Guten Erfolg!! 2. Vordiplom Herbst 2004 Grundlagen der Biologie IIB. Teil Mikrobiologie (Gewichtung: Faktor 2; Zeitbedarf ca.

Transkript

1 2. Vordiplom Herbst 2004 Grundlagen der Biologie IIB Teil Mikrobiologie (Gewichtung: Faktor 2; Zeitbedarf ca. 70min) Fragen 1-4, Prof. W.-D Hardt, 5 Punkte Fragen 5-9, Prof. H. Hennecke, 5 Punkte Fragen 10+11, Prof. M. Aebi, 3 Punkte Name, Vorname: Guten Erfolg!!

2 1. Nennen Sie 4 Oberflächenstrukturen ( Organellen ), die häufig an der Zelloberfläche Gram-negativer Bakterien vorkommen. Erklären Sie in 1 bis 2 Sätzen die Aufgabe jeder der genannten Oberflächenstrukturen. (1.5 Punkte). Name four surface structures that are frequently observed on Gram-negative bacteria. Please explain in 1 to 2 sentences the function of each of these surface structures. (1.5 points)

3 2. Sauerstoffexposition wirkt auf anaerobe Bakterien toxisch. Oxygen is toxic for anaerobic bacteria. A) Wieso? Welche Anpassungen beobachtet man bei aeroben Bakterien? (0.5 Punkte) Why? Which protective mechanisms are observed in aerobic bacteria. (0.5 points) B) Clostridium perfringens ist der Erreger einer gefährlichen Wundinfektion (Gasbrand). C. perfringens ist strikt anaerob. Wieso ist es möglich, dass diese Infektion durch Einbringen von Staub oder Erdpartikeln (also von luftexponiertem Material) in Wunden erworben werden kann? (0.5 Punkte) C. perfringens is an obligate anaerobe. It can cause dangerous wound infections (gas gangrene). Why is it possible to contract this infection by contamination of wounds with dust and earth particles (which have been exposed to air)? (0.5 points)

4 3. Im Erlenmeyerkolben wurde eine Bacillus subtilis Kultur angesetzt. Die Kultur befindet sich in der exponentiellen Wachstumsphase. Die Geschwindigkeit des bakteriellen Wachstums wurde gemessen: 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 B. subtilis (1 Punkt). In an Erlenmeyer-flask we have set up a suspension culture of B. subtilis. The culture is in the exponential growth phase, and we have determined the rate of bacterial growth: a.m noon 2.00 p.m. 2 x 10 4 bacteria/ml 1.6 x 10 5 bacteria/ml 1.28 x 10 6 bacteria/ml Please calculate from these values the generation time of B. subtilis (1 point).

5 4. Beschreiben Sie die bakterielle Transkription. Skizzieren Sie den Aufbau eines typischen bakteriellen Promotors. Welche DNA-Sequenzen sind von Bedeutung? Welche Proteine spielen bei der Initiation der Transkription eine Rolle? Wie wird die Transkription beendet? (1.5 Punkte) Explain transcription in bacteria. Make a drawing including all elements of a typical bacterial promoter. Which DNA-sequences are of importance? Which proteins participate in the initiation of transcription? How is transcription stopped? (1.5 points)

6 5. Welche der folgenden Aussagen sind richtig [r], welche sind falsch [f]? (1 Punkt). Bitte r und f nur eintragen, wenn Sie sich sicher sind. Jeder Fehleintrag wird mit Abzug von 0.05 Punkt belegt! Which of the following statements are correct [r], which are wrong [f]? (1 point). Please enter r and f only when you are absolutely certain. A penalty of 0.05 point will be deduced from each false entry! a) Der Abbau von Glucose via Glycolyse liefert gleich viel Pyruvat wie der Abbau von Glucose via Entner-Doudoroff-Weg. The degradation of glucose via glycolysis yields the same amount of pyruvate as the degradation of glucose via the Entner-Doudoroff pathway. b) Bei der anaeroben Fumarat-Atmung wird Succinat zu Fumarat oxidiert. During anaerobic fumarate respiration, succinate is oxidized to fumarate. c) Methylotrophe Bakterien fixieren CO 2 mittels Ribulose-1.5-Bisphosphat- Carboxylase. Methylotrophic bacteria fix CO 2 by means of ribulose-1.5-bisphosphate carboxylase. d) CO 2 und H 2 sind typische Gärungsprodukte während des anaeroben Wachstums von Escherichia coli. CO 2 and H 2 are typical fermentation products during anaerobic growth of Escherichia coli. e) Pflanzen und Cyanobakterien verfügen über zwei Lichtreaktionen, wovon die eine zur Reduktion von O 2 dient. Plants and cyanobacteria possess two light reactions of which one is used for the reduction of O 2. f) Die Wasserstoff oxidierenden Bakterien (sog. Knallgasbakterien ) fixieren CO 2 über den Calvin-Zyklus. Hydrogen oxidizing bacteria fix CO 2 via the Calvin cycle. g) Die Bakteriorhodopsin-abhängige Lichtreaktion in Halobakterien generiert einen Na + -Gradienten über die Membran anstelle eines H + -Gradienten. The bacteriorhodopsin-dependent light reaction in halobacteria generates a sodium gradient over the membrane instead of a proton gradient. h) Die Milchsäuregärung verläuft nach der folgenden einfachen Formel: Glucose + 2 ADP +2 P i Lactat + Acetat + HCOOH + 2 ATP

