Bedarf für die Synthese von neuem Zellmaterial

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1 Fragen zur Vorlesung 1 Mikrobiologie II Bedarf für die Synthese von neuem Zellmaterial 1. Wie viele Gene (ungefähr) haben Escherichia coli und Saccharomyces cerevisiae? Geben Sie ein paar Beispiele, wie die Gene in Funktionsgruppen eingeteilt werden. Skizzieren Sie die Stufen beim Aufbau der Zelle aus Substraten. Was meint das Schema mit Elementträgern, Vorläufermolekülen, Bausteinen, aktivierten Bausteinen, Polymeren, komplexen Strukturen? Geben Sie die grobe Elementzusammensetzung einer Mikrobenzelle an ("Zellformel"). Woher kommt in der Regel der Sauerstoff im Zellmaterial? Welche Moleküle dienen als zentrale Kohlenstoffgerüste, als N-, P-, S-, C 1 -Träger, als Reduktionsmittel, als Oxidationsmittel, als Energiequelle bei Biosynthesen? Von welchen Wachstumsparametern hängt die Rate des Substratverbrauchs einer Kultur ab? 2. Geben Sie grob die Zusammensetzung einer Mikrobenzelle aus Makromolekülen an. Was sind die Bausteine dieser Makromoleküle und in welcher Form werden sie aktiviert? Welche drei Stoffwechselwege liefern alle zentralen Biosynthesevorstufen und welche Moleküle sind das? Nennen Sie zwei hauptsächliche ATP-verbrauchende Stoffwechselprozesse und zwei NADPHverbrauchende Synthesen. Wie wird das Reduktionsmittel NADPH beladen? Geben Sie eine grobe Redoxskala einiger wichtiger Oxidationsreaktionen von Kohlenstoffverbindungen an, in Bezug zu den physiologischen Elektronenüberträgern Ferredoxin, NAD, FAD, Ubichinon, Cytochrom c. Assimilation der Elemente aus anorganischen Vorstufen 3. Nennen Sie wichtige natürliche N-Quellen. Skizzieren Sie den Weg des Stickstoffs vom Nitrat über NH 3 in Zellverbindungen. Was sind dabei die N-Träger? Was sind die wichtigsten N-haltigen Zellbausteine? Welche Enzyme sind an der Umsetzung von Harnstoff und Nitrat zu Ammoniak beteiligt? Nennen Sie drei NH 3 -assimilierende Reaktionen. Welche werden bei N-Mangel verwendet? Beschreiben Sie, wie NH 3 aus Glu und Gln (Asp und Carbamoyl-Phosphat sind zu speziell) weitergegeben wird. Skizzieren Sie die zellulären N-Kontrollmechanismen. Warum ist die Glutamin-Synthetase besonders reguliert? 4. Welche Reaktionen katalysiert die Nitrogenase und wie ist das Enzym aufgebaut? Woher kommen die Reduktionsäquivalente für die Stickstoff-Fixierung? Wie können aerobe Zellen trotz Sauerstoffempfindlichkeit der Nitrogenase Stickstoff fixieren?. Geben Sie Beispiele für Symbiosen mit Stickstoff-fixierenden Bakterien. 5. Nennen Sie wichtige natürliche S-Quellen. Skizzieren Sie den Weg des Schwefels von H 2 S in S-haltige Zellverbindungen? Was sind die wichtigsten S-haltigen Zellverbindungen? Skizzieren Sie die Assimilation von Sulfat in Zellschwefel. Warum benötigt die Reduktion von Sulfat ATP? Schildern Sie die verschiedenen Rollen von ATP, auch die Rolle von Adeninnukleotiden bei der Regulation des Stoffwechsels. Woher stammen C 1 -Einheiten, was sind die C 1 -Träger der Zelle? Nennen Sie einige Bausteine, die C 1 - Einheiten enthalten. Biosynthese von Bausteinen aus zentralen Metaboliten 6. Nennen Sie die zentralen Vorläufermoleküle für Synthesen und welche Bausteine sich davon ableiten. Nennen Sie strikt regulierte Enzyme des Zentralstoffwechsels und einige Effektormoleküle. Katalysieren regulierte Enzyme reversible oder irreversible Schritte? Nennen Sie anaplerotische Reaktionen und Möglichkeiten, Phosphoenolpyruvat aus Pyruvat zu machen. Erläutern Sie am Beispiel der Glutamat-Familie die Synthese und Regulation einer Aminosäuregruppe, ausgehend von einer einzigen gemeinsamen Verbindung. Wie ist der Bezug der Argininsynthese zum Harnstoffzyklus von Tieren?

