Was ist eine „Bunte Reihe“?
Als "Bunte Reihe" werden Differentialmedien bezeichnet, denen Indikatorfarbstoffe zugesetzt sind, deren Farbe sich bei einer bestimmten Stoffwechselleistung ändert. Durch die geeignete Kombination solcher Differentialmedien lassen sich anhand der jeweiligen Farbumschläge morphologisch kaum unterscheidbare Bakterien, z.B. Enterobacteriaceae, identifizieren.
Wie lassen sich Kapseln darstellen?
Kapseln lassen sich im Tuschepräparat darstellen, dabei erscheint die Kapsel hell, das Umfeld der Zelle dunkel.
Was ist das Prinzip einer Differentialfärbung? Nennen Sie ein Beispiel!
Mithilfe einer Differentialfärbung werden Bakterien anhand ihres Färbeverhaltens unterschieden. Dabei erfolgt zunächst eine Anfärbung der Zellen mit dem ersten Farbstoff, anschließend die Entfärbung, z.B. mit Alkohol. Das Prinzip der Differentialfärbung beruht darauf, dass diese Entfärbung aufgrund spezifischer Eigenschaften nur bei einer der zu untersuchenden Gruppen gelingt, bei der anderen bleibt die Farbe des ersten Farbstoffs erhalten. Anschließend erfolgt die Gegenfärbung mit einem zweiten Farbstoff, sodass als Resultat die eine Gruppe die Farbe des ersten, die andere die des zweiten Farbstoffs annimmt. Das bekannteste Beispiel ist die Gramfärbung, mit der aufgrund der unterschiedlichen Zellwandstruktur grampositive und gramnegative Bakterien differenziert werden.
Wozu werden Dauerkulturen angelegt?
Dauerkulturen dienen der Aufbewahrung von Mikroorganismen für einen längeren Zeitraum. Für eine mittelfristige Aufbewahrung werden die Zellen in einem Trägermaterial getrocknet, für die langfristige Aufbewahrung mit verschiedenen Verfahren tiefgefroren. Bei der Lyophilisation werden Trocknung und Einfrieren kombiniert.
Was ist eine Reinkultur?
Eine Reinkultur besteht aus den Nachkommen einer einzelnen Zelle und wird auch als Klon bezeichnet. Spontanmutationen während der Zellteilungen können zu geringfügigen genetischen Abweichungen innerhalb der Mitglieder dieser Population führen.
Was macht man sich bei der Anreicherung bestimmter Mikroorganismen zunutze?
Anreicherungsnährmedien nutzen spezifische Eigenschaften von Mikroorganismen in der Ausgangsprobe, um ihr Wachstum gezielt zu fördern, z.B.durch Kohlenstoff- oder Stickstoffquellen, die nur von den gewünschten Mikroorganismen verwendet werden können, oder um umgekehrt das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen durch Zugabe selektiver Hemmstoffe zu unterdrücken (Beispiel: Azid hemmtaerobe Mikroorganismen).
Was ist das Prinzip einer kontinuierlichen Kultur? Welche Betriebsformen gibt es?
Bei einer kontinuierlichen Kultur wird im Unterschied zur statischen Kultur während des Wachstums ständig frische Nährlösung zugeführt und gleichzeitig Kulturflüssigkeit abgeführt. Bei einem Chemostaten entspricht der Zufluss von Nährlösung dem Abfluss von Kulturflüssigkeit, sodass das Volumen konstant bleibt und die Wachstumsrate durch ein Substrat limitiert wird. Bei einem Turbidostat werden Zu- und Abfluss über die Messung der optischen Dichte gesteuert, sodass die Zelldichte konstant bleibt, die Zellen wachsen nahezu mit der maximalen spezifischen Wachstumsrate.
Warum können die für eine Kultivierung im Labormaßstab ermittelten Wachstumsbedingungen nicht einfach für eine Produktionsanlage hochgerechnet werden?
