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MiBi MAP > MAP Themen > Flashcards

MAP Themen Flashcards

1
Q

Zellhülle der gram+ Bakterien

A
  • Peptidoglykan (Murein)
  • Cytoplasmamembran
  • Proteine
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Q

Zellhülle - Peptidoglykan/Murein

A
  • in g+ und g-
  • Grundstruktur der bakteriellen Zellhülle
  • stabilisierende und schützened Exoskelettstruktur
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3
Q

Peptidoglykan/Murein - Funktionen

A
  • Stabilität
    • ZW, verantwortlich dafür, dass die Zelle dem hohen intrazellulären Druck standhält
  • Formgebung
    • Feste ZW kompensiert für Flexibilität der Phospholipidmembran
    • Bestimmt Form der Zelle
  • Unbegrenztes Wachstum
    • Ständige Vergrößerung und Teilung
  • Stoffwechselaktives Kompartiment
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4
Q

Peptidoglykan/Murein - Aufbau, BEstandteile

A
  • 2 Bestandteile
    • Glykan-Rückgrat (x2)
      • N-Acetylglucosamin G, N-Acetylmuraminsäure
      • Beta-1,4-glycosidische Verbindung à Angriffsstelle für Lysozym, Liquidität, Turgordruck, Zelle platzt
    • Peptidbrücke
      • Verbindet Glykanstränge
      • Muraminsäure
  • Bibasische Aminosäure (DAP/Lys) ermöglicht tail to tail Verknüpfung der Peptidreste
  • Der Glykanteil variiert in Bakterien nur geringfügig (O oder N-Acetylkation)
  • Der peptidteil kann sich insbesondere zwischen
  • Quervernetzung
    • Enzymatische Transpeptidierung
    • Energiebereitstellung von Abspatung Alaninrest
    • Knüpfung D-Ala-DAP-Bindung
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5
Q

Zellhülle - Proteine

A
  • Braunsche Lipoproteine
    • Verankerung des Mureins mit der Außenmembran über das Braunsche Lipoprotein
    • Abundantes Protein
    • Häufig
    • Kovalent mit Peptidteil verbunden
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6
Q

Zellhülle der gram- Bakterien

A
  • Äußere Membran
    • LPS
  • Peptidoglykan/Murein
  • Cytoplasmamembran
  • Proteine
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7
Q

Zellhülle gram- Bakterien - Äußere Membran (LPS)

A
  • Äußere Membran
    • Assymetrisch (innen Phospholipide, außen LPS)
    • Diffusionsbarriere für große Moleküle (u.a. viele Antibiotika)
    • Permeabel für kleinere hydrophile Moleküle (bis ca. 600 Da)
    • Lipopolysaccharid (LPS)
      • A Teil
        • Essentiell
        • Überlebenswichtig
      • Kernpolysaccharid
        • Seitenketten
        • Variabel
      • O-Spezifische Polysaccharide
      • Funktion
        • Schutz
        • Strukturelle Integrität
        • Erhöht negative Ladung der Membran
        • Adhäsion an Oberflächen
        • Sensititvität gegenüber Bakteriophagen
        • Relevant in Pathogenität von gram- bakterieen (Antigenwirkung, Endotoxin)
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8
Q

Wachstumskurve einer statischen Kultur

A
  • Nur ein Nährmedium
  • Es wird kein neues Medium hinzugefügt bei Verbrauch
  • Messung optische Dichte einer Bakterienssuspension
  • Wachstumsrate proportional zur optischen Dichte
  • Lag phase: Neusynthese von Transportproteinen und Enzymen
  • Log phase: hauptsächlich Ribosome
  • Post-__exponentielle Phase: Flagellen, Chemotaxis
  • Entwicklung der Zellzahl in der exponentiellen Phase:
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9
Q

Binäre Zellteilung

A
  • Teilen in der Mitte
  • Bildung Septum in der Mitte
  • Einstülpung Zellwand
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10
Q

