Alt- MAP Fragen Flashcards
Nennen Sie 3 Methoden zur Quantifizierung von Bakterien
Gesamtzellzahl (Zählkammer),
Lebendzellzahl (Ausplattieren von Verdünnungen),
Trübungsmesser (Photomer)
Zeichnen Sie die typische Wachstumskurve einer statischen Bakterienkolonie und erläutern Sie die einzelnen Phasen.
Lag-Phase: Eingewöhnungsphase einer Kultur an ein Medium. Je nach Wachstumsbedingungen ist diese Phase länger oder kürzer.
Exponentielle Phase: Phase der exponentiellen Zellteilung. Zellen am agilsten und zur Untersuchung ihrer Zellbestandteile am geeignetsten. Geschwindigkeit des Wachstums hängt von genetischen Bedingungen des Organismus und von Umwelteinflüssen ab.
Stationäre Phase: Wachstum der Population stagniert aufgrund von fehlenden Nährstoffen oder Anhäufung von Abfallprodukten es Organismus. Zellfunktionen finden weiterhin statt. Möglich, dass einige Zellen weiterwachsen, aber dafür sterben andere ab.
Absterbe Phase: Lyse der Zellen beginnt
Definieren Sie primäre und sekundäre Transportsysteme und nennen Sie je ein Beispiel.
Aktiver Transport: Transport eines Substrates entgegen seines Konzentrationsgradiente unter Energiezuführung.
Primäre Transporter: nutzen chemische oder Lichtenergie direkt für den Transport -> ABC-Transport
Sekundäre Transporter: nutzen einen, von einem Primärtransporter aufgebauten, Gradienten Lactose-Permease bei E.coli
Passiver Transport: Transport eines Substrates entlang seines Konzentrationsgradienten. Energie wird nicht zugeführt.
Unter welchen Bedingungen wir ein Autoklav standardmäßig eingesetzt?
2 bar, 121° Wasserdampftemperatur, 15-20 min Bedampfzeit
Nennen Sie Proteinkomponenten der Atmungskette von E. coli unter sauerstoffgesättigter und Sauerstofflimitierter Umgebung.
Sauerstofflimitiert (-> Citratzyklus/EMP): Hexokinase, Phosphofructokinase, Aldolase, Enolase, Pyruvat-Kinase
Sauerstoffgesättigt (-> oxidative Phospholierung)
Nennen Sie 2 toxische Sauerstoffverbindungen und die Enzyme, die diese unschädlich machen.
2 H2O2: Katalase
H2O2 + NADH + H: Peroxidase
Wasserstoffperoxid H2O2
- Katalase (H2O2 + H2O2 -> 2 H2O + O2)
- Peroxidase (H2O2 + NADH + H+ -> 2 H2O + NAD+)
Superoxid O2
- Superoxiddismutase (O2- + O2- + 2 H+ -> H2O2 + O2)
- Superoxide Reduktase (O2- + 2 H+ + cyt cred -> H2O2 + cyt cox)
Welche sind die wesentlichen Unterschiede in der Photosynthese von Cyanobakterien und Purpurbakterien?
Oxygene Photosynthese: 2 Photosysteme (Z-Schema), Chlorophyll a und b, Synthese von ATP (PSII) und NADPH2 (PSI), Wasserspaltung (Freisetzung von O2) an PSII -> Cyanobakterien
Anoxygene Photosynthese: 1 Photosystem, zyklischer Elektronrntransport, Bacterioclorophyll a und b. externe Energiequellen (Elektronendonoren) (Schwefel, Schwegelwasserstoff, Wasserstoff) -> Purpurbakterien
Definieren Sie den Begriff Chemolithotrophie und geben Sie ein Reaktionsbeispiel.
Form des Stoffwechsels, bei dem anorganische Verbindungen als Elektronendonor verwendet werden.
H2+O2 -> H2O und dabei entsteht ATP
Was ist ein Bakteroid? Warum wird Leghämoglobin gebildet?
