Modul 20  -  Repetition Mikrobiologie I: "Vielfalt der Mikroorganismen"
	Inhalte
	Die Repetitionsübungen enthalten Begriffe, die im Kurs "Vielfalt der Mikroorganismen" (Bio-III) vorkamen. Die meisten Begriffe sind im Lehrbuch (BBOM 10th ed.) erklärt. Unbekannte Begriffe lassen sich mit Hilfe des Glossars und des Index’ am Ende des Lehrbuches rasch verstehen. Bevor Sie mit den Übungen beginnen, sollten Sie sich vergewissern, dass Sie mit den folgenden Begriffen vertraut sind:
	Wachstumsmedien und Wachstumsbedingungen Nährstoffquellen - Nährstoffformen definierte ­ komplexe Medien Makronährstoffe - Mikronährstoffe: C,H,O,N,P,S (K,Mg,Ca,Fe),(Na), Co,Cu,Ni,Mn,Mo,Se,W,V,Zn,... Wachstumbeschränkender Nährstoff Wachstumsfaktoren - Vitamine, Aminosäuren, Fettsäuren Siderophor - Chelator / Komplexbildner Kulturverfahren - kontrollierte Bedingungen - pH-Puffer - pK-Wert - Protonenkonzentration - Eh-Puffer - Em-Wert - Ionenstärke aerob - anaerob / oxisch - anoxisch auxotroph Mischkultur - Reinkultur - Kontamination steril - aseptisch phänotypisch - genotypisch psychrophil - mesophil - thermophil - extrem thermophil
	Bioenergetik Aktivierungsenergie - freie Reaktionsenergie ΔGr Freie Bildungsenergie Gf° - freie Standard-Reaktionsenergie ΔGr° Gibbs freie Energie - Gleichgewichtskoeffizient Keq exergon - endergon / ΔGr°< 0, ΔGr°> 0, bzw, ΔGr < 0, ΔGr > 0 Energieausbeute: thermodynamisch - biochemisch - biologisch Energieeinheiten: Kilokalorie - Joule Faraday-Konstante Elektronentransport - elektrochemisches Potential - Protonengradient - Entkopplung - pmf ATP - Anhydridbindung - Thioesterbindung Elektronenakzeptor - Elektronendonator - Elektronenüberträger Oxidationsmittel - Halbzellenreaktion Chinone - Flavoproteine - Ferredoxine - Nikotinamidadenindinukleotide - nicht-häm Eisenproteine - Cytochrome
	Stoffwechselreaktionen Elektronentransport - Glykolyse - Krebszyklus - Methanogenese - Photosynthese Respiration - Fermentation Metabolismus - Anabolismus - Katabolismus Assimilation - Dissimilation Enzym - Coenzym - prosthetische Gruppe - aktives Zentrum Edukt - Produkt - Enzym-Substrat-Komplex Substratkettenphosphorylierung - oxidative Phosphorylierung Glykolyse - Glukoneogenese autotroph - heterotroph / Nährstoff(C)quelle lithotroph - organotroph / Elektronenquelle chemotroph - phototroph / Energieumsetzung chemische Energie - physikalische Energie
	Vermehrung & Wachstum Zellzahl - Zellgrösse - Wachstumsrate - Wachstumskurve - Generation - Generationszeit - Verdopplungszeit - Wachstumsratenkontante - Verdünnungsrate - Wachstumsausbeute Exponentielles Wachstum, semilogarithmische Darstellung Zellteilung - Septum - intrazelluläre Membran Wachstumsphasen - lag - log - exponentiell - stationär - ruhend - absterbend Batch Kultur - kontinuierliche Kultur - steady state Kultur - Chemostatkultur - Durchflussrate offenes System - geschlossenes System Lebend - kultivierbar - noch nicht kultivierbar kryptisches Wachstum Zelldichte - direkte mikroskopische Auszählung - Zählkammer - Trübungsmessung Kolonienzählung - Lebendkeimzahl - Kolonien bildende Einheiten (CFU) Ausplattieren - Verdünnen - Verdünnungsreihe Anomalie beim Ausplattierzählverfahren
	Anpassung an Umweltbedingungen azidophil - säuretolerant - alkaliphil - halophil - osmophil - xerophil - Wasseraktivität - Osmoseschutzmittel (osmoprotectants) Kardinaltemperatur - Temperaturminimum - Temperaturmaximum - Temperaturoptimum cryophil - psychrophil - mesophil - thermophil - hyperthermophil - thermischer Gradient - Taq-Polymerase - Thermus aquaticus - thermostabil - thermische Denaturierung - Chaperonine - umgekehrte DNA-Gyrase extremophil - psychrotolerant - biologische “Frostschutzmittel” (cryoprotectants) aerob - anaerob - mikroaerophil - fakultativ aerob/anaerob - obligat anaerob - aerotolerant oxisch - anoxisch Singulet Sauerstoff - Superoxid Anion - Wasserstoffperoxid - Dismutase - Reduktase - Katalase