2 2 7. Skizzieren Sie, aus welchen Bausteinen Purine und Pyrimidine aufgebaut sind. Vergleichen Sie die unterschiedlichen Strategien, wie Purin- und Pyrimidinnukleotide synthetisiert werden. Wie macht die Zelle Desoxynukleotide und wie entsteht dtmp? Erklären Sie, warum diese Prozesse wichtige Angriffspunkte für Hemmstoffe des Zellwachstums sind. Erklären Sie, was mit "salvage pathways" gemeint ist. Wie werden Pentosen und Hexosen als Bausteine "aktiviert" und wie werden die Bausteine bei der Glykosidbindung übertragen? Nennen Sie Zucker-1-Phosphatmoleküle und NDP-Zucker. Geben Sie Beispiele für O- und N-Glykoside und wie sie gebildet werden 8. Welche Bausteine werden für die Lipidsynthese benötigt? Wie wird Acetyl-CoA für die Fettsäuresynthese aktiviert? Was ist der Träger der Fettsäuren bei der Synthese, was der Träger bei der Oxidation? Warum sind freie Fettsäuren schädlich in der Zelle? Skizzieren Sie die Fettsäuresynthese und wie ungesättigte Fettsäuren entstehen. In welcher Form sind die Fettsäuren für die Synthese aktiviert? Was sind Iso-, Anteiso-Fettsäuren, welche Bakterien benötigen sie und warum? Warum ist die Fettsäurezusammensetzung einer Mikrobenzelle nicht konstant? Welche Speicherstoffe gibt es bei Mikroorganismen und aus welchen Bausteinen werden sie gemacht? Was ist das Problem bei der Acetat-Assimilation und was macht der Glyoxylat-Zyklus? Wie assimilieren anaerobe Mikroorganismen Acetyl-CoA in Zellmaterial? Autotrophe Lebensweise 9. Wozu ist der Pentosephosphat-Weg gut? Wie unterscheidet sich davon der Pentosephosphat-Zyklus? Erklären Sie die Reaktionen und die Rolle von Transketolase und Transaldolase. Was ist Autotrophie? Geben Sie Beispiele für autotrophe Bakterien und wo sie vorkommen. Welcher Weg ist der wichtigste autotrophe CO 2 -Fixierungsweg in Mikroorganismen? Skizzieren Sie den Calvin-Zyklus. Was ist die Bilanz des Calvin-Zyklus? Nennen Sie zwei alternative autotrophe CO 2 -Fixierungswege, deren Produkt Acetyl-CoA ist. Grenzen Sie die Wege gegen den Calvinzyklus ab. Nennen Sie Beispiele für Symbiosen zwischen autotrophen Bakterien und Pilzen und Tieren? Geben Sie ein Beispiel für ein Ökosystem, das auf bakterieller CO 2 -Fixierung beruht. Methoden der Untersuchung von Biosynthesewegen 10. Darstellung einiger Methoden wie Verwendung von 13 C- und 14 C-markierten Verbindungen, Analyse der Markierungsverteilung im Produkt, Retrobiosynthetischer Ansatz, Analyse von Ausscheidungsprodukten. Mutanten. Erklären Sie, wie die Verwendung von Mutanten die Aufklärung eines Biosyntheseweges erleichtert. Warum kann man nach Verfüttern eines markierten Vorstufenmoleküls (z.b. Acetat oder Glucose) aus der Markierungsverteilung in den Zellbausteinen (z.b. Aminosäuren, Nukleotiden) auf den Weg des Kohlenstoffs bei der Synthese schließen? Energiekonservierung an biologischen Membranen: Energie aus Redoxreaktionen (auch Oxidation anorganischer Substrate) und aus Licht 11. Geben Sie ein allgemeines Schema des Energiestoffwechsels und erklären Sie, was mit oxidativem und reduktivem Teil gemeint ist. Warum ergeben sich unterschiedliche freie Energiebeträge für die Synthese von ATP, wenn man den Prozess unter reversiblen Standardbedingungen, unter idealisierten reversiblen Zellbedingungen und unter realistischen irreversiblen Zellbedingungen betrachtet? Erklären Sie den Zusammenhang zwischen den Gleichgewichtskonzentrationen einer Reaktion und der freien Energieänderung der betreffenden Reaktion. Wie bestimmt man experimentell die Änderung der freien Energie einer Reaktion? 