Besondere Wuchsform, welche sich von der normalen Form des Bakteriums unterscheidet. Meist in Symbiose lebend (vergrößerte, teilungsunfähige Zellen mit zusätzlichem Zellwandmaterial von der Pflanze)
Leghämoglobin wird von der Pflanze gebildet, bindet O2 und schützt so die Nitrogenase vor Inaktivierung. Da Nitrogenase in Bakteroiden sehr O2 empfindlich ist, würde eine Symbiose sonst nicht funktionieren.
(Da die Nitrogenase in den Bakteroiden sehr O2 emfindlich ist, bindet Leghämoglobin in der Pflante freien O2 und macht somit eine Symbiose möglich.)
Wie unterscheiden sich Gärung und anaerobe Atmung mechanisch?
Gärung: nutzt relativ energiereiche Zwischenprodukte des Glukoseabbaus zur Übernahme von Elektronen und scheidet die Produkte aus.
Anaerobe Atmung: nutzt oxidierte chemische Verbindungen als Endlager für Elektronen in Spezieller Atmungskette.
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen der Nitratatmung von E. coli und der Denitrifikation z.B. bei Pseudomonas sturzeri?
Nitratatmung -> Umsetzung von Nitrit zu Ammonium durch Multihelm c- Nitritreduktase
Denitrifikation -> Umsetzung von Nitrit zu elementaren Stickstoff über Nitratreduktase, Stickstoffmonoxid-Reduktase und Distickstoffmonoxid-Reduktase
Welche Endprodukte entstehen bei der heterofermentativen Verwertung von Glucose? Wie viel ATP entsteht Netto?
1 ATP, 1 Lactat, 1 CO2, 1 Ethanol
Welche Zwischenprodukte liefert dabei die Phosphoketolase-Reaktion?
Xylolose-5-Phosphat wird durch Phosphoketolase zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat und Acetylphosphat gespalten.
Wie viel ATP entsteht bei der Verwertung von Ribose durch die heterofermentative Gärung? Begründen Sie Ihre Aussage.
Ribose ist ein C5-Zucker und kann deshalb besser von Bacterien verarbeitet werden. Im Endprodukt der heterovermentativen Milchsäuregärung entstehen 2 ATP, 1 Lactat, 1 Acetat.
Die Reduzierung einer Hexose auf eine Pentose erfordert die Abspaltung eines C unter Aufbringung von ATP und Reduktion von NAD. Das Reduktionsäquivalent muss später wieder oxidiert werden und deshalb kann Acetylphosphat nur zu Ethanol reduziert werden. Dieser Schritt entfällt bei Pentosen und daher kann Acetylphosphat durch Phospholierung, von ADP zu ATP, zu Acetat reduziert werden.
Nennen Sie drei Angriffsorte von Antibiotika.
Zellwand, Ribosomen, DNA
Erläutern Sie die Wirkmechanismen von Peniccilin und Lysozym.
Peniccilin blockiert die Zellwandsynthese. Alpha-Lactam-Ring öffnet sich, bindet an Transpeptidase und hemmen deren Aktivität. Querverbindungen des Peptidoglycans sind nun nicht mehr möglich.
Lysozym wird auch als Muramidase bezeichnet und spaltet Beta-1,4-glycosidische Bindungen im Pertidoglycsngerüst der Bakterienwand. Die Lyse der Zelle ist die Folge.
Ordnen Sie die Enzyme Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase, Kohlenmonoxid Degydrogenase und Fumarat-Reduktase den folgenden CO2-Fixierungswegen zu: reduktiver Citratcyclus, Acetyl-CoA-Weg, Calvin-Zyclus
Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase -> reduktiver Citratzyklus
Kohlenmonoxid Dehydrogenase -> Acetyl-CoA-Weg
Fumarat-Reduktase -> Calvin-Zyklus
Welche Vorstufenmoleküle für den Baustoffwechsel werden im Pentosephosphatzyklus gebildet?
Pentosephosphate, Glycerinaldehyd-3-P, Pyruvat, NADPH
Nennen Sie 3 Enzyme, die am Einbau von Ammonium in organischen Zellverbindungen beteiligt sind.
Ammonium-Monooxygenase, Hydroxylamin-Oxidoreduktase, Nitritoxidoreduktase
Nennen Sie 3 verschieden Sterilisationsverfahren und deren Anwendungsbereiche.