E. coli Zellteilung

A
  1. Längenwachstum
    • Repliziert Chromosom
  2. Trennung deer Chromosomen, Nukleoide
    • Voraussetzung für nächsten Schritt
  3. Z-Ring-Bildung
    • FtsZ: Protein, filamentous temperature sensitive
    • Signal für den nächsten Schritt
  4. Divisombildung
    • Proteinkomplex zuständig für Peptidoglykansynthese
    • Wird an FtsZ-Ring rekrutiert
  5. Einschnürung Septum
  6. Teilung
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11
Q

FtsZ

A
  • Protein für Zelllteilung
  • Filamentous temperature sensitive
    • Bei 30°C funktional
    • WT bei 42° normal
    • Ftsz Mutante wird lang, kein Septumbildung
  • Tubulin-homolog
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12
Q

MinCDE System

A
  • Erkennung der Zellmitte
  • Mutanten der Gene können nicht Septum in der Zellmitte bilden
  • Können Mitte nicht lokalisieren
  • Minizellen beinhalten keine DNA

Vermehrung nicht möglich

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13
Q

MinCDE Komponenten

A
  • MinC
    • Inhibitor der Z-Ring Bildung
  • MinD
    • Bildet Membrananker für MinC
    • ATPase Aktivität
    • MinCD bildet in vivo einen heterodimeren Komplex
  • MinE
    • Verdrängt MinCD von der Membran
    • Möglicherweise durch Auflösung des Heterodimers
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14
Q

MinCDE -Oszillation

A
  • Mechanismus der Zellmitte-Lokalisierung und Septumbildung in der Zellmitte
  • System oszilliert zwischen den Polen
  • wandern von einen Zellpol zur nächsten
  • MinC-GFP markiert
  • MinE-GFP markiert
  • Modellaufstellung
    • Lokalisierung FtsZ, MinCD und MinE
  • MinCD wandert zu Polen, gefolgt von MinE, welches MinCD verdrängt
  • über Zeit gesehen in der Mitte der Zelle Konzentration von MinCD am geringsten
  • so kann in der Mitte FtsZ ausbilden
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15
Q

Bedeutung der protonenmotorischen Kraft

A
  • Elektronentransport
    • Respiration
    • Photosynthese
  • Transport
  • Flagellenbewegung
  • ATP Herstellugn
    • Biosynthesen
    • Transport
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16
Q

Zuckertransporter in E.coli

A
  • Maltose-ABC Transporter
    • ABC Transporter
  • Lactose-System
  • PEP-PTS
    • Phosphoenolpyruvat-Phosphotransferasesystem
    • Dient der Hexose-Aufnahme, vorwiegend Glucose
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17
Q

Maltose-ABC Transporter

A
  • Maltase/Maltodextrin-Transport von E. Coli
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18
Q

Maltose-ABC-Transporter - Struktur

A
  1. Rot: Periplasma
    • Bindeprotein
    • Substratgebundener Zustand bindet an Transmembrandomäne
  2. Blau und Gelb: innere Membran
    • Transmembrandomäne
  3. Lila, Grün: Cytosol
    • ATP-Bindedomäne
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19
Q

Maltose-ABC_Transporter Funktionsweise

A
  1. Maltosebindeprotein und Maltose im Periplasma
  2. Bindung Maltose und Maltosebindeprotein à Konformationsänderung zu geschlossenen Zustan
  3. Bindung geschlossene Transmembrandpmän ATP bindet MalK
  4. Konformationänderung der ATP-Domäne à Konformationsänderung der Transmembrandomäne (Kanalproteine)
  5. Durch ATP-Hydrolyse Originalzustand der Proteine
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20
Q

Lactose-System

A
  • Sekundärer Transportsystem
  • PMF-abhängige Symbporter
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21
Q

Lactose-System Struktur

A
  • Blau: Lactose
  • Transporter 1 Protein
  • 12 Transmembrandomänen
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22
Q

Lactose-System Funktionswweise

A
  • Protonengradient (Atmungskette)
  • Lactosepermease (LacY) bindet Lactose und Proton
  • Lässt Lactose und Proton ins Cytoplasma
  • H+ kannin ETK wieder in Periplasma eingeschleust werden
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23
Q

PEP-PTS

A
  • Gruppentranslokation –
  • Phosphoenolpyruvat – Phosphotransferase System
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24
Q

