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Uratmosphäre:
N2, NH3, H2O, H2, CH4, CO2, wharschl SO2
sicherlich kein O2

Mikroben hatten ihre Blütezeit

Heute sichtbare Spuren sind Fossilien und Verwandtschftsverhältnisse

Mikroorganismen:

- Prokaryoten (keine Kernmembran)

- Eukaryoten (Kernmembran und komplexere Zellstruktur, Zellkompartimentierung)

Bakterium: ~ 1000 Q O2
Hefe:         ~ 100 Q O2
tier. / pflanzl. Zelle: 1-10 Q O2

Einheit Q: ul O2/mg Trockensubstanz/ Stunde

Extremes Anpassungsvermögen
Kleinheit => Platz für wenige Enzyme
daher sind nur konstitutive Enzyme für den Grunstoffwechsel immer vorhanden
ansonsten Regulation der Enzymsynthese
=> ökonomische Substratverwaltung möglich

eine aerobe/ anaerobe Lebensweise

Permeabilitätsbarriere
Energierhaltung
Proteinanker
(Stofftransport)

1) m.H. der protonenmotorischen Kraft
Ionen werden "bergab" transportiert und nehmen eine andere Substanz "bergauf" mit
2) Gruppentranslokation, das Phosphotransferasesystem
Energie stammt aus Phosphoenolpyruvat
Beispiel bei E.coli: PEP wird an Enzym I gespalten, Phosphor geht über die Proteine HPr, Enzym IIa, IIb schließlich ins Innere der Cytoplasmamembran zu Enzym IIc wo es von außen ein anderes Molekül nach innen mitnimmt. Zum beispiel Glucose als Glucose-6-P
3) ABC- System
- Protein heftet sich an zu transportierende Substanz
- transportiert m.H.v. Energie aus ATP, hydrolisiert durch Protein

Mureinschicht/ Peptidoglykanschicht besteht aus:
-zwei Zuckerderivaten:
N- Acetylglukosamin
N- Acetylmuraminsäure

-sowie zwei Aminosäuren (L-Ala, D-Ala, D-Gls)

- und entweder
Diaminopimelinsäure
oder Lysin

Kultur dünn auf einem Objekttärger ausstreichen und hitzefixieren
Färbelösung auftragen
Wschen und Bedecken mit Lugol'scher Lösung
Entfärben mit 96%igem Ethanol
Gegenfärben

Grampositiv: lassen sich nicht entfärben, bleiben lila
Gramnegativ: lassen sich entfärben, erscheinen rot

PEP(Phosphoenolpyruvat) wird an Enzym I gepalten und Phosphor bewegt sich HPr, Enzym, IIa, IIb zu Enzym IIc in der Cytoplasmamembran, wo es von außen Glucose mitnimmt. Phosphor heftet sich an Glucose an und sie wird als Glucose-6-P in die Zelle entlassen.

Normalerweise sind die Chromosomen der Prokaryoten ein geschlossenes, ringförmiges Molekül

In manchen Fällen ist sie überspiralisiert, da die große Menge DNA sonst nicht in die kleine Zelle passen würde

Wenn das nicht reicht, kann das lange Molekül noch gefalten und verdrillt werden.

Geißeln:
dienen der Fortbewegung der Zelle, bestehend aus Proteinen. Bewegung m.H. der protonenmotorischen Kraft

Fimbrien:
ähnlich wie, aber kürzer als Geißeln, an der gesamten Oberfläche verteilt, auch aus Protein. Dienen der Oberflächenanhaftung

Pili:
ähnliche Struktur woie Fimbrien, aber viel länger und einzeln bis wenige: Spielen eine Rolle bei der Konjugation. Pathogene Bakterien heften damit an menschlichem Gewebe

Zusammensetzung je nach Bakterienart:
- Glykoproteine
- Polysaccharide
- Polyalkohole
- Aminozucker

Schichten:
- dick oder dünn
- starr (Kapsel) oder flexibel (Schleimschicht)

Funktionen:
- Rolle bei der Anheftung
- Schutz vor Austrocknung
- phagocytierende Zellen des Immunsystems erkennen eingekapselte Zellen schlechter

Kohlenstoffspeicherpolymere
- Poly-beta-hydroxybuttesäure
- Glykogen

Reservestoffe
- Polyphosphatgranula
- elementarer Schwefel

- Überdauerungsstadium (Bakterien)
- Chemikalien- und hitzeresisitent
- langes Überdauern möglich
- sind allüberall im Boden

Bestandteile: Zellmembran, Zellwand
Vakuole, zellkern, ER, Ribosomen, Mitochondrien, Peroxisomen, vesikel, Golgi-Apparat

von innen nach außen:
Cytoplasmamembran
Chritn
Protein
Gylkoprotein
Glukan

Melanin ist schwer abbaubar, was die Sporen widerstandsfähiger macht
Melanin in den Hyphen macht ein besseres Eindringen ins Substrat möglich