7 Lactic acid fermentation follows the simple equation shown above. i) Ohne die einleitende Reaktion der Monooxygenasen könnten aliphatische Kohlenwasserstoffen nicht mit der sog. β-oxidation abgebaut werden. Aliphatic hydrocarbons would not be degraded by β-oxidation without the prior action of monooxygenases. j) Lipasen sind Enzyme, die Esterbindungen zwischen Glyzerin und Fettsäuren spalten. Lipases are enzymes that cleave ester linkages between glycerol and fatty acids. 6. Zum Vergleich der mikrobiellen Kohlenstoff-, Schwefel- und Stickstoffkreisläufe (1 Punkt): Comparing the microbial carbon, sulfur and nitrogen cycles (1 point): a) Welche Reaktion des Kohlenstoffkreislaufes lässt sich konzeptionell mit der im N-Kreislauf vorkommenden NH 4 + -Oxidation vergleichen? Which reaction of the carbon cycle is conceptually equivalent to the ammonium oxidation in the N cycle? b) Welche Reaktion des Schwefelkreislaufes lässt sich konzeptionell mit der im N-Kreislauf vorkommenden Nitrit(NO 2 )-Atmung vergleichen? Which reaction of the sulfur cycle is conceptually equivalent to nitrite(no 2 )- respiration in the N cycle? c) Welche Reaktion des Kohlenstoffkreislaufes lässt sich konzeptionell mit der im S-Kreislauf vorkommenden Sulfatassimilation vergleichen? Which reaction of the carbon cycle is conceptually equivalent to sulfate assimilation in the S cycle? d) Welche Reaktion des Kohlenstoffkreislaufes lässt sich konzeptionell mit der im N-Kreislauf vorkommenden Denitrifikation vergleichen? Which reaction of the carbon cycle is conceptually equivalent to denitrification in the N cycle?

8 7. Definieren Sie präzis in nur einem Satz die folgenden Fachausdrucke, welche den Lebensstil gewisser Mikroorganismen prägnant bezeichnen (1 Punkt): Define precisely in only one sentence the following technical terms that appropriately describe the life-style of certain microbes (1 point): a) Hyperthermophilie Hyperthermophily b) Halotoleranz Halotolerance c) Chemolithoautotrophie Chemolithoautotrophy. d) Diazotrophie. Diazotrophy. e) Nitrifikation. Nitrification.

9 8. Ergänzen Sie die unten stehende Reaktion an den drei unterstrichenen Stellen, so dass eine stöchiometrisch korrekte Gleichung für die biologische Stickstoff-Fixierung entsteht. (1 Punkt). Complete the reaction shown below at the three underscored positions to formulate a stoichiometrically correct equation for biological nitrogen fixation. + 10H + + e + 16ATP 2NH ADP + 16P i 9. Nennen Sie die vollständig ausgeschriebenen lateinischen Spezies-Namen von 4 Prokaryoten Ihrer Wahl und schreiben Sie jedem Organismus mindestens zwei phänotypische und/oder biochemische Charakteristika zu. (1 Punkt) Name the complete Latin species designations of four prokaryotes of your choice, and assign to each at least two phenotypic and/or biochemical traits. (1 point) Name 1: Charakteristika: Name 2: Charakteristika: Name 3: Charakteristika: Name 4: Charakteristika:

10 10. Sie wollen wissen, ob das Gen ETH1 von Saccharomyces cerevisiae ein für das haploide Wachstum auf Vollmedium essentielles Gen ist. Beschreiben Sie das Experiment, das Sie zur Prüfung dieser Hypothese durchführen. (1 Punkt) You want to know if gene ETH1 of Saccharomyces cerevisiae is essential for haploid growth on complete medium. Explain the experiment to test this hypothesis. (1 point)

11 11. Sie studieren die ETH-Gene in der Hefe S. cerevisiae. Sie vermuten, dass das Genprodukt von ETH1 mit dem Genprodukt von ETH2 einen heterodimeren Proteinkomplex bildet. Wie testen Sie in zwei verschiedenen experimentellen Ansätzen Ihre Hypothese? (2 Punkte) You study the ETH genes in the yeast S. cerevisiae. You speculate that the ETH1 gene product forms a heterodimeric protein complex with the gene product of ETH2. Give two different experimental approaches to test this hypothesis. (2 points)