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Bio9 - Mikrobiologie > MAP VL 1 > Flashcards

MAP VL 1 Flashcards

1
Q

Wie erfolgt bakterielles Wachstum? Wie groß ist eine Kolonie nach 18h?

A
  • Wachstum exponentiell durch Zellteilung
  • 109 Organismen nach 18h (E.coli)
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2
Q

Wie sieht die Wachstumskurve einer statischen kultur aus?

A
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3
Q

Worin unterscheiden sich Gram- und Gram+ Bakterien?

A
  • Aufbau der Zellwand, siehe Bild
  • Färbung mit Kristallviolett, durch Zugabe Iod Bildung eines hydrophoben Kristallviolett-Iod-Komplexes
  • Waschen mit Alkohol entfernt Wasser aus Peptidoglykan
    • schrumpft dadurch zusammen und dichtet ab
    • Farbkomplex wird in Zelle eingeschlossen, da die dickere Mureinschicht die Farbe nicht herauslässt
    • dünne Peptidoglykanschicht der gram- nicht dicht genug
  • gram- hat 2 Membranen
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4
Q

Aufbau und Funktion der Cytoplasmamembran

A
  • Phospholipiddoppelschicht
  • Permeabilitätsbarriere
  • Proteinverankerung
  • Energiekonservierung
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5
Q

Wie ist die äußere Membran gramnegativer Bakterien aufgebaut?

A
  • asymmetrisch
    • innen Phospholipide außen Lipopolysaccharide
  • Porine
    • beta-Faltblatt
  • verankert mit Zellwand über Brauns Lipoprotein
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6
Q

Wie ist die Lipopolysaccharidschicht aufgebaut?

A
  • Lipid A
    • Bestandteil der äußeren Membran
    • Endotoxin, löst bei Absterben des Bakteriums pysiologische Reaktion beim Menschen aus
  • Kern-Polysaccharid
    • Kernschicht aus verschiedenen Zuckern
  • O-spezifische Polysaccharide
    • stark verzweigte Zuckerketten
    • bei Organismen unterschiedl.
    • O-Antigen zum Erkennen bestimmter Stämme
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7
Q

Wie ist die bakterielle Zellwand aufgebaut?

A
  • Rückrat aus N-Acetylglucosamin (G) und N-Acetylmuraminsäure (M) die beta 1,4-glykosidisch verknüpft sind
  • an M Peptidkette zur Queervernetzung anderer ZUckerketten, dadurch Stabilität
  • Peptidkette:
    • L-Ala
    • D-Glu
    • mDAP (meso-Diaminopimelinsäure)
    • D-Ala
    • D-Ala
  • Verbindung zw. D-Ala(4) und mDAP unter Abspaltung D-Ala(5)
  • bei grampositiven L-Lys anstatt mDAP und Brücke zu D-Ala mit 5 Gly (Interbridge)
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8
Q

Was ist das “3 für 1” Modell bei der Peptidoglykansynthese?

A
  • bei der Synthese wird ein Strang durch 3 neue ersetzt
  • dabei erst Bindung der neuen Stränge und dann entlassen der alten
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9
Q

Welche Aufgabe hat die Zellwand?

A
  • Formgebung
  • mechanischer Schutz
  • Stabilität gegen inneren Druck (Tugor)
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10
Q

Was sind die Bestandteile des Cytoskeletts?

A
  • Fts Proteine (filamentös temperaturempfindlich) -> FtsZ
    • Ähnlichkeit zu Tubulin
  • MreB
    • ähnlich wie Actin
    • Formgebung der Zelle
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11
Q

Wie funktioniert die Zellteilung?

A
  • Zunächst Verlängerung der Zelle und Replikation
  • dann Bildung von Zellteilungsapparat (Divisom) in Zellmitte bei Stäbchen
    • FtsZ bildet Ring aus und weitere Proteine assoziieren
    • u.a FtsA (ähnlich Actin, Anker für FtsZ und Cytoplasmamembran)
    • u.a. ZipA
  • Auseinanderziehen der Chromosome
  • Septumbildung durch Dempolimerisation des FtsZ Ringes bis zur Trennung der Zellen
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12
Q

Wie wird die Zellmitte bei der Zellteiliung definiert?

