Fortbewegung von Bakterien Flashcards
Wie können Flagellen angeordnet sein?
peritrich: verteilt auf ganzer Oberfläche
polar: 1 an einem Pol
lophotrich: mehrere an einem Pol
1 polar, 2 lateral (versch. Gene)
Wie wird die Reynolds Zahl berechnet?
R = (avp)/n
n - Viskosität
a - Länge
v - Strömungsgeschw.
p -Dichte der Flüssigkeit
Ab welcher Reynolds Zahl ist eine Flüssigkeit turbulent/laminar?
turbulent: R > 1000 (Mensch in Wasser)
laminar: R < 100 (Bakterium im Wasser)
Welche Bewegungsarten gibt es?
Laufphase: CCW
Taumelphase: CW
–> random walk
random walk + Chemotaxis = biased random walk
Swarming: über Oberfläche (Kolonie)
Twitching: Pilus wird ausgeworfen u. zurückgedreht
- T4P
- ATPase bindet an Maschine –> Pilus wird aufgebaut –> trifft auf Oberfläche –> andere ATPase bindet –> Pilus wird abgebaut –> Bakterium zieht sich voran
Gliding: Motorkomplexe bewegen sich im Bakterium –> Bakterium rollt
- Apparat wandert v. Pol aus, Kontakt m. Oberfläche
- kommt m.Boden in Kontakt –> Adhäsion –> Komplex bewegt sich weiter u. Bakterium bewegt sich in Relation zum Boden
Was haben Archaen anstatt Flagellen?
Archaellum
- verwandt m. T4P
- k. Abbau, sondern Rotation (wie Flagellum, aber Flagellum wächst an Spitze, Archaellum an Basis)
Woraus ist das Flagellum aufgebaut?
Filament aus Flagellin (10-20 Micrometer) mit Kappe
Haken FIlament junction
Haken
Rod/Stab
Basalkörper m. Statoren (Motorproteine, H+ treben Rotation an) und T3SS
Es werden in einem Exp die Gene flgM, rod, flhDC, fliA, fliD und fliK abgeschaltet. Warum können die Bestandteile des Flagellums nicht gebildet werden?
FlgM: Fusion zu Lacz im Cytoplasma –> Sekretion vermindert, aber es ist aber noch alles da
Rod: muss sekretiert werden, sonst entsteht nix
flhDC: nichts wird gebildet, da Masterregulator
fliA: kein Filament
fliD: kein Filament
fliK: kein Filament u. Haken, nur Basalkörper
Wie kann die Expression der Flagellum-Gene gemessen werden?
Fusion von LacZ –> LacZ-Aktivität messen
Woraus besteht der cytoplasmat. Ring?
FliG, FliM, FliN
Wie ist das Proteintransportsystem des Flagellums aufgebaut?
- Membrankomponente FlhA, FlhB
- ATPase ähnl. zu F0F1
- Kanal v. T3SS: 2nm –> alpha-Helicasen passen durch
- FliP, FliR, FliQ –> Kanal helical
- gr. Teil cytoplamsat.
- flhAc (cyoplasmat., c-terminale Domäne)
- Nonamer
- H+-Fluss nach innen, S nach außen
Was ist die Enrgiequelle des Proteinexports? Wie fand man das raus?
- fliHIJ: ATPase-Mutante –> schwimmen nach 20 h
- fliF: Mutante des MS-Rings –> schwimmen nicht
- CCCP: Entkopplerm der H+-Gradienten abbaut; wurd zu WT gegeben –> FlgM wird nicht expr.
- -> pmf
- ATP sekundär
- ATP bindet an Basis v. T3SS –> Entfaltung der Proteine zu alpha-Helices
- H+ strömen in den Kanal
- ATPase fällt ab
Wie funktioniert die Längenkontrolle des Stabs?
- 20 nm
- bei flgG-Mutante wird Rod überprod. –> wird länger
- Braunsches Lipoprotein LppA verbindet IM u. OM u. kann Abstand verändern
- Länge des Rods korreliert m. LppA
- Rod wächst u. trifft auf OM –> Signal, dass Rod lang genug ist –> Kurve m. M-Ring entsteht (Haken)
- -> indirekte Längenkontrolle dr. Physiologie des Bakteriums
Was ist der Haken?
- flexibles Bindeprotein zw. Basalkörper u. Filament (beides starr)
Wie funktioniert die Längenkontrolle des Hakens?
- 55 nm
- fliK-Mutante: sehr langer Haken, k. Filament –> k. Schwimmen
- FlhB: Komponente v. T3SS, für Substratwechsel verantwortl., ohne FlhB nur Haken, k. Filament)
- FlgE: Haken UE
- FliK wird nach außen sekretiert u. bindet an N-Teminus an Sptze des Hakens u. misst Struktur des Hakens u. T3SS –> Substratwechsel
- o. FliK nur kurze Haken
Wie ist das Filament aufgbaut?
- ca. 10 000 Flagellin UE
- Flagellin hat vl. Domänen D2, D3, D0, D1
- Flagellin FliC u. FljB (D0 u. D1 ident., D2 ähnl., D3 versch., vllt. weil D3 Antigen ist)
- TLR5 (Rezeptor) erkennt D0
Warum gibt es Bakterien m. Flagellin aus FliC und welche mit Flagellin aus FljB?
Phasenvariation, Rekombinase erkennt Promotor v. FljB u. ändert ihn –> stochastische Gründe
Was ist die Kappe und was ist ihre Funktion?
- Pentamer
- Chaperon
- Flagellin kommt –> Kappe macht Lücke frei
- dreht sich, da eine helicale Struktur des Filaments benötigt wird
- o. Kappe –> Filament im Überstand
- wenn Filametn abbricht –> Kappen werden immer sekretiert u. neu kann oben rauf
Warum gibt es eine CCW-Rotation?
- Bewegung der Statoren MotA und MotB
- Kolben bewegt sich u. trifft auf Ring –> Ring drhet sich
- Ring ist m. haken verbunden –> Rotation
- H+ strömt ein –> Flap (Klappen) klappt um –> Rotation CCW
Welche Gene/Proteine sind am Aufbau des Flagellums beteiligt und welche Funktion erfüllen sie?
FlhDC: Masterregulator –> schaltet alle nötigen Gene an
fliA: für sigma 28
-sigma 28: misst Abstand und Länge des Filaments und reguliert Klasse 3
FliD: für Kappe v. Filament
fliK: Längenregulator, Regulator des Hakens
FliC: Flagellin
FljB: alternatives Flagellin
FlgM: neg. Regulator v. Klasse 3 –> wird sekretiert u. aktiviert so FliA
Teile die bekanntesten Gene/Strukturen in die 3 Klassen ein!
Klasse I: flhDC, sigma70
Klasse II: HBB, FliA (sigma28), FlgM (anti-sigma28)
Klasse III: Filament, Motorproteine (motAB), Chemotaxis (chAW, cheY, cheB, aer, tsr. tar), flgK, flgM, fliA, fliZ, fliD
Was ist die Funktion von FlgM?
anti-sigma28
Klasse III: bindet an sigma28 –> sigma28 transkribiert nicht
- HBB komplett –> FlgM wird aus Zelle sekretiert –> sigma28 kann Klasse III-Promotoren transkribieren –> Filament kann gemacht werden
