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Lernmaterialien für Mikroalgen an der Hochschule Hannover

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TESTE DEIN WISSEN

6. Welche Verordnung regelt das Inverkehrbringen als Nahrungsmittel/ Nahrungsergänzungsmittel innerhalb der EU ?(1P)

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Novel Foods-Verordnung regelt das Inverkehrbringen von Nahrungsmittel/ Nahrungsergänzungsmittel innerhalb der EU wenn diese nicht schon vor dem 15.5.1997 genutzt wurden. 

Notifizierung neuartiger Lebensmittel gemäß Artikel 5 der Verordnung (EG) Nr. 258/97

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1. Ordnen Sie die folgenden taxonomischen Rangstufen entsprechend ihrer Hierarchie:Art, Domäne, Familie, Gattung, Klasse, Ordnung, Reich, Abteilung!(4P)

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Domäne, Reich, Abteilung, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art (DRAKOFGA)

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2.  Aus prokaryotischen Lebensformen hat sich eukaryotisches Lebenentwickelt. (3P)

a) Welche Theorie beschreibt diesen Vorgang?

b) Aus welchen Organismen haben sich entsprechend dieser Theorie die Plastiden in eukaryotischen Organismen entwickelt?

c) Nennen Sie den Hauptunterschiedzwischen prokaryotischen und eukaryotischen Lebensformen

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a) Endosymbiontentheorie

  • Komplexe eukariotische Zellen sind durch eine Endosymbiose von prokariotischen Zellen entstanden (Endosymbiose= Symbiosenform bei der eine Zelle eine andere aufnimmt und beide sich spezialisieren)
b) Plastidäre Ribosomen sind Cyanobakterien am ähnlichsten -> Cyanobakterien vorläufer der Plastiden

c) Prokaryoten: keinen Zellkern, keine Mitochandrien und Chloroplasten, keine Zellmembran, DNA frei im Plasma

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3. Viele Cyanobakterien aber auch eukaryotische Mikroalgen sind potentielle Toxinbildner.(4P)

a) Nennen Sie einen potentiell toxischen Vertreter 

b) Nennen Sie ein neurotoxisches Algentoxin(keine Formel) und dessenAngriffspunkt. Beschreiben Sie kurz die Wirkungsweise.

c) In welchen Nahrungsmittelnstellen diese Toxine ein Risiko dar?

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a) Anabaena flosaquae , Microcystis Aeruginosa

b) Anatoxin A: besetzt die Acetylcholinrezeptoren und kann von der Acetylcholinesterase nicht abgebaut werden dauerhafte öffnung des Ionenkanals; Desensitivierung-> Blockade der Signalweiterleitung -> Koordinationsverlust, Krämpfe, Atemstillstand

c) Trinkwasser, Meerestieren, fertigprodukte aus Blaualgen

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4. Welche Eigenschaft verschiedener Cyanobakteriennutzt man bei deren Einsatz als „Bio –Fertilizer“?(3P)

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Cyanobakterien können Luftstickstoff (N2) binden und damit für Pflnazen nutzbar machen. zB auf Reisfeldern

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5. Nennen Sie eine Mikroalge, die in der EU als Nahrungsmittel in Verkehr gebracht werden darf.(1P)

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Spirulina, Chlorella, Dunaliella

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8. Die von der Sonne abgegebene elektromagnetische Strahlung kommt (glücklicherweise)

nur in einem recht engen Spektralbereich auf unserer Erdoberfläche an.(4P)

a) Welche Wellenlängen werden durch den gemeinhin als sichtbares Licht bezeichneten Spektralbereich abgedeckt? 

b) Ordnen Sie grob folgenden Farben die Wellenlängen zu: Rot Grün Blau.

c) Welcher Anteil  des Lichtes kann von Pflanzen für die Photosynthese genutzt werden und wie wird dieser bezeichnet?

d) Welche Nettoausbeute können sonnenlichtbasierende Photosyntheseprozesse maximal erreichen? Geben Sie diewichtigsten Ursachen für die Ausbeuteminderung an.

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a) 380-780nm

b) Blau: 450-490nm; Grün: 490-560nm; Rot; 630-700nm

c) photosynthetisch aktive Strahlung = nutzbarer Bereich zwischen 400-750nm wobei überwiegend balu und rot genutzt werden können.

d)

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10.  Welche Pigmente erlauben es Cyanobakterien, Licht im Spektralbereich zwischen 500 und 630 nm zu nutzen? (1P)

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Phycoloilisomen, Phycoerytrin, Phycocyanin: nutzen Grünlücke; in großen Wassertiefen sinnvoll da Wasser diese WL am wenigsten absorbiert.

