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(1) ?
Was sind wesentliche Kennzeichen von Leben?
Lebewesen zeigen typischerweise folgende Kennzeichen: Nahrungsaufnahme,
Stoffwechsel, Wachstum, Teilung, Selbstreplikation eines komplexen Systems,
Reaktion auf Umwelt, Bewegung (Orientierung), Differenzierung und
Evolution.
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(2) ?
Welche Bestandteile einer Zelle sind unentbehrlich?
Unentbehrliche Struktur jeder Zelle ist die Membran, nicht
unbedingt eine Zellwand. Von ihr eingeschlossen ist das Cytoplasma, das
das Chromosom bzw. den Zellkern mit den Chromosomen enthält. Weiterhin
benötigt eine funktionierende Zelle Ribosomen, Proteine und Coenzyme.
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(3) ?
Welche Funktionen hat eine Zellwand?
Die Zellwand gibt der Zelle ihre Druckfestigkeit und Form.
Sie stellt einen mechanischen Schutz vor äußeren Einflüssen
dar. Eine Barriere für gelöste Stoffe ist sie allerdings nicht.
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Woraus bestehen Zellwände?
Bei Eubakterien besteht die Zellwand aus
Murein, bei Archaeen aus Proteinen, Polysacchariden oder Pseudomurein.
Die pflanzliche Zellwand dagegen wird aus Cellulose gebildet. Pilze verwenden
Chitin, Diatomeen Kieselsäure als Baustoff. Die Zellwand mancher
Einzeller besteht aus Kalk.
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(5) ?
Wie sind biologische Membranen aufgebaut?
Membranen weisen bei (fast) allen Lebewesen
einen einheitlichen Aufbau aus einer Phospholipiddoppelschicht auf.
Ein Phosphollipid besteht aus einem Glycerinmolekül, an das zwei Fettsäuren
und ein Phosphorsäuremolekül über drei Esterbindungen
gebunden sind. Das Molekül hat einen hydrophilen Teil, der eine Phosphatgruppe
und einen organischen Rest trägt, und einen hydrophoben Teil mit veresterten
Fettsäuregruppen. Jeweils zwei Phospholipide lagern sich mit
ihren hydrophoben Teilen zueinander in einer Doppelschicht an. Eine Membran
hat eine Dicke von etwa 8 nm. Ein- oder aufgelagert sind Proteinmoleküle,
die einen beträchtlichen Teil der Trockenmasse ausmachen können.
Variationen findet man bei extrem thermophilen Bakterien und Archaeen.
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(6) ?
Welche Stoffe können eine biologische Membran passieren?
Biomembranen sind selektiv permeabel. Kleine ungeladene
Moleküle und Gase können durch die Membran diffundieren, während
die meisten gelösten Substanzen zurückgehalten werden.
Für Transport der meisten Stoffe sorgen Membranproteine. Polymere
Substanzen und Partikel können nicht durch Membranen transportiert
werden (Ausnahme Proteinsekretion, s. Kapitel 10, Transport).
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(7) ?
Welche Funktionen haben Mempranproteine?
Membranproteine sorgen als Transportproteine oder Carrier
für die Aufnahme und Abgabe von Stoffen. Andere sind an der Energiekonservierung
durch Atmung beteiligt. Manche Membranprotein haben auch signal-übermittelnde
oder regulatorische Funktion.
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(8) ?
Wie ist ein Bakterienchromosom aufgebaut?
Ein Bakterienchromosom ist ein einziges doppelsträngiges
Molekül, das ringförmig geschlossen und nicht von einer Kernhülle
umgeben ist. Ein Bakterienchromosom besteht wie alle Chromosomen aus Desoxyribunukleinsäure
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(9) ?
Was sind Plasmide?
Plasmide sind kleine DNA-Moleküle, die ebenfalls ringförmig
geschlosssen sind. Sie tragen normalerweise keine für Wachstum und
Teilung unentbehrliche Information. Oft findet man Resistenzgene oder solche,
die den Abbau zusätzlicher Substratge erlauben.
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(10) ?
Wie läßt sich der Informationsgehalt von DNA quantifizieren?
Die Information der DNA ist durch die Abfolge der Basenpaare
codiert. Die Wahl eines Nukleotids hat den Informationsgehalt von zwei Bit,
da man mit vier Basen zwei Ja-Nein Entscheidungen codieren kann. Anhand
der Länge der Chromosomen kann man so den Informationsgehalt eines
Genoms abschätzen. Ein Bakterienchromosom mit 4 Millionen Basenpaaren
hat einen Informationsgehalt von 8 Millionen Bit oder 1 MByte.
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(11) ?
Wodurch unterscheiden sich DNA und RNA?
RNA ist im Gegensatz zu DNA ein einsträngiges Molekül.
In der DNA wird statt Ribose die um eine OH-Gruppe ärmere Desoxyribose
verwendet. RNA hat als Base kein Thymin, sondern Uracil.
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(12) ?
Wie verläuft die DNA-Replikation?
Die Replikation der DNA erfolgt nicht in einem Stück,
sondern in mehreren kleinen Abschnitten. An durch die Basenfolge besonders
codierten Stellen wird die DNA-Stränge von Enzymen getrennt. An die
freien Basen lagern sich die komplementären Nukleotide durch Wasserstoffbrückenbindungen
an. Die Replikation wird semikonservativ genannt, da jeweils eine Hälfte
des neuen Chromosoms alte DNA enthält.