12. Erläutern Sie die Rolle der Membran und die räumliche Anordnung der Komponenten, die man zur Energiegewinnung benötigt, in Bakterien/Mitochondrien, bei phototrophen Bakterien ohne Thylakoide und bei Cyanobakterien/Chloroplasten mit Thylakoiden.

3 3 Was meint Elektronentransportphosphorylierung und wie wird die freie Energie der Redoxreaktion an die ATP-Synthese gekoppelt? Nennen Sie die allgemeinen Komponenten einer gekoppelten Elektronentransportkette (schematische Darstellung). Wie heißen diese Komponenten im Falle der aeroben Atmung bei Mitochondrien und bei vielen Bakterien? Nennen Sie Beispiele für membrangebundene Elektronenüberträger. Erklären Sie, welcher Zusammenhang zwischen dem Potential an einer Membran und der freien Energie besteht, wenn n Ladungen (z. B. nh + ) entsprechend dem Potentialgefälle über die Membran fliessen. Erklären Sie, welcher Zusammenhang zwischen der Konzentrationsdifferenz einer Verbindung zwischen den zwei Seiten einer Membran und dem Energiegehalt dieses Gradienten besteht. Wie ist bei einer Redoxreaktion der Zusammenhang zwischen der freien Energie der Reaktion und der Potentialdifferenz zwischen dem Elektronendonor (DH 2 /D) und dem Elektronenakzeptor (AH 2 /A)? Nehmen Sie als Beispiel für DH 2 = NADH 2 und für A = O 2. Was ist die Nernst'sche Gleichung? Atmung mit Sauerstoff 13. Über welche drei Kopplungsmechanismen kann ein Elektronentransport an die Transduktion von Protonen über die Membran gekoppelt sein? Wie ist die Transduktion von Protonen an die ATP-Synthese gekoppelt? Was sind Entkoppler? Geben Sie die ungefähre Größenordnung von Membranpotential oder ph-gradient an der Membran an, die ausreichend sind, um 1 ATP zu erzeugen. Was meint der Begriff Oxidase-positiv? Was meint Oxidase-negativ und was bedeutet verzweigte Atmungskette? Geben Sie Beispiele für verschiedene Endoxidasen = terminale Reduktasen, die den Sauerstoff bei der Atmung reduzieren (z.b. in Mitochondrien, E. coli). Wovon hängt es ab (wie wird reguliert), welcher Zweig der Atmungskette verwendet wird? Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Affinität zu Sauerstoff bei einer Atmung und der Energieausbeute? Wie wird der Protonengradient durch die ATP-Synthase umgesetzt in ATP-Bildung? 