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Technische Mikrobiologie (Gaisser) > Altklausuren > Flashcards

Altklausuren Flashcards

Alle Altklausurfragen der letzten Jahre

1
Q

Medium wurde in den Fermenter gefüllt, jedoch wurde vor dem Autoklavierprozess das Wasser im Doppelmantel vergessen einzufüllen. Was passiert und warum?

A

Der Fermenter besitzt einen Doppelmantel für die Temperatur regulierung heizen/kühlen mit Wasser. Durch das Wasser ist ein optimaler Wäretransport beim Autoklavieren gegeben. Ohne Wasser ist Luft im Doppelmantel, was den Wärmetransport nicht optimal fordert. Der Autoklavierprozess würde deutlich länger gehen.

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2
Q

Wofür erhielt Eduard Buchner einen Nobelpreis?

A
  • Fermentation über alleinige Enzymaktivität - Fermentation ohne Zellen; es werden keine lebenden Zellen benötigt - 1900er: Forschung über Fermentationszwischenprodukte - 1907 Nobelpreis
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3
Q

Ivermectin: Wirkt gegen was? Durch welchen Organismus hervorgerufen? Vier Punkte weshalb das Medikament einen großen Vorteil für die Menschen gebracht hat?

A
  • Avermectin (Halbsynthetisch: Ivermectin) - Flussblindheit Onchocercavolvolus (Fliege) - Produktionsstamm: Streptomycesavermitilis - Sehr effektiv, breitbändiges Antibiotika, sichere, Wirkung, wenige Nebenwirkungen, einfache Gabe von einer Dosis Jährlich
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4
Q

Erythomycin: Wie wirk es auf DNA Ebene?

A

Es hemmt die Proteinbiosynthese (Produktionsstamm: Saccharopolyspora erythraea –> Gram-positiv)

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5
Q

Produkte mit niedrigen Werte essentielle Parameter?

A

Großes Volumen wird benötigt (z.B.: Zitronensäure) Essentielle Parameter: - Billige Medienbestandteile - Komplette Fermentation in kurzer Zeit - Produkt sollte relativ rein in der Fermentationskultur vorliegen (Billiger Downstream Prozess) - Hoher Produkttiter sollte vorhanden sein (100g/liter)

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6
Q

Produktionsstamm Eschricha Coli: Vorteile?

A

VORTEILE: - Schnelle Wachstumsrate und Expression - Fähigkeit der kontinuierlichen Fermentation -Leichte und einfache Kultivierung - Kultivierung in hohe Zelldichte möglich - Relativ niedrige Kosten: Nicht anspruchsvolle Medienbestandteile - Leichte Genommodifizierung

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7
Q

Produktionsstamm Eschricha Coli: Nachteile?

A

NACHTEILE: - Keine Posttranslationale Modifikation (Glykosilierung, Fettsäuren Acteylierung, Phosphorylierung) - Endotoxine - Proteine mit Disulfidbrücken sind schwer zu expressionieren - Keine korrekte Faltung: Möglicherweise beeinträchtig Einschlusskörper die Funktion des Proteins.

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8
Q

Produktionsstamm Actinomyces?

A
  • Gram-positiv - Hoher GC Gehalt - Mycelartiges Wachstum - langsames Wachstum
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9
Q

Metagenome (Forschungsgebiet Methagenomik)

A
  • Versucht die Gesamtheit des Genomes eines Biotopes zu erfassen - DNA Proben, die direkt aus der Umwelt kloniert werden - Sequenzierung der DNA - Potential für Entwicklung neuer Gene, Enzyme und chemischer Stoffe in der Biotechnologie
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10
Q

Was Bedeutet GRAS?

A

generally recognized as safe

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11
Q

Was ist der Genotyp?

A

Genetische Ausstattung eines Organismus, gesamte Sequenz: Chromosomen und Plasmid

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12
Q

Was ist der Phenotyp?

A

Die zu beobachtende Eigenschaft eines Organismus (z.B.: Antibiotikaresistenz)

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13
Q

Was ist Molekulares Klonen?

A

Isolation und eines DNA Fragmentes in einen Vektor, wo es repliziert werden kann

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14
Q

Was ist ein Mutagen?

A

Eine Substanz, die Mutationen hervorruft

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15
Q

Was ist eine Mutation?

A

Verrerbbare Veränderung einer DNA-Sequenz

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16
Q

Was ist ein Mutant?

