Mikrobiologie (5. Semester) at Hochschule Coburg | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Mikrobiologie (5. Semester) an der Hochschule Coburg

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TESTE DEIN WISSEN

Prinzip der DNA Extraktion von Bakterien in einer Lebensmittel-Matrix 

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TESTE DEIN WISSEN
  1. Zell Lyse
    physikalische Disruption: Bead Beading Beschallung, French press 
    enzymatische Disruption: Lysozyme, Chitinasen, Glucanasen, Pektinasen, Cellulasen, Proteinase K 
    - Denaturierung: Detergentien (z.B. SDS, Triton), aufheizen oder Chelatbildner (z.B. EDTA)
  2. Entfernen von Fetthaltigen Komponenten -> mit organischen LM (Chloroform, Phenol) 
    -> fetthaltige Komponenten (z.B. Proteine) sind in organischen LM löslich und werden durch wärriges LM entfernt
  3.  Ausfällung der DNA in wässrigem LM 
    Hinzufügen von Alkohol (Isopropanol, Ethanol) reduziert die Löslichkeit der DNA und zerstört die Hydrathülle. 
    -> Ohne die Hydrathülle fällt die DNA aus. 
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TESTE DEIN WISSEN

Natürliche Transformation 

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TESTE DEIN WISSEN

Einige Bakterien/Archaea sind kompetent und somit in der Lage eine natürliche Transformation während des Wachstums durchzuführen: 

Grampositive Gattungen: Streptococcus, Bacillus

Gramnegative Gattungen: Haemophilus, Neisseria 


Potentieller Nutzen: 

  • Transformierte DNA als Nährstoff
  • Kompatible Sequenzen von Nahverwandten zur Reparatur des eigenen Genoms 
  • Evolutive Vorteile durch horizontalen Gentransfer, um sich schneller und besser an Umweltbedingungen anzupassen (höhere Fitness). 


Andere Bakterien wie z.B. E.coli, Salmonella oder Sulfolobus können fremde DNA nur folgendermaßen aufnehmen: 

  • Elektroporation, Elektrischer Schock, um die Zellmembranpermeabilität zu erhöhen 
  • Calciumchlorid/Hitzeschock, chemisch-kompetente Zellen nehmen nach Hitzeschock fremde DNA auf 
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TESTE DEIN WISSEN

Thermoprofil der PCR 

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TESTE DEIN WISSEN

3 Schritte, die 25-50 mal wiederholt werden: 

  1. Denaturierung der doppelsträngigen DNA zu einzelsträngiger DNA bei 94 °C 
  2. Annealing des Primers bei definierter Temperatur unter strikten Bedingungen (hängt von der Primersequenz, Salzkonzentration und pH ab) 
  3. Elongation: Synthese neuer DNA Stränge durch Polymerase bei 72 °C. Beginnt an der 3´OH Gruppe der des letzten Nukleotids des Primer-basierten Stranges. 
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TESTE DEIN WISSEN

Peptidoglykan

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Murein


  • β-1,4 glykosidisch verknüpftes N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure, verbunden über Peptidbrücken
  • direkt oder indirekt (Interpeptid-Brücke) mit Aminosäuren peptidisch verknüpft
  • Spezies spezifische Zusammensetzung des Tetrapeptids

 

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TESTE DEIN WISSEN

Differenzierung von Gram-positiven Stäbchen mittels Katalase-Test

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TESTE DEIN WISSEN

Als Katalasereaktion bezeichnet man die Testung von Bakterienkulturen durch Vermengung einer Einzelkolonie mit 3%igem Wasserstoffperoxid. Hierbei wandelt das bakterielle Enzym Katalase das Substrat (H2O2) unter sichtbarer Schaumbildung zu Wasser und Sauerstoff um. Der Test gilt dann als katalasepositiv. 

Die meisten aeroben und fakultativ anaeroben Bakterien haben diese Enzym. 