	Mikrobielle Massenprodukte und Feinchemikalien Massenchemikalien - Feinchemikalien Fermentationen - Gärungstypen - alkoholische Gärung tolerierte Alkoholkonzentration anaerob - aerob, oxisch - anoxisch Stoffwechsel - Stoffwechselregulation Primärmetaboliten - Sekundärmetaboliten Wachstumsphase - exponentielle - stationäre Ethanol - Essigsäure - Citronensäure - Aminosäuren - Antibiotika - Hormone - Enzyme - Zellmasse Eisenmangelmedium
	Grossproduktion mit Kleinstlebewesen Upscaling - Grossproduktion Industrielle Mikrobiologie - Biotechnologie - Gentechnologie genetische Manipulation - Genamplifizierung - Genexpression Ausbeuteoptimierung für Biomasse (Zellmasse) - für Stoffwechselprodukte Austauschoberfläche/Volumen-Verhältnis Aufarbeitung - down stream processing Maisquellwasser - Melasse aerobe „Fermentation“ - Oberflächenprozess - Citronensäureherstellung submerse Kultur Fermentor - Schaumbildung - dosierte Fütterung Belüftung kontinuierliche Kultur - Batch Kultur
	Produktion von Antibiotika Antibiotika-produzierende Mikroorganismen Penicillium chrosogenum - Aspergillus spp. 6-Amino-Penicillansäure (6-APA) - Thiazolidinring - Dihydrothiazinring Penicilline: natürliche - biosynthetische - semisynthetische - halbsynthetische chemische Modifikation Beta Laktam Antibiotika - Penicilline - Ampicillin - Methicillin - Cephalosporine Chinonantibiotika - Tetracycline Glykosidantibiotika - Streptomycin Aromatenantibiotika - Griseofulvin - Chloramphenicol Aminoglykosidantibiotika - Kanamycin Alizyklische Antibiotika - Cycloheximide Makrolidantibiotika - Erythromycin Screening - Überschichtungsmethode Testorganismen Breitbandantibiotika - neue Antibiotika
	Produktion von Vitaminen, Aminosäuren und anderen Feinchemikalien Vitamin B12 - Cobalt - Cyanocobalamin Vitamin B2 - Riboflavin - Flavincoenzyme (FMN, FAD) Riboflavin - Ashbya gossypii Perniziöse Anaemie Glutamat - Glutaminsäure - Glutamin - Aspartat - Aspartam - Asparagin - Phenylalanin - Lysin - Phenylalanin S-Aminoethylcystein Feedbackhemmung - reprimieren
	Produktion und Einsatz von Enzymen Enzyme - Proteasen - Amylasen - Lipasen - Glucoseisomerase - Pectinase - DNA-Polymerase Extrazelluläre Enzyme Polymere - Dimere - Monomere Waschmittelenzyme - alkaliphile Bakterien Extremozyme - Taq-Polymerase - Thermostabilität immobilisierte Enzyme an Träger gebundene Enzyme - Quervernetzung in Träger eingeschlossene Enzyme - Enkapsulierung Enzymevolution
	Mikroorganismen zur Herstellung und Verfeinerung von Nahrungs- & Genussmitteln Milchsäurebakterien homofermentativ - heterofermentativ Milchsäurebakterien - Lactobacillen - Streptokokken - Leuconostoc Propionibakterium Laktose - Glukose - Fruktose-1,6-bisphosphat - Pyruvat - Laktat Laktose - Glukose - 6-Phosphogluconat - Xylulose-5-phosphat - Pyruvat - Laktat, Acetaldehyd - Ethanol Glykolyse - Phosphoglukonatweg Aldolase - Phosphoketolase Acetaldehyd-Dehydrogenase - Ethanol-Dehydrogenase - Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase - Glyceraldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase - Laktat-Dehydrogenase
	Propionsäurebakterien Fumarat-Reduktase - Malat-Dehydrogenase - Methylmalonyl-Transcarboxylase - Pyruvat-Decarboxylase - Succinat-CoA-Transferase - Acetat-Kinase - Fumarat-Reduktase - Succinyl-CoA-Methylmalonyl-Isomerase - Succinyl-CoA-Transferase
	Hefen und andere Pilze Bierbrauen - Malz - Hopfe - Würze - Gerstenstärke - Bierhefe - Amylase Rotwein - Roséwein - Schaumwein - Weisswein Obergärige Hefe - untergärige Hefe - Weinhefe - Wildhefe - Schwefeldioxid Pilzmycel - Fruchtkörper - Pilzhyphen - Sporensack