A

Ein Organismus, dessen Genom eine Mutation trägt und dessen Genotyp sich von dem seiner Eltern unterscheidet

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17
Q

Was ist due Selektion?

A

Organismen werden in Medien kultiviert, in denen das Wachstum von Bakterien mit einem bestimmten Genotyp bevorzugt wird.

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18
Q

Was ist ein Wildtyp?

A

Ein aus der Natur isolierter Bakterienstamm

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19
Q

Produkte mit hohem Wert und niedrigem Volumen?

A
  • Hohe Kosten (ca.: 60$/mg) - Haupteinahmequellen für die Industrie - Produkte sind normalerweise biologisch aktiv - Sehr Wirksam - z.B.: Insulin, Interferone, Wachstumshormone
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20
Q

Was ist die Milliard- Reaktion?

A
  • Reaktion zwischen Zucker und Aminobestandteile - Große Menge an unerwünschten Nebenprodukten können entstehen die zT das Wachstum hemmen können. - Bräunung des Mediums ab ca. 140°C - Zucker und Aminosäuren können von MO nicht mehr verwedendet werden - Hohe Temperaturen –> Neue Verbindungen umgewandelt (z.B.: Furanose)
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21
Q

Was sind Online bzw Offline Messungen bei der Fermentation?

A

Online (Direkte Sensoren): - Rührergeschwindigkeit - Sauerstoffversorgung ( gelöster Sauerstoff: DO Sonde) - Temperatur - pH-Wert (Zugabe Säure bzw Base Offline (Probenahme und Untersuchung): - Bakterilles Wachstum (Trocken und Nassgewicht der Zellen) - Produktionskurve: Zeit der Ernte - Gesamt- und Lebendzellzahl Optische Dichte

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22
Q

Erster Weltkrieg: Fermentationsprozesse und Stamm nennen

A

England: Chiam Weizmann (1915) - Aceton-Butanol Fermentation (Clostridium acetobutylicum Wurde für die Sprengstoffproduktion benötigt Deutschland: Carl Neuberg Gylcerin Fermentation mit Hefezellen (Sprengstoff)

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23
Q

Was ist Pichia Pastoris?

A

Hefeart: - produziert rekombinate Proteine. - Kann posttranslationale Proteinmodifikation bilden - Wächst auf hohe Zelldichte (Kann auf einfachen Kohlenhydratquellen wachsen (Gycerol/ Methanol) - Keine Endotoxine Medikament: Kalbitor (Erstes Zugelassenes mit Picha Pastoris) Verwendung bei erblichen Angioödem –> Akut auftauchende schmerzliche Schwellung -Ecallantide (Wirkstoff): 60- Aminosäuren- Protein

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24
Q

Polysaccharide nennen (Produzent + Zweck)

A

Y- Polyglutainsäure PGA –> Bacillus subtilis - Verdichtungsmittel: Medikamententräger (Medizinischer Kleber) PGA Nanopartikel bei Medikamentenverabreichung bei Chemotherapie E-Polyglysin PL –> Streptomyces albulus - Antimikrobielle Wirkung: Konservierung von Lebensmittel - Entfernung von Endotoxine und Lipopolysaccharide aus Injektionslösungen Xanthan –> Xanthomonas campestris - Verdickungsmittel Nahrungsmittel - Satbilisator in Suspensionen, Emulsionen, Schäumen Dextran –> Leuconostoc mesenterodis - Nahrungsmittelzusatzstoff - Kosmetika - Trennmittel in Biochemie

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25
Q

Welche Probleme können bei der SChaumbildung im Fermenter enstehen?

A
  • Abluftfilter wird blockiert –> Druck entsteht, Filter werden beschädigt, Konatmination - Antischaum (Silokonöle) Probleme im Downstream
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26
Q

Selman Waksman

A

Erforschung von Streptomycin (Nobelpreis) –> Streptomyces - Erste effektive Behandlung von Tuberkulose (Proteinbiosyntese 30 S Untereinheiten) - Eröffnet Suche nach anderen Antibiotika produziert von Actinomyceten

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27
Q

Quron?

