MIBI

Question 1

Luria Delbruck Experiment (fluktuationstest)

Answer 1

Mutationen in Bakterien spontan und ohne Selektionsdruck Mechanismus.

Mit Fluktuationstest -> Mutationsrate bestimmen (noch heute so)

Je mehr Bakterien beim Verteilen auf den kleineren Gefäßen mutiert waren, desto höher ist ihr Anteil in den folgenden Generationen. Der Anteil in den großen Gefäßen bleibt jedoch gleich. Man betrachte die Menge an gewachsene Bakterien (da Mutiert) und dank den Unterschied der 2 Standardabweichungen bewiesen das es Spontane und nicht induzierte Mutationen sind.

Question 2

Virulenzfaktoren in Humanpathogene Bakterien

Answer 2

Ermöglichen die Besiedlung des Wirtes und die Vermehrung innerhalb des Wirtsorganismus

Mechanismen: Proteinsekretionssysteme

• *Anhäsion (Adhäsine)** : an der Ziel Zelle durch Fimbrien (Ms Typ und Mr Typ; reaktion mit homologe rezeptoren der Wirtszelle) und Pili ( ermöglichen austausch DNA und RNA)
• *Selbstschutz**: durch Kapseln aus Polysacchariden, als Schutz vor Abbau durch Phagocytose
• *Leukozidine**: Stoffwechselprodukte die Phagozyte schädigen
• *Antigen diversität**: Täuschung des Immunsystem durch änderung der Antigenstruktur
• *Endotoxine**: Lipopolysaccharide (LPS) rufen beim Wirt eine starke Immunreaktion vor ( Gram -) ( beim bakteriellen tod werden sie freigesetzt)
• *Exotoxine**: werden von Bakterien sezerniert und gelanden selbständig zu den Zielzelle ( Porenbindende Toxine)

Virulenzfaktoren für Invasion:
Sekretionssysteme zur Übertragung von Effektorproteine in die Zielzelle ( Protease, Streptokinase)
Biofilm bildung: anheftung Bakterieller gemeinchaft, Schutz vor Antibiotika
Toxine: Porenbindende Toxine -> Ionen Gradienten zusammenbruch, oder Lyse
hemmung Proteinbiosynthese durch Translationsfaktoren oder Ribosomale Protein Modifikation
Eingriff in Signaltransduktionsweg -> Ionenflüsse beeinflusst.

Beispiel Virulenz in Lunge:Mycobacterium tuberculosis obere atemwege:streptococcus pyogenes Epidermis: Borrelia burgdorfi Darmentrackt: Salmonella enterica

Question 3

Antennensysteme in Phototrophen

Answer 3

Antennenkomplex: Aggregat aus proteingebundene Antennenpigment (photorezeptoren)
-> Photosynthetische reaktionszentren in chlorosomen ( art Organell), hier absorbieren und sammeln lichtenergie -> Energie weiterleitung an Reaktionszentren über Proteine ( FMO)

Antennen enthalten:

• Pigmente in große Überzahl, aber in stochiometrisches verhältniss gebunden
• Die Pigmente absorbieren Licht => angeret => elektronen des Konjugierten doppelbindungsystem wird im höheren Orbital angehoben
• Diese anregungsenergie pflanzt sich als Exciton fort, von angeregtes pigment zum nächsten bis hin zum Reaktionszentrum -> Energie verlust dabei, wodurch Excitionenfluss zum Zentrum führt (kopplung)

Phycobilisomen: bei Cyanobakterien und Rotalgen (offenkettige lineare Tetrapyrrolfarbstoffe= Phycobiline)
farbstoffe sind an Chromoproteine gebunden.
Phycobilisomen (Lichtsammel komplex) sind aufgesetzt auf den Reaktionszentren II auf der Membraninnenseite.
Aufbau: mehrere zentralen Proteinzylinder-> darauf radiär angelegte proteinstäben (nahe zentrum Phycocyanin, nahe ende Phycoerytrin)-> einzelne multimere proteinscheiben-> phycobilin

Question 4

phycobilosom bild

Answer 4

.