14. Nennen Sie verschiedene Rollen des Sauerstoffs in Mikroorganismen. Wie reagieren Mikroorganismen auf verschiedene Sauerstoffkonzentrationen bzw. auf den Wechsel aerob/anaerob? Nennen Sie schädliche Reaktionen des Sauerstoffs und was die Zelle dagegen unternimmt, um die Schäden zu verhindern oder zu beseitigen. Geben Sie Beispiele für mikroaerobe Mikroorganismen. Warum leben diese in dünnen Grenzschichten und warum sind sie schwierig zu handhaben? Was ist Biolumineszenz und was hat das bakterielle Leuchten mit Sauerstoff zu tun? Erläutern Sie den Begriff Quorum sensing und warum das Phänomen wichtig für das Überleben mancher Arten sein kann. Atmung ohne Sauerstoff: Anaerobe Atmung 15. Welche Möglichkeiten gibt es bei fakultativen Anaerobiern wie E. coli, mit Glucose als Energiequelle zu wachsen? Wie wird das Umschalten zwischen diesen Energiestoffwechselformen reguliert? Erklären Sie die zentrale Rolle des Chinonpools bei der Atmung und geben Sie einige Beispiele für anaerobe Atmung bei fakultativ anaeroben Bakterien. Erklären Sie die Denitrifikation und die Ammonifikation. Skizzieren Sie den Stickstoffkreislauf und die Rolle der Mikroorganismen dabei. 16. Geben Sie Beispiele für anaerobe Atmung bei strikten Anaerobiern. Warum werden manche Formen der anaeroben Atmung von fakultativ anaeroben Bakterien nicht verwendet (anaerobe Spezialisierung)? Erkären Sie, warum in der Natur zuerst Nitrat und dann Sulfat reduziert wird, wenn beide Verbindungen für eine anaerobe Atmung zur Verfügung stehen (Hierarchie der Elektronenakzeptoren). Warum findet man in einem Sediment die Zone der Nitratatmung oberhalb der Zone der Sulfatatmung (Zonierung)? Skizzieren Sie den Schwefelkreislauf und die Rolle der Mikroorganismen dabei. Welche Prozesse erfordern Sauerstoff, welche nicht? Welcher Prozess treibt letztlich den Kreislauf an?

4 Chemolithotrophe Lebensweise: Energie aus der Oxidation von anorganischen Verbindungen Warum leben viele chemolithoautotrophe Bakterien in schmalen Grenzschichten in Stoffgradienten, um welche Gradienten handelt es sich? Warum sind viele Chemolithoautotrophe schwer kultivierbar und warum haben sie häufig geringe Zellausbeuten? Skizzieren Sie den Zusammenhang zwischen anaerober Atmung und chemolithoautotropher Lebensweise im Stoffkreislauf des Stickstoffs, des Schwefels und der Metalle. 18. Erklären Sie, wie Ammoniak durch Mikroorganismen zu Nitrat oxidiert wird. Warum sind die beteiligten Bakterien schwierig zu kultivieren? Erklären Sie, wie früher Salpeter gewonnen wurde und wie in heutiger Zeit durch mikrobielle Tätigkeit steinerne Kulturdenkmäler zerstört werden. Geben Sie einige Beispiele für die Vielfalt der Schwefel-und Schwefelwasserstoff-oxydierenden Bakterien. Was bedeutet bakterielles Leaching? Geben Sie Beispiele für Bakterien, welche reduzierte Schwefelverbindungen mit Hilfe von Nitrat oxidieren. Geben Sie ein Beispiel für ein Eisen (II)-oxydierendes Bakterium und erklären Sie, warum dieser Prozess aus verschiedenen Gründen schwierig ist. Über welche Zwischenstufen wird Methan als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle durch Methanoxidierende Bakterien umgesetzt und warum gelten diese Bakterien als biotechnologisch interessant? Woher beziehen Methanoxidierer ihren Zellkohlenstoff? Phototrophe Lebensweise: Energie aus Lichtreaktionen 19. Welche Typen der bakteriellen Photosynthese gibt es und wo kommen sie vor? Nennen Sie das lange gesuchte "missing link" zwischen Cyanobakterien und den