A

Fusarium graminearum Kontinulierliche Fermnetaion möglich, da keine sekundär Metabolite produziert werden. - Mycoprotein, Nahrungsmittel (Fleischersatz)

28
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Butanol

29
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Penicillin

Target: Bioynthese der Zellwand

–> Greift in die Sythese der Peptidogylcanschicht an

1929 –> Alexander Flemming

30
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Sulfanilamid

  • Aktive Komponente von Prontosil (ist Derivat)
  • Hemmt Nukleinsäure-Synthese von Bakterien
  • Als Medikament

Hemmt das Wachstum von Bakterien

31
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Salvarsan:

  • Antimokrobiell
  • Chemotherapeutisches Reagenz gegen Infektionen

1900 von Paul Ehrlich entdeckt

  • Bekämpfung von Syphilis
32
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Erythromycin

–> Hemmt die Proteinbiosynthese (50s)

33
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Streptomycin

–> Hemmt Proteinbiosynthese (30s)

34
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Spinosyn (Bioinsektizid)

–> Saccharopolyspora spinosa

–> Landwirtschaft Schädlingsbekämpfung

35
Q

Welches mikrobielle Produkt ist das?

A

Rapamycin (Immunsuppresiva)

–> Streptomyces hygroscopius

–> Transplantationmedizin

–> Krebsbehandlung

36
Q

Wieso werden Mikroorganismen benutzt?

A
  • Sehr gutes Oberflächen-Volumen -Verhältnis
    • Beschleundigr Aufnahme von Nährstoffe (schneller Stoffwechsel + Biosynthese)
  • Viele verschiedene Reaktionen möglich
  • Einfache Basis billiger Kohlenstoffquellen
  • Einfache genetische Manipulation
37
Q

Was ist ein Primär Metabolit?

A
  • Produktion während der exponentioellen Phase
  • Primär Metabolite:
  • Aminosäuren
  • Vitamine
  • Organische Säuren
38
Q

Was ist ein Sekundär Metabolit?

A
  • Produktion am Ende der Wachstumsphase und während der stationören Phase
  • Bildung ist Abhängig von Wachstumsbedingung und der Zusammensetzung des Mediums
  • Sekundäre Metabilote:
    • Antibiotika
    • Tier und Pflanzenwachstumsfaktoren
39
Q

Wie läuft eine traditionelle Stammesentwicklung ab?

A
  1. ) Bakterienpopuationwird mit einem mutagenen Stoff behandelt
  2. ) Aliquots(Mit Aliquot (v. lat. aliquot „einige, ein paar“) oder auch aliquoter Teil

bezeichnet man in der Analytischen Chemie eine Teilportion einer Probe, wenn die ganze Probe, in der Regel eine Flüssigkeit, nicht komplett untersucht werden kann oder soll) werden auf Aggarplatten ausgestrichen, Wachstum und Isolierung einzelner Kolonien

  1. ) Testung des Isolats auf den Produktionstiter: Die beste Kolonie wird weiter für die Produktion verwendet
  2. ) Wiederholte Testung und Reproduktion, falls der Klon wirklich geeignet ist
  3. ) Der ausgewählte Klon wird einer neuen Mutation ausgesetzt, beginn bei 1.)
40
Q

Must haves für Produktionsstämme (5 Punkte)?

A
  • Gute Produktion
  • Gutes Wachstum
  • nicht pathogen
  • Genetische Stabilität
  • GRAS (generally recognized as safe) FDA!
41
Q

Was sind auxotrophe Mutanten?

Wie werden sie isoliert?

A
  • benötigen für das Wachstum ein primäres Metabolit (z.B.: Aminosäure) welches von der Elternkultur nicht benötigt wird
  • Beispiel: Überproduktion von Lysin durch auxotrophe Mikroorganismen benötigt Theronin und Methionin
  • Isolierung: Kultivierung von Organismen unter Bedingungen bei denen das Wachstum von Bakterien mit einem bestimmten Genotyp bevorzugt wird
    • Zugabe von Penecilin –> Absterben wachsender Bakterien
  • Auxotrophe Mutanten sterben nicht, da das Medium den Nährstoff den sie benötigen nicht enthält
  • Penecilin wird entfernt
  • Zellen werden auf komplexen Medien ausplattiert
  • Screening der auxotrophen Mutanten mit Stempelmethode
42
Q

Was ist die Feed-Back Hemmung?

A

Mechanismus kontrolliert die Enzymaktivität

43
Q

Antimetabolit resistente Mutanten?

A
  • Isolation von Mutatnten die resistent auf antimetabolite sind
  • Ziel ist keine Endprodukthemmung durch die Feedback Hemmung
  • Ergebnis: Hohes Produktionslevel
44
Q

Penicillin Produktionsstämme als Beispiel für Verbesserungen?

