Prüfung 22. August 2008 Grundlagen der Biologie IIB. Teil Mikrobiologie (Gewichtung: Faktor 2; Zeitbedarf ca. 70 min) Name, Vorname:

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1 Prüfung 22. August 2008 Grundlagen der Biologie IIB Teil Mikrobiologie (Gewichtung: Faktor 2; Zeitbedarf ca. 70 min) Name, Vorname: Fragen 1 5, Prof. W.-D. Hardt, 5 Punkte Fragen 6 9, Prof. H. Hennecke, 4 Punkte Frage 10 12, Prof. M. Aebi, 4 Punkte Maximal erzielbare Punktzahl: 13 Guten Erfolg! 1

2 1.A. Benennen Sie die folgenden Bestandteile der Gram-positiven Zellhülle (0.6 Punkte): Name the following components of the Gram positive cell envelope (0.6 points) 1.B. Benennen Sie das folgende komplexe Membranlipid und seine funktionellen Gruppen (0.4 Punkte): Name the following complex membrane lipid and name the functional groups (0.4 points) 2

3 2. Definieren Sie die folgenden Begriffe aus der Mikrobiologie in 1 bis 2 treffenden Sätzen (1 Punkt): Please define the following technical terms from microbiology in one to two sentences (1 point): Autolysin (autolysin): Symporter (symporter): Protoplast (protoplast): S-Layer (S-layer): 3

4 3. Im Erlenmeyerkolben wurde eine E. coli Kultur angesetzt. Die Kultur befindet sich in der exponentiellen Wachstumsphase. Die Geschwindigkeit des bakteriellen Wachstums wurde gemessen: 9.00 Uhr Uhr Uhr 2 x 10 4 Bakterien/ml 1.6 x 10 5 Bakterien/ml 1.28 x 10 6 Bakterien/ml Berechnen Sie aus diesen Messwerten die Generationszeit von E. coli (1 Punkt). In an Erlenmeyer-flask you have set up a suspension culture of E. coli. The culture is in the exponential growth phase and you have determined the rate of bacterial growth: 9.00 a.m p.m p.m. 2 x 10 4 bacteria/ml 1.6 x 10 5 bacteria/ml 1.28 x 10 6 bacteria/ml Please calculate the generation time of E. coli in this culture (1 point). 4

5 4. Beschreiben Sie am Beispiel des Maltose-Operons den Mechanismus der positiven Kontrolle der Genexpression. Was geschieht, wenn zu einer E. coli-kultur Maltose hinzugefügt wird? Fertigen Sie eine Skizze an. (1 Punkt) Use the maltose operon to describe the mechanism of the positive control of gene expression. What happens when you add maltose to a growing E. coli culture? Make a schematic drawing. (1 point) 5

6 5. Definieren Sie den Begriff Transformation. Erklären Sie die Bedeutung der Transformation für die bakterielle Evolution. (1 Punkt) What is transformation? What is the significance of transformation for bacterial evolution? (1 point) 6

7 6. Welche der folgenden Aussagen treffen auf den Prozess der anaeroben Atmung in Bakterien zu? Kreuzen Sie die richtige Antwort oder die richtigen Antworten an! (1 Punkt) Which of the following statements apply to the process of anaerobic respiration in bacteria? Tick the correct answer or the correct answers! (1 point) ( ) Schwefelwasserstoff kann als terminaler Elektronenakzeptor verwendet werden. Hydrogen sulfide can be used as a terminal electron acceptor. ( ) Das Produkt der anaeroben Nitrit-Atmung ist Nitrat. Nitrate is the product of anaerobic nitrite respiration. ( ) Anaerob atmende Bakterien synthetisieren ATP ausschliesslich via Substratkettenphosphorylierung. Anaerobically respiring bacteria synthesize ATP exclusively via substrate-level phosphorylation. ( ) Stickstoff-fixierende Bakterien beziehen ihre Energie aus der anaeroben Reduktion von N 2. Nitrogen-fixing bacteria gain their energy from the anaerobic reduction of N 2. ( ) Die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd könnte man auch als eine Art von anaerober Atmung bezeichnen. The oxidation of methanol to formaldehyde could also be regarded as a type of anaerobic respiration. ( ) Keine der obigen fünf Aussagen beschreibt den Prozess der anaeroben Atmung. None of the five statements describes the process of anaerobic respiration. 7

