In einem Gramm Gartenerde leben mehr Bakterien, als Menschen in Deutschland wohnen. Sie sind die ältesten, häufigsten und vielseitigsten Lebewesen der Erde. Manche nutzen Schwefel statt Sauerstoff, andere überleben bei über 100 °C. Und trotzdem haben sie keinen Zellkern. Wo bewahren sie dann ihre Erbinformation auf?
Die Bakterienzelle
Unter dem Mikroskop siehst du in einer Mundschleimhautzelle einen deutlichen Zellkern. In den Bakterien aus dem Joghurt siehst du keinen. Du kennst das schon aus Klasse 5/6: Tierische und pflanzliche Zellen sind Eukaryoten. Bakterien sind Prokaryoten.
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Nennen Sie drei strukturelle Unterschiede zwischen einer prokaryotischen Bakterienzelle und einer Eukaryotenzelle und erklären Sie, welche funktionelle Folge jeder…
Nennen Sie drei strukturelle Unterschiede zwischen einer prokaryotischen Bakterienzelle und einer Eukaryotenzelle und erklären Sie, welche funktionelle Folge jeder dieser Unterschiede hat.
Betrachten Sie die Bakterien in der Abbildung (A bis F). Ordnen Sie sie nach ihrer Form (Kokkus, Bazillus, Spirillum oder Vibrio) und gegebenenfalls nach ihrer Anordnung…
Betrachten Sie die Bakterien in der Abbildung (A bis F). Ordnen Sie sie nach ihrer Form (Kokkus, Bazillus, Spirillum oder Vibrio) und gegebenenfalls nach ihrer Anordnung (Diplokokken, Streptokokken, Staphylokokken) und nennen Sie, wo möglich, ein bekanntes Beispiel.
Eine rote Blutzelle platzt in destilliertem Wasser, weil Wasser durch Osmose einströmt. Ein Bakterium in einem Teich platzt nicht. Was hält dem Druck stand?
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Erklären Sie, was die bakterielle Zellwand (Peptidoglykan) ist und worin die Gram-Färbung besteht: Welche zwei großen Gruppen unterscheidet sie (grampositive und…
Erklären Sie, was die bakterielle Zellwand (Peptidoglykan) ist und worin die Gram-Färbung besteht: Welche zwei großen Gruppen unterscheidet sie (grampositive und gramnegative) und warum ist sie so nützlich für die Wahl einer Behandlung?
Was ist eine Endospore? Erklären Sie, wie sie entsteht, welche außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit sie besitzt (Hitze, Austrocknung, Desinfektionsmittel) und warum sie…
Was ist eine Endospore? Erklären Sie, wie sie entsteht, welche außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit sie besitzt (Hitze, Austrocknung, Desinfektionsmittel) und warum sie die Sterilisation in der Medizin und bei Konserven erschwert (Beispiele: Tetanus, Botulismus).
Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung: Die ringförmige DNA wird verdoppelt, die Zelle wächst, eine neue Wand trennt sie in zwei gleiche Tochterzellen. Unter guten Bedingungen kann das alle 20 Minuten geschehen. Aus einer Zelle werden in 2 Stunden $2^6 = 64$ Zellen.
Zusätzlich besitzen viele Bakterien Plasmide: kleine ringförmige DNA-Stücke neben dem Chromosom. Sie tragen oft Gene für Antibiotikaresistenzen oder Toxine. Bakterien können Plasmide über einen Pilus an andere Bakterien weitergeben, auch an andere Arten.
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Was sind Plasmide? Erklären Sie, welche Art von Genen sie häufig tragen (Antibiotikaresistenzen, Toxine) und warum ihre Fähigkeit, von einem Bakterium auf ein anderes…
Was sind Plasmide? Erklären Sie, welche Art von Genen sie häufig tragen (Antibiotikaresistenzen, Toxine) und warum ihre Fähigkeit, von einem Bakterium auf ein anderes überzugehen, Ärzten Sorge bereitet.
Bakterien unterscheiden sich darin, woher sie Energie und Kohlenstoff beziehen.
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Der Stoffwechsel der Bakterien ist sehr vielfältig. Beschreiben Sie die Typen fotoautotroph, chemoautotroph und heterotroph: Woher bezieht jeder Typ Energie und…
Der Stoffwechsel der Bakterien ist sehr vielfältig. Beschreiben Sie die Typen fotoautotroph, chemoautotroph und heterotroph: Woher bezieht jeder Typ Energie und Kohlenstoff? Nennen Sie für jeden Typ ein Beispiel für ein Bakterium oder einen Lebensraum.
Unterscheiden Sie ein streng aerobes, ein streng anaerobes und ein fakultativ anaerobes Bakterium und ordnen Sie jeden Typ einem Lebensraum zu (Bodenoberfläche, Grund…
Unterscheiden Sie ein streng aerobes, ein streng anaerobes und ein fakultativ anaerobes Bakterium und ordnen Sie jeden Typ einem Lebensraum zu (Bodenoberfläche, Grund einer tiefen Wunde, Verdauungstrakt).