Bei einer Erhöhung des Kulturvolumens verringert sich das Oberflächen/Volumen-Verhältnis und damit die Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff in der Kultur erheblich. Das Kulturvolumen wird daher in mehreren Schritten erhöht und die Wachstumsbedingungen jedes Mal angepasst und optimiert, z.B. durch spezielle Rührwerke und eine effektive Begasung. Dieses schrittweise Verfahren wird als Scale up bezeichnet.
Wie werden anaerobe Bakterien überimpft?
Fakultativ anaerobe und aerotolerante Bakterien werden wie aerobe überimpft und anschließend unter anaeroben Bedingungen kultiviert. Obligat anaerobe Bakterien sind sauerstoffempfindlicher, sie müssen in einer Anaerobenkammer überimpft werden.
Wie werden gentechnisch veränderte Mikroorganismen bei der Risikobewertung eingestuft?
Gentechnisch veränderte Mikroorganismen werden anhand der gesamten Risikobewertung des Empfänger- und des Spenderorganismus, des rekombinanten Organismus selbst sowie von verwendeten Vektoren eingestuft.
Wie erfolgen die Risikobewertung und die Einteilung von Mikroorganismen nach der Biostoff-Verordnung?
Nach der Biostoff-Verordnung werden Mikroorganismen anhand ihres Gefährdungspotentials in vier Risikogruppen eingeteilt, ein besonders wichtiges Einstufungskriterium ist die Pathogenität gegenüber Menschen. Abhängig von der Risikogruppe, in die ein Mikroorganismus eingestuft wird, gelten vier Sicherheitsstufen für Labore.
Wie funktioniert eine Pasteurisierung, wie eine Tyndallisierung?
Pasteurisieren stellt eine Teilentkeimung dar, bei der vegetative Zellen durch Hitze abgetötet werden, jedoch keine Sporen. Die Tyndallisierung ist eine fraktionierte Sterilisation, bei der das Sterilisier gut mehrmals im Wechsel auf 70 bis 100 °C erhitzt und bei 15 bis 30°C bebrütet wird, sodass die ausgekeimten Sporen während der nächsten Heißphase auch abgetötet werden.
Was ist der Unterschied zwischen Desinfektion und Sterilisation?
Bei der Desinfektion werden gezielt pathogene Mikroorganismen abgetötet oder inaktiviert, um das Infektionsrisiko möglichst gering zu halten. Bei der Sterilisation werden alle vorhandenen Mikroorganismen inklusive ihrer Dauerformen abgetötet oder inaktiviert, ebenso alle Viren und Nucleinsäuren.
Wie bestimmt man die Lebendzellzahl?
Die Lebendzellzahl bezeichnet die Anzahl der lebenden Zellen einer Probe. Sie kann mithilfe von Vitalfarbstoffengemessen werden (stoffwechselaktive Zellen) oder durch Ausplattierung (vermehrungsfähige Zellen).
Welche direkten und indirekten Methoden zur Wachstumsmessung kennen Sie?
Direkte Methoden: Bestimmung der Zellzahl durch Auszählen mithilfe einer Zählkammer; Bestimmung der Zellmasse durch Wiegen
Indirekte Methoden: Trübungsmessung über die Änderung der optischen Dichte, zur Auswertung ist eine Eichkurve erforderlich, die die Änderung der optischen Dichte zu Zellzahl oder Zellmasse in Beziehung setzt
Was versteht man unter Diauxie? Nennen Sie ein Beispiel!
Als Diauxie bezeichnet man ein zweistufiges Wachstum, bei dem nach Verbrauch eines bevorzugt metabolisierten Energiesubstrats und Erreichen der stationären Phase ein zweites Energiesubstrat metabolisiert und eine zweite exponentielle Phase mit anderer Wachstumsrate durchlaufen wird. Ein Beispiel ist das Wachstum von E.coli auf Glucose/Lactose, bei dem zuerst die Glucose metabolisiert wird, nach Induktion der entsprechenden Enzyme anschließend die Lactose.
Welche Wachstumsphasen werden bei der Kultivierung von Mikroorganismen unterschieden und wodurch sind sie jeweils gekennzeichnet?