Anaerobe als auch aerobe Mikroorganismen haben ein oder mehrere Schutzsysteme vor hohen intrazellulären Sauerstoffkonzentrationen. Vom O2 leiten sich viele hochreaktive Intermediäre (reaktive Sauerstoffspezies, engl. reaktive oxygen species, ROS) ab, die intrazelluläre Prozesse und Strukturen irreversibel schädigen

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TESTE DEIN WISSEN

Übertragung von genetischem Material 

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TESTE DEIN WISSEN

Drei Mechanismen des nicht sexuellen, nicht-viralen genetishcen Austausches:

  1. Transformation, bei der DNA, die von einer Zelle freigesetzt wurde, von einer anderen Zelle aufgenommen wird. (Transfektion:, Wirt: Eukaryotische Tierzellen) 
  2. Transduktion, bei der ein Transfer von Donator-DNA durch einen Virus ermöglicht wird. 
  3. Konjugation, bei der die Übertragung durch Zell-zu-Zell Kontakt und ein konjugatives Plasmid in der Donatorzelle abläuft 
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TESTE DEIN WISSEN

Eigenschaften eines Plasmids 

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TESTE DEIN WISSEN

Plasmide enthalten einen auswählbaren Marker 

  • normalerweise ein Gen für Antobiotikaresistenz: 
    - wird für das Behalten des Plasmids in der Zelle gebraucht 
    - vorteilhaft für Bakterien um Plasmid zu behalten (kann dann in Anwesenheit von Antibiotka wachsen) 
  • weit verbreitete auswählbare Marker sind Ampicillin, Neomycin und Chloramphenicol 
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TESTE DEIN WISSEN

Gründe für die einzelnen Schritte während Transformation 

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  1. Transformationslösung: CaCl2 
    - die positive Ladung der Ca2+ Ionen überdeckt die negative Ladung der DNA-Phosphate
  2. Inkubation auf Eis: verlangsamt die flüssige Zell Membran, Stoffwechselaktivität herunterfahren 
  3. Hitzeschock: Erhöht die Permeabilität der Membranen 
  4. Inkubation in nährstoffreichem Medium: erlaubt die Expression von beta-Lactamase 
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SMART-breeding

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"Selection with molecular markers and advanced reproductive technologies"

  • Diagnoseverfahren für die Auslese erwünschter Eigenschaften 
  • ein Züchtungsansatz, der sich gezielt desverfügbaren Spektrums moderner biotechnologischer Verfahren bedient, auf eine gentechnische Veränderung der Pflanzen verzichtet 
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Was sind Bacteriocine und warum produzieren Bakterien Bacteriocine?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Bacteriocine sind proteinogene Toxine von Bakterien(lassen sich von Proteinasen spalten) 
  • Blockieren/Hemmen (Substrat-)Konkurrenten mit zumeist einer hohen Spezifität zu den (nah verwandten) Zielorganismen 
  • Ca. 99 % aller Bakterien sind in der Lage Bacteriocine herzustellen und auszuscheiden 
  • Genetische Codierung meist auf Plasmiden (horizontaler Gentransfer!) 
  • Potentielle Anwendung als Lebensmittelzusatzstoff mit Bacteriocin produzierenden Milchsäurebakterien mit GRAS-Status (Generally recognized as safe) 
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Kultivierungsabhängige Methoden

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  • Kultivierung (flüssig/fest) auf Selektivmedien, Differentialmedien
  • Antibiogramm
  • Durchlicht-Mikroskopie mit oder ohne spezifische Färbetechniken
  • Fluoreszenzmikroskopie mit spezifischen sequenzbasierten Sonden/ Antikörpern mit Fluoreszenzkopplung
  • Biochemische Differenzierung
  • Keimzahlbestimmung (Lebendzellzahl auf/in Medien)
  • DNA-Hybridisierung, ggf. Sequenzierung
  • Toxinnachweis (Botulinumtoxin mittels ELISA) bzw. Hemmstoffnachweis
  • Antigen-Nachweis
  • Massenspektrometrie
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Kultivierungsunabhängige Methoden 

