei der Entstehung von Krankheiten!

Sie können Krankheiten bei Pflanzen (z.B. Mehltau, Rostpilze) und Tieren/Menschen (Mykosen) verursachen

Definiere den Begriff "Mykorrhiza"!

Es ist eine Symbiose zwischen Pilzen und Pflanzenwurzeln, bei der beide Partner voneinander profitieren

Erläutere die Bedeutung von Pilzsporen für ihre Verbreitung und Überlebensstrategie!

Sie sind widerstandsfähige Fortpflanzungseinheiten, die die Verbreitung über Wind, Wasser oder Tiere ermöglichen und es den Pilzen erlauben, ungünstige Bedingungen zu überdauern

Definiere den Begriff "Protozoen"!

Es sind einzellige eukaryotische Mikroorganismen, die sich durch ihre Beweglichkeit und heterotrophe Ernährungsweise auszeichnen

Beschreibe die verschiedenen Fortbewegungsmechanismen von Protozoen!

Sie können sich auf verschiedene Weisen bewegen, z.B. mithilfe von Pseudopodien (Amöben), Zilien (Ciliaten) oder Flagellen (Flagellaten)

Erläutere die Ernährungsweise von Protozoen!

Sie ernähren sich meistens heterotroph, indem sie organische Stoffe, Bakterien oder andere Mikroorganismen als Nahrung aufnehmen (Phagozytose)

Nenne die typischen Vermehrungsweisen von Protozoen!

Protozoen können sich asexuell durch binäre Spaltung vermehren oder sexuell durch Konjugation oder Gametenfusion

Erkläre die Bedeutung von Zystenbildung bei Protozoen!

Einige Protozoen können unter ungünstigen Bedingungen Zysten bilden, um zu überleben, während andere als Trophozoiten aktiv sind

Nenne mindestens eine bekannte Krankheit, die durch Protozoen verursacht wird!

Ein Beispiel dafür ist Malaria (verursacht durch Plasmodium spp.), Amöbenruhr (Entamoeba histolytica) oder Giardiasis (Giardia lamblia)

Beschreibe die ökologische Bedeutung von Protozoen!

Sie spielen eine wichtige Rolle in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen als Prädatoren von Bakterien und anderen Mikroorganismen, wodurch sie zu Nährstoffkreisläufen beitragen

Gib Beispiele für verschiedene Gruppen von Protozoen an und gehe näher auf eine ein!

Zum Beispiel, Amöben (z.B. Entamoeba), die sich mithilfe von Pseudopodien fortbewegen und durch Phagozytose ernähren, Ciliaten (z.B. Paramecium), die Zilien zur Fortbewegung und Nahrungsaufnahme nutzen, Flagellaten (z.B. Trypanosoma), die Flagellen besitzen und Sporozoen (z.B. Plasmodium), die in der Regel unbeweglich sind und als obligate Parasiten leben.

Definiere den Begriff "Virus"!

Es sind obligate intrazelluläre Parasiten, die aus genetischem Material (DNA oder RNA) und einer Proteinhülle (Kapsid) bestehen und sich nur in lebenden Wirtszellen vermehren können.

Beschreibe den grundlegenden Aufbau eines Viruspartikels (Virion)!

Ein Virion, das infektiöse Viruspartikel, besteht aus viralem Genom (DNA oder RNA), umgeben von einer Proteinhülle (Kapsid). Manche Viren besitzen zusätzlich eine äußere Lipidhülle (Envelope).

Erkläre den Unterschied zwischen behüllten und unbehüllten Viren!

Behüllte Viren besitzen eine Lipidmembran, die sie von der Wirtszelle erwerben und die sie anfälliger für Desinfektionsmittel macht. Unbehüllte Viren haben nur ihr Kapsid als äußerste Schicht und sind daher robuster gegenüber Umwelteinflüssen.

Nenne die Hauptbestandteile des viralen Genoms!

Es kann aus DNA (einzel- oder doppelsträngig) oder RNA (einzel- oder doppelsträngig) bestehen. Es ist der Bauplan für neue Virenpartikel.

Beschreibe die zwei Hauptzyklen der Virusreplikation in einer Wirtszelle!

Der lytische Zyklus resultiert in der Replikation des Virus und der Zerstörung der Wirtszelle. Der lysogene Zyklus integriert das virale Genom in das Wirtsgenom, wo es sich mit der Zelle teilt, ohne sofort neue Viren zu produzieren oder die Zelle zu schädigen

Erläutere die Bedeutung der "Wirtsspezifität" bei Viren!

Es, dass Viren in der Regel nur bestimmte Wirtsorganismen, Gewebe oder Zelltypen infizieren können. Dies liegt an der spezifischen Erkennung von Rezeptoren auf der Zelloberfläche des Wirtes.

Gib Beispiele für durch Viren verursachte Krankheiten an!

Beispiele sind Grippe (Influenzaviren), Masern, Mumps, Röteln (Paramyxoviren), HIV (Retrovirus), Herpes (Herpesviren) und COVID-19 (Coronaviren).

Nenne zentrale Strategien zur Bekämpfung viraler Infektionen!

Sie umfassen Impfungen zur Prävention, antivirale Medikamente zur Behandlung aktiver Infektionen und Hygienemaßnahmen zur Reduzierung der Verbreitung.

Definiere den Begriff "Prion"!

Prionen sind infektiöse Proteine, die in der Lage sind, ihre Fehlfaltung auf normale, zelluläre Proteine zu übertragen

Beschreibe die Zusammensetzung eines Prions!

Prionen bestehen ausschließlich aus Proteinen und enthalten keine Nukleinsäuren (DNA oder RNA)

Benenne die normale und die krankheitserregende Form des Prionproteins!

Die normale Form ist PrPC (zelluläres Prionprotein); die krankheitserregende Form ist PrPSc (Scrapie-Prionprotein)

Erkläre den Mechanismu

Unnormale PrPSc-Proteine katalysieren die Fehlfaltung normaler PrPC-Proteine in die krankheitsverursachende PrPSc-Form

Beschreibe die Auswirkungen von Prionkrankheiten auf das Gehirn bei TSE!

Sie führen zu schwammartigen Veränderungen (Spongiformen) im Gehirn, neuronalem Verlust und Gliose, die sich als neurodegenerative Erkrankungen manifestieren

Nenne mindestens zwei Beispiele für Prionkrankheiten bei Menschen oder Tieren!

Bei Menschen: Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJK), Kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker-Syndrom (GSS). Bei Tieren: Bovine Spongiforme Enzephalopathie (BSE) bei Rindern, Scrapie bei Schafen, Chronic Wasting Disease (CWD) bei Hirschen

Erläutere die Besonderheit der Übertragbarkeit von Prionkrankheiten!

Sie können erblich, sporadisch oder über die Aufnahme von kontaminiertem Gewebe (z.B. durch Kannibalismus oder medizinische Eingriffe) übertragen werden

Nenne eine Eigenschaft, die Prionen von Viren oder Bakterien unterscheidet und sie besonders widerstandsfähig macht!

Prionen sind extrem resistent gegenüber herkömmlichen Sterilisationsmethoden wie Hitze, UV-Strahlung, Formaldehyd und Enzymen, da sie keine Nukleinsäuren besitzen, die zerstört werden könnten