	Biotransformationen und Biokatalyse Biokonversion - Biotransformation Steroidhormone Progesteron - 11-alpha Hydroxyprogesteron - Hydrocortison - Cortison Rhizopus nigricans Überproduktionsstamm - Wildstamm - Hochleistungsstamm - Produktionsstamm Mutiert - modifiziert - genetisch stabil Mutation - Selektion
	Umwelttechnischer Einsatz von Mikroorgansimen Abwasserbehandlung biologischer Sauerstoffbedarf (BSB, BOD)
	Mikroorganismen - Auswahl Actinomyceten Cyanobakterien Hefen Pilze Schimmelpilze Archäen Gram-negative - Gram-positive Bakterien Endosporenbildende Bacillaceen Aspergillus niger Saccharomyces cerevisiae Penicillium chrysogenum Rhizopus nigricans Ashbya gossypii Lactobacillus sp. Streptococcus sp. Leuconostoc sp. Propionibacterium sp Brevibacterium flavum Pseudomonas denitrificans Desulfurococcus sp. Pyrobaculum sp. Pyrodictium sp. Pyrolobus sp. Staphylothermus sp. Methanococcus sp. Methanopyrus sp. Picrophilus sp. Ferroglobus sp. Crenarchäoten - Euryarchäoten - Korarchäoten Proteobakterien
	Chemische, physikalische und biologische Evolution Entwicklung der Erde und Ursprung von Leben, geologische Zeitskalen Hauptenergiequelle - Teil der elektromagnetischen Strahlung Wie warm war die Erde als Leben entstand ? Wie oxidierend war die Erdumgebung am Anfang ? Uratmosphäre - wie der Sauerstoff in die Atmosphäre kam Ozonschutzschicht mikrobielle Fossilien - Stromatoliten - BIF ( banded iron formations) endolithische Mikrobengemeinschaften Leben auf dem Mars ?
	Erdgeschichtlich frühe Entwicklungen und Innovationen Katalyse, Kompartimentalisierung erste Energieumwandlungsmechanismen - Redoxreaktionen - pmf-Bildung ersteEnergiequellen - FeS, FeS2, H2S, So, erste Katalysatoren - Mineralienoberflächen - Montmorillonit - Ribozym erste Polymerisierungsreaktionen - Dehydratisierung erste Kompartimente - Lipidvesikel erste Informationsspeicher - RNA als Vorläufer der DNA Regulation der Informationsaktivierung und ­weitergabe - Selbstreplikation Fermentation - Atmung - Photosynthese
	Molekulare Uhren zur Evolutionsmessung Chronometer zur Evolutionsmessung - Evolutionsdistanz (ED) 16S r-RNA - SSU r-RNA Gene - Sequenzierung von 16S r-RNA Genen Statistische Analyse von Sequenzdaten - Distanz Matrix - minimale Sequenzänderungen (parsimony) PCR - Polymerase Kettenreaktion
	Entwicklung der phylogenetischen Diversität Endosymbiose - endosymbiotische Theorie Homologie - Orthologie
	Die 3 Domänen der Lebewesen Prokaryoten: Bakterien und Archäen, Eukaryoten Phylogenie - phylogenetische Bäume - RDP (Ribosomal Database Project) Universeller Stammbaum - eine Zelle als universeller Vorfahre Domänen - Subdomänen (Reiche) - - - Stamm - - - Gattung - Art Methanogene - Halophile Crenarchäoten - Euryarchäoten - Korarchäoten Proteobakterien Mutation - ungenaue Replikation - Selektion - lateraler (horizontaler) Gentransfer
	Phänotypische vs. genotypische Charakterisierung von Mikroorganismen Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology mikrobielle Taxonomie - Identifizierung - Nomenklatur - binäres System - Gattung und Art - Linné Phylotyp - Phänotyp - Ökotyp - Genotyp Morphologie - Synthesefähigkeit - Physiologie - Nährstoffbedürfnisse - G+C Gehalt - Ökologie Unterscheidung Archäen / Bakterien - Ätherlipide / Esterlipide - Peptidoglykan - Antibiotikaempfindlichkeit - RNA-Polymerase Stoffwechselwege - Acetyl-CoA-Weg - reduktiver Citronensäureweg - Abwandlungen des Citronensäurekreislaufes - Calvin-Zyklus Anaerobe Atmung Chemolithotrophie - Chemoorganotrophie Archaeoglobus Hyperthermophilie anoxygen chemolithotroph - oxygen chemolithotroph - anoxygen phototroph - oxygen phototroph
	Molekulare Methoden zur genotypischen Analyse von Diversität Sanger Methode zur Sequenzanalyse Charakteristische Sequenzmotive Phylogenetische Hybridisierungsmarker - Hybridisierungssonden FISH - fluorescence in situ hybridization Ribotyping - Restriktionsenzyme - DNA-Fragmentmuster Analyse mikrobieller Gemeinschaften
	microeco