Botanik Uni Hamburg 2020 an der Universität Hamburg

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Welche Polymere sind in der bakteriellen Zellwand vorhanden?

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Nennen Sie die 3 Molekularstrukturen, die die Zellwand der Bakterien besonders kennzeichnen:

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Was bezeichnet anaerob?

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Woher bezieht ein rein photoautotropher Organismus seine Energie und sein Kohlenstoff?

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Was ist der Unterschied zwischen einer photo-litho-autotrophen und einer chemo-lithoautotrophen Ernährung und bei welchen Organismen finden sie diese?

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Welcher Vorgang läuft in einer Heterocyste ab, der so wichtig für die Evolution der Pflanzen gewesen ist?

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Wie ist der Unterschied bzw. aus welchen Komponenten besteht die Geißel der Eukaryoten und der Prokaryoten. Woher kommt die jeweilige treibende Kraft/Energie, die zu ihrer Bewegung dient?

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Warum können viele Antibiotika spezifisch gegen Prokaryoten eingesetzt werden?

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Welche Bakterien haben die oxigene (=sauerstoffbildende) Photosynthese erfunden?

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Was haben Cyanobakterien mit Rotalgen gemeinsam?

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Mit Hilfe welches Enzymkomplexes können Cyanobakterien Stickstoff fixieren?

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In welchen spezialisierten Zellen befindet sich der Stickstoff-fixierende Enzymkomplex und wodurch wird er stark gehemmt? (bei Cyanobakterien)

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Welche Polymere sind in der bakteriellen Zellwand vorhanden?

Die Zellwand der Bakterien ist eine Schicht aus Peptidoglykan/Murein bestehend aus der Zuckerkette (abwechselnd N-Acetyl-glucosamin und N-Acetyl-muraminsäure) verknüpft mit Peptidseitenketten (aus L-Alanin, DGlutaminsäure, Meso-Diaminopimelinsäure und D-Alanin) 


- , Lipopolysaccharide und Porine bei Gram negativen


- , Teichonsäuren bei Gram+ 


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Nennen Sie die 3 Molekularstrukturen, die die Zellwand der Bakterien besonders kennzeichnen:

N-Acetyl-muraminsäure, N-Acetyl-glucosamin, Aminosäuren und Oligopeptide

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Was bezeichnet anaerob?

Anaerob bedeutet unter Ausschluss von Sauerstoff ablaufend. Strikt anaerobe Bakterien können nur in einem sauerstofffreien Milieu wachsen. Sauerstoff ist toxisch für sie. 


Aerobe Bakterien: Sind auf Sauerstoff angewiesen und erzeugen Energie nur durch Atmung Mikroaerophile Bakterien: Benötigen Sauerstoff zur Atmung, tolerieren aber nur geringe Sauerstoffpartialdrucke.

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Woher bezieht ein rein photoautotropher Organismus seine Energie und sein Kohlenstoff?

Er gewinnt seine Energie durch Licht und nutzt das CO2 der Luft als Kohlenstoffquelle

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Was ist der Unterschied zwischen einer photo-litho-autotrophen und einer chemo-lithoautotrophen Ernährung und bei welchen Organismen finden sie diese?

Bei einer Photo-litho-autotrophen Ernährung erfolgt die Gewinnung der Energie durch Licht, bei einer chemo-litho-autotrophen Ernährung erfolgt die Gewinnung der Energie durch die Oxidation chemischer Verbindungen (z.B. Glucose) 

  • photo-litho-autotrophe Ernährung: bei Pflanzen und Cyanobakterien
  • chemo-litho-autotrophen Ernährung: bei nitrifizierenden Bakterien

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Welcher Vorgang läuft in einer Heterocyste ab, der so wichtig für die Evolution der Pflanzen gewesen ist?

Fixierung von Luftstickstoff (N2 -> NH4 + (Ammonium)) durch Nitrogenase-System (in sauerstofffreiem Milieu)

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Wie ist der Unterschied bzw. aus welchen Komponenten besteht die Geißel der Eukaryoten und der Prokaryoten. Woher kommt die jeweilige treibende Kraft/Energie, die zu ihrer Bewegung dient?