Pilze:
- Myxomycota (Schleimpilze)
- Fungi (Pilze)

Mycomycota:
-Acrasiomyceten (zelluläre Schleimpikze)
-Myxomyceten (echte Schlerimpilze)
-Plasmodiophoromyceten (parasitische Schleimpilze)

Fungi:

- Zoosprenbildung:
- Oomyceten
. Chytridiomyceten

- keine Zoosporenbildung:
- Zygomyceten (Jochpilze)
- Ascomyceten (Schlauchpilze)
- Basidiomyceten(Ständerpilze)
- Deuteromyceten (Fungi imperfecti)

leider kein Kopieren möglich, Antwort siehe Heft

Fungi imperfecti/ Deuteromyceten

alle Pilze deren sexuelle Fortpflanzung nicht vorhanden oder nicht bekannt ist.
ohne sexuelle Fortpflanzung:
- Übertragung genetischer Information durch parasexuelle Fortpflanzung
- asexuelle Vermehrung durch Kondidosporen

haben alle ein septiertes Mycel

Struktur des Nukleotids oder Chromosoms:
-DNA des cycl. Chromosoms mit Proteinen assoziiert, Chromosom enthält Introns, RNA-Polymerase in versch. Typen, Besonderheiten bei Proteinbiosynthese

Membranstruktur:
-lipophile Komponenten: Isopreoniodalkylketten, Bindung nicht Ester- sondern Etherbindung, keine FS

Zellwandsturkur:
-kein Murein sondern Psudomureindarüber S-Layer aus kristallin angeordneten Glykoproteinuntereinheiten, Peptidketten des Pseudomureins ohne Querverbindung

Mechanismus der CO2-Fixierung:
- Energiegewinnung durch Oxidation von H2 oder S, unter anaeroben Bedingungen sind CO2 und SO4(2-) die H-Akzeptoren. CO2 Fixierung nicht über Calvinzyklus sondern red. Acetyl-CoA-Weg oder reduktiven Carbonsäurezyklus

Licht bewirkt Photoisomerisierung, Protonentransport von innen anch außen
Die Elektrochemische Energie des Membranpotentials wird durch die ATP-Synthase in ATP umgewandelt
Photisomerisierung bewirkt die Deprotonierung(Ausschleusung von rund 50 Proteinen/Sek)
=> Protonengradient( elektrochemische Energie die über die ATP-Bildung in Energie umgewandelt wird)

aerobe phototrophe Eubakterien:
-Nutzen Wasser als H-Donator und bilden Sauerstoff

-besitzen Chlorophyll a und Phycobiline

-Luftstickstoffbinder

- Nitrifikanten, Schwefel-, Eisen und Wasserstoff- oxidierende Bakterien
Kohlenstoffquelle: CO2 über Ribulose-biphosphat-Zyklus

Nitrifikanten= Stickstoffbinder
Sitzen an den Wurzeln der Pflanzen und verorgen diese mit Stickstoff

H2S + 2O2 => SO4 (2-) + 2H(+)
3/2 O2 + S + H2O => SO4 (2-) + 2H(+)
S2O3 (2-) + H2O+ 2O2 => SO4 (2-) + 2H(+)

Mikrobiell induzierte Korrosion

Im anoxischen Milleu wird das Eisen normalerweise von einem Waserstofffilm vor Oxidation geschützt:
4 Fe + 8H(+) => 4Fe(2+)+ 4 H2
Desulfikanten bewirken kathodische Depolarisation:
4H2 + 4 SO4(2-)=> H2S + 2H2O + 2OH(-)
Dies bewirkt Eisenfällung:
4 Fe(2+) + 4H2O + H2S + 2OH(-) => FeS + Fe(OH)2+ 6H(+)

Sauerstoff wirkt auf Nitrogenase toxisch.
Lösung:
Atmungsschutz: intensive Atmung bei hohe Substratverbrauch
Konformationsschutz: Durch Konformationsänderung sind die sauerstoffempfindlichen Bereiche geschützt
Heterocysten: räumliche Trennung
zeitliche Trennung

Enterobakterien sind alle fakultativ anaerob.
Beispiele: Yersina pestis, Shigellen, Salmonellen, E. coli

Chlostridien sind oligat anaerobe Vertreter, weil ihnen Katalase und Superoxiddismutase fehlen, welche zur Entgiftung von H2O2 und Sauerstoffradikalen gebraucht werden.
chlostridium botulivium: Lebensmittelvergiftung, Botulismus
chlostridium tenani: Tetanus