Question 5

Antennensystem

Answer 5

.

Question 6

Bedeutung Differenzierte zellen in Filamentösen Cyanobakterien

Answer 6

• *Akineten( dauerform)** : Große, dickwandige , reservestoffreiche Überdauerungszellen, entstehen stets aus einer vegetativen Zelle
• *Heterocysten** ( N₂-Fixierer): Spezialisierte Zellen in den die ( aeroben) Fixierung des molekulares Stickstoff ( N₂) durch Nitrogenase System stadtfindet. In einigen Arten können sie zusätzlich als Dauerform fungieren. Dicke Zellwand, besondere Zellhülle, Photosystem I, und Sauerstoffentfintliche nitrogenase-System. N2 reduziert bis zu NH₄⁺ ( unter ATP verbrauch) zu Glutamin für die Vegetative Zelle.
• *Hormogonien**(verbreitung): kurze Filamente aus undifferenzierten Zellen -> abtrennen von Cyanobakterien-> fortgleiten-> heranwachsen zu neue Fäden. Können durch Zerfall Ganzer Cyanobakterien Fäden entstehen, oder durch Endstücke von Seitenfäden. Auch durch Keimung Akineten.

Question 7

Bakteryolitische Räubetische lebensweise von Bakterien

Answer 7

Myxobakterien Die „Räubertiere“ : lysieren umgebende Mikroorganismen durch ausscheidungen komplexer gemische aus Glukanasen, Proteasen, Nukleasen, Lipasen.
Leben kannibalisch, wenn nähstoffmangel bilden sie Fruchtkörper-> Myxosporen-> vegetative zellen.
bewegung ohne Geißel via spezielle Typ IV Pili (anheften & Detration)-> S(ocial) Mobility
Gleiten über der Oberfläche A(dventorous) Mobility.

Weitere Räuber: Bdellovibrio: räuber unter G- Bakterien-> befällt G- Bakterien, repliziert eigenes DNA durch Lyse der G- Bakterien komponenten-> Spürt ausschöpfung nahstoffe-> Septition-> bildung flagellum-> vorbereitete Attack phase-> lyse Zellwand-> Neue ankerung-> penetration-> und so weiter…

• *Bacteriocine**: ribosomale synthetisierte protein die prokaryoten ausscheiden & die andere prokaryoten abtöten: bsp: L-Antibiotika (peptid) mit Aminosäure Lanthionin
• *MilchsäureBakterien**: Nisin-> verhindert wachstum G+ (verhindert Zellwand synthese und im cytoplasma wirk membran auf die lösung)

Question 8

Funktion RNA-Polimerase & Aufbau

Answer 8

Für die Synthese der RNA-Primer der Replikation haben Bakterien eine zusätzlich RNA-Polymerase, die Primase dnaG

Funktion: elongation beim 3`Ende der existierende RNA molecule. Braucht ein Template Strang (DNA) für die Korrekte insertion der nukleotide.

• *Core RNAP** entsteht aus 2 Alpha Untereinheiten so wie 1ß und 1ß` Untereinheit
• *Holo RNAP** besteht aus Core RNAP+Sigma Untereinheit

Die Transkription: initiation, elongation, termination.
Sigma faktor erkennt den Promoter & initiation site. Bildung der HOLO RNAP-> Sigma faktor entfehrt sich nach kurzer bildung mRNA strang und Start der kompletten Trankription-> Elongation-> Termination dank erkennung Terminal Site (Stem-loops[entstehen durch bereiche der DNA mit invertierten Repetitionen] +Oligo-U-region)-> entlassung der RNAP+mRNA ( dies kann auch mittels Faktor RHO entstehen[bindet am mRNA, wandert zur Gabel-> mRNA dissoziirt von RNAP&DNA])

RNAP erkennt Promotor und trennt Doppelhelix in der mitter der Region ( zwischen -12 und +5 Basenpaare)
Struktur RNAP in CORE RNAP manchmal auch mit Omega Untereinheit.

Der Nicht-Template strang wird von 5´->3´ abgelesen.

Multiple Transkription initiation von RNAP möglich

Regulation der Gen Expression möglich durch unterschiedliche Sigma-Untereinheiten ( O⁷⁰, O³² (RpoS), O^e, O^f, O^s, O⁵⁴ ).
RNAP kann durch Transkriptions faktoren beeinflusst werden: Repressoren-> keine bindung (eher weg vom Promoter); Aktivatoren->activation (eher nahe den Promoter)
RNAP Alpha Untereinheit hat 2 Domäne verbunden durch NTD^CTD___ Alpha-CTD verbindet Aktivatoren & core RNAP (aktivator Class I ); link mit Alpha-CTD oder Alpha-NTD oder Sigma(aktivatoren Class II). es können auch 2 aktivatoren gleichzeitig fungieren.

Question 9

Unterschied von 1 und 2 Komponenten System in SignalTransduktion

Answer 9

Aktivator und oder Repression: Antwort auf Äußere Signale & Zelluläre Signale= Signal Transduktion
Kontrollmechanismus:

• De-novo expression von Regulatoren export von Regulatoren( bsp. Von Anti-Sigma Faktoren FlgM)
• Allosterie: bindung kleine molekule an regulatoren Proteine ( 1 Komponenten System)
• Proteolytiche Prozessierung von Regulatoren
• Bindung von weiteren Proteine ( antagonist)
• Chemische Modifikation des Regulator [bsp Phosphorilierung führ 2 Komponenten System] oder [Oxidativer Stress]
• Sequestration von regulatoren ( interaction mit membran Proteine)

Signal Transduktion zwischen Sensor und Regulator:
Stimulus->Sensor->Signal-> Regulator->> Operon 1/2/3 -> regulon-> Proteine->Antwort ( und rückkopplung an alles bis Operon)

Question 10

1 Komponenten System

Answer 10

: der Regulator hat eine sensorische domäne die mit den molekul die in der Zelle kommen interagiert
Bsp: Das arg Operon: Repressor ist aktivirt durch kleines corepressor. RNAP kann arg Operon nicht transkriebieren. Dies wenn die Arginine Synthese Proteine nicht mehr nötig sind da Argenine zusatz im medium ( repression)

Bsp: lac Operon: Repressor inaktiviert von ein Induktor.
ß-Galactonidase Induktion nur wenn gebraucht, wie wenn Zuschuss an Lactose-> Derepression

Bsp: maltose Operon: Aktivation des Gen durch kleine Moleküle
maltose aktivator protein bindet im Aktivator bereich am Kopf der RNAP und mit induktor Aktiviert RNAP.

Second messenger signalisierung: Der Sensor generiert ein kleines molekül ( second messenge) dass den regulator bindet (effektor)

Question 11

2 Komponenten System (TCS)

Answer 11

signal transduktion durch die Cytoplasma Membran. Sensor Phosphoryliert den Regulator Protein.
viele TCS für : -Kleine Moleküle; -Spezifische Protein Status in Periplasma; -Membran veränderungen
Output vom TCS :die Transkription regulation Enzymatische aktivität ( chemotaxis)

Sensorkinase Proteine sind in der Membran ( Enzyme wie Histidin Kinase) die nach signal erkennung Autophosphorilierung dank ATP -> Phosphorilierung der Regulator Protein =>
Antwort regulator Protein im Cytoplasma (DNA bindend) => Aktivation/repression RNAP bis zur Dephosphorilierung ( durch Feedback Loop; durch Phosphatase die in zeitlichen gleichen abstand dephosphorilieren [meist im antwort regulator Protein selbst])

Prozess in Bakteria, Archaea, niedrige Eukaryoten, pflanzen ( nicht in Metazoa)

TCS sensor für Nähstoffknapheit, Osmolarität unterschiede, reduxions status in Atmungskette, in pflanzen für wachstum zuständig ethylen und zytokinin

Physiologische Antwort: Stress antwort & adaption, chemotaxis, entwicklung, virulenz

Es existier auch Phosphorelay System: oft in Hybrid Kinasen: langsamer, reversible, sigmoidales antwortverlauf, function des Noise repression und regulatory switch.

