Fragenkatalog Mikrobiologie finale Version(1) (PDF)

Fragenkatalog Mikrobiologie
1. Entwicklung von Leben und Taxonomie
1.1 Nennen Sie 6 Kennzeichen von lebenden Zellen.
Stoffwechs el, Wachstum/Vermehrung, Bewegung, Kommunikation, Differenzierung, Evolution
1.2 Welche elementaren Zellfunktionen müssen für Wachstum und Vermehrung vorhanden sein?
Informationswei tergabe, Protei nproduktion
1.3 Wann traten die ersten Mikroorganismen auf?
vor etwa 4 Milliarden Jahren
1.4 Gebänderte Eisenformationen geben Hinweise auf die Entwicklung eines neuen Stoffwechseltyps.
Was kennzeichnet diese Eisenformationen und durch was wurden sie vermutlich verursacht?
Kennzeichen: Eisenoxidschichten durchsetzt mit Schichten aus Eisensilikaten und anderen
Siliziumverbindungen
Ursache:
Fe3+-Bildung (aus Fe2+) vor allem durch Sauers toff, der bei der oxy genen Fotosynthes e von
Cyanobakterien gebildet wird
1.5 Warum sind RNA-Moleküle für die Entwicklung von Leben prädestiniert?
RNA besitzt sowohl katalytische Funktion und ist ebenfalls Informationsträger
1.6 Nennen Sie typische Größen von Viren, Prokaryoten und eukaryotischen Zellen.
Eukaryoten 20-50μm, Prokaryoten 2-5μm, Viren ½-3μm
1.7 Was versteht man unter numerischer Klassifikation?
Methode zur Kl assifizierung der Mikroorganismen:
Eigenschaften aufaddieren (Form, Farbe); bei Computer durch Cluster -Verfahren
1.8 Welche Voraussetzungen muss ein Gen erfüllen, um sich als Basis für eine sequenzbasierte
Taxonomie zu eignen?
muss überall vorhanden sei n (ubiquitär)
möglichst essentiell
möglich langs am verändern
möglichst gleichmäßig verändern
1.9 Welches Molekül bzw. Gen hat Carl Woese für die Erstellung eines universellen Stammbaum des
Lebens genutzt? Welche 3 Reiche/Organismengruppen konnte er mit seinen Arbeiten unterscheiden?
16-sRNA: Bacteria, Archaea, Eukaryoten
1.10 Zeichnen Sie den Stammbaum der Entwicklung von Bacteria, Archaea und Eukarya.

1.11 Was versteht man unter der Endosymbiontentheorie?
Eukaryotische Zellen nehmen Mikroorganismen (Bacteria) auf.
1.12 Nenne Sie die Vorfahren von Mitochondrien und Chloroplasten.
Chloroplasten: aus Cy anobakterien
Mitochondrien: aus Purpurbakterien

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2. Aufbau von Bakterien
2.1 Nennen Sie die 2 typischen Grundformen von Bakterien.
Kokken, Stäbchen
2.2 Nennen Sie 3 Bakteriengruppen, die zur Zelldifferenzierung fähig sind.
Caulo Bacter, Myxobakterien, Streptomyceten
2.3 Nennen Sie die 3 Grundtypen der Anordnung von Flagellen auf Bakterien.
polar, peritrich, lophotrich
2.4 Skizzieren Sie die Entwicklung von Bdellovibrio.
-> Anheften
-> Ei ndri ngen in Periplasma
-> Wachstum, Verlängerung v. Bdellovibrio
-> Lyse

2.5 Skizzieren Sie den Grundaufbau eines Flagellums in einem Gram-negativen Bakterium.

2.6 Wie unterscheidet sich die Funktion von Flagellen und Pili und Fimbrien?
Fimbrien: Anheftungsfaktoren; Pili: Informationsaustausch; Fl agellen: Fortbewegung
2.7 Was versteht man unter Magnetosomen, welche Funktion haben Sie und wo finden sich
Magnetosom-tragende Bakterien besonders häufig?
Schlammbewohnende Bakterien; M agnetit-Kristalle dienen zur O rientierung
2.8 Aus was bestehen Gasvesikel?
Proteinen -> Peptidmembran (wasserdicht aber gasdurchlässig)
2.9 Nennen Sie eine Gruppe von Speicherstoffen, die sich zur Bioplastik -Herstellung eignen.
Polyhydroxybuttersäure
2.10 Nennen sie 2 Grundfunktionen von Kapseln und Schleimen.
Schutz, Anheftung, Biofilmbildung

