Mibio at Universität Bonn

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Mykorrhiza

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Tierisches Mikrobiom

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N-Fixierung
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Mikrobiota

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Zellmembran d. Bakterien

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Funktion Zellwand

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Zellwände Archeae
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Zellwände Pilze

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Gärung

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Systematik der Bakterien

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N-Kreislauf
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Nitrifikation

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Mibio

Mykorrhiza
  • effiziente Nährstoffgewinnung aus Boden
  • erweitert Wurzelsystem -> vergrößern Bodenvolumen
  • 90% aller Landpflanzen besitzen Mykorrhiza
  • Vorteil für Pflanze: verbesserte Nährstoffaufnahme, insbes. für Phosphat
  • Vorteil für Pilz: erhält organ. Kohlenwasserstoffverb. von Pflanze als Energie- + Kohlenstoffquelle


Mibio

Tierisches Mikrobiom
  • Mikroorganismen fördern Verdauung pflanzl. Nahrung, indem pflanzl. Polysaccharide, v.a. Cellulose, aufgeschlossen wird
  • Bei Rindern erfolgt dieser Aufschluss v.a im Pansen + Netzmagen
  • Im Pansen herrschen anoxische Bedingungen, somit wird pflanzl. Nahrung dort fermentiert
  • Entstehenden kurzkettigen Säuren (Acetat, Propionat, Butyrat) resorbiert, gelangen in Blutkreislauf + stehen tier. Zellen als Energiequelle zur Verfügung
  • Weitere Fermentationsprodukte entstehen CO2 + CH4
  • Gelangt Nahrungsbrei nach Wiederkäuen in Blättermagen, können dort weitere mikrobielle Nährstoffe resorbiert werden
  • Einige sogenannte Hinterdarmfermentierer   (Hinterdarmfermentationskammern = Blinddarm, Dickdarm) verbessern Aufnahme mikrobiell prozessierter Nährstoffe durch Kotaufnahme

Mibio

N-Fixierung
Umwandlung von N2 in NH3 ist essentiell, um N in Pflanzen-verfügbare Form umzuwandeln (abgesehen vom industriellen Haber-Bosch-Verfahren)

Mibio

Mikrobiota
Gesamtheit aller Mikroorganismen in spezifischen Umwelt

Mensch von 10^13- 10^14 Mikroorgnismen besiedelt d.h. gleichviel bis 10-fach mehr Zellen als menschliche Zellen

Mibio

Zellmembran d. Bakterien
Wie bei Eukaryoten 
LIPIDDOPPELSCHICHT
Variationen im Aufbau bei Archaeen (Ether- statt Esterbindung)

Mibio

Funktion Zellwand
  • Stabilität Zelle
  • Definiert Form Zelle

Mibio

Zellwände Archeae
  • Kein Murein, aber z.T. Pseudomurein / andersartig aufgebaute Zellwände aus Polysacchariden
  • Teilw. auch Proteinstrukturen als Zw
  • Keine äußere Membran wie Gram-negative Bakterien 

Mibio

Zellwände Pilze
  • Bestehen zu 80 - 90% aus Polysacchariden
  • Chitin = Polysaccharid aus N- Acetylglucosamin (daraus besteht auch Peptidoglycan)

Mibio

Gärung
  • Einige zentrale Stoffwechselwege sind universell konserviert in lebenden Organismen und entwicklungsbiologisch sehr alt (Glykolyse, Zitratzyklus, Atmungskette) (nicht nur Eukaryoten auch Bakterien, Archaeen + einzellige Eukaryoten)
    • In Abwesenheit von Sauerstoff haben verschiedene Mikroorganismen Möglichkeit, mittels Gärung (=Fermentation) zu leben
    Gärung ermöglicht Elektronen von NADH + H+ auf Substrate zu übertragen, die im Rahmen Glykolyse entstanden sind
-> dabei wird NAD+ regeneriert
•  Energiegewinn ist bei Gärung deutlich geringer als bei aerober
Lebensweise + Nutzung Atmungskette
• Man unterscheidet vers. Arten von Gärungen anhand Endprodukte, die ausgeschieden werden, oft Alkohole + Säuren
• Durch Ausscheidung von Säuren wird Umgebung Bakterien
angesäuert
Verschiedene Gärungsprozesse sind relevant für 
Lebensmittelherstellung oder -konservierung (alkoholische Gärung (Alkoholherstellung), Milchsäuregärung (Lebensmitteln (Käse) + Landwirtschaft (Silage = Haltbarmachung Viehfutter -> Buttersäuregärung), Essigsäuregärung, Propionsäuregärung -> Löcher im Käse)

Mibio

Systematik der Bakterien
Art-> Gattung-> Familie-> Ordnung-> Klasse-> Stamm (Phylum)-> Domäne

Mibio

N-Kreislauf
  • N-Fixierung
  • Denitrifikation
  • Nitrifikation
  • Bedetutung Nitrifikation +Denitrifikation in Böden

Mibio

Nitrifikation
Umwandlung von NH4+ in NO3-
liefert den Pflanzen NO3- als N-Quelle
NO3- wird im Boden leicht ausgewaschen
Aerober Prozess, NH4+ bzw. NO2- Oxidation liefert Energie für
Ammonium- und Nitritoxidierer
  • Von wenigen Gruppen von Bakterien + Archaeen durchgeführt
  •  Aerober Prozess, weit verbreitet in Böden (nicht weitverbreitet in Mikroorganismen)
  •  NH3 + O2 → NO3- + H2O + H+
  •  Oxidation von Ammoniak liefert wenig Energielangsames Wachstum
  • Häufig durchgeführt durch 2 Gruppen von Nitrifizierern

Ammoniumoxidierer
NH4+ + 1.5 O2 → NO2- + H2O + 2 H+
(z.B. Nitrosomonas, Nitrosobacter, Nitrosococcus, Nitrosopumilus)

Nitritoxidierer
NO2- + 0.5 O2 → NO3-
(z.B. Nitrobacter, Nitrospina, Nitrospira, Nitrococcus)

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