Vorlesungsskriptehttp://www.uni-giessen.de/~gf1178/Algen.pdfhttp://www.uni-giessen.de/~gf1178/Bakterien.pdfhttp://www.uni-giessen.de/~gf1178/Pilze.pdfhttp://www.uni-giessen.de/~gf1178/MooseundFarne.pdf

Fragen zur �Algenvorlesung�:

1) Beschreiben Sie Entwicklungsstufen der Grünalgen vom Ein- bis zum Vielzeller.

2) Nennen Sie Beispiele für Generations- bzw. Kernphasenwechsel.

Bakterien

Vibrio cholera

Systematik

Mureinschichte

Protein-Phoso-Lipid PPL- Schicht

Schleimkapsel

ZellwandCytoplasma

Merkmale von Prokaryoten� kein Zellkern nur kernäquivalente Nuceleotide� Zellbereiche nicht durch Membranstrukturen

abgegrenzt (kein ER, Dictysomen, Mitochondrien, Chlorplasten vorhanden)

� 70 S Ribosomen (Pflanzen = 80 S)� Vermehrung durch Zweiteilung (Spaltpflanzen)� Stoffwechsel mit großer Mannigfaltigkeit

n

Systematik

Hauptgruppen:1. Archaea

alte Organismengruppe, Zellwand aus Polysacchariden aber kein Murein, kommen in ökolog. Nischen vor, z.B. Methanbakterien, halophile

2. Cyanobakterien (�Blaualgen�)ähnlich gram-negative Bakterien, Chlorophyll vorhanden, Toxinbildner z.B. �Algenblüte� ==> Wasservögel

3. Eubakteriena) gram-negative: einschichtiger Mureinsakkulusb) gram-positive: bis zu 40-schichtiger Mureinsakkulus (halten Farbstoff zurück)

Cyanobakterien Archaea

Archaebakterien (rot) und Sulfatreduzierer(grün), in Ozeansedimenten

Escherichia coli

Yersinia pestisSchwarze Pest

Flöhe

Rickettsia prowazekiFleckfieber - Napoleon

Von Läusen Übertragen

Krankheits-Fäulniserreger

Die meisten Krankheitserreger sind gram-negative

z.B. Joghurtherstellung:Lactobacillus bulgaricus (gram+, Stäbchen)Streptococcus thermophilus (gram+, Kokke)

Diagnose mittels gram-Färbung

Sub-terminal

zentral

terminal

A - Kokken B - Diplokokken C - StreptokokkenD - Staphylokokken E - Sarcinen F - StäbchenG - Vibrionen H - Corynebakterien I - Sporen K -Spirillen L - Begeißelung peritrich M - Begeißelung monotrich

Grundformen der Einzelzellen

Cyanobakterien

Kokken:Größe: 0,3 � 0,5 µmMikrokokken, Diplokokken, Streptokokken, Sarcinia (4er Pakete)

Stäbchen:Größe: 0,5 � 3 µmKurzstäbchen: z.B. Escherichia im DarmLangstäbchen: z.B. Bacillus

Milzbrand ErregerBacillus anthraxis

Fortbewegung- Begeißelung

Steuerungsarten - Taxis

a) Chemotaxis:

b) Phototaxis:

c) Aerotaxis:

d) Magnetotaxis:

Fortbewegung- Begeißelung

Geradlinig � zielorientiert:aktiv mittels Eigenbewegung - Begeißelung

monopolar

bipolar

monotrich

polytrich

peritrich

(Spirillen, Schweinegülle)

monopolar-polytrich=lophotrichbipolar-polytrich=amphitrich

Überdauerung - Sporenbildung

zentral terminal subterminal

Mutterzelle

Spore

Aerobe Sporenbildner: Spore idR. nichtdicker als Mutterzelle

Anaerobe Sporenbildner: Spore idR. dicker als Mutterzelle

Vielgestaltigkeit

Natürlich bedingt: Alter, Nährstoffe

Beeinträchtigung der Zellwandsynthese: Penicillin

Vielgestaltigkeit in der Natur

Kommt nur bei gram-positiven Bakterien vor

Keulenförmige Ausbildungen: Corynebakterien

Ausbuchtungen: durch Mycolsäureeinlagerungenz.B. Mycobacterium tuberculosis

Vielgestaltigkeit in der Natur

Acinomyceten � �Strahlenpilze�

Actinomyceten sind in der Mitte und am rechten Randals helle, ledrige Flächen zu erkennen.Eine dieser Flächen(Kolonie) besteht aus ca. 1Milliarde einzelner Zellen