Man unterscheidet sechs Wachstumsphasen, die hintereinander ablaufen:
Lag-Phase: Anlaufphase, in der die Zellen sich an die neuen Wachstumsbedingungen anpassen
Beschleunigungsphase: Anstieg der Wachstumsrate
Exponentielle (Log-)Phase: Exponentielles Wachstum mit unter den gegebenen Wachstumsbedingungen maximal erreichbarer Wachstumsrate
Übergangsphase: Absinken der Wachstumsrate
Stationäre Phase: Kein Wachstum mehr, Zellzahl und Zellmasse bleiben konstant
Absterbephase: Exponentielle Abnahme der Zellzahl nach vollständigemVerbrauch der Energiereserven
Was ist der Unterschied zwischen „Generationszeit“ und „Verdopplungszeit“?
Die "Generationszeit" bezeichnet den Zeitraum, in dem eine Population ihre Zellzahl verdoppelt, die "Verdopplungszeit" den Zeitraum für die Verdopplung der Zellmasse.
Was versteht man unter „Teilungsrate“, „Wachstumsrate“, „spezifischer Wachstumsrate“ und „maximaler spezifischer Wachstumsrate“?
Teilungsrate (ν): Anzahl der Zellteilungen pro Stunde
Wachstumsrate (μ): Zunahme der Zellzahl oder Zellmasse pro Zeiteinheit
Spezifische W.: Wachstumsrate unter Limitierung durch ein Substrat
Maximale spezifische W.: Wachstumsrate eines Organismus unter für ihn optimalen Bedingungen
Beschreiben Sie den grundsätzlichen Aufbaueines Quorum-Sensing-Systems!
QS-Systeme bestehen aus einer Synthase und einem Rezeptor für die Signalmoleküle, an den sie bei Erreichender Schwellenkonzentration binden. Der Signalmolekül-Rezeptor-Komplex löst anschließend die Signalkette aus, durch die das Verhalten der beteiligten Zellen koordiniert wird.
Auf welche Weise können Bakterien miteinander kommunizieren? Welchen Zweck hat diese Kommunikation?
Bakterien kommunizieren über Quorum Sensing mithilfe chemischer Signalmoleküle, die die einzelnen Zellen in ihre Umgebung abgeben. Dabei ist die Konzentration der Signalmoleküle proportional zur Zelldichte in einem bestimmten Umfeld. Wird eine bestimmte Zelldichte und damit auch eine entsprechende Signalmolekülkonzentration überschritten (das Quorum), wird über eine Signalkette das Verhalten aller Zellen koordiniert, z.B. bei der Ausbildung eines Biofilms oder bei der Toxinproduktion pathogener Bakterien.
Was ist ein Biofilm? Welche Vorteile bietet er?
Ein Biofilm ist eine Lebensgemeinschaft zahlreicher Bakterienzellen, häufig unterschiedlicher Spezies, die durch eine extrazelluläre Matrix zusammengehalten werden. Biofilme bilden sich an Grenzflächen in wässrigen Systemen und schützen die einzelnen Zellen vor Austrocknung und Angriffen von außen. Durch Kombination der unterschiedlichen physiologischen Fähigkeiten der Mitglieder können komplexe Substrate gemeinsam abgebaut werden.
Was bewirkt das Protein Crescentin beim Wildtyp von Caulobacter crescentis?
Crescentin bildet nur auf einer Längseite der Zelle von Caulobacter crescentis Filamente, die so für die gekrümmte Zellform sorgen.
Woraus besteht der Z-Ring, der die Septumbildung bei der Zellteilung einleitet?
Der Z-Ring besteht aus FtsZ, einem bei Bacteria und Archaea nachgewiesenen, hoch konservierten Protein, dass ich vor der Zellteilung in der Zellmitte ansammelt und den Z-Ring ausbildet.
Was ist eine synchrone Kultur?
Bei einer synchronen Kultur befinden sich alle Zellen in derselben Zellzyklusphase, sie lässt sich z.B. durch Filtration der Zellen herstellen und ist nur über einen begrenzten Zeitraum stabil.