Chloroplasten der höheren Pflanzen. Formulieren Sie mit Gleichungen den Prozess der anoxygenen Photosynthese (mit Schwefelwasserstoff) und der oxygenen Photosynthese. Erklären Sie den Begriff Dunkelreaktion. Welche These formulierte van Niel? Licht löst verschiedene Prozesse aus: Taxis, Regulation, Schadensbehebung, Energiewandlung. Bringen Sie diese Teilaspekte in ein Gesamtschema. Skizzieren Sie, wie der Photosyntheseprozess in 4 Teilschritten zur Synthese von ATP führt. Geben Sie Beispiele für die Pigmente der Reaktionszentren und der Antennen (akzessorische Pigmente). Begründen Sie, warum es eine so große Vielzahl von verschiedenen Pigmenten, Photosynthesetypen und Ökotypen bei phototrophen Lebewesen gibt und erläutern Sie dieses am Beispiel des Farbstreifen-Sand-Watts (Ökologie). 20. Beschreiben Sie, welche Lichtantennen bei Bakterien vorkommen. Skizzieren Sie die beiden Systeme der anoxygenen Photosynthese und grenzen Sie die beiden vergleichend gegeneinander ab. In welchen Bakterien kommen welche Photosynthesetypen vor? Auf welche Art wird NADPH gebildet in einem Photosystem vom Typ 1 und wie in einem Photosystem 2? Geben Sie eine grobe Bilanz, was durch 8 Photonen in einem System der oxygenen Photosynthese bewirkt wird. Schildern Sie schematisch die oxygene Photosynthese (Z-Schema) und erklären Sie die Orientierung des Apparates in den Thylakoiden sowie den funktionellen Bezug der Elektronentransport-Komponenten zu den betreffenden Komponenten der Atmungskette. Wie kann die ATP-Ausbeute bzw NADPH-Bildung in der oxygenen Photosynthese dem Bedarf angepaßt werden? Wie passen sich anoxygene photosynthetisierende Bakterien kurzfristig und langfristig an Licht/Dunkel- Wechsel an? Wie nutzen Halobakterien die Lichtenergie? Chemoheterotrophe Lebensweise: Energie aus der Oxidation von organischen Substraten 21. Nenne Sie wichtige nachwachsende Rohstoffe. Nennen Sie einige Aspekte, die für den Abbau der verschiedenen Polymere gemeinsam gelten.

5 5 Wie ist Glucose in Zellulose gebunden, was macht den Abbau der Zellulose schwierig und was ist ein Zellulosom? Warum sind Hemizellulosen besonders beliebte Kohlenhydrate, aus welchen Zuckern sind sie aufgebaut und wo kommen sie vor? Schildern Sie die Bindungstypen der Glucose in Stärke und die beim Abbau beteiligten Enzyme und Produkte. Wo kommen in der Natur Chitin und andere Polymere, die N-Acetyl-Glukosamin enthalten, vor und wie werden diese abgebaut? Skizzieren Sie den Abbau von Protein durch Proteinasen. Welche Klassen von Proteinasen gibt es? Lipide sind zwar keine Polymere, haben aber hinsichtlich ihres Abbaus vieles mit Polymeren gemeinsam. Erläutern Sie, wie Lipide und Fette gespalten werden. 