Vorlesungsskripte. Fragen zur Algenvorlesung :

Transkript

1 Vorlesungsskripte Fragen zur Algenvorlesung : 1) Beschreiben Sie Entwicklungsstufen der Grünalgen vom Ein- bis zum Vielzeller. 2) Nennen Sie Beispiele für Generations- bzw. Kernphasenwechsel.

2 Vibrio cholera Bakterien

3 Systematik

4 Protein-Phoso-Lipid PPL- Schicht Mureinschichten Schleimkapsel Zellwand Cytoplasma Merkmale von Prokaryoten kein Zellkern nur kernäquivalente Nuceleotide Zellbereiche nicht durch Membranstrukturen abgegrenzt (kein ER, Dictysomen, Mitochondrien, Chlorplasten vorhanden) 70 S Ribosomen (Pflanzen = 80 S) Vermehrung durch Zweiteilung (Spaltpflanzen) Stoffwechsel mit großer Mannigfaltigkeit

5 Systematik Hauptgruppen: 1. Archaea alte Organismengruppe, Zellwand aus Polysacchariden aber kein Murein, kommen in ökolog. Nischen vor, z.b. Methanbakterien, halophile 2. Cyanobakterien ( Blaualgen ) ähnlich gram-negative Bakterien, Chlorophyll vorhanden, Toxinbildner z.b. Algenblüte ==> Wasservögel 3. Eubakterien a) gram-negative: einschichtiger Mureinsakkulus b) gram-positive: bis zu 40-schichtiger Mureinsakkulus (halten Farbstoff zurück)

6 Cyanobakterien Archaea Escherichia coli Archaebakterien (rot) und Sulfatreduzierer (grün), in Ozeansedimenten

7 Yersinia pestis Schwarze Pest Flöhe Rickettsia prowazeki Fleckfieber - Napoleon Von Läusen Übertragen

8 Krankheits-Fäulniserreger Die meisten Krankheitserreger sind gram-negative z.b. Joghurtherstellung: Lactobacillus bulgaricus (gram+, Stäbchen) Streptococcus thermophilus (gram+, Kokke) Diagnose mittels gram-färbung

9 zentral Sub-terminal terminal A - Kokken B - Diplokokken C - Streptokokken D - Staphylokokken E - Sarcinen F - Stäbchen G - Vibrionen H - Corynebakterien I - Sporen K - Spirillen L - Begeißelung peritrich M - Begeißelung monotrich

10 Grundformen der Einzelzellen Kokken: Größe: 0,3 0,5 µm Mikrokokken, Diplokokken, Streptokokken, Sarcinia (4er Pakete) Stäbchen: Größe: 0,5 3 µm Kurzstäbchen: z.b. Escherichia im Darm Langstäbchen: z.b. Bacillus Cyanobakterien Milzbrand Erreger Bacillus anthraxis

11 Steuerungsarten - Taxis a) Chemotaxis: Fortbewegung- Begeißelung b) Phototaxis: c) Aerotaxis: d) Magnetotaxis:

12 Fortbewegung- Begeißelung Geradlinig zielorientiert: aktiv mittels Eigenbewegung - Begeißelung monopolar monotrich bipolar (Spirillen, Schweinegülle) polytrich peritrich monopolar-polytrich=lophotrich bipolar-polytrich=amphitrich

13 Überdauerung - Sporenbildung Mutterzelle zentral terminal subterminal Spore Aerobe Sporenbildner: Spore idr. nicht dicker als Mutterzelle Anaerobe Sporenbildner: Spore idr. dicker als Mutterzelle

14 Vielgestaltigkeit Natürlich bedingt: Alter, Nährstoffe Beeinträchtigung der Zellwandsynthese: Penicillin

15 Vielgestaltigkeit in der Natur Kommt nur bei gram-positiven Bakterien vor Keulenförmige Ausbildungen: Corynebakterien Ausbuchtungen: durch Mycolsäureeinlagerungen z.b. Mycobacterium tuberculosis