A
  • Optimierung der Penecillin Biosynthse durch Mutationen und Screening Techniken
  • Entwicklung der Fermentation und Medien
  • Suche nach verbesserten Stämmen
  • Optimierung des Stammes mit
    • Röntgenstrahlen
    • UV-Strahlen
45
Q

Was ist das Genom?

A
  • Gesante genetische Information eines Organismus
46
Q

Was ist die Genomik?

A
  • Information über die Genprodukte, die die Produktion zurückhalten oder mit der die Produktio des gewünschten Produktes in Konkurenz stehen
  • Vergleich von Genomen: Info wie ein verbesserter Prodktionsstamm aus dem Wildtyp konstruiert wird
  • Genteschnische Manipulation: Info umsetzen
47
Q

Was ist ein Transkriptom?

A
  • Vergleich von Expressionsprofilen:
    • zwischen zwei verschiedenen Zellen
    • des Produzentenstammes
    • an verschiedenen Zeitpunkten während der Produktion
    • unter verschiedenen Produktionsbedingungen
  • Indikationen von möglichen Indikationen
  • Ingeneurtechnische Strategien für die Verbesserung können entworfen werden
48
Q

Was ist ein Proteom?

A
  • Komplettes Protein, welches in einem gegebenen Gewebe, Zelle oder biologischen System zu einer bestimmten Zeit exprimiert ist
  • Kann genutzt werden um Proteinteile, welche verschiedene Intenstitäten unter verschiedenen Konditionen aufweisen zu identifizieren
    • Downregulierung des Gen-Produkts
    • Limitierung der Rate
    • Veränderung des Gens um eine Verbesserung des Produktionslevels hervorrufen
49
Q

Was ist ein Metabolom?

A
  • Gesamtheit der Stoffwechselprodukte in einer Zelle, Organ, Organismus
  • Metabolom Anlaysen können zum Beispiel helfen, das richtige Gen zu überexprimieren, in dem man die inhibierende Enzyme entdeckt und aussschaltet
50
Q

Was ist Aspartam?

Verbindung? Herstellung?

A
  • Süßungsmittel
  • L-Aspartyl-L-Phenylalanin-Methyl-Ester
  • Peptidbindung wird durch B. thermoproteolyticus katalysiert um Dipeptide zu bilden
51
Q

Was ist DNA-Shuffeling?

A

Definition: Eine Methode für in Vitro hergestelltehomologe Rekombinationen an Pools von ausgewählten mutierten Genen durch zufällige Fragmentation und neuanlagerung durch PCR
Schaffung einer Sammlung von rekombinanten Konstrukten, welchen ein Screening nachgeschalten ist

  • Eine Herangehensweise dieser Methode: DNA-Family-Shuffling
    Pools mit ähnlichen Genen aus verschiedenen Mikroorganismen
    Werden mit Enzymen geschnitten (z.B. Restriktions-Endonukleasen)
    Diese werden kombiniert, indem man PCR basierte Techniken nutzt um hunderte neue Einheiten zu schaffen

Wichtig: Man braucht eine gutes Screening-System oder, was noch besser wäre ein gutes Selektionssystem

52
Q

Was ist die Protoplast Fusion?

A

Traditionelle Methode um potentielle Probleme mit Hochumsatz- Produktionsstämmen zu lösen

  • Ziel: Isolation eines Stammes, welcher die besten Charakteristika von den elterlichen Klonen kombinieret
  • Zellen werden zu Proteoplasten umgewandelt: Die Zellwand wird durch lytische Enzyme aufgelöst
    Proteoplasten sind sphärische Zellen, welche von einer Zellmembran umgeben sind Sind extrem fragil: Müssen osmotisch stabilisiert werden, da kein Peptidoglykan vorhanden
  • Fusion der Zellmembran durch Zugabe von Polyethylen-Glykol (PEG)
  • Zellfusion
  • Rekombination von Genomen
  • Regeneration der Zellwand
  • Stufenweise Zellteilung: Überflüssiges genetisches Material wird verworfen
  • Beispiel für die Nutzung von Proteoplast-Fusion:

Verbesserung des Penicillin-Produzierenden Stammes von P. chrysogenum, welcher geringe Sporulation und geringes Keimwachstum aufwies
Und ein wenig-Produzierender, aber gut wachsender Stamm von P. chrysogenum Ein Hochumsatz-Stamm wurde isoliert mit verbesserter Sporulation und verbessertem Wachstum im Keim-Medium

53
Q

Was ist eine Genombasierte Satmmes-Rekonstruktion?