Trockene Hitze: Geräte aus Glas, Metall, Keramik, Teflon
Feuchte Hitze: Lösungen, Nährmedien, Gummi, einige Kunststoffe, infektiöses Material
Sterilfiltration: Impfstoffe
Welche Bakterien stehen am Ende beim Abbau von organischem Material im Faulturm und was produzieren sie?
Methanogene Bakterien produzieren Methan und Kohlendioxid
Was ist die Transduktion? Erklären Sie die einzelnen Schritte genau.
Übertragung von DNA von einem Bakterium auf ein anderes oder auf eine eukaryotische Zelle durch Phagen
Ein Phage infiziert eine Bakterienzelle
Die Wirts-DNA wird zerstückelt, DNA und Proteine des Phagen werden hergestellt
Fragmente Bakterieller DNA werden gelegentlich in Phagencapsid eingebaut
Transduzierende Phagen infizieren neue Wirtszelle, wo durch Crossing-Over Rekombination stattfindet
Nennen Sie wichtige Kohlenstoffverbindungen.
Anorganisch: Kohlendioxid, Kohlensäure, Bicarbonationen, Carbonationen
Organisch: Kohlenwasserstoffe (Alkane, Alkine, Alkene) Hydroygruppe (Alkohole) Carbonylgruppe (Aldehyde, Ketone) Carboxylgruppe (Carbonsäure) Aminogruppe (Amine), organische Phosphate
Erklären Sie die Homofermentative Milchsäuregärung.
Laktose wird in die Zelle transportiert und zu dem C6-Zucker Glucose umgewandelt. Glucose wird ATP-abhängig zu Fructose 1,6-bisphosphat umgewandelt.
Aldolase spaltet Fructose 1,6-bisphosphat in die beiden C3-Verbindungen Glycerinaldehy-3-phosphat und Dihydroxiacetonphosphat.
Dihydroxiacetonphosphat wird zu Glycerinaldehy-3-phosphat isometrisiert.
2 Glycerinaldehy-3-phosphat werden durch die Glycerinaldehyd-3-phosohat-Dehydrogenase zu 2 1,3-Bisphosphoglycerat dehydrogeniert. Dabei werden 2 NAD zu 2 NADH reduziert.
Durch Übertragung von 2x2 Phosphatgruppen auf 2x2 ADP entstehen 4 ATP.
Es entstehen 2 Pyrovat, welche durch Oxidation von 2 NADH zu 2 NAD zu 2 Lactat reduziert werden
Lactat kann nun wieder aus der Zelle heraustransportiert werden.
Die Endprodukte der Homofermentativen Milchsäuregärung sind 2 ATP, 2 Lactat
Wie kann man E. coli und Raultella terrigena (Ursprungsfrage war Klebielle terrigena, aber wir haben im Praktikum 2017 mit Raultella gearbeitet) unterscheiden? Erklären Sie die nötigen Tests und nennen Sie die jeweiligen Ergebnisse.
Man kann beide Bakterien anhand des IMViC-Tests unterscheiden.
Im Indol Test reagiert E. coli positiv. In diesem Test wird auf Tryptophanase getestet. Tryptophanase ist ein Enzym, welches Tryptophan in seine Bestandteile zerlegt. Eines davon ist Indol und auf dieses reagiert die zur Zellsuspension hinzugefügte Ehrlichs-Reagenz mit Bildung einer kirschroten Farbe.
Im Methylrot-Test reagiert e. coli positiv. E. coli vollführt unter anaeroben Bedingungen eine gemischte Säuregärung aus Zuckern. Durch die Ansäuerung der Nährlösung unter einen PH-Wert von 4,5 färbt es den zur Zellsuspension hinzugefügten PH-Indikator Methylrot rot.
Im Vosges-Proskauer-Test reagiert Raultella terrigena positiv. Raultella terrigena vollführt unter anaeroben Bedingungen eine 2,3-Butandiol-Gärung. Die Vorstufe des 2,3-Butandiol ist Acetoin. Diese reagiert mit Kreatin aus einem Peptonmedium in stark alkalischer Lösung und ergibt eine Rotfärbung. Verstärkt wird diese Reaktion durch Hinzufügen von Alpha-Naphtol.