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TESTE DEIN WISSEN
  • Immunologischer-Nachweis mittels Antikörper
  • PCR mit spezifischen Primern
  • Proteinnachweis
  • Nachweis von spezifischen Stoffwechselprodukten ( z.B mittels stable isotope probing)
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Beispielhafte Karteikarten für deinen Mikrobiologie (5. Semester) Kurs an der Hochschule Coburg - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Prinzip der DNA Extraktion von Bakterien in einer Lebensmittel-Matrix 

A:
  1. Zell Lyse
    physikalische Disruption: Bead Beading Beschallung, French press 
    enzymatische Disruption: Lysozyme, Chitinasen, Glucanasen, Pektinasen, Cellulasen, Proteinase K 
    - Denaturierung: Detergentien (z.B. SDS, Triton), aufheizen oder Chelatbildner (z.B. EDTA)
  2. Entfernen von Fetthaltigen Komponenten -> mit organischen LM (Chloroform, Phenol) 
    -> fetthaltige Komponenten (z.B. Proteine) sind in organischen LM löslich und werden durch wärriges LM entfernt
  3.  Ausfällung der DNA in wässrigem LM 
    Hinzufügen von Alkohol (Isopropanol, Ethanol) reduziert die Löslichkeit der DNA und zerstört die Hydrathülle. 
    -> Ohne die Hydrathülle fällt die DNA aus. 
Q:

Natürliche Transformation 

A:

Einige Bakterien/Archaea sind kompetent und somit in der Lage eine natürliche Transformation während des Wachstums durchzuführen: 

Grampositive Gattungen: Streptococcus, Bacillus

Gramnegative Gattungen: Haemophilus, Neisseria 


Potentieller Nutzen: 

  • Transformierte DNA als Nährstoff
  • Kompatible Sequenzen von Nahverwandten zur Reparatur des eigenen Genoms 
  • Evolutive Vorteile durch horizontalen Gentransfer, um sich schneller und besser an Umweltbedingungen anzupassen (höhere Fitness). 


Andere Bakterien wie z.B. E.coli, Salmonella oder Sulfolobus können fremde DNA nur folgendermaßen aufnehmen: 

  • Elektroporation, Elektrischer Schock, um die Zellmembranpermeabilität zu erhöhen 
  • Calciumchlorid/Hitzeschock, chemisch-kompetente Zellen nehmen nach Hitzeschock fremde DNA auf 
Q:

Thermoprofil der PCR 

A:

3 Schritte, die 25-50 mal wiederholt werden: 

  1. Denaturierung der doppelsträngigen DNA zu einzelsträngiger DNA bei 94 °C 
  2. Annealing des Primers bei definierter Temperatur unter strikten Bedingungen (hängt von der Primersequenz, Salzkonzentration und pH ab) 
  3. Elongation: Synthese neuer DNA Stränge durch Polymerase bei 72 °C. Beginnt an der 3´OH Gruppe der des letzten Nukleotids des Primer-basierten Stranges. 
Q:

Peptidoglykan

A:

Murein


  • β-1,4 glykosidisch verknüpftes N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure, verbunden über Peptidbrücken
  • direkt oder indirekt (Interpeptid-Brücke) mit Aminosäuren peptidisch verknüpft
  • Spezies spezifische Zusammensetzung des Tetrapeptids

 

Q:

Differenzierung von Gram-positiven Stäbchen mittels Katalase-Test

A:

Als Katalasereaktion bezeichnet man die Testung von Bakterienkulturen durch Vermengung einer Einzelkolonie mit 3%igem Wasserstoffperoxid. Hierbei wandelt das bakterielle Enzym Katalase das Substrat (H2O2) unter sichtbarer Schaumbildung zu Wasser und Sauerstoff um. Der Test gilt dann als katalasepositiv. 

Die meisten aeroben und fakultativ anaeroben Bakterien haben diese Enzym. 