Welche Zellteilungsformen bei Mikroorganismen kennen Sie?
Die häufigste Form ist die binäre Querteilung, bei der zwei identische Tochterzellen entstehen. Daneben gibt es bei bestimmten Arten asymmetrische Zweiteilungen, die Tochterzellen sind unterschiedlich wie bei Caulobacter, multiple Spaltungen in zahlreiche Tochterzellen (z.B.Bdellovibirio), Knospung wie bei Hefen, z.B. bei Nitrobacter, durch ternäre Spaltungen entstehen dreidimensionale Netze, z.B. bei Pelodictyon.
Erläutern Sie die Unterschiede zwischen Universalnährmedien, Selektivnährmedien und Differentialnährmedien!
Ein Universalnährmedium ist ein komplexes Vollmedium, das für möglichst viele verschiedene Arten geeignet ist, z.B. für die möglichst exakte Keimzahlbestimmung eines bestimmten Habitats. Selektivnährmedien werden für Anreicherungskulturen verwendet, ihre Zusammensetzung ist darauf ausgerichtet, die gewünschte Art aufgrund spezieller Stoffwechselfähigkeiten im Wachstum zu fördern (z.B.Stickstofffixierer) und das Wachstum unerwünschter Arten zu unterdrücken (evtl. durch zusätzlich zugesetzte Hemmstoffe). Differentialnährmedien werden zur Unterscheidung verschiedener Bakterien anhand unterschiedlicher Stoffwechselleistungen verwendet. Sie enthalten Indikatorfarbstoffe, mit denen ein bestimmtes Produkt nachgewiesen wird, selektive Differentialnährmedien enthalten zusätzlich einen Hemmstoff oder erlauben aufgrund ihrer Zusammensetzung nur das Wachstum bestimmter Bakterien.
Warum werden synthetische Nährmedien auch als „Definierte Nährmedien“ bezeichnet? Trifft diese Bezeichnung auch auf komplexe Nährmedien zu?
Synthetische Nährmedien werden aus exakt definierten Komponenten in bekannter Konzentration hergestellt, sodass ihre Zusammensetzung genau bekannt ist. Komplexe Nährmedien enthalten dagegen immer eine organische Komponente, z.B. Fleischextrakt oder Caseinhydrolysat, deren genaue Zusammensetzung nicht bekannt ist, sodass sie nicht als "definiert" bezeichnet werden können.
Was sind Wachstumsfaktoren und von welchen Bakterien werden sie benötigt?
Wachstumsfaktoren sind organische Verbindungen, dievon auxotrophen Bakterien als Biosynthesevorstufen benötigt werden, z.B. bestimmte Aminosäuren, Vitamine oder Nucleotide. Prototrophe können diese Verbindungen aus einfachen Grundbausteinen selbst synthetisieren.
Wofür werden Mikroelemente benötigt? Nennen Sie Beispiele!
Mikroelemente sind Bestandteile verschiedener Enzyme und Cofaktoren, z.B. Eisen (Cytochrome, Katalase, Kohlenmonoxid-Dehydrogenase); Nickel (Faktor F430, Kohlenmonoxid-Dehydrogenase); Selen (Formiat-Dehydrogenase, Selenocystein).
Auf welche Weise wird Eisen von vielen Mikroorganismen aufgenommen?
Die meisten Mikroorganismen besitzen Siderophore als spezielle Eisentransportsysteme, mit deren Hilfe sie die natürlicherweise vorkommenden unlöslichen Eisen-III-Salze aufnehmen.
Nennen Sie die sechs Makroelemente, die den größten Anteil der Zelltrockenmasse einer E. coli-Zelle ausmachen! Welche Elemente werden außerdem zu den Makroelementen gerechnet?
Kohlenstoff (50%), Sauerstoff (20%). Stickstoff (14%), Wasserstoff (8%), Phosphor (3%) und Schwefel (1%). Zusätzlich werden Eisen, Calcium, Kalium und Magnesium mit einem jeweiligen Anteil zwischen 0,3 und 1% zu dem Makroelementen gerechnet.
