EKSAMEN I FAG SIK4009 MIKROBIOLOGI Onsdag 3. mai 2000 Kl. 0900 til 1300

1 Eksamensoppgaver i Mikrobiologi gitt i perioden 2000-2008. NB Mikrobiologi har skiftet fagnr. i løpet av perioden. I 2003 og 2004 ble det brukt en annen lærebok enn "Brock Bioology of Mikroorganisms" EKSAMEN I FAG SIK4009 MIKROBIOLOGI Onsdag 3. mai 2000 Kl. 0900 til 1300 OPPGAVE 1. Beskriv oppbygning, virkemåte og energikrav (bruk gjerne tegninger) hos følgende typer transportsystemer hos bakterier: a) Symport-system. b) Antiport-system. c) Fosfotransferase-system (gruppetranslokering). d) ABC-system (bindingsprotein-avhengig system). OPPGAVE 2. Gi eksempler på og beskriv typiske egenskaper hos slekter eller grupper av grampositive bakterier som er: a) Obligat aerobe. b) Fakultativt aerobe. c) Obligat anaerobe d) Oksygen indifferente. OPPGAVE 3. a) Beskriv hvordan temperatur påvirker vekst og overlevelse hos bakterier og arkebakterier. Angi hvordan disse organismene inndeles etter deres krav til veksttemperatur. b) Hvilke fordeler kan man oppnå ved å kjøle eller fryse næringsmidler? c) Hva forstås med begrepet pasteurisering?

2 OPPGAVE 4. a) Lag en figur som beskriver svovelets kretsløp i naturen og angi slekter eller grupper av bakterier som deltar i prosessene. Besvar dessuten følgende spørsmål: b) Hvilken funksjon har sulfat (SO 4 2- ) i metabolismen til vanlige kjemoheterotrofe bakterier? c) Hvilke funksjoner har sulfat i metabolismen til såkalte sulfatreduserende bakterier? d) Hvilke funksjoner har sulfid (H 2 S) i metabolismen til grønne- og purpursvovelbakterier? e) Hvilke funksjoner har sulfid i metabolismen til kjemolithotrofe svovelbakterier (også kalt fargeløse svovelbakterier)? OPPGAVE 5. a) Beskriv karakteristiske egenskaper hos konjugative plasmider. b) Beskriv hvordan konjugative plasmider og kromosomale gener overføres mellom bakterier ved konjugasjon. (Bruk gjerne F-plasmid hos Escherichia coli som eksempel). c) Forklar hva som forstås med begrepet antibiotika, og beskriv prinsipper for hvordan resistensgener gjør bakterier resistente mot antibiotika. d) Beskriv en eller flere mekanismer for hvordan resistensgener kan overføres fra plasmid til kromosom hos en bakterie. e) Forklar prinsippet for hvordan en bakterie kan bli resistent mot et antibiotikum ved mutasjon. EKSAMEN I FAG SIK 4009 MIKROBIOLOGI Lørdag 19. mai 2001 Kl. 09.00 til 13.00 OPPGAVE 1. Beskriv kort følgende mikrobiologiske begreper:

