E Lecture 06 Flashcards
Fermentation
Abbau organischer Stoffe ohne externe Elektronenakzeptoren zur Energiegewinnung
Acetogenese
Hydrolyse
Methanogenese
Wo kommt H2 her?
Von Fermentationsprozessen
=> flüchtig, verschwindet in Weltraum
Syntrophie
Beide partner haben Vorteil
E.g. Ethanolgärung
Abbau von Kohlenstoffverbindungen (Kurzkettige Fettsäuren)
Kopplung zweier Reaktionen
Ethanolgärung (H2 entsteht, aber pos. Gibbs Energie, kann nicht selbstständig ablaufen) und Methanogenese (neg. Gibbs energie)
Cellulose Abbau
Nur durch Mikroorganismen
E.g. in Pansen der Kuh
Oxidationsstufen von Schwefel
-3 (-NH2, NH3), 0 (molekularer Stickstoff N2), +1 (distickoxid N2O), +2 (stickoxid NO2-), +3 (Nitrit NO2-), +4 (Stickstoffdioxid NO2), +5 (Nitrat NO3-)
Nitrifizierung & Denitrifizierung
Nitrit/Nitrat produktion (oxidation von Ammonium zu Nitrit zu Nitrat) vs verwendung von Nitrit/Nitrat (Assimilation zu Aminosäuren, verwendung von Nitrat als elektronenakzeptor (anaerob))
Ammonium
NH4+
Nitrit
NO2-
erstes stabiles Zwischenprodukt im Stickstoffkreislauf
Stickstoffixierung
Nur Mikroorganismen und Haber-Bosch
Wurzelknöllchen
Leguminosen
alpha-rhizobien
rötliche Flüssigkeit: Leghemoglobin (Puffert O2 => Nitrogenase braucht anaerobe Bedingungen)
Formierung:
Flavonoide locken Rhizobien zu Wurzelhaar
Rhizobien scheiden Nod-Faktor aus (nodulation) => Wurzelhaar beginnt sich einzurollen
Bakterien bilden Infektionsschlauch
=> Knöllchenbildung, Bildung Leghemoglobin, Stickstofffixierung
Reduktion zu Bacteroiden (Speicherstoffe => PHP (polyhydroxybutyrat))
Nitratatmung
Denitrifikation
Nitrat als Stickstoffquelle für Synthese Stickstoffhaltiger Verbindungen (assimilatorische Nitratreduktion) oder als alternativer e- Akzeptor für Nitratatmung (dissimilatorische Nitratreduktion)
Salpetersiederei
Mauersalpeter
Salpeterplantagen
Nutzung für Schwarzpulver
=> Fäkalien, Blut etc.
Salpeterkrieg in Chile: Vogelscheisse => machte Salpetersiedereien in Europa überflüssig
Anammox
NO2- (Nitrit) reduziert zu NO, weiter zu Hydrazin N2H4, weiter zu N2
Ammonium als e- Donor
In Anammosom von speziellen Bakterien
=> ATPase zu Energiegewinnung
Protonenfluss von Anammosom in Cytoplasma
Regulationsmechanismen
Kontrolle der Enzymaktivität
Translationskontrolle
Transkriptionskontrolle (bei Bakterien grossteil der Regulation)
Shine-Dalgarno Sequenz
Ribosomen Bindungsstelle
Multicystronische mRNA
mehrere Gene hintereinander, selten Introns => Gene sind kompakter
Sigma 70 Faktor
Transkription von “Housekeeping” genen
Bindet -35 und -10 Basen upstream von mRNA beginn
Pribnow-box
TATAAT
Eine der Bindungsstellen für sigma Faktor
Stärke des Promotors
Je näher an Consensus sequenz, desto stärker bindet sigma faktor
Transkriptionsrichtung
5’-3’
Terminator
Hairpin mit viel Us, weil AT bindung schwächer als GC
Sigma faktor
Für verschiedene Regulons (Gesamtheit der Gene, die durch einen bestimmten Regulator transkribiert/reguliert werden)
Regulatoren
Meist Helix-Loop-Helix motiv proteine, symmetrische Dimere, die an bestimmten Sequenzen in grosse Furche der DNA binden können
Bilden palindromische Sequenzen
Positive und negative Regulation
Prokaryoten meist negative Regulation
=> mit oder ohne Ligand gebunden
Operator
Bindungsstelle für Repressor oder Aktivator
Lac Operon
Positive und negative Regulation
Allolactose bindet Repressor => fällt ab
wenig Glucose = cAMP bindet Aktivator
=> Lac operon ein bei - Glucose und + Lactose
Maltose Operon
Aktivierungsbindungsstelle weiter upstream von Promotor
Einschalten wenn Maltose vorhanden => Maltose als Induktor für Aktivator
cAMP
keine Glucose: hohes cAMP
kann Glucose binden
cAMP = Aktivator
Hitzeschock Wahrnehmung in E. coli
DnaK (Chaperon) bindet RpoH (Protease)
Bei höheren Temp werden Proteine denaturiert binden an DnaK => RpoH kann hitzeschock gene aktivieren
Zweikomponentenrgulation
Receptorkinasen autophosphorylieren => phosphorylieren Responseregulator, der Transkription auslöst
Posttranskriptionelle Regulation
Weniger häufig als bei Eukaryoten
Regulatorische anti-sense RNA bindet an mRNA und blockiert Translation
Riboswitch => RNA selbst detektiert Metabolit (remnants from RNA-world)
RNA self-binding?
RNA Abbau
Riboswitch
Biolumineszenz
Leuchtreaktion durch Quorum Sensing
=> sekretion von signal
=> aktivierung von Lumineszenzgenen
=> sehr energieaufwändig
=> mindestanzahl bakterien für sinnvolles leuchten (=> auch Virulenzfaktoren)