A
  • Min System
  • MinD bildet Spiralförmige Struktur in Zelle, die zwischen Polen zirkuliert
  • MinC hilft MinD an Cytoplasmamembran zu binden
  • MinC und MinD hemmen Zellteilung
  • MinE ossziliert ebenfalls zwischen Polen und inhibiert MinC und MinD
  • dadurch vermehrte Konzentration von MinC und MinD an den Polen und Zellteilung in Mitte wird nicht inhibiert
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13
Q

Welche aktiven Transporter gib es in der Cytoplasmamembran?

A
  • “einfache” Transporter
    • Uniporter, Antiporter, Symporter
  • Gruppentranslokation
    • Phosphorylierungskaskade
  • ABC-Transporter
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14
Q

Wie viele Moleküle ATP entstehen im:

EMP-Weg?

KDPG-Weg

Tricarbonsäurezyklus?

A
  • EMP (Glykolyse): 2 ATP
  • KDPG: 1 ATP
  • Tricarbonsäure: 2 ATP
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15
Q

Was ist die Ausbeute des Citratzykluses?

A
  • 6 NADH / H+
  • 2 FADH2
  • 2 ATP
  • 4 CO2
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16
Q

Wie ist die F1F0 ATP Synthase aufgebaut?

A
  • Alpha UE haben gleich Konformation
  • alle Beta UE haben unterschiedliche Konformationen
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17
Q

Wie rotiert der Rotor der ATP-Synthase?

A
  • c Untereinheit sind Helices mit protonierten Aspartat
  • a Untereinheit mit 2 Halbkanälen
  • unprotonierter ASP wird durch ARG stabilisiert, dadurch Aufbau mechanischer Spannung
  • Proton dringt in Intermembranhalbkanal und bindet an ASP, keine elektrostatische Stabilisierung und Entspannung, dadurch Rotationsbewegung
  • benachbarte c Untereinheit kommt in Bereich des ARG im Stator, gebundes Proton löst sich und diffundiert durch Matrixhalbkanal weg
  • negativ geladene ASP geht elektrostatische WW zu ARG ein und mechanische Spannung wird aufgebaut
  • Ausgangsposition wieder hergestellt
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18
Q

Was ist die chemiosmotische Hypothese?

A
  • Elektronentransport in einer Elektronentransportkette aus mehreren Redox-Molekülen und dabei Aufbau eines elektrochemischen Protonengradienten
  • pmf (proton motive force)
    • Konzentrationsgradient
    • elektrischer Gradient
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19
Q

Wofür wird die protonenmotorische Kraft genutzt?

A
  • Antrieb Flagellum
  • Transport von Molekülen (Sekundärtransporter)
  • Bildung ATP (F1F0-ATPase)
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20
Q

Was ist der Embden-Meyerhof-Parnas Weg? (EMP)

Was sind die Schlüsselreaktionen?

A
  • Glykolyse
  • Glucose -> Pyruvat
  • Schlüsselreaktion (Bildung Reduktionsäquivalente und ATP)
    • Glycerinaldehyd-3-phosphat
      • Glycerinaldehyphosphat-Dehydrogenase
      • NAD -> NADH + H+
    • 1,3-Bisphosphoglycerat
      • 3-Phosphoglycerat Kinase
      • ADP -> ATP
    • 3 Phosphoglycerat
  • Bildung von 2 ATP
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21
Q

Ablauf der Glykolyse

A

Stoffe:

  • Glucose
    • Hexokinase
  • Glucose-6-phosphat
    • Glucose-6-phosphat Isomerase
  • Fructose-6-phosphat
    • Phosphofructokinase
  • Fructose-1,6-bisphosphat
    • Aldolase
  • Dihydroxyacetonphosphat + Glycerinaldehyd-3-phosphat
    • Triosephosphatisomerase
    • Glycerinaldehy-3-phosphat Dehydrogenase
  • 1,3-Bisphospoglycerat
    • Phosphoglyceratkinase
  • 3-Phosphoglycerat
    • Phosphoglyceratmutase
  • 2-Phosphoglycerat
    • Enolase
  • Phosphoenolpyruvat
    • Pyruvatkinase
  • Pyruvat
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22
Q

Was ist der KDPG-Weg?