3 A) Kjemotaksis. B) Penicillinbindende proteiner og penicillinaser (β-lactamaser). C) Vekstfaktorer. D) Endosporer. E) Kardinaltemperaturer ( cardinal temperatures ). F) Anrikningskulturer. G) Arter og slekter av bakterier. OPPGAVE 2. A) En suspensjon inneholder et ukjent antall T4-fag som kan lysere Escherichia coli. Forklar hvordan en kan bestemme antallet virksomme fagpartikler ( plaque forming units; PFU ). Beskriv hva slags vekstmedier, agarmedier, løsninger og annet utstyr som vil trenges for å utføre denne tellingen. B) Beskriv replikasjonssyklus hos temperate fag. Beskriv genoverføring ved spesiell transduksjon. (Bruk gjerne lambda-fag hos E. coli som eksempel). Noen profag kan tilføre vertsbakteriene egenskaper som gjør dem patogene. Gi eksempler på dette fenomenet. C) Noen plasmider og kromosomet hos noen fag replikeres ved en mekanisme som betegnes rullende sirkel ( rolling circle ). Beskriv denne mekanismen for DNAreplikering. OPPGAVE 3. A) Lag en tegning som viser nitrogenets kretsløp i naturen. Vis på tegningen hvilke typer organismer som deltar i de enkelte trinnene i kretsløpet. B) For vekststudier av E. coli benyttes et minimalmedium hvor glukose (5 mm) er det vekstbegrensende substrat. Mediet lages med og uten tilsats av nitrat (20 mm). Etter inokulering inkuberes kulturene under aerobe eller anaerobe betingelser. Tegn idealiserte vekstkurver som viser forventede forskjeller i veksthastighet og vekstutbytte for E. coli ved de fire vekstbetingelsene. Forklar hvordan E. coli utnytter nitrat i sin energimetabolisme (ATP-syntese) og hvordan de fire vekstkurvene reflekterer forventede forskjeller i ATP-utbyttet. C) Hvordan utnytter bakterier som tilhører slekten Pseudomonas nitrat i sin energimetabolisme? Tegn og forklar de samme fire idealiserte vekstkurvene for Pseudomonas, som de det spørres om i oppgave 3 B. OPPGAVE 4.

4 A) Beskriv genetiske, biokjemiske, strukturelle og fysiologiske likheter og forskjeller mellom bakterier ( Bacteria ) og arkebakterier ( Archaea ). B) Beskrive karakteristiske egenskaper hos hovedgruppene av arkebakterier. C) Mange bakterier og arkebakterier kan enda ikke dyrkes i laboratoriet. Hvordan vet man at disse såkalte ikke-dyrkbare organismene eksisterer i naturen, og hvordan greier man å klassifisere dem taksonomisk til en viss grad? EKSAMEN I EMNE SIK4009 MIKROBIOLOGI Onsdag 22. mai 2002 Tid: kl 09.00 til 13.00 Oppgave 1. A) Hvordan vil du gå fram for å isolere bakterier som tilhører slektene Bacillus og Clostridium? Beskriv karakteristiske egenskaper hos disse bakteriegruppene (gramreaksjon, energimetabolisme, etc.). Angi sykdommer som forårsakes av enkelte arter av disse bakteriene. B) Beskriv dannelse av endosporer og oppbygning og egenskaper hos slike sporer. Hvordan omdannes endosporer til vegetative celler. Oppgave 2. A) Beskriv vekstsyklus og formering hos virulente (lytiske) og temperate DNA-fag. Bruk T4- og lambda-fag som eksempler. Hva forstås med begrepene kapsid, profag, lysogene bakterier, burst size og phage conversion? B) Beskriv genoverføring mellom bakterier ved generell og spesiell transduksjon. Forklar hvordan slik genoverføring kan påvises i laboratoriet. C) Hvordan forsvarer bakterier seg mot angrep av fag? Oppgave 3. A) Hva er prinsippet for konservering av næringsmidler med NaCl og sukker. Hvordan klarer noen bakterier å venne seg til vekst i nærvær av både lave og høye saltkonsentrasjoner (dvs. osmoregulere). Hvilke funksjoner og egenskaper har kompatible forbindelser ( compatible solutes )?

5 B) Hvorfor kan ekstremt halofile arkebakterier bare gro i omgivelser med høye NaClkonsentrasjoner? Hvorfor har de ikke kompatible forbindelser? Hva er funksjonen til purpur- membranen ( purple membrane ) som finnes i enkelte halobakterier? Oppgave 4. A) Beskriv bakterier som tilhører Pseudomonas-gruppen. Omtal deres fylogenetiske slektskap. B) Beskriv et definert minimal-medium som er egnet for aerob dyrking av Pseudomonas stammer. Gjør rede for funksjonen til de enkelte komponentene i vekstmediet. (Anta at bakteriene ikke krever vekstfaktorer). A) Hva vil du tilsette vekstmediet ditt dersom det skal brukes til anaerob dyrking av pseudomonader? EKSAMEN I EMNE SIK4009 MIKROBIOLOGI Fredag 30. mai 2003 Tid: kl 09.00 til 13.00 Oppgave 1. A) Beskriv karakteristiske likheter og forskjeller mellom slektene Bacillus og Clostridium. B) Beskriv dannelse av endosporer og oppbygning og egenskaper hos slike sporer. C) Mange slekter i Archaebacteria er isolert fra ekstreme miljø. Kan du beskrive noen egenskaper ved lipidmembranene hos Archaebacteria som gjør de spesielt egnet til å fungere ved høye temperaturer? Oppgave 2. A) Anta at du har en suspensjon som inneholder et ukjent antall T4-fag som kan lysere Escherichia coli. Forklar hvordan en kan bestemme antallet virksomme fagpartikler ( plaque forming units; PFU ). B) Beskriv replikasjonssyklus hos lytiske fag. C) Beskriv replikasjonssyklus hos temperate fag. D) Hvordan foregår overføring av genetisk materiale ved det som heter transduksjon?