PEP-PTS Komponenten

A
  • Enzym I à unspezifisch
  • Enzym II (A,B,C) à Spezifisch
  • Histidinprotein à unspezifisch
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25
Q

PEP-PTS Funktionsweise

A
  • Phosphatrest von PEP auf EI übertragen
  • Übertragung auf HPr
  • Übertragung aus E II
  • Phosphorylierung des Substrats aus Periplasma in EIIC
26
Q

PTS

A
  • Phosphorylierungs-Reaktion ist nicht wie bei Phosphokinasen ATP und Mg2+, sondern PEP-abhängig
  • Enzym E I = durchgreführte Reaktion ist pleiotrop = steht generell allen PTS-Zucker Transporten zur Verfügung
  • Von E II katalysierte Reaktion ist eine spezifische Reakiton = jeder PTS-Zucker hat ein eigenes E II
  • Mutationen in HPr oder E I = unspezifische Auswirkungen, d.h. kein PTS-Zucker kann mehr verstoffwechselt weren
  • Mutationen in E II = spezifisch, d.h. es ist immer nur ein PTS-Zucker-Stoffwechselweg betroffen
27
Q

Energiegehalt in PTS-Systemen

A
  • Die Phsophorylierung besitzen vom PEP bis E II B den gleichen Energiegehalt
  • Befinden sich nahezu im GGW
  • Erst bei Phosphorylierung des Substrates (PTS-Zucker) findet starker Energieabfaöö statt
  • Nur in Gegenwart von PTS-Zuckern wird das Reaktionsgleichgewich nach rechts gezogen
28
Q
  • Beispiele für PTS Zucker
A
  • Glucose
  • Fructose
  • Trehalose
  • Mannitol
  • GluNAC
  • Mannose
29
Q
  • Nicht-PTS-Zucker
A
  • Lactose
  • Maltose
  • Arabinose
  • Galactose
  • Ribose
  • Xylose
30
Q

Bacteriorhodopsin

A
  • Nicht in Bakterien, sondern Halophilen Bakterien
  • Integrales Membranprotein
  • Protonenpumpendes Chromoprotein
  • Sekundärstrukturelemente
    • 7 Helikale Bereiche, die die Membran durchspannen
    • In 7. Transmembran Helix ist an Lysinrest Retinal gebunden
  • Retinal
    • All-trans-Retinan
    • Cofaktor
  • Salzkonzentrationen an Sättigungsgrenze
  • Aerobier
  • Nutzen Bacteriorhodopsin unter Sauerstoffmangel
  • Große Mengen an Bacteriorhodopsin in Membran, purpur
31
Q

Bacteriorhodopin - Lichtreaktion

A
  • Nach Richtreaktion all-trans-Retinal à 13-cis-Retinal
  • Protonierte Schiffsche Base ihre Position in Protein verändert von Innenseite zur Außenseite wander
  • Proton wird zunächst aus saure AS übertragen und auf Außenseite freigesetzt
  • Retinalcofaktor geht wieder in Grundzustand über
  • Saure AS wird mit H versorgt
  • Geht in all-trans Konfiguration über
32
Q

Anaerobe Fütterungsketten

A

Respiration ohne Sauerstoff

  • Links:
    • ausreichend Sulfat als Elektronenakzeptor
    • Sulfatreduzenten spielen entscheidende Rolle
    • Vollständige Mineralisation des Kohlenstoffs bis zum CO2
  • Rechts
    • Monomere zu Gärungsprodukten umgesetzt
    • Syntrophe (auf Partner angewiesen) Gärer, die primäre Gärungsprodukte weiter zu Acetat verstoffwechseln
    • Homoacetogenese C1-Verbindungen, H2 zu Acetaat
33
Q

^Gärung

A
  • In Abwesenheit von externen Elektronenakzeptoren, daher keine E-Transportkette
  • Ausscheidung noch relativ energiereicher reduzierter Endprodukte
    • Organische Säuren und/oder Ethanol
    • Daneben Freisetzung von CO2 und H2
  • Unvollständiger Abbau von Zuckern unter anaeroben Bedingungen
  • Vermeidung von Reduktionsäquivalenten
34
Q

Alkoholische Gärung

A
  • Abbau von Glucose unter anaeroben Bedingungnen zu Ethanol
  • Energiegewinnung 2 ATP aus Glykolyse
  • Regeneration des Cofaktors NAD+
35
Q

Sulfatreduktion - Typen

A
  • Unvollständige Oxidierer
  • Vollständige Oxidierer
  • Autotrophe
36
Q

Sulfatreduktion - Unvollständige Oxidierer

A
  • Oxidieren organische Säuren über Pyruvat zu Acetyl-CoA und scheiden Acetat aus
37
Q

Sulfatreduktion - Vollständige Oxidierer

A
  • Oxidieren Fettsäuren, KH oder Aromaten über Acetyl-CoA bis zum CO2
  • Bei Biomineralisation von organischen Verbindungen besonders wichtif
  • In marineen Umgebungen
  • Sulfatkonzentration höher im Meer
  • Akkumullierung Biomasse in Gewässer
    • Biomasse in obere Zone kann oxisch umgesetzt werden –> aerobe Atmung Mineralisierung
    • In tiefen Shcichten
      • Gärung
        • Acetat als Hauptprodukt
        • Kann auch oxidiert werden
    • Verstoffwechseln Gärungsendprodukte
38
Q

Sulfatreduktion - Autotrophe

A
  • Nutzen H2 als E-Quelle und fixieren CO2 über den Acetyl-CoA-Weg oder den reduktiven Trikarbonzyklus (nur bei Anaerobiern)
39
Q

Schritte der Sulfatreduktion

A
  • Sulfat gelangt in Zelle über Symport mit Protonen (1)
    • Energieverbrauch
  • Aktivierung Sulfat mithilde ATP-Sulfurylase (2)
    • Mit ATP zu APS
    • Pyrophosphatase in zwei mol. Anorg. Phosphat
    • GGW in Richtung APS
  • APS durch APS-Reduktase 2e- Schritt zu Sulfit (3)
    • AMP wird wieder freigestzt
    • AMP mit ATP zu 2 ADP
  • 2 ADP mit 2 Pi über ATPSynthase zu 22 ATP phosphorylierten (8)
    • 6 Proteonen verbrauch
  • 2 E-reiche Bindungen wurden verbraucht, 2 E Bindungen geknüpft à keine E-Konservierung! Protoenenpotential
  • Aufbau Protoenenpotential Möglichkeit
  • H2 als e-Donator und Protoenen Quelle, DH spaltet 4 Moleküle (5)
    • 8 Protonen
      • 6 für ATP-Synthase
      • 2 für Symport
    • En
  • Energetisches Nullsystem
  • Pyrophosphatasen bauen Protonenpotential auf
40
Q

Anoxygene Phototrophe Bakterien

A
  • Unterschiedliche Elektronendonatoren
    • Z.B. Schwefelwasserstoff
  • Keine O2 Bildung
  • PS I ODER PS II ohne Wasserspaltung
  • Ernährungsweisen
    • unterschiedlich
41
Q

Beispiele Anoxygene Phototrophe Bakterien

A
  • Purpurbakterien (Schwefel und Nicht-Schwefel)
  • Grüne Schwefelbakterien
  • Grüne Nicht-Schwefel Bakterien
  • Heliobakteriien
42
Q

Winogradsky-Säulen - Anreicherungsverfahren für anoxygenen phototrophen Bakterien

A
  • Kulturen in Glassäulen
  • Winogradsky-Säulen
  • von oben belichtet
  • ansonsten abgedeckt
  • Nicht-Schwefelpurpurbakterien
    • Befüllung
      • Proteinlösung -> Erde -> Sand
      • Begießen Gewässerprobe
      • ganzeoben auf Deckel Lichtfilter
        • bei 800-900 nm: Bakterien mit Bchl a
        • bei 900-1100 nm: Bakterien mit Bchl b
  • Schwefelpurpurbakterien und Grüne Schwefelbakterien
    • Befüllung
      • Faulschlamm, Gips, Erde
        • Umgebung die Sulfatatmung begünstig
        • Freiisetzung H2S
  • Schwefelpurpur
    • mag nicht zu hohe Konzentrationen H2S, Schicht daher etwas oberhalb
  • Grüne Schwefelbakterien
    • üblicherweise ausgeprägt resistent höherer Konzentrationne
    • Wachstum direckt überhalnn
43
Q