Chlamydien

Vermehrungszyklus:
Durch Endozytose wird ein Elementarkörper in eine Wirtszelle aufgenommen. Nach circa 8 Std. entwickelt sie sich zum Retikularkörper. Dieser vermehrt sich. Nach ca. 24 Std wandeln sich die Retikularkörper in Elementarkörper um. Durch Exocytose werden sie wieder freigesetzt.

kein Kopieren möglich, Antwort siehe Heft

exergonische Redoxreaktion:
H2 + 1/2 O2 => H2O (gesamtreaktion)

Teilreaktionen:
H2 => 2 H(+) + 2e(-)
1/2 O2 => O(2-)


Redoxpotential: Tendez des Donors Elketronen abzugeben

Kein Kopieren möglich, Antwort siehe Heft

Transport von e(-) => protonen aus der Zelle => Protonengradient

Protonengradient => elektrochemisches Potential => Protonenmotorische Kraft

Vorraussetzung: Membran für H(+) und OH(-) impermeabel und für H2O und O2 wohl

1. Glucoseabbau über Pyruvat über
    1a Gylkolyse (Fructose- 1-6- biphosphat- Weg)
    1b Entner-Douderhoff- Weg (2- keto- 3- desoxy- 6- phosphogluconat- Weg)
     1c Pentosephosphatweg
2. Oxidative Decarboxylierung von Pruvat zu Acetyl-CoA
3. Tricarbonsäurezyklus
4. Atmungskette

Pyruvat!!

1. Glucoseabbau über Pyruvat über
    1a Gylkolyse (Fructose- 1-6- biphosphat- Weg)
    1b Entner-Douderhoff- Weg (2- keto- 3- desoxy- 6- phosphogluconat- Weg)
     1c Pentosephosphatweg

Kein Kopieren möglich, Antwort siehe Heft

Glyceraldehyd- 3-P
=> 3- Phosphoglycerat

Eisen (III) - Reaktion: Fe(III)
Mangan(IV)-Reaktion: Mangan(IV)
Nitratatmung: NO3(-)
Sulfatatmung: SO4(2-)
Carbonatatmung (Acetogenese): CO2
Carbonatatmung (methanogenese): CO2

Pasteuer erweitert durch Schlink:
Leben ohne Sauerstoff und infolge des Fehlens eines anorganischen Elektronenakzeptors Übertragung der Elektronen auf organischen Elektronenakzeptor. Herkunft: entweder Bildung beim Substratabbau oder Zweitsubstrat

Deshalb müssen Organismen, die Gärung betreiben, viel mehr Substrat umsetzen, da trotz der geringen Ausbeute der Bedarg gleich groß ist.

Es werden insgesamt 4 ATP gebildet, von denen 2 zur Aktivierung der Glucose genutzt werden müssen.
2 bei der Bildung von Pyruvat aus PEP, 2 bei der Bildung von 2,3-Phosphoglycerat.

Homofermentative, Heterofermentative Milchsäurgärung

Bei der heterofermentatviven Milchsäuregäreung gibt es keine Glkyolyse(Enzyme fehlen) sondern die einleitenden Wege geschehen über den Pentosephosphatweg,. Bei Ethanolbildung keine ATP-Bildung

Bilanzen:
homo: Lactose => Galactose + Fructose
hetero: Glucose: Lactat + Ethanol + CO2 + 1ATP

Diacetylen aus Citrat

2. Pyruvat: komplizierte Reaktionsfolge mit drei Besonderheiten:

1) Transcarboxylierung (Oxalacetatbildung)
CO2-Donor: Methylmalonyl-CoA
Carrier: Biotin

2) Rückläufiger TCA-Zyklus:
dabei von besonderem Interesse: Reduktion von Fumarat zu Succinat, die ist nämlich mit Elektronentransportphosphorylierung verbunden(auch Fumaratbildung)

3) Methyl-Malonyl-CoA-Bildung
anschließend Racemisierung von R- zum S- Enantiomer
Decarboxylierung von CoA-SH zu Propionat

HOOC-CH=CH-COOH => HOOC-CH2-CH2-COOH
Fumarat => Succinat
dabei ATP-Gewinn, Reaktion über Fumarat-Reduktase

Ameisensäure (Methansäure)

CO2

Weil die 2,3-Butandiolgärug an mehreren Stellen identische Nebenreaktionen wie Gemischte-Säure-Gärung hat

Pyruvat
=> Hydroxyethyl-TTP
=> Alpha-Acetyllactat
=> Acetoin
=> 2,3-Butandiol

CO2

Oxidation: Alanin
Reduktion: Glycin

Alanin
=> Pyruvat
=> Acetyl-CoA
=> Acetylphosphat
=> Acetat

Glycin
=> Acetylphposphat
=> Acetat

Auf zwei Wegen:
chemolitotroph:
H2 als Donor und CO2 als Elektronenakzeptor
2CO2 + 4H2 => CH3COOH + 2H2O

chemoorganotroph:
C6H12O6 => 3 CH3COOH