6 Oppgave 3. A) Beskriv blandet syregjæring. B) Hvilke bakterier kjenner du som har blandet syregjæring? C) I noen tilfeller dannes det gass fra blandet syregjæring. Hva består gassen av, og hvilken reaksjon dannes den fra? Oppgave 4. A) Lag en tegning som viser nitrogenets kretsløp i naturen. Vis på tegningen hvilke typer organismer som deltar i de enkelte trinnene i kretsløpet. B) Hva mener vi med nitrifisering? C) Hva mener med denitrifisering? D) Hva mener vi med nitrogenfiksering? EKSAMEN I EMNE TBT4110 MIKROBIOLOGI Onsdag 19. mai 2004 Tid: Kl. 9.00 13.00 OPPGAVE 1. Definer eller omtal kort følgende mikrobiologiske begreper som alle er knyttet til grampositive bakterier: A) Endosporer og deres egenskaper (lag gjerne en tegning av en endospore). B) Aktivering, spiring ( germination ) og utvekst av endosporer. C) Stickland-reaksjon. D) Toksin-krystall ( parasporal body, BT-toksin). E) Homofermentative og heterofermentative melkesyrebakterier. F) Streptomyceter (Streptomyces). G) Mycoplasma. OPPGAVE 2.

7 A) Hvordan er F-plasmidet bygget opp, og hva menes med begrepene F +, Hfr og F - celler (stammer) av E. coli? B) Hvordan foregår konjugasjon mellom F + og F - og mellom Hfr og F -, og hva er resultatene av disse konjugasjonene? C) Hvordan kan konjugasjon benyttes til å bestemme plasseringen av gener på kromosomet til E. coli? Hvilken rolle har bruk av mutanter (mutasjoner) i slik genkartlegging? OPPGAVE 3. A) Forklar hvordan flageller hos vanlige bakterier er bygget opp, og hvordan de benyttes til svømming. B) Forklar hvordan bakterier svømmer i et homogent vekstmedium og i et medium med en gradient av en kjemisk attraktant. C) Hvordan er flagellene plassert hos spirocheter, og hvordan benyttes de til svømming? OPPGAVE 4. A) Fototrofe bakterier kan inndeles etter farge (pigmentering), fotosynteseapparat og deres forhold til oksygen og svovel. Angi en inndeling av fototrofe bakterier etter disse kriterier, og angi hvordan denne inndeligen forholder seg til moderne fylogenetisk inndeling basert på 16S rrna-sekvens. B) Hvordan er fotosynteseapparatet plassert og bygd opp hos de ulike gruppene av fototrofe bakterier? C) Hvilke typer av fototrofe bakterier er plassert i samme fylogenetiske gruppe (fylum) som mange vanlige, gramnegative, ikke-fototrofe bakterier? Hvilke evolusjonsmessige slutninger (spekulasjoner) kan en gjøre ut fra denne plasseringen? D) Hvor finnes fototrofe bakterier i naturen? Hvilke økologisk betydning har det at fototrofe bakterier inneholder ulike typer bakterieklorofyll, klorofyll og tilleggspigmenter og har forskjellige fysiologiske egenskaper? OPPGAVE 5. A) Avhengig av type, vil arkebakterier gi positiv eller negativ reaksjon på gramfarging. Forklar hvorfor gramfarging ikke har den samme betydning hos arkebakterier og bakterier?