16 Vielgestaltigkeit in der Natur Acinomyceten Strahlenpilze Actinomyceten sind in der Mitte und am rechten Rand als helle, ledrige Flächen zu erkennen. Eine dieser Flächen (Kolonie) besteht aus ca. 1 Milliarde einzelner Zellen

17 Vielgestaltigkeit in der Natur Acinomyceten Strahlenpilze Wachstum/Physiologie Pilzähnliches Wachstum Anspruchslos, langsames W. Geosmin-Ausscheidung Bedeutung: Abbau komplexer Verbingungen (Zellulose, Chitin) Kranheitserreger (z.b. Mastitis Euterkrankheit) Antibiotika-Produzent Entwickelt Schutzmechanismen (z.b. Streptomycin, Chloramphenicol)

18 Vielgestaltigkeit in der Natur Actinomyceten Strahlenpilze Streptomyces coelicolor

19 Vielgestaltigkeit in der Natur Actinomyceten Strahlenpilze Streptomyces coelicolor (Luftmycel und Sporen)

20 Vielgestaltigkeit in der Natur Actinomyceten Strahlenpilze einzelne Kolonie Streptomyces coelicolor Mutant

21 Vermehrung - Teilung Chromosom Replikation (ringörmiges Molekül an Membran angeheftet)! Zelle wächst zur doppelten Größe heran!ringbildung zur Abschnürung der neuen Zellen

22 Wachstumskurven 1= lag Phase; 2 = exponentielle Wachstumsphase; 3 = stationäre Phase; 4 = Absterbephase

23 Exponentielles Wachstum dx dt xt x 1 dx x = µ 0 0 t t x = µ dt omasse Bi Zeit Integrierte Form: t 0 ( t t ) x = x e µ 0

24 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen Anaerobe Prozesse (unter O 2 Abschluss) Methanogenese (Archaea): Substrat: Wasserstoff oder Acetat Elektronenakzeptor: CO 2 CO 2 + 8[H]! CH 4 + 2H 2 O Denitrifikation (Pseudomonas): Substrat: Organischer Kohlenstoff Elektronenakzeptor: NO 3 - NO 3-! NO 2-! NO! N 2 O! N 2

25 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen C-Kreislauf: z.b. Zelluloseabbau: Actinomyceten und Pilze

26 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen N-Kreislauf:

27 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen N-Kreislauf: Nitrifikation NH 4+! NO 2-! NO 3 - Oxygenasen z.b. Nitrosomonas und Nitrobacter

28 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen N-Fixierung: a) Symbiotische Bakterien (Rhizobioum mit Klee) Symbiose: leben in Rindenzellen Signalproteine von Pflanze! Bakterien: Lipo-Oligosaccharide! Knöllchenbildung O 2 wird niedrig gehalten durch Korkschicht, Atmung der Wirtszelle b) Freilebende Bakterien (Azolla, Azotobacter) N 2 + 8[H] + 16 ATP! 2NH 3 + H ADP + 16 P i Nitrogenase (sehr O 2 empfindlich => Schleimkapseln Azotobacter)

29 Bedeutung mikrobieller Umsetzungen Gärungen Milch Milchfett Milchzucker Milcheiweiß β-oxidation Lactose FDP-weg (Pentosephosphat) Aminosäuren oxid. Deaminierg. homofermentative Milchsäuregärung 90% Lactat wenig Acetat, Ethanol Acetoin, CO 2 Joghurt Pyruvat heterofermentative Milchsäuregärung 30% Lactat viel Acetat, Deacetyl Aromastoffe, CO 2 Sauerrahm Proprionsäuregärung Proprionsäure+CO 2 Käse

30 Identifikation FISH Technik (flourescent in situ hybridisation)

31 Literatur Nultsch, W. (2001) Allgemeine Botanik. 11. Aufl. Cypionka, H. (2002) Grundlagen der Mikrobiologie. 2. Aufl ( Internet: