Grundlagen der Prokaryoten Flashcards
Nenne sie vier chemische Elemente, die hauptsächlich die Trockensubstanz
prokaryotischer Zellen bilden.
- Kohlenstoff
- Wasserstoff
- Sauerstoff
- Stickstoff
Nennen sie drei durch Bakterien hervorgerufene humane Infektionskrankheiten und
den jeweiligen Erreger.
- Pneumonie (Streptococcus pneumoniae)
- Anthrax (Bacillus anthracis)
- Clostridien-Enteritis (Clostridium difficile)
Nennen sie sechs monomere Bestandteile, die im Murein von E.coli enthalten sind.
- N-Acetylglucosamin
- N-Acetylmuramin
- D-Alanin
- L-Alanin
- Diaminoprimelinsäure
- D-Glutaminsäure
Bennenen sie 4 unterschiedliche Bestandteile des Moleküls
Phosphatidylethanolamin (=Phospholipid der Zytoplasmamembran).
- Glycerin
- Fettsäuren
- (Monoalkyl-)Phosphat
- Ethanolamin
Welche Schichten der Zellhülle müssen die Antibiotika Penicillin und Tetrazyklin
(Inhibitor der Translation) passieren, um bei einem gramnegativen Bakterium an
den Wirkort zu gelangen?
Penicillin:
- ggf Schleimkapsel & S-Layer
- äußere Membran
Tetrazyklin:
- äußere Membran
- Zellwand
- Zytoplasmamembran
Durch welche Mechanismen transportiert E.Coli Glucose über seine beiden
Membranen in die Zelle?
- Phosphortransferasesysteme (Gruppendelokalisation)
- Substrat wird durch periphere Membranproteine phosphoryliert (Energie aus Phosphoenolpyruvat)
- Import durch Transmembranproteine
Warum wird die 16-S rRNA als molekulare Uhr zur phylogenetischen Einordnung
von Prokaryoten bezeichnet?
- erfüllt in allen Bereichen des Lebens die gleiche Funktion
- stark konserviert und ausreichend lang
Durch welche Art der Bewegung und welche Energiequelle ermöglichen bakterielle
Geißeln die Fortbewegung?
- rotierende Geißel, mittels Rotor & Stator
- in Zellhülle verankert
- abgewinkelter Ansatz ermöglicht passives Schlagen
- Energie aus Protonenpotential (Elektromotor)
Nennen Sie 5 chemische Elemente, aus der die DNA aufgebaut ist.
- Kohlenstoff
- Sauerstoff
- Stickstoff
- Wasserstoff
- Phosphat
Warum müssen Peptide der bakteriellen Zellwand eine Diaminosäure
besitzen?
- netzartiges Peptidoglykan besteht aus Ketten & Zuckerderivaten
- mDAP des Tetrapeptids 1 binden an D-Ala Tetrapeptids 2
- mDAP des Tetrapeptids 2 bindet an D-Ala des Tetrapeptids 1
⟶ komplexe Netzstruktur
Nennen Sie drei Hauptfunktionen der Cytoplasmamembran von Bakterien.
Abgrenzung:
- Schutz vor äußeren Substanzen, Aufrechterhaltung eines Konzentrationsgradienten (Permeabilitätsbarriere)
gezielter Im- & Export
- Nährstoffe
- Stoffwechselprodukte
Nennen Sie 3 bakterielle Speicherstoffe.
- Polyphosphat
- Polyhydroxidettsäuren
- Poly-𝛼-D-Glucose
Welche konkrete Energiequelle nutzen ABC-Transporter?
ATP
Definieren sie Primär- und Sekundärstruktur (von Proteinen) und nenne sie
zwei häufige Sekundärstrukturen.
Primärstruktur:
- Aminosäuresequenz
Sekundärstruktur:
- Wasserstoffbrückenbundungen zwischen Primärstrukturen
- 𝛼-Helix & 𝛽-Faltblatt
Definieren sie und geben sie jeweils einen Wert in entsprechender Einheit
an, um die Umgebung für extreme Lebensweisen zu beschreiben.
Psychorophilie:
- Leben in kaltem Umfeld (12-15 °C)
Halopilie:
- Leben in extremer Salzkonzentration (5-10%)
Hyperthemrophilie:
- Leben in extremer Hitze (+70°C)
Acidophilie:
- Leben in niedrigem pH-Wert (pH 2-3)
Nennen Sie vier Nahrungs- und Genussmittel, die mit Hilfe von
Mikroorganismen hergestellt werden und beschreiben sie deren Beitrag.