Question 12

Molekulare funktion 2 Komponenten System:

Answer 12

• Konservierte durch den DNA sind die Transmitterdomäne des Histidin Kinase ( SK) und die Receiverdomäne des antwort Regulator ( RR)
• Variable sind die Sensordomäne der SK und die Output domäne der RR

Sensordomöne (SK) erhaltung des signal und Konformationänderung-> signal an Transmitterdömene (SK)
Transmitterdomäne (SK) : zuständig für die Autophosphorilierung des Histidin und führ die Phosphorilierung von Asp in Receiverdomäne (RR)
Receiverdomäne (RR) konformationsänderung nach Phosphorilierung aktiviert die Outputdomäne (RR)
Outputdomäne (RR) ruft die Antwort herbei.

Question 13

Molekulare Architektug Histidine Sensor Kinase:

Answer 13

SK Domäne mit: Membran inserted Sensor Domäne; linker (HAMP dom.); Transmitter Dom.
transmitterdomäne: Phosphorylation site: die Konservierte His-Box, conservierte ATP bindestelle.
-Phosphorilierung benötigt immer Homodimer ung geschiet in Trans Site. (kreuzweise phos. Der 2 Domän)

RR: Domäne mit Conservierte Receiver Domäne; Linker; Output domäne (eher mit DNA-Bindestelle HTH nötig)
Receiver domäne: 5Alpha Helices und 5ß-stränge alternierrend.; enthält Asp und bildet Säurepacket wo Mg⁺⁺ binden kann; Katalysiert Phosphattransferase von SK zu Asp => Konformationsänderung=> output domäne änderung. Bsp: NarL antwort regulator in anaerobische Atmung ( NO₃^- als elektron Akzeptor)

Question 14

Switsch off 2 signalweg

Answer 14

Kommunikation zwischen Receiver und Output: Receiver Phosphorylierung=> konformationsänderung=> Flächen änderung=> von Sauer zu Hydrophobic außenfläche=> andere Interaction mit Domänen und Proteine.

Phosphorilierung (Hydrophob) =\> bildung des Dimere möglch =\>
nicht Phosphoriliert (Hydrophil)=\> keine bildung des Dimer =\> Genutzt als kontrolle der Output Domäne Aktivität: -Intramolekulare Inhibition stoppend; -Stabilisierung der DNA bindungen; -Interactionen mit RNAP -Interactionen mit andere Proteine.

SWITCH OFF: keine stimuli=> dephosphorilierung SK (zu Autophosphatase aktivität) und RR (autophosphatase aktivität wie dank SK)
einige RR haben spezifische Phosphatasen um geschwindigkeit dephosphorizazion zu erhöhen.
Beim Phosphorelay: Phosphat fließt zurück zu ersten Transmitter domäne und dann dephosphoriliert.
sehr unterschiedliche KM und geschwindigkeiten in RR dephosphorilation.

Question 15

Turgordruck & die Rolle der Zellwand

Answer 15

Zellen mit höheren Konzentration an kleinen Osmotische Aktive Substraten als in der Umgebung=> wasser flißt rein, und bildet Turgordruck auf die Zellwand (von Innen) circa -10atm
wenn außerhalb hohe salzgehald (osmolarität[viele substraten]) => verlust von Wasser und so Plasmolyse.
vor der Plasmolyse, da viel wasser raus, gibs es eine sehr hohe konzentration an Salze in der Zelle=> wachstumsfunktionen gehemt=> gegenionen kommen in der Zelle Rein [K+]

Question 16

Bakterien gegen Hohe Osmolarität

Answer 16

Hyperosmotische Stressantwort in mehrere Phasen:
Influx an gegenionen (K+)
synthase an gegenionen (Glutamat)
Austausch an K+ mit Compatible Solutes (Osmoprotectoren) [sie stören Stoffwechselfunktion nicht, und können so angeheuft werden. Influx oder Synthase]
Die Transporte und Syntethische Enzyme sind nach Osmotische verschiebung Induziert.