A
  • Entner-Doudoroff-Weg
  • nur in Bakterien
  • Glucose zu Pyruvat
  • Zwischenprodukt KDPG
    • 2-Keto-3-desoxy-6-phosphogluconat
  • Gluconat kann verstoffwechselt werden
  • nur 1 ATP (vgl. Glykolyse 2 ATP)
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23
Q

Wie wird Pyruvat weiter verwendet?

A
  • aerobe Atmung
  • anaerobe Atmung
  • Gärung
  • AS-Synthese

Atmung:

  • Pyruvat
    • Pyruvat-Dehydrogenase
    • Bildung 2 NADH + H+
  • AcetylCoA
    • in den Zitronensäurecyklus
    • Bildung 2 ATP, 6 NADH + H+, 2 FADH2
24
Q

Wie sieht die Atmungskette aus und welche verkürzte Variante gibt es?

A
  • Komplex I: NADH-Dehydrogenase
  • Komplex II: Succinat-Dehydrogenase
  • Komplex III: Cytochrom-c-Reduktase
  • Komplex IV: Cytochrom-c-Oxidase

Verkürzte Atmungskette aus 2 Komplexen, kein Cytochrom c enthalten

  • Komplex I: NADH-Dehydrogenase
  • Komplex II: Ubichinol-Oxidase
25
Q

Was wurde beim Luria-Delbrück-Experiment festgetsellt?

A
  • Experiment zur Resitenzbildung gegenüber Bakteriophagen
  • Sollte Hypothese widerlegen, dass Mutationen als Reaktion auf geänderte Bedingungen in der Umwelt passieren (Adaptionshypothese)
  • Alternative Hypothese: Mutationen geschehen auch zufällig ohne Selektionsmechanismen
  • Bakterien wurden angezüchtet und anschließend einem tödlichen Phagen ausgesetzt
  • nach 24 bis 48 h wurde Zahl der Kolonien von resistenten Bakterien gemessen
  • für Hypothese 1 würde man Poisson Verteilung mit geringer Fluktuation erwarten
  • tatsächlich gab es aber gelegentlich eine hohe Anzahl an resistenter Kolonien, bei denen frühe Mutationen stattgefunden haben müssen, dadurch hohe Varianz die gegen Poisson-Verteilung sprechen
26
Q

Wie kann der lithotrophe acidophile Metallsulfidstoffwechsel genutzt werden?

A
  • Sulfid (HS-) bildet mit vielen Metallen unlösliche Mineralien und Erze
  • bei geringer Metallkonzentration ist Abbau erst wirtschaftlich wenn diese durch mikrobielle Laugung konzentriert werden
  • besonders bei Pyrit (FeS2) und Kupfersulfid (CuS) genutzt
27
Q

Wie funktioniert die mikrobielle Laugung bei Kupfererzen?

A
  • Oxidation von Sulfidmineralien
  • Sulfid in Kupfersulfid CuS wird durch A. ferrooxidans zu SO42- oxidiert -> Cu2+
  • Cu2+ entsteht aber auch spontan durch Reaktion mit Fe3+
    • Fe3+ durch bakterielle Oxidation gebildet
  • Cu2+ wird in Ausfallbecken geleitet und reagiert dort mit Fe0 (Eisenschrott) zu Cu0 + Fe2+
  • Fe2+ wird in Oxidationsbecken gepumpt, dort wird es von eisenoxidierenden Chemolitotrophen zu Fe3+ oxidert
    • A. ferrooxidans / L. ferrooxidans
  • saure Fe3+ haltige Flüssigkeit wird wieder dem CuS zugeführt
28
Q

Wie funktioniert die mikrobielle Laugung im Kohleabbau?

(Propagationszyklus)

A
  • Pyrit (FeS2) ist häufig in Steinkohle enthalten
  • FeS2 reagiert langsam mit O2 und Wasser wodurch sich Fe2+ und Schwefelsäure bildet welche dissoziiert
  • A. ferrooxidans und L. ferrooxidans nutzen Fe2+ als Elektronendonor und oxidieren es zu Fe3+
  • das entstandene Fe3+ reagiert mit vorhandenem FeS2
  • dadurch steigert sich die Reaktionsgeschwindigkeit stetig und immer mehr saure Nebenprodukte entstehen
29
Q

Welche ökologischen Folgen hat die Nutzung des lithitrophen Metallstoffwechsels?

A
  • saure Minenabwässer bei Kohleabbau (Propagationszyklus) könnenden pH-Wert anliegender Gewässer ändern
  • außerdem wirken im Abwasser enhaltene Metalle und Schwermetalle toxisch
  • gelangt Fe2+ vom anoxischem Grundwasser in anliegende Gewässer kann von Bakterien zu Fe3+ oxidiert werden und anschließend zu Rost (Fe(OH)3) reagieren
30
Q

Was ist Bakteriorhodopsin und wie funktioniert es?

A
  • Protein in Cytoplasmamembran von bestimmten Spezies d. Haloarchaea
  • an Lys-Rest ist carotinoidähnlches Pigmentmolekül, das Retinamolekül gebunden
  • liegt in trans Form und protoniert vor
  • kann Licht bei 570 nm absorbieren
  • dadurch Anregung und Konformationsänderung in cis Form
  • dabei Transport von H+ auf andere Membranseite
  • danach Rückkehr zu trans-Form und Aufnahme H+
31
Q

Unter welchen Bedingungen wird Bakteriorhodopsin genutzt?

A
  • bei begrenzter Sauerstoffversorgung
  • löst Bakteriorhodopsin Synthese aus
  • dadurch Änderung der Farbe auf rötlich-purpur
32
Q

Wofür wird Bakteriorhodopsin genutzt?

A
  • lichtvermittekte ATP Synthese
    • keine Verwendung von Chlorophyll daher auch keine Photosynthese
  • Weiterer Nutzen von aufgebauten H+ Gradienten:
    • Na+ H+ Antiporter
    • Aufnahme Aminosäuren durch AS Na+ Symporter
    • Aufnahme von weiteren Nährstoffen zur Regulation des osmotischen Gleichgewichtes
    • Antrieb Flagellenmotor
33
Q

Wie funktioniert die Photosynthese allgemein?

A
  • Anregung der Antennenpigmente durch Licht
  • Weitergabe an Reaktionszentrum
  • Anregung des Startproteins, dadurch erhält dieses deutlich negativeres Redoxpotential
  • Weitergabe der Elektronen in der Reihenfolge des Redoxpotentials zu positiveren Bestandteilen des Reaktionszentrums
  • dabei “Pumpen” von Elektronen über die Membran und Aufbau Protonengradient
  • Damit genierien von ATP
34
Q

Was ist der Unterschied zwischen Chlorophyll und Bakteriochlorophyll?

Wie sind sie aufgebaut?

A
  • Chlorophyll wird für oxygene Photosynthese genutzt
  • Bakteriochlorophyll für anoxygene Photosynthese
    • nutzt langwelligeres Licht
  • Grundstruktur Porphyrin mit Magnesium im Zentrum
  • langkettiger Alkohol zur Verankerung in photosynthetischer Membran
  • spezifische Substituenten machen unterschiedliche Chlorophylle aus
  • diese und Proteinumgebung bestimmen Absorbtionsspektrum
35
Q

Was sind Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen oxygener Photosynthese und anoxygener Photosynthese?

A
  • Gemeinsamkeiten:
    • Energie zur Bildung von ATP kommt aus dem Licht
    • zum Aufbau von Zellmaterial wird Kohlenstoff von CO2 (autotroph) oder organischen Verbindungen (heterotroph) genutzt
  • Unterschied:
    • Um Reduktionskraft zur Generierung von NAD(P)H aus NAD+ (für Synthese Zellmaterial benötigt) zu erhalten werden verschiedene Quellen genutzt
    • Oxygen: H2O → 1/2 O2 Sauerstoff ist Abfallprodukt
      • Wasseroxidase-Komplex benötigt
    • Anoxygen: H2S → S0 → SO42- Sulfat oder andere Stoffe sind Abfallprodukte
36
Q

Was sind Carotinoide und welche Aufgabe haben sie in Photorophen?