Bier ⟶ Gärung durch Bierhefe
Joghurt ⟶ Gerinnung durch Milchsäurebakterien
Brot ⟶ Volumenzunahme durch Hefe
Schimmelkäse ⟶ Geschmack & Aussehen durch Pilze
durch Pilze bedingt (eukaryotische Mikroorganismen) (4/4)
18.)
Beschreiben sie kurz den Aufbau bakterieller Geißeln, den Mechanismus
Ihrer Bewegung und die genutzte Energiequelle.
- bestehen aus Flagellin, profimal & distal assembliert
- mittels Rotor & Stator zu Drehbewegung fähig (Geißel schlägt passiv)
- in Zellhülle verankert
- Nutzung eines Protonenpotentials
Welchen Prozess ihnhibieren Penicilline?
- Hemmung der bakteriellen Zellwandsynthese
- binden an Transpeptidasen
- keine Querverbindung im Peptidoglykan möglich
Nennen Sie 3 mechanisch unterschiedliche Gruppen von aktiven
Transportsystemen in der bakteriellen Zytoplasmamembran.
- primär aktive Transporter
- sekundär aktive Transporter
- Gruppentranslokation
Geben Sie jeweils beide funktionellen Gruppen an, deren Verknüpfung die
folgenden Bindungstypen ergeben und nennen Sie jeweils ein biologisch relevantes Beispiel
1.) Phosphatester
2.) Phosphoanhydrid
3.) Thioester
4.) Ether
5.) Peptide
1.) Phosphatester
⟶ Phosphatgruppe + Alkohol (DNA)
2.) Phosphoanhydrid
⟶ zweite Phosphatgruppen (ATP)
3.) Thioester
⟶ Carbonsäure + S-H-Gruppe (Acetyl-CoA)
4.) Ether
⟶ zwei Alkoholgruppen (Lipide von Archäen)
5.) Peptide
⟶ Aminogruppe & Carboxylgruppe (Proteine)
Nennen Sie zwei Antibiotika, die die Synthese der bakteriellen Zellwand inhibieren.
Penecillin & Vancomycin
Beschreiben Sie kurz die Bedeutung folgender Enzyme bei der Replikation
genomischer DNA
- ) DNA-Helikase
- ) DNA-Polymerase III
- ) DNA-Polymerase I
- ) DNA-Gyrase
- ) DNA-Ligase
1.) DNA-Helikase
⟶ trennt Doppelstrang auf
2.) DNA-Polymerase III
⟶ Teil des Replisoms, elongiert replizierenden Einzelstrang
3.) DNA-Polymerase I
⟶ ersetzt RNA-Primer durch DNA
4.) DNA-Gyrase
⟶ erzeugt negative Überspiralisierung
5.) DNA-Ligase
⟶ verbindet zwei Okazaki-Fragmente
Beschreiben Sie die Zusammemsetzung des Kernenzyms der bakteriellen RNA-
Polymerase. Welche zusätzliche Untereinheit ist für die Promotorerkennung
erforderlich?
RNA-P
- Protein mit 5 UE
- Kanäle für transkribierenden DNA-Strang, sowie mRNA
- terminale Domäne (upstream) zur Erkennung von US-Region der DNA
- TATA & -35 von Sigma-UE erkannt
Erläutern sie die Funktion folgender Komponenten der Translation.
- ) tRNA
- ) Aminoacyl-tRNA-Synthase
- ) N-Formyl-L-Methionin
- ) P-Ort
- ) A-Ort
1.) tRNA
⟶ bindet spez. an AS, als Triplet chiffriert und entsprechend mRNA-Matritze an Peptidkette
2.) Aminoacyl-tRNA-Synthase
⟶ Bindung AS an passende tRNA
3.) N-Formyl-L-Methionin
⟶ Aminsäure des Startcodons, Mehtionin mit Ameisensäurerest
4.) P-Ort
⟶ Ort im Ribosom, an dem die beladene tRNA verschoben wird, nachdem ihre AS an Peptidkette
5.) A-Ort
⟶ Akzeptorort für beladene tRNA im Ribosom
Erläutern Sie die Begriffe
- ) stumme Mutation
- ) missense Mutation
- ) nonsense Mutation
- ) Leserastermutation
1.) stumme Mutation
⟶ ohne phäntotypische Auswirkung
2.) missense Mutation
⟶ Einbau einer falschen AS
3.) nonsense Mutation
⟶ vorzeitiger Abbruch der Peptidkettenverlängerung
4.) Leserastermutation
⟶ Insertion/ Deletion von Nukleotiden, nachfolgende Triplets verschoben, falsche AS kodiert
Wie heißen die Mechanismen horizontalen Gentransfer?
- Konjugation
- Transduktion
- Transformation
Nennen Sie drei globale Stoffkreisläufe, an denen Prokaryoten beteiligt sind.
- Stickstoffkreislauf
- Schwefelkreislauf
- Kohlenstoffkreislauf
rdnen Sie die Komponenten den Zellhüllen von grampositiven, gramnegativen
Bakterien und Archaeen zu
Etherlipide, Esterlipide, Teichonsäure, äußere Membran mit Lipopolysacchariden, Peptidoglykan
Etherlipide: Archaeen Esterlipide: g+ & g- Teichonsäure: g+ äußere Membran mit Lipopolysacchariden: g- Peptidoglykan: g+ & g-
Definieren sie die Begriffe Symporter & Antiporter.
Symporter
⟶ sekundär aktives Transportsystem, schleust Substrat und Kopplungsion gleiche Richtung
Antiporter
⟶ schleust Substrat in entgegengesetzte Richtung
Welche zwei Typen chemischer Bindungen müssen bei der Synthese der
bakteriellen Zellwand außerhalb des Zytoplasmas geknüpft werden.
Proteinbindung (NH & COO-) & glykosidische Bindung (zwei Zuckerderivate)
Welche Rolle spielen
- ) Polyhydroxyfettsäuren
- ) Endosporen
- ) Cayophycin
1.) Polyhydroxyfettsäuren
⟶ Energie-Speicherstoff in Bakterien
2.) Endosporen
⟶ sehr resistente Ausbreitungseinheit/ Überdauerungsform von Bakterien bei ungünstigen Umweltbedingungen
3.) Cayophycin
⟶ Stickstoffspeicher in Bakterien
Warum kann die DNA nur an einer der beiden Stränge kontinuierlich repliziert
werden und wie löst DNA-Polymerase III dieses Problem?
- DNA-P nur 5´-3´Richtung
- gegenläufiger Strang mit Okazaki-Fragmenten synthetisiert (scheibenförmig um Replisom)
- für jedes Fragment neuer RNA-Primer, hinter DNA-P1 durch DNA ersetzt
- DNA-Ligase verbindet OF zu ganzheitlichem Strang
Nenne Sie drei Merkmale, in denen sich Bakterien von Archaeen unterscheiden.
- ) Bakterien haben Zellwand aus Peptidoglykan, Archaeen-Zellwand sehr variabel
- ) Bakterien haben Esterbindungen in Phospholipiden ihrer Zytoplasmamembran, Archaeen haben Etherbindungen
- ) RNA-P bei Bakterien kleiner und einfacher als bei Archaeen
Charakterisieren sie die Unterschiede zwischen den zwei Zellmembranen
gramnegativer Bakterien.
Zytoplasmamembran:
- Phospholipiddoppelschicht
- symetrisch, integrale & periphere Proteine für aktiven Stofftransport
- Transduktion von Signalen
- Permeabilitätsbarriere
- Aufrechterhaltung von Konzentrationsgradienten
äußere Membran:
- asymmetrisch
- Phospholipide & Lipopolysaccharide
- Transport kleiner Moleküle durch Porine
- kein Gradient oder Energiegewinnung
- Präsentation von Kohlenhydratketten
Bennenen Sie die beiden Proteine, die das Laktose-Operon regulieren.
Lac-Repressor & CAP (catabolite activator protein)
Beschreiben sie Unterschiede zwischen der Promotorerkennung (Transkription) bei
Bakterien und Achaeen unter Verwendung von:
- Rho-Faktor
-Transkriptionsfaktor B
- TATA-Box-Bindeprotein
- Bakterien-Promotor: TATA & -35 Region, von Sigma-UE gebunden
- Archaeen-Promotor: TATA, von TATA-Box-Bindeprotein erkannt
- INIT & BRE von Trankriptionsfaktor B erkannt
- Rho-Faktor extrinsischer Terminationsfaktor, Kick-Off von Proteinen an der RNA, Abbruch der Transkription
Erläutern sie kurz folgende Komponenten der Translation
- ) EF-Tu
- ) EF-Ts
- ) Shine-Dalgarno-Sequenz
1.) EF-Tu
⟶ temperaturstabiler Elongationsfaktor, transportiert passende Matritze zur tRNA und an die A-Stelle des Ribosoms
2.) EF-Ts
⟶ temperaturstabiler Elongationsfaktor, Aufnahme der tRNA an A-Stelle verbraucht wird
3.) Shine-Dalgarno-Sequenz
⟶ vorgelagerte RNA Sequenz (komplementär 16s rRNA), initiiert Proteinbiosynthese
- Unterscheidung von Met als Initiator von Met in Kettenmitte)