Vielgestaltigkeit in der Natur

Acinomyceten � �Strahlenpilze�

Wachstum/Physiologie�Pilzähnliches Wachstum�Anspruchslos, langsames W.�Geosmin-AusscheidungBedeutung:�Abbau komplexer Verbingungen(Zellulose, Chitin)�Kranheitserreger (z.B. MastitisEuterkrankheit)�Antibiotika-Produzent�Entwickelt Schutzmechanismen (z.B. Streptomycin, Chloramphenicol)

Vielgestaltigkeit in der Natur

Actinomyceten � �Strahlenpilze�

Streptomyces coelicolor

Vielgestaltigkeit in der Natur

Actinomyceten � �Strahlenpilze�

Streptomyces coelicolor (Luftmycel und Sporen)

Vielgestaltigkeit in der Natur

Actinomyceten � �Strahlenpilze�

einzelne KolonieMutant

Streptomyces coelicolor

Vermehrung - Teilung

Chromosom � Replikation(ringörmiges Molekül an Membran angeheftet)

! Zelle wächst zur doppelten Größe heran

!Ringbildung zur Abschnürung der neuen Zellen

Wachstumskurven

1= lag Phase; 2 = exponentielle Wachstumsphase; 3 = stationäre Phase; 4 = Absterbephase

Exponentielles Wachstum

ZeitB

i

dx xdt

µ= ⋅

omas

se

0 0

1tx t

x t

dx dtx

µ= ⋅∫ ∫

( )00

t ttx x eµ⋅ −= ⋅Integrierte Form:

Bedeutung mikrobieller Umsetzungen

Anaerobe Prozesse (unter O2 Abschluss)

Methanogenese (Archaea):Substrat: Wasserstoff oder AcetatElektronenakzeptor: CO2

CO2 + 8[H] ! CH4 + 2H2O

Denitrifikation (Pseudomonas):Substrat: Organischer KohlenstoffElektronenakzeptor: NO3

-

NO3- ! NO2

- ! NO ! N2O ! N2

Bedeutung mikrobieller Umsetzungen

C-Kreislauf:

z.B. Zelluloseabbau: Actinomyceten und Pilze

Bedeutung mikrobieller Umsetzungen

N-Kreislauf:

Bedeutung mikrobieller Umsetzungen

N-Kreislauf:

Nitrifikation

Oxygenasen

NH4+ ! NO2

- ! NO3-

z.B. Nitrosomonas und Nitrobacter

Bedeutung mikrobieller Umsetzungen

N-Fixierung:a) Symbiotische Bakterien (Rhizobioum mit Klee)

Symbiose: leben in RindenzellenSignalproteine von Pflanze! Bakterien: Lipo-Oligosaccharide! KnöllchenbildungO2 wird niedrig gehalten durch Korkschicht, Atmung der Wirtszelle

b) Freilebende Bakterien (Azolla, Azotobacter)

N2 + 8[H] + 16 ATP ! 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

Nitrogenase (sehr O2 empfindlich => Schleimkapseln Azotobacter)

Bedeutung mikrobieller UmsetzungenGärungen

Milch

Milchfett Milchzucker Milcheiweißβ-oxidation Lactose

FDP-weg(Pentosephosphat)

Aminosäurenoxid. Deaminierg.

Pyruvat

homofermentativeMilchsäuregärung

90% Lactatwenig Acetat, Ethanol

Acetoin, CO2

Joghurt

heterofermentativeMilchsäuregärung

30% Lactatviel Acetat, Deacetyl

Aromastoffe, CO2

Sauerrahm

Proprionsäure-gärung

Proprionsäure+CO2

Käse

Identifikation

FISH � Technik (flourescent in situ hybridisation)

Literatur

Nultsch, W. (2001) Allgemeine Botanik. 11. Aufl.Cypionka, H. (2002) Grundlagen der Mikrobiologie. 2. Aufl(http://www.icbm.de/Grundlagen-der-Mikrobiologie/)

Internet:http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/http://www.pharmakobotanik.de/allgemei/syst-vor/frame01.htmhttp://www.bacteriamuseum.org/main1.shtmlhttp://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/brock/