Anaerobe als auch aerobe Mikroorganismen haben ein oder mehrere Schutzsysteme vor hohen intrazellulären Sauerstoffkonzentrationen. Vom O2 leiten sich viele hochreaktive Intermediäre (reaktive Sauerstoffspezies, engl. reaktive oxygen species, ROS) ab, die intrazelluläre Prozesse und Strukturen irreversibel schädigen

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Q:

Übertragung von genetischem Material 

A:

Drei Mechanismen des nicht sexuellen, nicht-viralen genetishcen Austausches:

  1. Transformation, bei der DNA, die von einer Zelle freigesetzt wurde, von einer anderen Zelle aufgenommen wird. (Transfektion:, Wirt: Eukaryotische Tierzellen) 
  2. Transduktion, bei der ein Transfer von Donator-DNA durch einen Virus ermöglicht wird. 
  3. Konjugation, bei der die Übertragung durch Zell-zu-Zell Kontakt und ein konjugatives Plasmid in der Donatorzelle abläuft 
Q:

Eigenschaften eines Plasmids 

A:

Plasmide enthalten einen auswählbaren Marker 

  • normalerweise ein Gen für Antobiotikaresistenz: 
    - wird für das Behalten des Plasmids in der Zelle gebraucht 
    - vorteilhaft für Bakterien um Plasmid zu behalten (kann dann in Anwesenheit von Antibiotka wachsen) 
  • weit verbreitete auswählbare Marker sind Ampicillin, Neomycin und Chloramphenicol 
Q:

Gründe für die einzelnen Schritte während Transformation 

A:
  1. Transformationslösung: CaCl2 
    - die positive Ladung der Ca2+ Ionen überdeckt die negative Ladung der DNA-Phosphate
  2. Inkubation auf Eis: verlangsamt die flüssige Zell Membran, Stoffwechselaktivität herunterfahren 
  3. Hitzeschock: Erhöht die Permeabilität der Membranen 
  4. Inkubation in nährstoffreichem Medium: erlaubt die Expression von beta-Lactamase 
Q:

SMART-breeding

A:

"Selection with molecular markers and advanced reproductive technologies"

  • Diagnoseverfahren für die Auslese erwünschter Eigenschaften 
  • ein Züchtungsansatz, der sich gezielt desverfügbaren Spektrums moderner biotechnologischer Verfahren bedient, auf eine gentechnische Veränderung der Pflanzen verzichtet 
Q:

Was sind Bacteriocine und warum produzieren Bakterien Bacteriocine?

A:
  • Bacteriocine sind proteinogene Toxine von Bakterien(lassen sich von Proteinasen spalten) 
  • Blockieren/Hemmen (Substrat-)Konkurrenten mit zumeist einer hohen Spezifität zu den (nah verwandten) Zielorganismen 
  • Ca. 99 % aller Bakterien sind in der Lage Bacteriocine herzustellen und auszuscheiden 
  • Genetische Codierung meist auf Plasmiden (horizontaler Gentransfer!) 
  • Potentielle Anwendung als Lebensmittelzusatzstoff mit Bacteriocin produzierenden Milchsäurebakterien mit GRAS-Status (Generally recognized as safe) 
Q:

Kultivierungsabhängige Methoden

A:
  • Kultivierung (flüssig/fest) auf Selektivmedien, Differentialmedien
  • Antibiogramm
  • Durchlicht-Mikroskopie mit oder ohne spezifische Färbetechniken
  • Fluoreszenzmikroskopie mit spezifischen sequenzbasierten Sonden/ Antikörpern mit Fluoreszenzkopplung
  • Biochemische Differenzierung
  • Keimzahlbestimmung (Lebendzellzahl auf/in Medien)
  • DNA-Hybridisierung, ggf. Sequenzierung
  • Toxinnachweis (Botulinumtoxin mittels ELISA) bzw. Hemmstoffnachweis
  • Antigen-Nachweis
  • Massenspektrometrie
Q:

Kultivierungsunabhängige Methoden 

A:
  • Immunologischer-Nachweis mittels Antikörper
  • PCR mit spezifischen Primern
  • Proteinnachweis
  • Nachweis von spezifischen Stoffwechselprodukten ( z.B mittels stable isotope probing)
Mikrobiologie (5. Semester)

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