22. Geben Sie Beispiele dafür, wie Zucker transportiert werden. Geben Sie ein Beispiel für eine Hexose, Pentose, Aldose, Ketose, ein Hexuronid, Hexuronat, Hexonat, Glucosid, einen Aminozucker und einen Zuckeralkohol. Nennen Sie einige wichtige Disaccharide. Was ist in der Regel der entscheidende energieliefernde Schritt bei der Oxidation der Zucker und wie wird er an die Synthese von ATP gekoppelt? Erklären Sie, was ein energiereiches Zwischenprodukt ist und was man unter Substratstufen- (oder Substratketten-) Phosphorylierung versteht. Skizzieren Sie den Mechanismus, wie Glycerinaldehyd 3-Phosphat zu 3-Phosphoglycerat umgesetzt wird und wie dabei die Energie der Reaktion aufgefangen wird. Skizzieren Sie zur Wiederholung, wie die meisten Organismen Glucose zu Ribulose-5-Phosphat oxidieren. Wozu ist dieser Prozess gut und wie heißt er? Welche Enzyme müssen hinzukommen, damit Bakterien Glucose über den Entner-Doudoroff-Weg abbauen können? Welche Enzyme müssen hinzukommen, damit Bakterien Hexosen über den oxidativen Pentosephosphat- Zyklus abbauen können? Erläutern Sie, warum der Phosphoketolase-Weg eher eine Spezialität von Pentosen-verwertenden Bakterien ist. Stellen Sie die Enyme gegenüber, welche bei den verschiedenen Zuckerabbauwegen jeweils die Kohlenstoff- Kohlenstoff-Bindungen spalten. Nennen Sie einige Besonderheiten der Zuckerabbauwege bei Archaebakterien. 23. Welche Möglichkeiten gibt es, die Aminogruppe von Aminosäuren abzuspalten? Schildern Sie, wie die Aminosäuren Glutamat, Aspartat und Serin über die betreffenden 2-Oxosäuren zu Acetyl-CoA abgebaut werden. Aus welchen Verbindungen entstehen beim Abbau Fettsäuren. Skizzieren Sie diese Prozesse. Erläutern Sie den Abbau von Fettsäuren zu Acetyl-CoA (beziehungsweise kleinen Mengen an Propionyl- CoA) bei der Beta-Oxydation. Welcher der Oxydationsschritte ist membranassoziiert und gibt die Elektronen an Chinone ab? Warum nicht an NAD? 24. Nennen sie die wichtigsten "schwierigen" Substrate, deren Abbau in der Regel Sauerstoff benötigt. Warum sind diese Substanzen schwer angreifbar? Was ist der am häufigsten vorkommende Kohlenwasserstoff in der Natur und wie wird er abgebaut? Geben Sie einige Beispiele für häufig in der Natur vorkommende Aromaten. Schildern Sie die Rolle von Mono- und Di-Oxygenasen im peripheren und im zentralen Stoffwechsel von Aromaten an einem Beispiel. Was ist der beta-ketoadipinsäureweg und wo spielt er eine Rolle? Was sind die Produkte dieses Abbauweges? Geben Sie ein Beispiel, wie der Weg reguliert wird. Wie lösen fakultative oder anaerobe Bakterien die Probleme beim Abbau von Aromaten und Kohlenwasserstoffen, wenn sie nicht über Sauerstoff verfügen? Grenzen Sie den aeroben Aromatenstoffwechsel vom anaeroben Aromatenstoffwechsel ab. 25. Was ist das Besondere am Abbau des Lignins? Skizzieren Sie, wie Pilze Lignin abbauen. Was bedeutet Co-Metabolismus? Aus welchen Bausteinen werden Speicherstoffe von Mikroorganismen gemacht und unter welchen Bedingungen? Wie werden sie wieder abgebaut ("mobilisiert")? Schildern Sie die Möglichkeiten, wie Pyruvat im Stoffwechsel der verschiedenen Bakterien und der Hefen umgesetzt wird. Über welche zwei Wege kann Acetyl-CoA vollständig zu CO 2 oxidiert werden? Welcher dieser Wege kommt nur in strikt anaeroben Bakterien vor?

6 6 Können auch Zucker ohne den Zitratzyklus vollständig zu CO 2 oxidiert werden? Geben Sie ein Beispiel für unvollständige Oxidationen. Warum kommen diese vor und warum sind sie biotechnologisch interessant?