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3. Wachstum & Umweltanpassungen
3.1 Welche Vorteile hat das besonders große Oberfläche/Volumen-Verhältnis von Mikroorganismen?
Stofftransport wird beschleunigt und Stoffumsatz somit erleichtert (-> schnelles Wachstum)
3.2 Wie unterscheidet sich die Organisation des Genoms von Prokaryoten und Eukaryoten?
Unterschied von Prokaryoten im Vergleich zu Eukaryoten:
keine Introns /Kernmembran/echten Chromosomen, Genom häufi g ringförmig geschlossen
3.3 Wie bestimmt man Lebend-und Gesamtkeim zahl?
Lebendkeimzahl: Auspl atieren in Verdünnungsreihen
Gesamtkeimzahl: durch Zählen
3.4 Welche Wachstumsphasen beobachtet man typischerweise in Flüssigkulturen und welche Vorgänge
laufen während dieser Phasen ab?

a) lag-Phase: Anpassung an das Medium
b) log-Phase: exponentielles Wachstum, maximales Wachstum
c) Übergangsphase (Mikroorganismen müssen sich an neue Bedingungen anpassen)
d) stationäre Phase: keine Änderung der Zellzahl (da Wachstums- und Absterberate im Gleichgewicht sind)
e) Abnahme: Lyse, Absterben
3.5 Wie ist das mikrobielle Wachstum in der log -Phase gekennzeichnet?
schnellstmögliches Wachstum
3.6 Wie ist die stationäre Wachstumsphase einer Schüttelkolbenkultur charakterisiert?
statisch: Anpassung an Hunger
3.7 Eine Bakterienkultur wurde mit einer optischen Dichte von 0,05 angeimpft. Nach 4,5 Stunden hat
sie eine Dichte von 0,4 erreicht. Wann ist eine optische Dichte von 0,8 erreicht?
1 ½ Std
3.8 Was versteht man unter diauxischem Wachstum (Diauxie)?
2-phasiges Wachs tum, bevorzugtes Substrat, bei Mangel – Umstieg auf anderes Subs trat (nun langsameres
Wachstum)
3.9 Skizzieren Sie die Entwicklung eines Biofilms.

-> Anheften
-> Wachstum des Biofilms
-> Verstreuen

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3.10 Zeichnen sie eine Kurve, die das Verhältnis von Wachstumsrate und Temperatur darstellt.

3.11 Was versteht man unter acidophilen b zw. alkaliphilen Mikroorganismen?
acidophil: saures Milieu
alkalophil: basisches Milieu
3.12 An welche Umweltfaktoren sind psychrophile Mikroorganismen angepasst?
psychrophil: an kalte Lebensräume (Wachstumsoptimierung bei 4°C)
3.13 Was versteht man unter extrem therm ophilen Organismen und wo sind sie isolierbar?
113° Optimum, nur Untersee Quellen
3.14 Was versteht man unter kompatiblen Soluten und wie werden sie von Zellen genutzt.
kompatible Solute: dienen zur Aufrechterhaltung der Osmolarität, ungeladen und nehmen nicht am
Stoffwechs el teil
3.15 Nennen Sie die 3 Typen von kompatiblen Solute sowie jeweils einen Vertreter dieser Grundtypen.
Aminosäure-Derivate (DNA), Zucker (Saccharos e), Alkohol (Glycerin)

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4. Aufbau Zellhülle
4.1 Wo findet man Tetraetherlipide, wie sind sie aufgebaut und welche Funktion erfüllen sie?
Tetraetherlipide stabilisieren die Membran der Archaea; sie sind aufgebaut aus Biphytanyl + Glyceri n; di e
Etherbindungen bei Archaea sind stabiler als die Es therbindungen bei Bacteria/Eukary a (-> Hitzeresistenz)
4.2 Nennen Sie in Bakterien etablierte Transportmechanismen und erläutern Sie insbesondere ihre
Energetik.
Diffusion: läuft auf Grund eines Konzentrationsgradienten (keine Energie vonnöten)
Primär aktiv: läuft über ATP-Hydrolyse
Sekundär aktiv: allg. an freiwillig ablaufenden Prozess gekoppelt, z.B. Protonengradi ent (keine Energi e
vonnöten)
Gruppentranslokation: Modifizierung des trans portierten Substrats während der Aufnahme
4.3 Erläutern Sie den Unterschied zwischen ABC -Transportern und sekundären Transportern
(Energetik, Substratspezifität, Transportkapazität).
ABC-Transporter:
hohe Affinität, niedri ge Trans portkapazität, ATP benötigt -> Einsatz bei niedriger Subs tratkonz.
Sekundäre Transporter:
niedrige Affinität, hohe Trans portkapazität, kein Energi everbrauch -> Grundversorgung
4.4 Wie unterscheidet sich die Zellwand von Gram -positive und Gram-negativen Mikroorganismen?
Gram-positiv: Peptidoglycanschicht ist dicker
Gram-negativ: zusätzliche äußere Membran, sehr dünne Peptidoglykanschicht (nur wenige Schichten dick
4.5 Skizzieren Sie den Aufbau und die Lokalisation eines ABC-Transporters in Gram -negativen und
Gram-positiven Bakterien und benennen Sie die Funktion der Untereinheiten. (Skizze hilfreich)
in Gram-negativem Bakterium: im Peripl asma lokalisiert, kann nicht diffundieren
in Gram-positivem Bakterium: mit Fettsäure kovalent modifiziert in Cytopl asmam embran v erankert (durch
hydrophilität)
4.6 Skizzieren Sie den Aufbau eines PTS -Systems und erklären Sie die Funktion der einzelnen
Komponenten.
Besteht aus 5 Enzymen/Proteinen