8 B) Hva er den viktigste forskjellen mellom cytoplasmamembran hos bakterier og arkebakterier? Hvilke fysiologisk betydning har denne forskjellen? C) Arkebakterier inndeles ofte etter hvilke produkter de lager og etter deres krav til vekstbetingelser. Angi en gruppeinndeling av arkebakterier etter disse kriterier og gi en kort omtale av hver gruppe. C) Hvilke funksjoner har bakterierhodopsin og andre rhodopsiner? Hos hvilke type arkebakterier finner en disse? EKSAMEN I EMNE TBT4110 MIKROBIOLOGI OPPGAVE 1. Lørdag 28. mai 2005 Tid: Kl. 9.00 13.00 A) Definer eller beskriv følgende mikrobiologiske begreper: Kompatible forbindelser ("compatible solutes") Kardinal temperaturer Ekstremt halofil og haloalkalifil Psykrofil og psykrotolerant B) Beskriv tre metoder for måling av vekst av bakterier i flytende kulturer. Diskuter mulige feilkilder ved metodene. Kan noen av metodene brukes til å måle vekst av bakterier i faste næringsmidler (f. eks. kjøtt og fisk)? C) Gi en beskrivelse av oppbygning og egenskaper hos endosporer. (Bruk gjerne en tegning). OPPGAVE 2. A) Tegn og beskriv cellevegg hos Gram-negative og Gram-positive bakterier. B) Beskriv hvordan peptidoglykan syntetiseres. Forklar virkemåten for penicillin og begrepet penicillin-bindende proteiner (PBP). C) Beskriv oppbygningen av cytoplasmamembran hos bakterier og arkebakterier. Angi spesielle egenskaper hos cytoplasmamembranen hos hypertermofile arkebakterier og arkebakterier i thermoplasmagruppen (Thermoplasma og Picrophilus). OPPGAVE 3.

9 Gi en kort beskrivelse av de nedenfor nevnte typene (A til C) av fermentering (forgjæring). Angi hvilke typer bakterier som utfører slike fermenteringer, og gi en beskrivelse av disse bakteriene med hensyn på deres energimetabolisme (ATP-syntese), forhold til oksygen, forekomst i naturen, Gram-farging, sporedannelse etc.: A) Homo- og heterofermentative melkesyregjæring. B) Blandet syrefermentering og butandiolfermentering. C) Stickland-reaksjon OPPGAVE 4. A) Gi en generell beskrivelse av plasmider og hvordan de replikeres i bakterieceller. Angi eksempler på egenskaper som kan kodes for av gener på plasmider. Noen plasmider er veldig store (såkalte megaplasmider) og kan derfor kode for mange egenskaper, men hva er forskjellen på et plasmid og et kromosom? B) Definer begrepet Hfr celler og forklar hvordan kromosomale gener overføres mellom Hfr og F - celler av E. coli. Hvordan kan slik genoverføring bestemmes i laboratoriet, og hvordan har konjugasjon blitt brukt til kartlegging (bestemme plassering) av gener? C) Gi en beskrivelse av insersjonssekvenser (IS) og sammensatte transposon. Hvilken betydning har transposon for spredning av antibiotikaresistens mellom bakterier? EKSAMEN I EMNE TBT4110 MIKROBIOLOGI Mandag 29. mai 2006 Tid: kl 1500 til 1900 Hjelpemidler: D. Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt enkel kalkulator tillatt. OPPGAVE 1. A. Tegn og beskriv cellevegg hos gram-negative og gram-positive bakterier. B. Beskriv hvordan bakterier vokser og deler seg i to like store datterceller ved binær fisjon ( binary fission").