Purpurbakterien

A
  • Schwefel, nicht-Schwefel
  • RC durch ringförmig angeordnete Proteinkomplexe umgeben
  • diese PK enthalten BChl a, Bezeichnung LH
44
Q

Grüne Schwefelbakterien

A
  • obligat photolithoautotroph
  • H2S als e-Donator für PS
  • reduktiven Zitronensäurezyklus als CO2 Fixierung
  • große Chlorosomen
    • bis zu 250 000 BChl Moleküle
    • keine direkte Interaktion mit RC
  • BChl a bindenendes Protein (FannerMatthews-Olson) FMO Protein zwischengeschaltet
  • Basalschicht weggelassen
  • Spektrale Eigenschaften der Pigmente in jeweiligen Ketten (?)
    • erlauben Energietransfer von den Pigmenten in AS bis RC
    • BChl c (742nm) ,d,e in Chlorosomen in Rotbereich kurzwelligere Anregungswellenlängen als BChl a in Basalplatte
    • BChl a in Basalplatte (792 nm) kurzwelliger als BChl a in FMO Proteinen
    • BChl a in FMO (805 nm) kurzwelliger als im RC (865 nm)

Energiegefälle, sodass thermodynamisch möglich vorgeschaltete Pigmente ihre E an nachgeschaltete Pigmente weiterzugeben

45
Q

Grüne Nicht-Schwefel Bakterien

A
  • photolithoautotroph oder chemoorganoheterotroph
  • CO2 Fixierung: 3 Hydroxypropionatzyklus
  • Wasserstoff als e-Donator oder org. Verb.
  • kleine Chlorosomen
  • bis zu 50 000 BChl Moleküle
46
Q

Heliobakterien

A
  • keine CO2 Fixierungsweise
  • Ernährung
  • Lebensweise Photoorganoheterotroph (oder Chemo)
  • obligate anaerobier
  • nacktes Homodimeres RC
  • keinerlei Antennensysteme nachgewiesen
47
Q

Reaktionszenrten

A
  • Komplexe von integralen Membranproteinen
  • Stattfindungsort der Ladungstrennung
    • Nach Lichtabsorption wird Elektron auf ein negatives Redoxppotential gebracht
  • nur 1 PS in jeweiligen Organismen
48
Q

PS I

A
  • Homodimere
  • Fe-S-Zentren als Elektronencarrier
    • 4F-4S-Zentrum
    • Cystein-Schwefel
    • 1 der 4 Eisenionen Valenzwechsel durchlaufen (+3 à +2 bzw. +2 à +3)
49
Q

PS II

A
  • Heterodimere (dunkel und hellmagenta)
  • Chinon (Q) als Elektronencarrier
    • Fettlösliche Elektronencarrier
    • 2 Carbonylgruppen
    • Einzeln nacheinander reduziert werden können
50
Q

Merke

A
  • Das Redox-Potential des reduzierten Fe-S-Akzeptors von Typ I-RC ist deutlich negativer als das des Chinonakzeptors von Typ II-RC
51
Q

Antennen

A
  • Pigment
    • Versch. Varianten von Antennensystemen,, da RZ alleine nicht ausreichend
    • Unterschiedliche AS in unterschiedlichen Organismen sorgen für effizientes Lichtsammeln
  • Chlorosomen
    • Lichtsammel(antennen) Komplexe der Grünen Bakterien
    • Lipidmonoschicht Kompartimente
    • riesege Anzahl v bChl c, d und e eingeschlossen
    • Größe kann variieren
52
Q

Räuber unter gramnegativen Bakterien

A

Beispiel: Bdellovibrio bacteriovorus

53
Q

Bdellovibrio bacteriovorus

A
  • Halbmondförmig
  • Bakterien fressender Blutsauger
  • Annährung an stäbchenförmige Zelle
  • Schwimmt frei herum bis mit Beute zusammenstößt
  • Bohrt in Wirtszelle hinein
  • Verlust des Falgellums
  • Entry in periplasmatischen Raum
  • Vergrößerung des Räubers
  • Abrundung Wirtszelle à Bdelloplast
  • Räuber teilt sich in mehrere kleine Zellen
  • Lyse der Beutezellwand, Platzen, Freisetzen der geteilten Räuberzellen
54
Q