Erklären Sie die wesentliche Rolle der Bakterien in den Stickstoff- und Kohlenstoffkreisläufen (Fixierung, Nitrifikation, Denitrifikation und Zersetzung) und begründen…
Erklären Sie die wesentliche Rolle der Bakterien in den Stickstoff- und Kohlenstoffkreisläufen (Fixierung, Nitrifikation, Denitrifikation und Zersetzung) und begründen Sie, was in den Ökosystemen geschähe, wenn sie verschwänden.
Nach einer Mandelentzündung verschreibt die Hausärztin ein Antibiotikum. Warum darf man es nicht einfach absetzen, wenn es einem besser geht?
Wirkprinzip: Viele Antibiotika (z. B. Penicillin) hemmen den Aufbau der Peptidoglykan-Zellwand. Wachsende Bakterien können dann keine stabile Wand bilden und platzen. Menschliche Zellen haben keine Zellwand und bleiben unbeeinflusst. Andere Antibiotika blockieren die bakteriellen Ribosomen.
Resistenz entsteht durch Variabilität und Selektion:
Biofilme: Viele Bakterien leben nicht frei, sondern haften an einer Oberfläche (Zahnbelag, Katheter, Rohre, Steine im Rhein) und umgeben sich mit einer Schleimschicht, der Matrix. Diese Matrix bremst das Eindringen von Antibiotika und Desinfektionsmitteln, und die Zellen im Inneren wachsen langsam. Biofilme sind daher viel schwerer zu bekämpfen als frei lebende Bakterien und machen in Krankenhäusern z. B. Katheter zum Infektionsrisiko.
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Biofilme sind Bakteriengemeinschaften, die an einer Oberfläche haften und von einer Matrix umhüllt sind. Erklären Sie, wo sie sich bilden (Zahnstein, Katheter,…
Biofilme sind Bakteriengemeinschaften, die an einer Oberfläche haften und von einer Matrix umhüllt sind. Erklären Sie, wo sie sich bilden (Zahnstein, Katheter, Rohrleitungen, Steine im Fluss), warum sie gegenüber Antibiotika und Desinfektionsmitteln deutlich resistenter sind als frei lebende Bakterien und welche Probleme sie in Krankenhäusern verursachen.
Im Labor verwendet man selektive und differenzierende Nährmedien. Erklären Sie anhand je eines Beispiels, was jeder Typ ist (MacConkey-Agar selektiert gramnegative…
Im Labor verwendet man selektive und differenzierende Nährmedien. Erklären Sie anhand je eines Beispiels, was jeder Typ ist (MacConkey-Agar selektiert gramnegative Bakterien und unterscheidet Laktosevergärer; Blutagar zeigt die Hämolyse), und welche Informationen sie bei der Identifizierung eines unbekannten Bakteriums liefern.
Carl Woese verglich Ende der 1970er-Jahre die ribosomale RNA verschiedener Organismen. Mikroorganismen aus heißen Quellen unterschieden sich in ihrer rRNA ebenso deutlich von Escherichia coli wie von Pflanzen und bildeten eine eigene Gruppe. So kam man zu drei Domänen: Bakterien, Archaeen und Eukaryoten.
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Viele Archaeen sind extremophil (thermophil, halophil, acidophil). Beschreiben Sie, welche Lebensräume sie besiedeln, welche biochemischen Anpassungen ihnen das Leben…
Viele Archaeen sind extremophil (thermophil, halophil, acidophil). Beschreiben Sie, welche Lebensräume sie besiedeln, welche biochemischen Anpassungen ihnen das Leben dort ermöglichen und warum ihre Erforschung für Hypothesen zum Ursprung des Lebens von Interesse ist.
Nennen Sie zwei molekulare Unterschiede zwischen Eubakterien und Archaeen (zum Beispiel in der Zellwand oder in den Membranlipiden) und erklären Sie, warum sie…
Nennen Sie zwei molekulare Unterschiede zwischen Eubakterien und Archaeen (zum Beispiel in der Zellwand oder in den Membranlipiden) und erklären Sie, warum sie verschiedenen Domänen zugeordnet werden.
Cyanobakterien wurden jahrhundertelang „Blaualgen“ genannt. Erklären Sie, warum diese Bezeichnung falsch war (prokaryotische Organisation), welche Art von Fotosynthese…
Cyanobakterien wurden jahrhundertelang „Blaualgen“ genannt. Erklären Sie, warum diese Bezeichnung falsch war (prokaryotische Organisation), welche Art von Fotosynthese sie betreiben (oxygen) und welche historische Rolle sie für die Erdatmosphäre spielten.