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(13) ?
Woraus besteht ein Ribosom?
S steht für Svedberg Einheiten und bezieht sich auf den Sedimentationskoeffizienten beim Zentrifugieren.
Ribosomen sind kleine intrazelluläre Gebilde aus Ribonukleinsäuren
(rRNA, ~40%) und Proteinen (~60%). Bei der rRNA unterscheidet man verschiedene
Größen, z.B. bei Prokaryoten 5S, 16S und 23S RNA .
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(14) ?
Was sind Transkription und Translation?
Bei der Transkription wird von dem zu lesenden DNA-Strang
ein komplementärer RNA-Strang synthetisiert, der die Information des
Gens zu den Ribosomen transportiert und als messenger RNA (mRNA) bezeichnet
wird. Jeweils drei mRNA-Nukleotide codieren durch ihre Basenfolge das Codon,
eine Aminosäure. In den Ribosomen lagert sich an die mRNA das entsprechende
Anticodon der Transfer-RNA (tRNA). An drei Nukleotide der tRNA ist
jeweils die dem Basencode entsprechende Aminosäure gebunden. Die Aminosäuren
binden unter Ausbildung einer Peptidbindung und Wasserabspaltung zu einer
Proteinkette. Diese Übersetzung der Basensequenz in Aminosäureketten
nennt man Translation.
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(15) ?
Welche Funktionen haben die verschiedenen Typen von RNA?
mRNA (Messenger-RNA) übertägt ein Stück
der DNA-Information zu den Ribosomen. tRNA (Transfer-RNA) transportiert
jeweils eine festgelegte Aminosäure zu den Ribosomen und überträgt
sie dort auf den wachsenden Proteinfaden. rRNA (ribosomale RNA) ist wesentlicerh
Bestandteil der Ribosomen. Sie hat Struktur-bildende und funktionelle Aufgaben
bei der räumlichen Proteinsynthese.
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(16) ?
Was bedeutet "16 S-rRNA"?
rRNA bedeutet ribosomale Ribonukleinsäure. Das S bedeutet
Svedberg Einheiten. Die Zahl bezieht sich auf den Sedimentationskoeffizienten
beim Zentrifugieren.
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(17) ?
Aus welchen chemischen Stoffen besteht eine Zelle?
Eine Zelle besteht zu einem Großteil aus Wasser (80
%) und einer Vielzahl verschiedener Proteine (50 % der Trockenmasse).
Die drittgrößte Fraktion der Zellbestandteile nimmt die Zellwand
ein, die aus einem einzigen Makromolekül besteht, das je nach
Zelle verschieden aufgebaut sein kann. Außerdem enthält eine
Zelle RNA (15 % d. Tr.) und DNA (3 % d. Tr.). Lipide, anorganische Ionen
und andere kleine organische Verbindungen machen zusammen ca.11%
d. Tr. aus.
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(18) ?
Wieviele freie Protonen enthält eine Bakterienzelle?
Da im Cytoplasma ein pH-Wert von etwa 8 herrscht (10-8
mol H+ pro l) und ein Bakterium ein Volumen von nur etwa 10-15 l hat, bleiben nur etwa 10-23 mol H+ also etwa sechs freie Protonen in einem Bakterium.
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(19) ?
Wozu dienen Spurenelemente?
Spurenelemente haben katalytische Funktionen in aktiven
Zentren von Enzymen.
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(20) ?
Wodurch unterscheiden sich Pro- und Eukaryoten?
Der wesentlichste Unterschied dürfte die durch Membranen
bewirkte Strukturierung der Eukaryotenzelle sein, die man bei Prokaryoten
(fast) nie findet. Prokaryoten besitzen keinen Zellkern mit Kernhülle. Eukaryoten
('Echtkernige') besitzen eine echten Zellkern. Die Zellen sind meistens
wesentlich größer als die der Prokaryoten. Eukaryoten
vermehren sich durch Meiose, während Prokaryoten sich asexuell
fortpflanzen. Die ribosomale RNA läßt sich in 70 S-rRNA bei
den Prokaryoten und 80 S-rRNA bei den Eukaryoten unterscheiden.
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(21) ?
Wodurch unterscheiden sich Archaeen und Bakterien?
Archaeen und (Eu-)Bakterien sind beide Prokaryoten. Die
Zellwände Gruppen sind verschieden aufgebaut. Bakterien haben Zellwände
aus Murein, das man bei Archaeen nicht findet. Unter den Archaeen findet man die Vertreter, die bei den höchsten Temperaturen wachsen können, sowie extrem salzliebende (halophile) und säureliebende (acidophile) Verteter, jedoch keine, die (echte) Photosynthese betreiben. Nur Archaeen können Methan produzieren. Man kann die Gruppen auch anhand ihrer Empfindlchkeit gegenüber Antibiotika und ihrer DNA-Sequenzen unterscheiden.
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(23) ?
Welche Mikroben zählen zu den Prokaryoten?
Zu den Prokaryoten zählt man die Archaeen und die (Eu-)Bakterien.
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(23) ?
Weshalb sind Viren keine Lebewesen?
Viren sind keine Lebewesen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel
besitzen sondern in essentiellen Funktionen auf Komponenten der Wirtszelle
angewiesen sind.