Bacteriocine

A
  • für Baktereien toxisch Peptide
  • Ribosomal synthetisierte Peptide, die Prokaryoten ausscheiden und die andere Prokaryoteen durch unterschiedlche Mechanismen abtöten
  • Eine Klasse bilden die Lantibiotika, Peptide, die die ungewöhnliche Aminosäure Lanthionin enthalten
  • Lanthioninringe entstehen in Petpiden in denen Cysteinreste mit mod. Serinresten oder Threoninresten, die mehrere AS-Reste entfernt sind, Schwefelbrücke ausbilden
  • Keine Redoxlabile Disulfidbrücke sonder Verknüpfung
55
Q

Bacteriocine Beispiel Nisin

A
  • Lactococcus Lactis
  • Nisin A wirkt gegen gram+ Bakterien
  • Gram+ Krankheitserreger in Rohmilchprodukten werden abgetötet von Nisin A à macht diese Produkte für uns menschen erträglich
  • Wirkmechanismus
    • N-Terminus bindet an Lipid 2, Vorstufe bei ZW Synthese, an Außenseite
      • Lipophiler Carrier + Disaccharid + Pentapeptid à Lipid II
    • Verhinderung weitere ZW Synthese
    • Keine Neuen Zuckerbindungen
    • Nisin A an Lipid 2 an Außenseite wird festgehalten
    • Begünstigt Insertion der C-terminalen Domäne in die Membran
    • C-terminale Domönene Oligomerisieren, bilden Pore in Membran à Potentiale brechen zusammen
56
Q

Symbiontische Bakterien in Wurzelknöllchen

A
  • Stickstofffixierung
  • Pflanzen scheiden Flavonoide aus (Startsignal)
    • Luteolin
    • Genistein
    • Verbindungen mit 2 aromatischen Ringen
  • Bakterien sensen die Flavonoide
  • Produktion Nodulationsfaktoren
    • Enthält 3 Kopien N-Acetyl-Glucosamin
    • Eines Sulfatiert
  • Pflanze reagiert mit Ausbildung Infektionsschlauch
  • Bakterien können durch Infektionsschlauch ins Innere der Wurzell eindringen
  • In Pflanzenwurzel werden B einzeln in gruppen von Pflanzenmembran umgeben
  • Bakteroide ändern Form
  • Werden zu stickstoffixierenden Sklaven ausgebildet
  • Wechselwirkung der Pflanzen und Bakteroide
57
Q

Pflanzenpathogene Bakterien

A
  • Agrobacterium tumefaciens
  • Pectobacterium carotovorum
  • Erwinia amylovora
  • Pseudomonas syringae
58
Q

Agrobacterium tumefaciens

A
  • Wurzelhalstumoren
59
Q

Pectobacterium carotovorum

A
  • Abbau der Zellwandkomponente Pektin
  • Verlust der Stab. Der pflanzl. ZW
  • Kartoffel, Karotten etc.
60
Q

Erwinia amylovora

A
  • Feuerbrand
  • Abfallen und Bräunung der Blätter
  • Über Blüte in Pflanze mithilfe bestäubende Insekten
  • Wandert durch Leitbündel
  • Systemische Vermehrung innerhalb ganze Pflanze
  • Produziert Exopolysaccharide à verstopft Leitbündel
  • StofftrANSport unterwindet
  • Exopolysaccharide ziehen Insekten an, Zyklus
61
Q

Pseudomonas syringae

A
  • epiphylle bakteriuen
  • Infizieren Blätter
  • Über trichome oder geöffnete Stomata
  • In intrazellulären Raum
  • Typ III-Sekretionssysteme
  • Massenhafte Vermehrung
  • Effektorproteine inserieren
  • Nekrosen
  • Ice Nucleation
    • Kristallationskeim
    • An bohnen

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