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Mikrobiologie 2 > Mikroorganismen als Destruenten > Flashcards

Mikroorganismen als Destruenten Flashcards

1
Q

Biodegradation

A

Chemischer Abbau organischer Verbindungen durch biologische Aktivitäten

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2
Q

Mineralisation

A

Umwandlung organischer Stoffe in anorganische Substanzen (Konsumenten, Destruenten)

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3
Q

Primärproduktion

A

Aufbau von Biomasse

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4
Q

Cometabolismus

A

Transformation eines nicht zum Wachstum verwertbaren Substrats in Gegenwart eines zweiten zum Wachstum nutzbaren Substrats (Bedeutung beim Abbau von Xenobiotika)

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5
Q

Was passiert bei der physiologischen Reaktion der Methanmonooxygenase (methanotrophe Bakterien)?

A

Methan wird zu Methanol oxidiert, dabei wird NADH und O2 zu NAD+ und H20 umgesetzt

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6
Q

Welche cometabolische Oxidation kann noch von Methanmonooxygenase katalysiert werden? Warum?

A

Abbau von Trichlorethen aufgrund geringer Substratspezifität der Methanmonooxygenase

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7
Q

Was bedeutet es, dass Bakterien osmotroph sind?

A

“bioverfügbar” sind gelöst vorliegende Verbindungen (z.B. Exoenzyme, die Polymere abbauen zu Monomeren)

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8
Q

Nenne 4 Substanzbedingte Faktoren bei mikrobiellem Abbau in der Umwelt

A
  • Wasserlöslichkeit
  • Tendenz zu Sorption (Boden, Sedimente)
  • Konzentration, Toxizität
  • xenobiotischer (naturfremder) Charakter
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9
Q

Wodurch bekommen Substanzen naturfremden (xenobiotischen) Charakter?

A
  • kondensierte Benzol-/Pyridinringe, Polyzyklen
  • dreifach substituerte N-Atome, quartäre C-Atome
  • “unphysiologische” Bindungen/Substituenten wie F, Cl, Br
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10
Q

Wie hängen Abbaubarkeit und Anzahl der Substituenten zusammen?

A

je mehr Substituenten, desto langsamer ist der Abbau

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11
Q

Woraus war “agent orange” im Vietnamkrieg zusammengesetzt?

A

50:50 aus 2,4,5-T und 2,4-D (Spätfolgen: fruchtschädigend, Krebserkrankungen, Toxine)

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12
Q

Nenne 3 Beispiele für abiotische Umweltfaktoren, die die Abbaurate/Persistenz beeinflussen

A
  • Bodentyp/-Struktur
  • pH
  • Temperatur
  • Wasserverfügbarkeit
  • O2-Verfügbarkeit
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13
Q

Nenne 2 Beispiele für biotische Umweltfaktoren, die die Abbaurate/Persistenz beeinflussen

A
  • Typ und Anzahl vorhandener MO

- Räuberische Organismen wie Nematoden, Protozoen

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14
Q

Was kann man zusammenfassend über Abbaurate/Persistenz sagen?

A

sie ist substanz- und standortspezifisch

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15
Q

Xenobiotika

A

Verbindungen, die biochemischen Stoffwechselwegen fremd sind, die in dieser Form nicht in Naturstoffen vorkommen

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16
Q

Biodegradation

A

partieller Abbau - keine Mineralisation

17
Q

Biomagnifikation

A

Anreicherung in der Nahrungskette (z.B. Hydrophobe in Fettgewebe)

18
Q

Was machen methanotrophe Bakterien?

A

oxidieren Methan, um Reduktionskraft zu gewinnen und C-Quelle zu haben

19
Q

Wie können die physikalischen Eigenschaften von Erdöl variieren?