Im Citrat-Test reagiert Raultella terrigena positiv. Raultella terrigena ist in der Lage Natriumcitrat als Einzige Energiequelle aus dem Minimalmedium in die Zelle zu schleusen und alkalisiert damit den Citratagar. Der beigemischte PH-Indikator Brothymolblau färbt sich von grün zu blau.
Erläutern Sie detailliert den Aufbau von grampositiven und gramnegativen Bakterien und geben Sie Nachweisreaktionen an.
Gramnegative Bakterien haben eine einschichtige Mureinschicht, welche weniger als 10% der Trockenmasse der Zellhülle ausmacht. Diese befindet sich in periplasmatischem Gel zwischen der Plasmamembran und der äußeren Membran, welche Porine als Poren enthält, durch die der Eintritt wasserlöslicher, niedermolekularer Substanzen erfolgen kann. Es handelt sich um eine asymmetrische Membran. Die innere Hälfte besteht aus Phospholipiden und die äußere aus Lipopolysacchariden.
Die Zelle kann aufgrund des geringen Mureinanteils in der Zellwand den entstehenden Lack aus Kristallviolett und Jod nicht zurückhalten und die Farbe wird bei Waschung mit Alkohol wieder entfernt. Eine Gegenfärbung mit Safranin hat eine Rot-Färbung zur Folge.
Grampositive Bakteien besitzen ein Mureinnetz, welches sich aus 25-40 Schichten zusammensetzt und 30-70% der Trockenmasse der Zelle darstellt. Es schließt direkt außerhalb der Cytoplasmamembran an.
Der hohe Mureinanteil der Zellwand begünstigt das Zurückhalten des Farblackes aus Kristallviolett und Jod. Die Zellen erscheinen Violett.
Bei einem Gram-Schnelltest wird 3%-ige Kalilauge auf die Bakterien gegeben. Gramnegative Bakterien Lysieren aufgrund der dünnen Mureinschicht und geben die DNA frei. Diese bildet beim Herausziehen der Impföse Fäden.
Grampositive Bakterien werden durch die dickere Mureinschicht geschützt und lysieren nicht. Sie ziehen keine Fäden.
Nennen Sie 4 essentielle Komponenten für Biolumineszenz.
LETZTE VON FK
Luciferase mit Flavinmononucleotid, O2, Aldehyd
Nennen Sie 3 Wege für den Abbau von Glukose zu Pyruvat in Prokaryoten und geben Sie die jeweilige ATP-Ausbeute an!
Embden-Meyerhoff-Parnas-Weg (EMP) – 2 ATP
Entner-Doudoroff- (KDPG)-Weg – 1 ATP
Oxidativer Pentose-Phosphat-Weg – 1 ATP
Definieren Sie den Begriff „anaplerotische Reaktion“ und geben Sie 2 Beispiele!
= sind zuliefernde Stoffwechselwege für den Citratzyklus
zB. Synthese von Oxalacetat aus Pyruvat und Kohlenstoffdioxid, katalyisiert durch Pyruvat-Carboxylase
z.B. Glutamat durch oxidative Desaminierung zu alpha-Ketaglutarat
Erklären Sie den Begriff „Glukoneogenese“ und nennen Sie ein Substrat, bei dessen Verwertung E. coli diesen Prozess benötigt!
Neusynthese von Glucose aus organischen Nicht-Kohlenhydratvorstufen
Substrate: Pyruvat, Oxalacetat
Beschreiben Sie ausgehend von Pyruvat die unterschiedlichen Mechanismen der Ethanol-Produktion im Gärungsstoffwechsel von Saccharomyces cerevisae und Escherichia coli!
S. cerevisae bildet unter Decarboxylierung zunächst Acetaldehyd, welches dann zu Ethanol reduziert wird
E. coli bildet mit Hilfe des Enzyms Pyruvat-Formiat-Lyase oder Pyruvat-Ferrodoxin-Oxidoreduktase Acetyl-CoA, wobei je nach Enzym Formiat oder CO2 abgespalten werden; Acetyl-CoA wird dann zu Acetaldehyd reduziert, welches dann ebenfalls zu Ethanol reduziert wird