Compatible Solutes: Dienen als nicht Toxische Osmolyten; schutz durch haltung der Proteine in Native Konfiguration. Mehrere Typen: -Aminosäuren Typ:(Glycin betanin) -Carbonhydrate Typ:(sucrose) -Alcohol Typ:(Glycerol)

Bsp: Bacillus Subtilis: 5 aufnahme Systeme für Glycine betanin/choline/Proline und Selbst herstellung von proline aus Glutamate

Es gibt auch die Salze in Strategie Extreme Halophile, wo deren Enzyme adaptiert sind an hohen Salze Konzentration im Zytoplasma.
Wenn shift zu niedrige äußere Salz/osmolarität => öffnung an machanosensitive Kanäle (MscL in E.coli) so das keinen Platzen durch zu viel wasser influx

Question 17

Hitzeshock Antwort

Answer 17

denn mit wärme Proteine: denaturieren, inaktivierung, aggregation.

Meiste hitzeshock gene codieren Chaperoneproteine die andere Proteine helfen in native konfiguration zurückzusetzen, einige lösen größere aggregate auf oder Proteasen und DNA Reparatur Enzyme

groEL in kompakte form lässt die Proteine rein (denaturierte proteine haben Hydrophobe oberfläche)
elongierte Form=> holraum Hydrophil=>puscht hydrophobe Proteinoberfläche rein =>Naturierte form
groEL so wie Proteasen kompartiert ( 2 teilige scheiben) groES dient als deckel. ATP nötige konf.änderung

Regulation von Sigma³² -> erkennung von Hitze shock Promotoren. Sehr schnelle reaktion. Da rpoH
rpoH hat transkripte ständig in der Zelle vorhanden, auch ohne hitze shock=> immer da und translationsreguliert (post transkriptional) so dass die sekundäre struktur der rpoH mRNA dient als molecularer Thermometer (da initiation codon ein Hitze abhängiges mRNA gewirr ist
=> temperatur erhöhung fuhrt zur entwirrung=> Ribosomen können es erkennen und start der translation=> bildung Sigma32. <=[ist reguliert durch Proteolyse der zufällig gebildete und dank feedback von DNAK/ DNAJ und GrpE.]

Feedback von DNAK +(chaperones)-> bindet eher an Denaturierte Proteine als an rpoH, aber wenn die Temperatur ok ist, und so keine denaturierte proteine vorhanden, bindet es an rpoH und degeneriert es (inibition der caskade). Aber wenn Temperatur steigt=> DNAK bindet an den proteine => rpoH exprimiert sigma32=> hitze shock proteine (unter anderen DNAK/DNAJ/GrpE).

Der komplex gebilde beim feedback stabilisiert Sigma32 oder rpoH, dass dann von FtsH degradiert wird.

Question 18

Antibiotika

Answer 18

von: Streptomycene/actinomyceten(60%)—von Funghi 30%—andere Bakterien (10%)

Imp. Klassen: ß-Lactam; Glycopeptide; Aminoglycoside; Chinolon; Tetracycline; Macrolide; Sulfonamide

Antibiotika klassifizierung: durch Wirkungsweiße und Aktivitäts bereich. (wichtig dass targetstrucktur nicht in Eukaryoten liegt)

Question 19

Antibiotika hemmungs ort? ZELLWAND: und Proteinsynthese

Answer 19

• *ZELLWAND**:
• *ß-lactams**: kern ist Moiety und mit ß-Lactamring. Differenzierbare seitengruppen zur spezifikation. Wirkung: mimic von D-Ala-D-Ala bei Zellwandsynthese=> kann nicht weiter gebaut werde=>stopp=>tod
• *Glycopeptide: (vancomycin**) blockier transglycosylase und Transpeptidase (da es am D-Ala-D-Ala ende binder)=> zellwand synthese gestopt
• *Protein** Synthese:
• *Tetracycline**: lineare fusionierte tetracyclines(Bindet an der A-stelle der 30S Ribosomalen Einheit) Kern, wo unterschiedliche funktionale gruppe gebunden sind. Großes Spektrum: G- durch äußere membran dank OmpF/OmpC Poren.
• *Aminoglycoside[Streptomycin und Kanamicyn**]: Haupt Struktur: zucker mit verschiedene Amino & Hydroxyl gruppen. Binden (phosphorilieren) A stelle der 16S rRNA=> translatiosfehler=> bakteriacide
• *Macrolide Und Chloramphenicol**: inhibiiren peptidyl transferase ( Bakteriostatische action[kein wachstum, aber schon vorhandene Bakterien noch am leben]). Macrolide binden an der 23S rRNA an der 50S Ribosomalen untereinheit=> keine peptid ausgang=>bakteriostatische action