A

physikalische Eigenschaften (braun bis schwarz, transparent und dünnflüssig bis tiefschwarz und dickflüssig)

20
Q

Biosurfactants

A

bilden Tröpfchen (Micelle) und fusionieren mit Membran für leichtere Verfügbarkeit für die MO (werden von Bakterienzelle gebildet)

21
Q

Wo ist der Methanabbau dem Alkanabbau analog?

A

Einfügen einer funktionellen Gruppe an terminalen C-Atom -> Alkohol, anderes O wird zu Wasser reduziert, Zelle muss zu Beginn NADH investieren

22
Q

Wie wird ein Alkan abgebaut?

A

Alkohol - Aldehyd - Fettsäure - beta-Oxdidationsweg - Acetyl-CoA

23
Q

Warum sind Cycloalkane schwerer abzubauen?

A

es gibt kein terminales C-Atom

24
Q

Wie werden Cycloalkane mikrobiell abgebaut?

A

Keton wird mit Sauerstoff zu zyklischem Ester umgebaut, der dann mit Wasser gespalten werden kann

25
Q

Warum ist der Aromatenabbau eine Herausforderung?

A

Stabilisierung durch delokalisiertes pi-Elektronensystem (Aromaten sind chemisch relativ inert)

26
Q

Wie kann ein Aromat überhaupt angreifbar sein?

A

Verbindung muss funktionalisiert werden (funktionelle Gruppe einfügen, die Elektronenverschiebung bewirkt)

27
Q

Wo kommen Aromaten in Naturstoffen vor?

A

Lignin, aromatische Aminosäuren, pflanzliche Polyphenole, Verbrennung organischer Materialien

28
Q

Wo kommen Aromaten anthropogen vor?

A

Raffinierieprodukte (BTEX), Detergentien (Alkylbenzolsulfonate), viele Pestizide (z.B. DDT)

29
Q

Wie erfolgt der mikrobielle Abbau von Aromaten?

A

modular, periphere Wege konvergieren zu zentralen Intermediaten (Catechol, Prokatechusäure)

30
Q

Welche Struktur haben zentrale Intermediate des Aromatenabbaus?

A

Diol (Investition zur Funktionalisierung)

31
Q

Was passiert mit dem Catechol?

A

wird zu Verbindungen abgebaut, die man in den Tricarbonsäurezyklus einschleusen kann (Succinat, Acetyl-SCoA)

32
Q

Welche Enzymfunktionen zur Deshalogenierung gibt es (Abbau von Lindan erfordert alle drei)?

A

HCl-Elimination, hydrolytische Dehalogenierung, reduktive Entfernung (Glutation als Reduktionsmittel)

33
Q

sind halogensubstituierte Verbindungen immer xenobiotisch?

A

nein, vorallem in marinen Organismen gibt es halogensubstituierte Verbindungen wie Chloramphenicol (Streptomyces venezuelae)

34
Q

Woraus ist Erdöl chemisch aufgebaut?

A

ca. 80% Kohlenwasserstoffe, bis 2%: Amine/Porphyrine, Alkohole/Chinone, bis 6%: Schwefel, z.B. Sulfide, Thiocycloalkane, Metalle wie Fe, Cu, Ni, Salze, H2O

35
Q

Zusammenhang von Struktur und Abbaubarkeit bei Xenobiotika

A

je mehr Substituenten, desto schwieriger der enzymatische Angriff (höhere Persistenz)

36
Q

Welcher Schadstoff ist leicht abbaubar und warum?

A

Methylchlorid, Chlorobenzen (Monooxygenase kann leicht angreifen, weil wenige Substituenten da sind)

37
Q

Welche Schadstoffe sind schwer bis unmöglich abzubauen und warum?

A

Hexachlorocyclohexan (Angriff durch Monooxygenase unmöglich), Trichlorethylen

38
Q

Was ist Lindan? Wofür wurde es angewendet?

A

Hexachlorcyclohexan: Kontaktinsektizid (Mottenbekämpfung, gegen Schädlinge im Haushalt)

Mikrobiologie 2 (10 decks)

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