  • Prokaryoten-Geißel: (Gram negativ) Komponenten: Besteht aus einem Zellfaden aus Flagellin (häufig in 11 Subfibrillen angeordnet). Dieser mündet mit einer Achse in die Zellwand und Zellmembran, wo diese mit Scheiben verankert ist. Am Ende befindet sich das Rotorprotein, welches vom Statorprotein umhüllt ist. Antrieb: Das Rotorprotein wird mittels eines Protonenstroms (Stoffwechselprodukt) aus dem Zellinneren gedreht. Über die Achse wird dadurch der Proteinfaden in Rotation versetzt.
  • Eukaryoten-Geißel: Komponenten: Der Typ der Geißel wird 9+2 Typ genannt. In der Mitte der Geißel liegen 2 zentrale Mikrotubuli (unverschmolzen). Außen liegen 9 periphere doppelte Mikrotubuli (verschmolzen). Die Mikrotubuli bestehen aus Tubulin. Zwischen den peripheren Mikrotubuli-Paaren befinden sich Dyneinarme (jeweils an einem der Paare befestigt). In der Basis der Geißel fehlen die zentralen Tubuli und es gibt 9 periphere Mikrotubuli-Tripletts. Diese Struktur nennt man Centriol. Hier sind die Mikrotubuli befestigt.
  • Antrieb: Der Unterschied zur Prokaryoten-Geißel liegt darin, dass der „Motor“ nicht außerhalb, sondern innerhalb der Geißel liegt. Als Motorprotein dient Dynein, welches sich auf dem Tubulin des benachbarten Tubulipaares, wie auf einer „Schiene“ unter ATP-Verbrauch hochbewegt. Durch die Befestigung der beiden Tubulipaare am Centriol wird hierbei eine Spannung erzeugt, welche zur Krümmung dieser Tubuli führt. Verläuft dieser Vorgang nacheinander kreisförmig bei allen Tubuli, führt dies zur Rotation der Geißel.

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Warum können viele Antibiotika spezifisch gegen Prokaryoten eingesetzt werden?

Ansatzpunkt für die gewünschte Wirkung sind Strukturen oder Mechanismen der Bakterienzellen, die in tierischen bzw. menschlichen Zellen nicht vorkommen. Somit viele Möglichkeiten, z.B. Zerstören/Inhibieren der Zellwandsynthese (da unterschiedliche Zellwände), Inhibition der Proteinbiosynthese (da untersch. Ribosomen), Inhibition der DNA/RNA-Synthese (da untersch. Enzyme zur DNAReplikation)

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Welche Bakterien haben die oxigene (=sauerstoffbildende) Photosynthese erfunden?

Vorläufer der Cyanobakterien vor ca. 2 Milliarden Jahren

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Was haben Cyanobakterien mit Rotalgen gemeinsam?

Phycobiline als Pigment 

  • Beide haben Chlorophyll a
  • Beide haben Phycobiliproteide (mit Phycoerythrin und Phycocyanin) angeordnet in Phycobilisomen


Die Thylakoide sind nicht in Stapeln zusammengefasst! 


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Mit Hilfe welches Enzymkomplexes können Cyanobakterien Stickstoff fixieren?

Mit Nitrogenase 

  • mit Molybdän (Mo) und Eisen (Fe) als Zentralatom
  • N2 (Luftstickstoff) wird zu NH4 überführt,
  • ATP als Energielieferant
  • In Heterocyste (denn Nitrogenase ist sauerstoffempfindlich)

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In welchen spezialisierten Zellen befindet sich der Stickstoff-fixierende Enzymkomplex und wodurch wird er stark gehemmt? (bei Cyanobakterien)

Die Nitrogenase befindet sich in der Heterocyste, welche ein sauerstofffreies Milieu bietet, denn Nitrogenase ist sauerstoffempfindlich (Stickstoff-Fixierung wird durch Sauerstoff stark gehemmt).

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