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Welche erwünschten Einflüsse können Mikroorganismen auf Lebensmittel ausüben?
Man denke an Brot, Bier, Wein und Käse...
Erwünschte Einflüsse von Mikroorganismen auf Lebensmittel können sich zum einen auf den Geschmack erstrecken, so z.B. die Bildung von Milchsäure in Joghurt, Sauerkraut, Dickmilch etc. Des weiteren werden Mikroorganismen gezielt eingesetzt, um die Konsistenz verschiedener Lebensmittel zu verändern. Beisiele hierfür sind Brot, Käse und Tofu. Die Bildung von Alkohol ist eine weitere, häufig erwünschte Fähigkeit mancher Mikroben (meist werden Hefen verwendet) - sei es nun zum Zwecke des Genusses oder zur Konservierung.
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Wodurch unterscheiden sich die Verfahren zur mikrobiellen Erzeugung von Essigsäure und Milchsäure?
Essig wird industriell meist mit Hilfe des Bakteriums Acetobacter hergestellt. Es hat einen unvollständigen Citronensäurecyclus und oxidiert aerob Ethanol nur bis zu Essigsäure. Bei der Milchsäureerzeugung hingegen handelt es sich um eine Gärung. Bei der homofermentativen Milchsäuregärung wird Glucose zu Milchsäure als einzigem Produkt vergoren. Bei der heterofermentativen Milchsäuregärung wird die Glucose über den Pentosephosphat-Weg gespalten und ausserdem Acetat und Ethanol produziert.
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Welche Molarität hat Alkohol in Bier mit 5 Vol.-% und in Blut bei einer Konzentration von 0.8 Promille ?
Ethanol hat eine Dichte von etwa 0.8 g/cm³. Bier enthält daher etwa 0.9 mol Ethanol pro Liter.
0.8 Promille, die 0.08 Vol.-% entsprechen, ergeben eine Molarität von 0.014 mol/l.
Mit den Annahmen, daß Alkohol zu 100 % direkt ins Blut übergeht und der menschliche Körper über 6 l Blut verfügt, genügen ungefähr 0.1 l Bier mit 5 Vol.-%, um diesen Alkohol-Pegel zu erreichen. Aus vielen Selbstversuchen ist dem Autor dieses Textes aber bewußt, daß mehr Gerstensaft für 0.8 Promille benötigt wird und daher die Annahme, daß Alkohol zu 100 % direkt ins Blut geht, falsch ist.
Was soll uns diese Frage sagen? Ist Alkohol vielleicht schlecht? Na, ja, mal nachdenken über Konzentrationen. Eine 1 molare Alkohol-Lösung trinkt man gern, wie wär's mit 1 molarer Salzsäure?
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Was sind Primär- und Sekundärmetabolite?
Primärmetabolite sind Substanzen, deren Erzeugung im Stoffwechsel direkt an Biosynthese oder Energiekonservierung gekoppelt ist. Sekundärmetabolite hingegen sind nicht direkt hiermit verbunden. Sekundärmetabolite können beispielsweise Anitbiotika, Toxine o.ä. sein.
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Welche Umsetzungen bewirken die mikrobielle Erzlaugung?
Viele Erze liegen in Form schwerlöslicher Sulfide vor. Die chemische Überführung der Sulfide
in leicht wasserlösliche Sulfate ist sehr unökonomisch. Unter diesen Bedingungen kommt ein Prozess zum Tragen, der sich mikrobielle Erzlaugung nennt. Dabei wird eine schwefelsäure Lösung von oben über die Erzlagerstätte (Tagebau) gegossen. Beim Durchsickern
durch das erzhaltige Gestein werden die Sulfide von chemolithotrophen Bakterien (z.B Thiobacillus ferrooxidans) oxidiert und die wasserlöslichen Sulfate der Metalle gebildet. Am Boden der Erzlagerstätte wird die Lösung der Metallsulfate aufgefangen und mit reinem Eisen versetzt, wobei sich das reine Metall bildet.
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Wie werden gentechnisch veränderte Bakterien hergestellt?
Die Herstellung gentechnisch veränderter Bakterien wird erreicht durch die Extraktion
von Plasmiden aus Bakterien, den Einbau von Fremd-DNA in die DNA des Plasmids und
die anschließende Transformation des Plasmids in die Bakterienzelle. Der Einbau der Fremd-DNA in das Plasmid gelingt wie folgt:
Ein Enzym, daß sich Restriktions-Endonuklease nennt, schneidet das Plasmid an einer Sequenz der DNA, die auf dem Komplementärstrang von hinten gelesen die gleiche Basenreihenfolge hat (Palindrom), und bildet eine offenkettige DNA mit sticky ends. Bei der Auswahl der Restriktions-Endonuklease ist daruf zu achten, daß sie die kreisrunde Plasmid DNA
nicht zerstückelt, sondern nur an einer Stelle öffnet und auch die Fremd-DNA, die eingefügt werden soll, nicht beschädigt. Bringt man Fremd-DNA, Plasmid-DNA und DNA-Ligase zusammen bildet sich auf der einen Seite das ursprüngliche, unveränderte Plasmid und auf der anderen Seite ein verändertes Plasmid mit eingebauter Fremd-DNA aus.
Um diese beiden Plasmide besser voneinander unterscheiden und isolieren zu können, geht man von Plasmiden aus, die ein Resistenz-Gen (z.B. Tetracyclin-Resistenz) sowie ein 'Selbstmord-Gen' tragen, das von der Restriktions-Endonuklease zerschnitten werden kann. Wird das gewünschte Plasmid übertragen, erhält die Zelle die Resistenz, während das 'Selbstmord-Gen' zerstört ist.
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Welche Rolle spielen Protozoen im Belebtschlammverfahren?
Stichwort: Flockenbildung
Protozoen ernähren sich von freischwimmenden Bakterien. Sie selbst sind dabei häufig sessil auf Flocken, die ihrerseits maßgeblich aus Bakterien bestehen. Aus dem Fraßdruck resultiert eine Selektion hin zu sessilen Bakterienarten. Dies begünstigt die Flockenbildung. Die Flocken sind so groß, dass sie sedimentieren können. Ein Teil des so gebildeten Schlammes wird abgezogen, der größere zurückgeführt. Auf diese Weise wird organische Substanz aus dem Wasser sowohl abgebaut als auch als Biomasse entfernt.
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Welche Prozesse laufen im Faulturm ab ?
Im Faulturm werden Makromoleküle (Zucker, Fette, Proteine) durch Enzyme in kleinere Bausteine zerlegt. Durch Gärungen werden alle Substrate stufenweise zu Acetat, CO2 und H2 vergoren welche wiederum Substrate für den letzten Prozess sind, die Methanogenese.
Hierbei wird Acetat zu CO2 und Methan, sowie CO2 und H2 zu Methan und Wasser disproportioniert. CO2 und CH4 sind somit die wichtigsten Abbauprodukte der Gärungen im Faulturm.