[Grundlagen der] Physiologie der [Mikro-]organismen

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[Grundlagen der]

Physiologie

der [Mikro-]organismen

Folien: www.icbm.de/pmbio... Teaching...

Heribert Cypionka

Themen der Vorlesung: Gundlegende

physiologische Vorgänge, nicht Physiologie des Muskels, des Auges, des Herzens, der Fischblase, Neurophysiologie...

Was ist Physiologie?

... auch nicht: Physiologie speziell der

Mikroorganismen, aber alle Themen lassen sich bei Mikroorganismen studieren, manche nur bei ihnen.

Vgl. Morphologie, Taxonomie...

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Themen

Die Zelle, Prokaryoten, Eukaryoten, Viren

Phylogenetischer Stammbaum und Klassifizierung Allgemeine Bioenergetik und Energiekopplung Transport

Katabolismus, Abbau eines organischer Substrate Regulation

Elektronentransport, chemiosmotische Prozesse Anaerobe Atmung

Gärungen Photosynthese Lithotrophe Prozesse Viren, Pathogenität

Termine Sommersemester 2005

11.4. heute 18.4.

25.4. (+ VL Zell- u. Mol.-Bio.) 2.5. Bonn

9.5.

(16.5. Pfingsten) 23.5.

30.5.

6.6.

13.6.

20.6.

27.6.

4.7.

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www.grundlagen-der-mikrobiologie.de

Bücher im Netz

www.textbookofbacteriology.net

www.bact.wisc.edu/Microtextbook

Und:

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Die Zelle

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Bausteine der Lebewesen

Bausteine

• Subatomare Bausteine

• Chemische Elemente

• Moleküle

• Molekülaggregate

• Organellen

• Zellen

• Gewebe

• Organ

• Organismen

(• • • Population, Lebensgemeinschaft, Biotop, Biosphäre)

• (Quarks, ...) Protonen, Elektronen

• Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff

• Wasser: H₂O, Zucker: C₆H₁₂O₆, Peptid

• Multi-Enzymkomplex

• Zellkern, Mitochondrium

• Bakterium, Mundschleimhautzelle

• Fettgewebe

• Herz

• Bakterium, Amöbe, Mensch, Baum zum Beispiel

Lebewesen bestehen aus einer oder aus vielen Zellen, meistens aus nur einer.

Kleinste selbstständige Einheit des Lebens

o Teil eines Gewebes, Organs, Vielzellers o oder ganzer Organismus

o Viren: keine Zellen, keine echten Lebewesen

Zelle

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o Stoffwechsel

o Wachstum, Teilung

o Selbstreplikation (unabhängig von äußeren Bedingungen)

o Komplexität, Differenzierung o Reaktion auf Signale

o Evolution

Leben

Kennzeichen von Leben

Weshalb ist der Frosch grün?

Finalität

In der Wissenschaft wird die einfachste Erklärung als die beste angenommen.

Die Biologie verläuft über Umwege....

Artikel im Netz auf icbm.de/pmbio unter Download:

'Über die Einfalt der Wissenschaft und die Vielfalt der Mikroben'

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"Maikäfer, flieg' !"

"Ein Maikäfer, dem man die Flügel abschneidet, kann nicht mehr hören."

Prokaryotenzelle

Nicht alle Zellen haben eine Zellwand und eine äußere Membran.

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Membranbausteine

Membranen bestehen aus Lipid-Doppelschichten, in die Proteine eingelagert sind.

Membran

Tipp: Lernen Sie die Formeln von Glycerin, einer Fettsäure, Phosphat und, was eine Esterbindung ist.

Die Atome, die in doppelsträngiger DNA Wasserstoffbrücken

ausbilden, sind mit roten Punkten gekennzeichnet

Bausteine der Nukleinsäuren und das Nukleotid Adenosin-

triphosphat (ATP)

DNA/RNA

Tipp: Merken Sie sich ATP genau!

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DNA

Von der DNA zum Protein

Transkription, Translation

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Der genetische Code. Die Sequenz von je drei Basen (von innen nach außen zu lesen) legt fest, welche Aminosäure in ein Protein eingebaut wird

Genetischer Code

Strukturformeln der wichtigsten zwanzig Aminosäuren und Ausbildung einer Peptidbindung

Aminosäuren

Tipp: Lernen Sie mindestens Alanin und die Peptidbindung genau.

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Chem. Zusammensetzung

Aus welchen Molekülen besteht eine Zelle

chemisch?

Zwei grundlegende Typen von Zellen

Pro- und Eukaryoten

Prokaryoten und Eukaryoten

griechisch karyon: Kern pro-: vor-

eu-: echt- (gut)

Ein Organismus ist (entsprechend seiner phylogenetischen Abstammung) entweder Pro- oder Eukaryot und hat ausschließlich entsprechende Zellen.

Bei den Prokaryoten, werden Eubakterien (Bacteria) und Archaebakterien (Archaea) unterschieden, die aber rein morphologisch nicht leicht unterscheidbar sind.

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Eukaryotenzelle

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Größenverhältnisse

Raum in der Perspektive von Bakterium und Mensch

3-D

im Raum:

Größenverhältnis 10²¹

Aktivität proportional zur Oberfläche ...

Cypionka, Grundlagen der Mikrobiologie

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Oberflächen-Volumen-Verhältnis

2-D

Die meisten chemischen Reaktionen auf der Erde werden von Mikroben katalysiert.

Bakterien in 1 cm³ haben eine Oberfläche von ≈10 m²

Kanten- Fläche länge

1 cm

→

^{6 cm}²

1 mm

→

^{60 cm}²

100 µm

→

^{600 cm}²

10 µm

→

^{6000 cm}²

1 µm

→

^{6 m}²

Cypionka, Grundlagen der Mikrobiologie

Unterschiede zwischen Pro- und Eukaryoten

Pro-/Eukaryoten

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Diatomee und Ciliat nach dem Fühstück

Alge, Protozoon

Algen

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Protozoen

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Pilze