A
  • lichtabsorbierende Moleküle mit langen konjug. π-System
  • absorbieren überwiegend blaues Licht, für Färbung von Bakterien verantwortlich, da sie Farbe d. Chlorophyll überdecken
  • Energie kann an Reaktionszentren weitergeleitet werde
  • dienen aber eher als Schutz vor toxischen Sauerstoffspezies
  • intensives Licht kann Photooxidationsreaktionen auslösen wobei reaktiver Singulettsauerstoff entsteht, welcher Photosyntheseapparat oxidieren und damit außer Funktion setzen kann
37
Q

Bei welchen Bakterien läuft die anoxygene Photosynthese ab?

A
  • Proteobakterien (Purpurbakterien)
  • grüne Schwefelbakterien
  • grüne Nicht-Schwefelbakterien
  • grampositive Bakterien (Heliobakterien)
  • Acidobakterien
38
Q

Wie läuft die anoxygene Photosynthese ab?

A
  • PS ähnelt PS I oder PS II
  • zyklische Photophosphorylierung
    • Elektronen durchlaufen Formal einen Kreislauf
  • spezielles Paar Bakteriochlorophyll wird angeregt
  • dadurch Veränderung des Redoxpotentials des Reaktionszentrums P870 von +0,5 V auf -1,0 V
    • (P870 - Purpurbakterien)
  • Weitergabe der Elektronen entlang der Elektronentransportkette (Bakteriochlorophyll, Chinone(PS II) bzw. Fe-S Zentren (PS I), Cytochrom bis es wieder das das spezielle Paar Bakteriochlorophyll erreicht und sich P870 sich im Ausgangszustand E0’ = +0,5 V befindet
  • Während des Elektronentransportes werden Protonen über die Membran befördert
39
Q

Wie erzeugen Purpurbakterien NADH

A
  • Reverser Elektronenfluss
  • NAD(P)H wird als Träger von Redoxenergie genutzt um CO2 auf das Redoxnivau der Zele zu reduzieren, dabei wird Zellmaterial aufgebaut
  • Elektronen der Elektronendonatoren (H2S z.B.) wandern auf Chinone in Chinonpool
  • Chinone mit E0’ = 0V haben jedoch zu positives Redoxpotential um Elektronen auf NAD+ zu übertragen (-0,32V)
  • Elektronen aus Chinonverbrauch werden unter ATP Verbrauch entgegen dem thermodynamischen Gradienten bewegt und NADH gebildet
  • umgekehrte Aktivität des Komplexes I der Elektronentransportkette
40
Q

Wie funktioniert die oxygene Photosynthese?

A
  • besteht aus 2 Reaktionszentren
    • Photossstem 1 - P700
    • Photosystem 2 - P680
  • Redoxpotential von P680 ist positiver als das von O2/H2O daher können Elektronen bei der Spaltung von Wasser auf P680 fließen
  • Licht regt P680 an, wodurch Redoxpotential negativer wird und Elektronen über Chinone und Cyt zu P700 wandern
    • dabei Pumpen von Protonen
    • nicht zyklischer Elektronenfluss
  • vor eintreffen der Elektronen bei P700 wurde dieses PS angeregt und hat ein Elektron abgegeben welches zur Reduktion von NADP+ genutzt wird
  • bei ausreichend NADPH geht Elektron zurück in Elektronentransportkette zw. PS II und PS I um Protonen zu pumpen (zyklischer Elektronenfluss)

Merke:

Das Redox-Potenzial des reduzierten Fe-S-Akzeptors von

Typ I-RC ist deutlich negativer als das des Chinon-

Akzeptors von Typ II-RC!

41
Q

Was ist der Unterschied zwischen PS I und PS II?

