Was versteht man unter Primärproduzenten, Konsumenten und Destruenten und welche Rolle spielen diese drei Gruppen im Biomasse-Kreislauf?
Primärproduzenten sind zur CO2-Fixierung befähigte Organismen, neben chemolithotrophen Bakterien in erster Linie die photolithotrophen Pflanzen, Algen und Cyanobakterien. Diese betreiben eine oxygene Photosynthese, bilden mit Hilfe der Sonnenenergie organische Kohlenstoffverbindungen. Konsumenten sind alle chemoheterotrophen Organismen (Tiere, Mensch, viele Mikroorganismen), die sich von der Biomasse der Primärproduzenten ernähren. Die Destruenten, zu denen Bakterien, Pilze und Protozoen gehören, mineralisieren die von den Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen gebildete Biomasse zu Kohlendioxid, Wasser und den anorganischen Mineralsalzen.
Wie erfolgt die Depolymerisierung von Biomasse und welche Produkte entstehen primär?
Die Depolymerisierung erfolgt über extrazelluläre Enzyme und liefert niedermolekulare Verbindungen (Mono-, Di-, Trisaccharide, Aminosäuren und Peptide, Nucleinsäuren, Fettsäuren) als Produkte.
Welches sind die mengenmäßig bedeutsamsten Polysaccharide und von welchen Organismen werden sie abgebaut?
Cellulose und Hemicellulose. Celluloseabbau: Cellulolytische Mikroorganismen: Bakterien, Schimmelpilze. Hemicelluloseabbau: Xylanolytische Mikroorganismen: Bakterien, Hefen, Myzelpilze.
Was stellt Lignin chemisch dar und welche Enzyme sind am Ligninabbau beteiligt?
Lignin besteht aus Phenylpropanresten, die über Ether-und Kohlenstoff-Kohlenstoffbindungen miteinander verknüpft sind. Am Abbau beteiligte Enzyme: Lignin-Peroxidase, Manganperoxidase und Laccase.
Was sind Neutralfette und wie werden sie abgebaut?
Neutralfette bestehen aus Glycerin, welches mit drei langkettigen Fettsäuren verestert ist. Sie werden mit Lipasen zu Glycerin und den Fettsäuren gespalten. Die Fettsäuren werden über die β-Oxidation weiter verstoffwechselt, Glycerin wird nach Phosphorylierung und Oxidation in die Glykolyse eingespeist.
Welche Rolle spielt der Sauerstoff im Kohlenstoff-Kreislauf?
Bei der oxygenen Photosynthese wird Sauerstoff aus Wasser freigesetzt, bei der aeroben Atmung wieder zu Wasser reduziert. Oxygene Photosynthese und aerobe Atmung sind daher gegenläufige Prozesse, die einen Wechsel des Redoxzustandes des Kohlenstoffs mit dem von Sauerstoff verknüpfen.
Was sind primäre Gärer?
Primäre Gärer sind Bakterien, die Zucker unter anoxischen Bedingungen ohne Nutzung externer Elektronenakzeptoren zu kurzkettigen Fettsäuren, Alkohol, Lactat und Succinat umsetzen. Die primäre
Gärung leitet den Abbau organischer Verbindungen unter anoxischen Bedingungen ein.
Was geschieht in der Natur mit den Produkten primärer Gärungen?
Die Produkte primärer Gärungen können bei Verfügbarkeit von Sulfat als externem Elektronenakzeptor von sulfatreduzierenden Bakterien vollständig zu CO2 oxidiert werden. In Abwesenheit von Sulfat werden die Gärungsprodukte von sekundären Gärern zu Acetat und CO2 umgesetzt. Zum Ausgleich ihrer Redoxbilanz bilden diese Organismen molekularen Wasserstoff.
Welche Rolle spielen die methanogenen Archaebakterien im Kohlenstoff-Kreislauf?
Die methanogenen Archaebakterien nutzen Wasserstoff und CO2, die Produkte sekundärer Gärungen, in ihrem Energiestoffwechsel zur Synthese von Methan. Methan bildet in anoxischen Habitaten das Endprodukt des Abbaus organischer Verbindungen.
Über welche mikrobiologischen Prozesse kann Ammonium in der Natur gebildet werden?