10 C. Beskriv virkemåten til penicillin og forklar herunder hvorfor penicillin bare er virksom mot voksende bakterier? D. Gi en kort omtale av ulike typer cellevegg hos arkebakterier (Archaea). Forklar hvorfor penicillin og flere andre antibiotika som er virksomme mot bakterier, ikke virker mot arkebakterier. OPPGAVE 2. Beskriv hvordan DNA overføres mellom bakterier ved de tre nedenfor nevnte prosessene. Angi om DNA-overføringen styres av bakteriene, bakteriofager eller plasmider og angi forutsetninger for at DNA-overføringen skal kunne finne sted og for at den skal kunne påvises i laboratoriet. A. Transformasjon. B. Generell transduksjon. C. Konjugasjon. OPPGAVE 3. A. Et vanlig definert medium for dyrking av E. coli inneholder per liter: glukose, 5 g; K 2 HPO 4, 7 g; KH 2 PO 4, 2 g; (NH 4 ) 2SO 4, 1 g; MgCl 2, 0.1 g; og nødvendige spormineraler i små mengder (ph 7.0). Angi funksjonene til de ulike komponentene i dette mediet. Hva forstås med begrepet vekstfaktorer? B. Beskriv hvordan E. coli forholder seg til oksygen og hvordan denne bakterien syntetiserer ATP i nærvær og fravær av oksygen. C. Hva forstås med begrepene blandet syregjæring og butandiolgjæring? Angi hvilke gjæringsprodukter som dannes og mengdeforholdene mellom disse. Forklar hvorfor en bakterie som utfører blandet syregjæring, kan produsere mer

11 ATP per glukose enn en bakterie med butandiolgjæring? Beskriv en eller flere laboratorietester for påvisning av syre- og gassproduksjon fra glukose hos bakterier. (Gjæring = fermentering). D. Hvorfor brukes E. coli som indikatorbakterie ved vannanalyser? Den patogene bakterien som nylig er funnet i kjøttvarer i Norge har betegnelsen E. coli O103. Hva står for O-en for og hvorfor er den nummerert? OPPGAVE 4. A. Organismer som lever under forhold som vi betrakter som ekstreme, blir gjerne kalt ekstremofile. Angi tre grupper av dyrkbare ekstremofile arkebakterier, og beskriv molekylære mekanismer for hvordan de har tilpasset seg sine ekstreme vekstmiljøer. B. Angi hvordan anaerobe fototrofe bakterier inndeles ut fra deres pigmentering, fotosynteseapparat, forhold til H 2 S og fylogenetisk tilhørlighet. C. Beskriv karakteristiske egenskaper hos to grupper av endosporedannende bakterier. D. Gi en beskrivelse av oppbygning (morfologi) og egenskaper hos endosporer. Hva er en parasporal krystall (også kalt Bt-toksin) og hvilken teknologisk nytte har den? EKSAMEN I EMNE TBT4110 MIKROBIOLOGI Torsdag 31. mai 2007 Tid: kl 09.00 til 13.00

12 Hjelpemidler: D. Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt enkel kalkulator tillatt. Oppgave 1. a. Beskriv først de funksjonene som cytoplasmamembranen alltid har hos bakterier. Forklar dessuten hvilke spesielle funksjoner denne membranen har hos respiratoriske og fototrofe bakterier. b. Beskriv cellevegg hos Gram-positive og Gram-negative bakterier. Forklar virkemåtene for penicillin og lysozym. Hva er et S-lag ( S-layer )? c. Beskriv forskjeller i oppbygningen av cytoplasmamembran og cellevegg hos Bacteria and Archaea. Oppgave 2. a. Lag en figur og beskriv hvordan en bakteriecelle deler seg til to nye celler. Hva er funksjonen til FtsZ, FtsA, og FtsI proteinene? b. Beskriv både indirekte og direkte måter å måle mikrobiell vekst på. c. Hvilke klasser deles virus inn i ifølge Baltimore? Gi eksempler på virus for de forskjellige klassene. d. Forklar generelt viral replikasjon, og beskriv hvordan enkelttråd DNA virus og enkelttråd RNA retrovirus lager mrna og nye genomer. Oppgave 3. a. Definer følgende (mikro)biologiske begreper: - eksponentiell vekst - definert medium - fylogenetisk tre - sekundærmetabolitt - metanogenese b. Beskriv generelle egenskaper for slekten Pseudomonas og vanlig brukte mikrobiologiske og biokjemiske tester for å påvise de. Gi eksempler på kjente arter av Pseudomonas bakterier. c. Forklar forskjellen på heterofermentative og homofermentative melkesyrebakterier, og gi eksempler på slekter innen begge gruppene.