A
  • PS I:
    • Fe-S Cluster als Elektronenakzeptor
    • NAD(P)+ kann direkt reduziert werden, da Redoxpotential der Fe-S Cluster deutlich negativeres Redoxpotential besitzt als NAD(P)+
  • PS II:
    • Chinone als Elektronenakzeptor
    • NAD(P)+ muss über reversen Elektronenfluss reduziert werden, da Chinone zu positives Redoxpotential besitzen
42
Q

Was sind Virulenzfaktoren?

A

Zellkomponenten (meist Proteine) die für die Ausprägung pathogener Eigenschaften erforderlich sind

43
Q

Nenne die Phasen der Wirtsbesiedlung

A
  • Kontakt mit Pathogen
  • Adhäsion
  • Eindringen
  • Besiedlung und Wachstum
44
Q

Beschreibe den Virulenzfaktor Adhäsine

A
  • Pili, Fimbrien und andere
  • Fimbrien mit Kohlenhydratrezeptoren, welche Kontakt zu Wirtsmembran herstellen
  • Zur Adhäsion wichtig
45
Q

Wozu dienen Proteinsekretionssysteme?

A
  • Phase Eindringen ins Epithel
  • scheiden bestimmte Proteine aus
    • Enzyme und bakterielle Toxine
46
Q

Welche Sekretionssysteme gibt es?

A

Sec-abhängige

  • Typ II
  • Typ V

Sec-unabhängige

  • Typ I
  • Typ III
  • Typ IV

Sec:

  • generelles Sekretionssystem
  • transportiert Proteine in Vorstufen als Präproteine
  • Energie aus pmf
  • Protein faltet sich nach Transport
47
Q

Wie funktioniert Typ I Sekretionssysten?

A
  • sec unabhängig
  • ABC Exportsystem mit Translokationspore in äußerer Membran
  • Transport von Toxinen u.a. alpha-Hämolysin (E.coli)
48
Q

Wie funktioniert das Typ II Sekretionssystem?

A
  • Sec abhängig
  • Multiproteinkomplex wird genutzt
  • darunter ATP bindendes Protein, was in Cytoplasmamembran veranert ist
49
Q

Wie funktioniert das Typ III Sekretionssystem?

A
  • Sec-unabhängig
  • führt zellschädigende Enzyme in Wirt ein
  • Ausbildung von Poren über beide Membranen
  • Effektorproteine werden durch nadelförmige Struktur in Wirtszelle injiziert
  • ATP Verbrauch
50
Q

Wie funktioniert das Typ IV Sekretionssystem?

A
  • Sec-unabhängig
  • Multiproteinkomplex
  • ähnlich dem Konjugationsapparat
  • Abgabe von DNA-Protein-Komplexen
    • Konjugation
    • Transformation (DNA Aufnahme)
    • Effektorprotein Translokation
51
Q

Wie funktioniert das Typ V Sekretionssystem?

A
  • Sec-abhängig
  • Information zu Translokation ist in Polypeptidkette selbst enthalten
  • bildet vermutlich Pore durch die der aktive Teil des Proteins geschleust wird
52
Q

Wie funktioniert das Typ VI Sekretionssystem?

A
  • wie Typ 3 aber ohne die Bildung von Poren
  • nadelförmige Struktur wird durch mechanische Kraft durch Membranen getrieben
  • verwandt zu Bakteriophagen
53
Q

Erkläre den Virulenzfaktor Toxine

A

Porenbildende Toxine

  • führen zu Zusammenbruch von Ionengradienten
  • oder direkt zur Lyse der Zellem

Hemmung Proteinbiosynthese

  • Modifikation Ribosome
  • Modifikation Translationsfaktoren

Eingriff in Signaltransduktion

  • Aktivierung Second Messenger z.B
  • Veränderung Ionenfluss über Membran
54
Q

Nenne 3 pathogene Vertreter

A
  • Escherichia
  • Salmonella
  • Yersinia
55
Q

Nenne Virulenzfaktoren, in welcher Phase sind sie wochtig?

A
  • Adhäsine
    • Adhäsion
  • Exotoxine
    • Besiedlung / Wachstum
  • Sekretionssysteme
    • Besiedlung / Wachstum
  • Flagelle
    • Kontakt
  • Effektorproteine
    • Besiedlung / Wachstum
  • LPS
    • Besiedlung /Absterben

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