Durch Proteolyse, assimilatorische Nitratreduktion, dissimilatorische Nitratreduktion, Stickstofffixierung.
Warum läuft der Prozess der Stickstofffixierung nur unter anaeroben Bedingungen ab?
Der Nitrogenase-Komplex, der die Stickstofffixierung katalysiert, ist extrem sauerstoffempfindlich und wird durch Sauerstoff irreversibel inaktiviert.
Welche Mechanismen haben stickstofffixierende Bakterien zum Schutz der Nitrogenase vor der Inaktivierung durch Sauerstoff entwickelt?
Expressionskontrolle der Nitrogenase-Gene durch Sauerstoff: Die Nitrogenase wird in Anwesenheit von Sauerstoff nicht gebildet;
Konformationsschutz: Durch Bindung eines speziellen Proteins wird die Nitrogenase vor der Wirkung des Sauerstoffs geschützt;
Atmungsschutz: Durch Erhöhung der Atmungsrate wird in stickstofffixierenden Zellen die Sauerstoffkonzentration abgesenkt;
Heterocystenbildung: Die Stickstofffixierung erfolgt bei einigen Cyanobakterien nur in spezialisierten Zellen (Heterocysten), die nicht über eine vollständige photosynthetische Elektronentransportkette verfügen (keine Sauerstofffreisetzung).
Was versteht man unter Nitrifikation?
Nitrifikation ist die Umsetzung von Ammonium über Nitrit zu Nitrat. Beteiligt sind die Ammoniumoxidierer, z.B. Nitrosomonas, und die Nitritoxidierer, z.B. Nitrobacter. Als Elektronenakzeptor fungiert in aller Regel Sauerstoff, es handelt sich also um einen aeroben Prozess.
Was versteht man unter assimilatorischer Sulfatreduktion und welche Organismengruppen sind dazu in der Lage?
Bei der assimilatorischen Sulfatreduktion wird Sulfat zu Sulfid reduziert, welches dann direkt in die Biomasse eingebaut wird, also im Baustoffwechsel Verwendung findet. Zu diesem Prozess sind Bakterien, Pilze und Pflanzen in der Lage.
Wie setzen die farblosen schwefeloxidierenden Bakterien Sulfid und Schwefel um?
Die farblosen Schwefeloxidierer sind chemolithotrophe Bakterien die Sulfid über Schwefel zu Sulfat oxidieren. Dabei nutzen sie in erster Linie Sauerstoff, in einigen Fällen auch Nitrat als Elektronenakzeptor.
Welche Formen des Phosphors sind am Phosphor-Kreislauf beteiligt?
Phosphor erfährt im Phosphor-Kreislauf keine Veränderung seines Redoxzustandes. Er liegt entweder als anorganisches, größtenteils immobilisiertes Phosphat oder an organische Moleküle gebunden vor.
Was versteht man unter Normalflora? Woraus besteht sie?
Die Normalflora, auch physiologische Mikroflora, ist die Besiedelung des gesunden menschlichen Körpers. Sie besteht aus der residenten Standortflora und der nur vorübergehend vorhandenen, transienten Flora und setzt sich aus Bakterien, Pilzen und Protozoen (tierische Einzeller) zusammen.
In welchem Bereich des menschlichen Körpers findet man die höchsten Keimzahlen der physiologischen Mikroflora?
Die höchsten Keimzahlen weist der Dickdarm mit 1012 Keimen pro g Stuhl auf.
Warum sind hohe Nitratwerte im Trinkwasser eine Gefahr für Säuglinge, obwohl Nitrat nichttoxisch ist?
Nitrat wird im Darm durch bakterielle Mitglieder der Darmflora zu Nitrit reduziert, das den roten Blutfarbstoff Hämoglobin zu Methämoglobin oxidiert. Methämoglobin enthält im Unterschied zu Hämoglobin dreiwertiges Eisen(Fe3+) und gibt gebundenen Sauerstoff nur schwer ab. Das führt zu einem Sauerstoffmangel, der insbesondere für Säuglinge lebensbedrohlich sein kann.
Was sind Pathogenitätsfaktoren?