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11. Nennen Sie zwei grundlegende Konstruktionsformen für offene Algenkultivationssysteme.(4P)

Welche Nachteile besitzen diese Kultivationssysteme?

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  • natürliche Gewässer, Seen, Krater
  • Ponds

Vorteile

  • niedrige Investitionskosten
  • einfache Konstruktion

Nachteile

  • niedrige Produktivität
  • Co2 und Verdunstungsverluste
  • Kontaminationsgefahr
  • beschränkt auf extremophile Arten
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12. Nennen Sie zwei Beispiele für geschlossene Kultivationssysteme und charakterisieren Sie kurz Vor-und Nachteile.(4P)

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  • Glasrohrsystem
  • Schlauchsystem
  • Plattensystem

Vorteile

  • hohe Produktivität
  • Klimaunabhängig
  • Kontrollierbar + Repruduzierbar
  • freie Algenwahl
  • Hygiene / keine externen Einiflüsse

Nachteile

  • Überhitzungsrisiko
  • hohe Investitions und Wartungskosten
  • Sauerstoffproblematik
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14. Nennen Sie drei technische Variablen von Kultivationssystemen und jeweils dazugehörige Einflußfaktoren!(6P)

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  • Licht
    • PAR-Anteil
    • Intensität
    • Geometrie des Bioreaktors
  • Materialtransport
    • Durchmischung / Turbulenz
    • Reaktionskinetik
  • Wasser
    • Qualität
    • Menge
    • Abwasser / recycling
  • Nährstoffe
    • Art + Menge (C und O2-Versorgung)
    • Recycling
  • Kontamination
    • biologisch
    • chemisch
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17.Carotinoide stellen wichtige Pigmente in Mikroalgen dar.(4P)

Definieren Sie bitte folgende Begriffe: Carotine / Carotinoide / Xanthophylle / primäres Carotinoid.

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TESTE DEIN WISSEN

Carotine

  • Naturfarbstoffe (sekundäre Pflanzenfarbstoffe), sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Carotinoide 

  • natürliche Lipochrome (gelb-roter Farbstoff)
  • sekundäre Carotinoide färben Chloroplasten
  • primäre Carotinoide sind als akzessorische Pigmente an der Photosynthese beteiligt

Xanthophylle 

  • Neben Carotinen wichtigste Gruppe der Carotinoide, tragen sauerstoffhaltige Gruppen
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Q:

6. Welche Verordnung regelt das Inverkehrbringen als Nahrungsmittel/ Nahrungsergänzungsmittel innerhalb der EU ?(1P)

A:

Novel Foods-Verordnung regelt das Inverkehrbringen von Nahrungsmittel/ Nahrungsergänzungsmittel innerhalb der EU wenn diese nicht schon vor dem 15.5.1997 genutzt wurden. 

Notifizierung neuartiger Lebensmittel gemäß Artikel 5 der Verordnung (EG) Nr. 258/97

Q:

1. Ordnen Sie die folgenden taxonomischen Rangstufen entsprechend ihrer Hierarchie:Art, Domäne, Familie, Gattung, Klasse, Ordnung, Reich, Abteilung!(4P)

A:

Domäne, Reich, Abteilung, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art (DRAKOFGA)

Q:

2.  Aus prokaryotischen Lebensformen hat sich eukaryotisches Lebenentwickelt. (3P)

a) Welche Theorie beschreibt diesen Vorgang?

b) Aus welchen Organismen haben sich entsprechend dieser Theorie die Plastiden in eukaryotischen Organismen entwickelt?

c) Nennen Sie den Hauptunterschiedzwischen prokaryotischen und eukaryotischen Lebensformen

A:

a) Endosymbiontentheorie

  • Komplexe eukariotische Zellen sind durch eine Endosymbiose von prokariotischen Zellen entstanden (Endosymbiose= Symbiosenform bei der eine Zelle eine andere aufnimmt und beide sich spezialisieren)
b) Plastidäre Ribosomen sind Cyanobakterien am ähnlichsten -> Cyanobakterien vorläufer der Plastiden

c) Prokaryoten: keinen Zellkern, keine Mitochandrien und Chloroplasten, keine Zellmembran, DNA frei im Plasma

Q:

3. Viele Cyanobakterien aber auch eukaryotische Mikroalgen sind potentielle Toxinbildner.(4P)

a) Nennen Sie einen potentiell toxischen Vertreter 

b) Nennen Sie ein neurotoxisches Algentoxin(keine Formel) und dessenAngriffspunkt. Beschreiben Sie kurz die Wirkungsweise.

c) In welchen Nahrungsmittelnstellen diese Toxine ein Risiko dar?