hoher Substratgradient
andere Stoffwechselwege können angehängt werden: Sensor für Zuckerversorgung
4.7 Was ist die Funktion von Porinen und welchen Typ von Transport katalysieren sie. Begründen Sie,
warum dieser Transportmechanismus physiologisch sinnvoll ist.
wassergefüllte Poren in der äußeren M embran (vorzugsweise Gram-negativ)
erleichterte Diffusion von hydrophilen Teilchen bis zu 600 Da (über Konzentrationsgradienten): kein
Protonengradient/ATP vonnöten
passiver Mechanismus
4.8 Wie wirkt Lysozym?
Baut die Zellwand von Bakterien ab, indem es die β-(1,4)-glykosidische Bindung der Peptidoglykanschicht
angreift.

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4.9 Skizzieren Sie den Aufbau der Peptidoglykanschicht.

4.10 Wo werden die Bausteine für den Zellwandaufbau synthetisiert u nd wie werden sie aus der Zelle
transportiert?
Im Cytoplasma als Disaccharid, werden durch Bactoprenol aus der Zelle transportiert
4.11 Wie ist Bactoprenol aufgebaut und welche Funktion hat es?
auch Undekaprenoldiphosphat

Trans portiert Peptidoglykan aus der Zelle heraus (transporti ert hydrophilen Synthesebaus tein über
hydrophobe Cytoplasmamembran).
4.12 Wie erfolgt die Festlegung der Teilungsebene bei der Zellteilung?
Durch ei nen FtsZ-Ring der sich in die Teilungsebene legt
5.13 Welche Funktion erfüllen Teichonsäuren und Lipoteichonsäuren?
Teichonsäuren
Wand-, Membran-oder Kapselpolymere
verantwortlich für negative Ladung der Zelloberfläche
Bindung dival enter Kationen(Ca2+, Mg2+)
Lipoteichonsäuren
durchspannen gesamte Zellwand
Verankerung über kovalente Bindung an Membranlipide i n der Cy toplasmamembran
verbinden Cytoplasma-Membran und di e Peptidoglykan-Schicht
4.14 Wie ist die Mycolsäureschicht der Mykobakterien aufgebaut?
Bildet eine zweite „Membran, ähnlich wie bei gram-negativen Bakterien. Aufgebaut aus Mycolsäuren,
(α-Alkyl-β-Hydroxy-Fettsäuren) mit C60-C90-Res ten. Zusätzlich Pori ne.

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4.15 Wie sind Mycoplasmen charakterisiert?
zellwandlose Bakterien
„gram-positiv“
niedriger G- und C-Gehalt
vereinfachte Zellstruktur
kleinste bekannte Genome
parasitisch in Tieren und Pflanzen
Bildung charakteristischer Kolonien (Spi egel-Ei-Form)
4.16 Skizzieren Sie den Aufbau der äußeren Membran von Gram -negativen Bakterien.