7 Chemoheterotrophe Lebensweise: Energie aus Gärungen in Abwesenheit eines Elektronenakzeptors Geben Sie ein allgemeines Schema eines Gärungsprozesses an. Wie entstehen energiereiche Verbindungen? Geben Sie Beispiele dafür. Erklären Sie, wie Hefen und wie Zymomonas mobilis Glucose zu Ethanol und CO 2 vergären. Warum ist der Zymomonas-Prozess technisch interessant? Skizzieren Sie die Homolactat-Gärung. Erklären Sie die Heteromilchsäure-Gärung von Ribose und von Glucose. Erläutern Sie, warum der Stoffwechsel der Hexose energetisch ungünstiger ist. 27. Nennen Sie typische Produkte der gemischten Säuregärung durch Enterobakterien und erläutern sie den Begriff Gärbilanz. Skizzieren Sie die Vergärung von Glucose unter Säure- und Wasserstoff-Bildung durch Clostridien. Erläutern Sie, wie aus Pyruvat bzw. Acetyl-CoA die verschiedenen Lösungsmittel als Gärprodukte entstehen. Warum ist die Lösungsmittel-Gärung aus der Sicht der Energieausbeute ungünstig? Erläutern Sie, wie bei der Homoacetat-Gärung aus Glucose drei Moleküle Essigsäure entstehen. 28. Propionsäure kann auf zwei verschiedenen Wegen gemacht werden. Stellen Sie die beiden Wege gegenüber und erläutern Sie, in welchem Schritt Energie gewonnen wird. Erläutern Sie das Prinzip der Stickland-Reaktion. Was ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Vergärung von polymeren Naturstoffen? Erläutern Sie den Abbau von organischem Material zu Biogas als 3-Stufen-Prozess. Wählen Sie als Beispiel Zellulose. Was meint der Begriff Biologisches Energieminimum"? Erläutern Sie den Begriff "Syntrophie" und "Interspezies-Wasserstoff-Transfer". Syntrophe Lebensgemeinschaften und Methanbildung (Energie aus der Reduktion von CO 2 und der Disproportionierung von C 1 -Verbindungen und Acetat) 29 Warum sind säurebildende Bakterien, die Gärprodukte zu Essigsäure und Wasserstoff umsetzen, zwingend abhängig von methanbildenden Bakterien und umgekehrt Methanbildner von den säurebildenden Bakterien? Was sind methanogene Substrate, wo findet man Methanogenese und zur welchen Gruppe gehören die methanogenen Bakterien? Warum findet man in Meeressedimenten nur in den tiefsten Schichten Methanbildung? Warum verdrängen Sulfatreduzierer Methanbakterien, wenn beide Acetat als Substrat bekommen? Skizzieren Sie die Umsetzung von Acetat zu Methan und CO 2. Welche Schritte finden an der Membran statt und warum? Welche Schritte bei der Methanbildung aus Kohlendioxyd und Wasserstoff sind energiegetrieben und welche Schritte liefern Energie? Wie sind die energieverbrauchenden und energieliefernden Schritte miteinander gekoppelt? Erläutern Sie die Rolle des Enzyms Kohlenmonoxyd-Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase bei der Methanogenese aus Essigsäure. Erstellen Sie eine Energiebilanz. Methoden der Untersuchung von Abbauwegen. Was sagen bakterielle Genomsequenzen? 30. Einsatz von Methoden zur Lösung unbekannter Stoffwechselwege (Abbauwege). Symbiosen mit Eukaryonten 31. Nennen Sie einige wichtige Beispiele für Symbiosen zwischen Bakterien bzw. Pilzen und Eukaryonten. Welche Vorteile haben die eukaryontischen Wirte von der Symbiose, d.h. was trägt der Prokaryont bei? Geben Sie Beispiele für Versorgung des Wirtes durch den Symbionten mit Energie- und Kohlenstoff, Stickstoff, Vitamine, essentielle Aminosäuren, Phosphor bei bekannten Symbiosen. Welche Vorsorge trifft der eukaryontische Wirt für seine Symbionten (an einem Beispiel)? Nennen Sie Symbiosen, die den Nahrungsaufschluss zum Ziel haben. Wie kann man Symbiosen als Zeitmesser bei der Evolution verwenden? Was hat man aus den Genomsequenzen von bakteriellen Symbionten gelernt?