A
  • Nutzung von wiederholenden zufälligen Mutationen und Selektionszyklen
    • Hierfür werden chemikalien und UV-Licht eingestetzt
  • Nachteile:
    • Einführung von sekundär Muationen in das Genom
    • Nachteilige oder unnötige Mutationen treten auf
    • Produktionsstämme haben oft schwache Zustände:
      • Langsames Wachstum
      • Nützliche Mutation sind nicht definiert
54
Q

Welche Nachteile hat Glucose als Nährstoff?

A
  • Hemmung der Produktion durch Feedback Hemmung bei der Kohlenstoff Karabolit Repression
    • Deshalb wird Glucose nur in kleinen Mengen zugegen
55
Q

Was verrusacht Manganmangel?

A
  • Manganmangel ist der Schlüssel zur Zitronensäurefermentation
56
Q

Was ist die Katabolitenrepression?

A
57
Q

Was ist des Problem bei einer Fed-Batch Fermentation mit Hefe und wie wird das gelöst?

A

Problem: Ausstoß von Malz in das Medium: Erhöhte Wachstumsrate, aber der

benötigte Sauerstoffgehalt wird in der Fermentation nicht erreicht

Hefe schaltet auf Kosten der Biomasseproduktion auf Ethanol-Produktion um

  • Lösung: Hefe wird in schwachem Medium gezüchtet, anschließend wird zusätzliches

Medium hinzugefügt, so wurde kein Ethanol produziert

  • Heutzutage: Abluftanalyse des Bioreaktors: Die Anwesenheit von Ethanol in der

Abluft wird aufgezeichnet

  • Ziel: Produktion von Bäckerhefe (Ohne Ethanol): Biomasse ist Ertrag
58
Q

Was ist Astaxanthin?

A
  • Lachsfutterzusatz zur Pigmentierung
  • Algen: Haematococcus pluvialis
  • Hefe: Phaffa Rhodozyma
59
Q

Zitronensäure?

A
  • Hauptproduzent: Aspergillus niger
  • Dient als Säurungsmittel, Geschmackverstärker, Antioxidans
  • Wichtig bei der Produktion:
    • Niedriger pH-Wert
    • Hoher Zuckergehalt (Molasse)
    • Manganmagel im Medium
    • Sacchaarose als bevorzugte Quelle
    • pH-Wert Saatphase: Sporen benötigen 5,0 um zu keimen
    • pH-Wert Produktionsphase: (1,7-2,0)
      • dadurch wird die Produktion von Oxalsäure unterdrückt (Hemmung der Glucose-Oxidase)
    • Belüftung im Überschuss
    • Kupferionen verbessern Produktion
60
Q

Was ist auxotroph?

A
  • Als auxotroph bzeichnet man Organismen, die bestimmte essentielle Substanzen nicht selbstständig synthetisieren können. Sie sind darauf angewiesen diese Stoffe aus der Umwelt zu nehmen.
61
Q

Was ist Gultamat? Produktionsstamm?

A
  • Starker Geschmacksverstärker
  • C. glutamicum
62
Q

Maissirup mit hohem Fructose Anteil? (HFCS)

A
  1. Verflüssigung von Stärke mit alpha-Amylasen (Hitzebeständig)
  2. Verzuckerung der Stärke mit Amyglucosdase und einem entzweigendem Molekül
  3. Isomerisierung von Glucose mit Glucose Isomerase
  • Glucoseisomerisierung –> Bacillus Stämme
63
Q

Alpha-Amylase?

A
  • Enzym:
    • Stärkeaufarbeitung
    • Bierbrauen
    • Waschmitteö
  • Stärke und Säurebeständige Amylasen –> Pyrococus furisosus
64
Q

Essigsäure Herstellung (3 Methoden)

A
  1. Orleans Verfahren (Offner Kessel)
  2. Schnellessigverfahren: Bakterien Wachsen auf der Oberfläche der Holzstücke.
  3. Blasemethode (Submesverfahren): Bakterien suspendiert. Belüftung über Submers. Ethanol zu Essig bei 90% - 98%
65
Q

4 Bausteine für Penicillin?

A

Technische Mikrobiologie (Gaisser) (1 decks)

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