4.17 Wie ist das Lipopolysaccharid Gram-negativer Bakterien aufgebaut?

4.18 Was ist LipidA und wie wirkt es?
Ende/Anfang des Lipopolysaccharids
Verankerung i n der äußeren Membran durch Fettsäuren (Aminoes terbindung an N-Acetylglucos amin)
toxisch (Endotoxi n)
4.19 Was versteht man unter S-Layern?
2-25nm dicke Struktur aus 1-2 (verschi edenen) Proteinen die eine regelmäßi ge Struktur ergeben, zwischen
den Unterei nhei ten befi nden sich Porine (ca. 30-70% der Oberfläche). Ihre Funktion ist unbekannt.
4.20 Nennen Sie 3 mögliche Zellwandpolymere der Archaea.
Pseudomurein, Glycoprotei ne, Heteropolysaccharide

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5. Wirkung von Antibiotika
5.1 Auf welchen zellulären Prozess wirken Penicillin und Vancomycin und was ist ihr jeweiliger
genauer Wirkort/ -mechanismus?
Penicillin: wirkt auf den Prozess der Zellwandbildung; Angriffsort ist die Trans peptidase (wird gehemmt);
Zellwand kann nicht mehr richtig gebildet werden (keine Querv ernetzung der
Peptidoglykanschicht) -> Bakterien sterben ab (platzen)
Vancomycin: s tört die bakteri elle Zellwandsynthes e, bindet an das Pepti dsubstrat
5.2 Warum wirkt Penicillin nur auf wachsende Zellen?
„ausgewachsene“ Bakterien machen keine Zellwandsynthes e mehr, wodurch eine Hemmung der
Trans peptidase durch das Penicillin ohne Wirkung bl eibt
5.3 Wie wird Penicillin durch Bakterien inaktiviert?
Modifizierung des Penicillins: Öffnung des Lactamrings (durch β-Lactamase) verhindert die Bakteri enErkennung durch Transpeptidase.
5.4 Welches Antibiotikum würden Sie einsetzen, um ein intrazellulär lebendes, zellwandloses
Bakterium zu bekämpfen? Begründen Sie Ihre Wahl.
Tetracyclin: hemmt Protei nbiosynthese (durch Bindung an 70S Chromosomen); es können alle Zellen durch
die Membrangängigkeit erreicht werden
5.5 Nennen Sie die Hauptproduzenten von Antibiotika und ihren Lebensraum.
Streptomyceten (Lebensraum im Boden)
5.6 Nennen Sie 4 Mechanismen der Resistenzbildung gegenüber Antibiotika.
Spaltung oder Modifikation
Trans port aus der Zelle
Membranveränderungen
Änderungen im target
5.7 Was versteht man unter MRS A?
MRSA-Stämme (Methicillin-resistente Staphlyococcus aureus) besitzen modifiziertes
Penicillinbindeprotein/Transpeptidase (keine β-Lactamas e); typischerweise sind M RSA -Stämme
multiresistent

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6. Sporulation
6.1 Skizzieren Sie die verschiedenen Phasen der Sporulation.

6.2 Nennen Sie 2 Bakteriengattungen/-gruppen, die zur Exo-Sporenbildung befähigt sind.
Myxobakteri en, Streptomyceten
6.3 Nennen Sie 2 Bakteriengattungen/-gruppen, die zur Endo-Sporenbildung befähigt sind.
Clostridien, Bacillus
6.4 Wie wirkt Dipicolinsäure?
Dipicolinsäure kommt in vegetativen Zellen nicht vor. Sie ist im Protoplas ten der Spore lokalisiert und führt
durch Kompl exierung mit Ca2+ zu einer Dehydrierung der Spore. Durch die Reduktion des Wasseranteils ist
die Spore stark hitzeresistent.
6.5 Was sind S APS? Welche Funktion erfüllen sie?
small acid-soluble proteins
binden DNA im Kern, Umwandlung der normalen B -Form der DNA in A-Form
Schutz vor UV, Austrocknung, Hitze
Kohlens toff-und Energiequelle während Keimung
6.6 Wie wirken Sigma-Faktoren?
Sigma ist eine Untereinheit der RNA-Polymerase und ist für di e Promotererkennung verantwortlich.
Da verschiedene Sigma-Faktoren verschi edene Promotersequenzen erkennen, ist durch sie eine Regulation
der Transkription möglich. Beispielsweise auch die Regulation der Sporenbildung.
6.7 Was versteht man unter BT-Toxin, wann wird es gebildet, wo findet es sich in der Zelle und wie
wirkt es?
BT-Toxin = Bacillus thuringiensis-Toxi n
Gram-positives Bodenbakterium (Endosporenbildner)
Toxin-Produktion (in kristallinen Einschlüssen) in der Sporulationsphase
Toxin bildet Kanäl e in der Membran der Darmzellen (osmotische Potenti al der Zelle wi rd gestört)
Microvilli werden zerstört
-> wird beispi elsweise bei BT -Mais aus genutzt (Ungeziefer s tirbt an Toxin)

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