8 7. Beantworten Sie die folgenden Fragen zur Stickstoff- oder Schwefelassimilation mit jeweils einem Wort oder Begriff! (1 Punkt) Answer each of the following questions with one word or one term! (1 point) a) Welche Verbindung entsteht nach der enzymatischen Aktivierung von Sulfat mittels ATP? Which compound appears after the enzymatic activation of sulfate with ATP? b) Welche organische Verbindung entsteht als erstes Produkt nach der vollständigen Schwefelassimilation? Which organic compound appears as the first product after the complete sulfur assimilation? c) Welcher zelluläre Kofaktor wird in stöchiometrisch mindestens 5fach höherer Menge für die Nitratassimilation gebraucht als für die Ammoniumassimilation? Which cellular cofactor is needed in stoichiometrically at least 5-fold higher amount for nitrate assimilation than for ammonium assimilation? d) Nennen Sie den Namen eines Enzyms, das den Einbau von Ammonium in organisches Material katalysiert! Give the name of an enzyme that catalyzes the incorporation of ammonium into organic material! 8. Formulieren Sie eine stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichung für die Methanogenese! (1 Punkt) Formulate a stoichiometrically correct equation for methanogenesis! (1 point) 8

9 9. Im Folgenden finden Sie vier Aussagen, die die mikrobielle Evolution und Phylogenie betreffen: Five statements about microbial evolution and phylogeny are shown as follows: (a) Alle heute existierenden Eukaryoten besitzen Mitochondrien, welche vermutlich via Symbiose mit nicht-photosynthetischen Prokaryoten entstanden sind. All eukaryotes existing today contain mitochondria that were presumably generated via symbiosis with non-photosynthetic prokaryotes. (b) Die Zahl aller bisher im Laboratorium kultivierten Mikroorganismenarten ist schätzungsweise 50- bis 100-mal kleiner als die Zahl der in der Natur nachweislich vorkommenden, aber noch nicht kultivierten Mikroorganismenarten. The number of all microbial species so far cultivated in the laboratory is estimated to be 50 to 100 times smaller than the number of microbial species known to exist in nature, but which have not yet been cultivated. (c) Ausnahmslos alle Mitglieder der Archaea, aber nur wenige Mitglieder der Bacteria sind hyperthermophil. Invariably all members of the Archaea, but only few members of the Bacteria are hyperthermophiles. (d) Bacteria und Archaea sind phylogenetisch näher miteinander verwandt als jede der beiden Organismenreiche mit den Eukarya. Bacteria and Archaea are phylogenetically more closely related than each of the two kingdoms to the Eukarya. Kreuzen Sie an, welche Aussagenkombination die richtige ist! (1 Punkt) Tick the box that represents the correct combination of statements! (1 point) nur a (only a) nur b (only b) nur c (only c) nur d (only d) a+b a+c a+d b+c b+d c+d a+b+c a+b+d a+c+d b+c+d a+b+c+d keine ist richtig (none is correct) 9

10 10. Die untenstehende Figur bezieht sich auf eine Komponente der pilzlichen Zellwand. a) Um welche Komponente handelt es sich? (0.5 Punkte) The figure below relates to one component of the fungal cell wall. a) What is the component? (0.5 points) b) Beschreiben Sie die Funktion dieser Komponente. (1 Punkt) Describe the function of this component. (1 point) 10

11 11. Was ist ein Spitzenkörper (0.5 Punkte) What is a Spitzenkörper? (0.5 points) 11

12 12. Beschreiben Sie (mit Zeichnung) wie gelöste Stoffe im Myzel/Hyphe von Pilzen transportiert werden. (2 Punkte) Describe (with drawing) how soluble substances are transported within the mycelium/hyphe. (2 points) 12