13 d. Beskriv generelle egenskaper til ekstremt halofile Archaea. Hvilke funksjoner har Na + og K + for tilpasningen deres til liv i ekstremt halofile miljø? Oppgave 4. a. Definer hovedgruppene av levevis hos prokaryote mikroorganismer basert på hva slags energikilde, karbonkilde og elektronakseptor de bruker. b. Gi eksempler på organismer innen de forskjellige gruppene, og angi deres energikilde, karbonkilde og elektronakseptor c. Fototrofe bakterier kan inndeles etter farge (pigmentering), fotosynteseapparat og deres forhold til oksygen og svovel. Angi en inndeling av fototrofe bakterier etter disse kriterier, og angi hvordan denne inndelingen forholder seg til moderne fylogenetisk inndeling basert på 16S rrna-sekvens. d. Hvor finnes fototrofe bakterier i naturen? Hvilke økologisk betydning har det at fototrofe bakterier inneholder ulike typer bakterieklorofyll, klorofyll og tilleggspigmenter, og har forskjellige fysiologiske egenskaper? EKSAMENSOPPGAVE I EMNE TBT4110 - MIKROBIOLOGI Eksamensdato: Mandag 2. juni 2008 Tillatte hjelpemidler: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt enkel kalkulator tillatt. Språkform/Language: Bokmål/Engelsk Ved sensurering teller oppgave 1 og 2 25% hver, flervalgsoppgavene teller 25% og det samme gjør innfyllingsoppgavene. For the evaluation problem 1 and 2 has weight 25% each, multiple choice has weight 25% and the same goes for the fill in questions. SVAR PÅ FLERVALGS- OG UTFYLLINGSOPPGAVER SKAL LEVERES PÅ EGET VEDLAGT SVARARK. ANSWERS ON MULTIPLE CHOICE AND FILL IN TESTS ARE DELIVERED ON A SEPARATE ATTACHED REPLY SHEET.

14 Oppgave 1. a) Hvilke faktorer/prosesser er avgjørende for hvordan en populasjon utvikler seg i et økosystem? Hva er de viktigste ressursene for fotoautotrofe organismer? Which factors/processes decide how a population develops in an ecosystem? What are the main resources for photoautotrophic organisms? b) Beskriv hvordan organismer kan klassifiseres fysiologisk/økologisk basert på hva slags energikilde, karbonkilde og elektronakseptor de bruker? Describe how organisms can be classified physiologically/ecologically base on which type of energy source, carbon source and electron acceptor they use? c) Konkurranse om ressurs krever aktivt opptak over cellemembranen. Forklar hvilke tre klasser av membrantransport som finnes, hvordan den generelle strukturen er på transportproteinet og hvilke typene av transportfenomener som finnes? Forklar nærmere ABC-systemet. Competition for resources requires carrier mediated transport across the cell membrane. Explain which tree classes of membrane transport that exist, how the general structure of membrane spanning transporters are, and which types of transport phenomenon that exist? Describe in more detail the ABC system. d) Beskriv de sentrale prosessene i nitrogensyklus, og skisser red/oksnitrogenbudsjettet. Nevn eksempler på mikroorganismer som er involvert i tre av prosessene. Describe the main processes in the nitrogen cycle, and outline the red/oxnitrogen budget. Give examples on microorganisms involved in three of the processes. Oppgave 2. a) Beskriv generelle egenskaper til enterobakterier. Hvilke produkter dannes og i hvilke mengdeforhold under butandiol-fermentering. Describe general properties of enteric bacteria. Which products and in which ratios are produced during butanediol fermentation. b) Nevn hovedgruppene av eukaryote mikroorganismer og beskriv kort spesielle egenskaper som skiller gruppene. What are the main groups of eukaryotic microorganisms. Describe shortly particular properties that characterize each group. c) Beskriv replikasjonsprosessen (7 trinn) i retrovirus Describe the process of replication (7 steps) in retrovirus d) Beskriv generelle egenskaper og viktige slekter av eddiksyrebakterier. Hvordan brukes eddiksyrebakterier industrielt? Describe general properties and important genera of acetic acid bacteria and mention industrial applications of these bacteria.