Pathogenitätsfaktoren sind charakteristische Eigenschaften pathogener Mikroorganismen, die diese zur Besiedelung eines Wirtes und zur Vermehrung innerhalb des Wirtes befähigen. Zu den Pathogenitätsfaktoren gehören beispielsweise der Besitz einer Kapsel, die Fähigkeit zur Toxinbildung oder spezielle Eisenbindungssysteme.
Welche Übertragungswege für Infektionskrankheiten unterscheidet man?
Eine Infektionskrankheit kann direkt durch Kontakt- oder Tröpfcheninfektion übertragen werden oder indirekt durch verschiedene Vektoren, z.B. blutsaugende Arthropoden, kontaminierte Gegenstände, Wasser, Lebensmittel, Erde, Luft
Erklären Sie die Begriffe „Endemie“, „Epidemie“ und „Pandemie“!
Endemie: ständiges Vorkommen einer Krankheit in einem bestimmten Gebiet auf konstantem Niveau;
Epidemie: plötzliches Auftreten einer Krankheit in einem begrenzten Gebiet;
Pandemie: weiträumige bis weltweite Ausbreitung einer Epidemie.
Was ist die Inkubationszeit?
Die erregertypische Inkubationszeit ist der Zeitraum zwischen der Erregeraufnahme und dem Auftreten erster Krankheitssymptome.
Warum ist die durch Plasmodium falsiparum verursachte Malaria tropica besonders gefährlich und verläuft häufig tödlich?
Plasmodium falsiparum produziert ein Protein, das die Erythrocyten veranlasst, sich an das Epithel der Blutgefäße anzuheften. Die dadurch verursachte Verstopfung der Gefäße, insbesondere der Kapillaren, führt zu einer Unterversorgung des Gewebes und in der Folge zu weitreichenden neurologischen Störungen.
Wie werden Viruskrankheiten therapiert?
Viruskrankheiten werden meist symptomatisch therapiert, z.B. mit fiebersenkenden oder schmerzlindernden Medikamenten, nur bei schweren Verläufen werden antivirale Wirkstoffe wie Interferone oder Nucleosidanaloga eingesetzt, die die Viren direkt bekämpfen.
Was ist entscheidend für die erfolgreiche Therapie einer Diphtherie-Erkrankung?
Da die Krankheitssymptome durch das Diphtherietoxin, ein von den Bakterien sezerniertes Exotoxin, verursacht werden, ist die schnelle Gabe von Antitoxin entscheidend.
Wo vermehren sich die Zellen von Mycobacteriumtuberculosis innerhalb des Wirtes?
In Makrophagen.
Warum kann Helicobacter pylori im Magen überleben?
Helicobacter pylori besitzt das Enzym Urease zur Harnstoffspaltung. Das dabei entstehende Ammoniakum hüllt die Bakterien als alkalische Schutzwolke, wenn sie sich im stark sauren Milieu des Magens bewegen.
Helicobacter pylori besitzt das Enzym Urease zur Harnstoffspaltung. Das dabei entstehende Ammoniak umhüllt die Bakterien als alkalische Schutzwolke, wenn sie sich im stark sauren Milieu des Magens bewegen.
Eine Schutzimpfung hat die aktive Immunisierung des Geimpften durch die Induktion von eigenen Antikörpern zum Ziel. Impfstoffe bestehen aus abgetöteten Krankheitserregern (Totimpfstoffe) oder Erregerbestandteilen (Spaltimpfstoffe), aus abgeschwächten, noch vermehrungsfähigen Krankheitserregern (Lebendimpfstoffe) oder aus entgifteten Toxinen (Toxoidimpfstoffe).
Was ist die gesetzliche Grundlage des Infektionsschutzes in der Bundesrepublik Deutschland?
Das Infektionsschutzgesetz von 2001
Wie kann die Wirksamkeit von Antibiotika vor Therapiebeginn überprüft werden und warum ist diese Überprüfung sinnvoll?
Die Überprüfung erfolgt durch ein Antibiogramm, da viele Krankheitserreger gegen gängige Antibiotika resistent sind. Durch die Überprüfung kann vermieden werden, dass ein Patient mit einem wirkungslosen Präparat behandelt wird.