A:

a) Anabaena flosaquae , Microcystis Aeruginosa

b) Anatoxin A: besetzt die Acetylcholinrezeptoren und kann von der Acetylcholinesterase nicht abgebaut werden dauerhafte öffnung des Ionenkanals; Desensitivierung-> Blockade der Signalweiterleitung -> Koordinationsverlust, Krämpfe, Atemstillstand

c) Trinkwasser, Meerestieren, fertigprodukte aus Blaualgen

Q:

4. Welche Eigenschaft verschiedener Cyanobakteriennutzt man bei deren Einsatz als „Bio –Fertilizer“?(3P)

A:

Cyanobakterien können Luftstickstoff (N2) binden und damit für Pflnazen nutzbar machen. zB auf Reisfeldern

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Q:

5. Nennen Sie eine Mikroalge, die in der EU als Nahrungsmittel in Verkehr gebracht werden darf.(1P)

A:

Spirulina, Chlorella, Dunaliella

Q:

8. Die von der Sonne abgegebene elektromagnetische Strahlung kommt (glücklicherweise)

nur in einem recht engen Spektralbereich auf unserer Erdoberfläche an.(4P)

a) Welche Wellenlängen werden durch den gemeinhin als sichtbares Licht bezeichneten Spektralbereich abgedeckt? 

b) Ordnen Sie grob folgenden Farben die Wellenlängen zu: Rot Grün Blau.

c) Welcher Anteil  des Lichtes kann von Pflanzen für die Photosynthese genutzt werden und wie wird dieser bezeichnet?

d) Welche Nettoausbeute können sonnenlichtbasierende Photosyntheseprozesse maximal erreichen? Geben Sie diewichtigsten Ursachen für die Ausbeuteminderung an.

A:

a) 380-780nm

b) Blau: 450-490nm; Grün: 490-560nm; Rot; 630-700nm

c) photosynthetisch aktive Strahlung = nutzbarer Bereich zwischen 400-750nm wobei überwiegend balu und rot genutzt werden können.

d)

Q:

10.  Welche Pigmente erlauben es Cyanobakterien, Licht im Spektralbereich zwischen 500 und 630 nm zu nutzen? (1P)

A:

Phycoloilisomen, Phycoerytrin, Phycocyanin: nutzen Grünlücke; in großen Wassertiefen sinnvoll da Wasser diese WL am wenigsten absorbiert.

Q:

11. Nennen Sie zwei grundlegende Konstruktionsformen für offene Algenkultivationssysteme.(4P)

Welche Nachteile besitzen diese Kultivationssysteme?

A:
  • natürliche Gewässer, Seen, Krater
  • Ponds

Vorteile

  • niedrige Investitionskosten
  • einfache Konstruktion

Nachteile

  • niedrige Produktivität
  • Co2 und Verdunstungsverluste
  • Kontaminationsgefahr
  • beschränkt auf extremophile Arten
Q:

12. Nennen Sie zwei Beispiele für geschlossene Kultivationssysteme und charakterisieren Sie kurz Vor-und Nachteile.(4P)

A:
  • Glasrohrsystem
  • Schlauchsystem
  • Plattensystem

Vorteile

  • hohe Produktivität
  • Klimaunabhängig
  • Kontrollierbar + Repruduzierbar
  • freie Algenwahl
  • Hygiene / keine externen Einiflüsse

Nachteile

  • Überhitzungsrisiko
  • hohe Investitions und Wartungskosten
  • Sauerstoffproblematik
Q:

14. Nennen Sie drei technische Variablen von Kultivationssystemen und jeweils dazugehörige Einflußfaktoren!(6P)

A:
  • Licht
    • PAR-Anteil
    • Intensität
    • Geometrie des Bioreaktors
  • Materialtransport
    • Durchmischung / Turbulenz
    • Reaktionskinetik
  • Wasser
    • Qualität
    • Menge
    • Abwasser / recycling
  • Nährstoffe
    • Art + Menge (C und O2-Versorgung)
    • Recycling
  • Kontamination
    • biologisch
    • chemisch
Q:

17.Carotinoide stellen wichtige Pigmente in Mikroalgen dar.(4P)

Definieren Sie bitte folgende Begriffe: Carotine / Carotinoide / Xanthophylle / primäres Carotinoid.

A:

Carotine

  • Naturfarbstoffe (sekundäre Pflanzenfarbstoffe), sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Carotinoide 

  • natürliche Lipochrome (gelb-roter Farbstoff)
  • sekundäre Carotinoide färben Chloroplasten
  • primäre Carotinoide sind als akzessorische Pigmente an der Photosynthese beteiligt

Xanthophylle 

  • Neben Carotinen wichtigste Gruppe der Carotinoide, tragen sauerstoffhaltige Gruppen
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