Question 20

hemmungsort Antibiotika: DNA und Folsäure

Answer 20

• DNA*Integrität
• *Chinolone**: target Topoisomerase II, DNA Girase, Topo IV. Synthetische=>aus bicyclin-kern +Flor
• *Folsäure** Synthese:
• *Sulfonamide**: wirken auf der Synthee von Tetrahydrofolsäure (THF) [wichtig für synthese nucleinsäure precurser]. Ist selektiv toxisch in Bakterien da Bakterien eigenes Folsäure synthese (tiere durch nahrung)

Question 21

Resistenz Mechanismen

Answer 21

prevention des erreichen des Target

A] Äußere Membran G- ist Barriere für Amphiphatische Komponenten
B] Multi Drug Resistenz (MDR) Pumpen: Eflux der Kompoenten die die äußere membran durchringen
A] Innere Membran gegen Penetration von Hydrophilische Substanzen.
C] Modifikation/Schutz des Target: Mutation in Topoisomerase Gen; Mutation in PBP (Penicillin Binding Particle) vs ß-Lactan; methylierung der 16SrRNA vs Macrolide
C] Modifikation des Precursor von peptidoglycane (vs Glycopeptidische Antibiotika)[D-Ala-D-Lac]
D] Modifikation des Antibiotikum: Inaktivierund durch Hydrolysis (ß-lactam); inaktivierung durch modifikation (Chloramphenicol-Acetyltransferase); inaktivierung durch phosphorilierung (vs Aminoglycoside); inakt durch Acetylierung (aminglycoside); inakt durch Nukleotidylation (amynoglycoside)

Question 22

Resistenz Acquisition

Answer 22

DNA mit Antibiotika resistenz Gen kann Horizontal transferiert werden:
Zell-Zell Konjugation; Phagen vermittelte Transduction; Transformation nackter DNA (Plasmide/tote Z.)

Konjugation: Plasmid oder chromosomen transfer
Transduktion durch Phagen: Befall einer Zelle und bildung neuer Phagen- DANN verpackt in capside köpfe (einige mit host DNA)- phagenbildung fertig- lysierung der Host zelle- transduktionierende phagen injectieren DNA in neuen Host- dieser phagen fehlt DNA zur lysierung => rekombination und resistenz aquisition
transformation: DNA von donor wir gebunden und im Host (sjDNA) eingenommen => durch RecA medierte recombination mit Host DANN
De novo: Bakterien Zellen dank SOS-Antwort können DNAP II controlle runterfahren=> mutationen begünstigen

Question 23

Mobile Genetische Elemente mit Resistenz Gene

Answer 23

(nicht eigenständig replizierend)
Transposons [IS] Insertion Sequenz: die von 2 invertierte repetitiven sequenzen geflankt sind.
Typ I: IS-Resistenz-IS
Typ II: Complexer Transposon: IS-tnpA-Resolvase-tnpR-XXX(resistenz)-IS wo tnpA und tnpR transposasen sind und resolvase nützlich bei der replikation ist.
Integron: Große, komplexe mobile elemente, die resistenz gen Cassetten acceptieren oder Fangen können.
struktur: Gen codierend für Integrase(integrieren die resistenz durch Homologe Transposition); Starker Promotor; primäre rekombination stelle
R-plasmide: bringen resistenzen, wachstum inhibitor, transfer durch conjugation; viele elemente auf ein Plasmid sind transposable.

Question 24

Oxidase Test

Answer 24

ist auf vorhandensein von Cytochrom-C-Oxidase. Negatives für Enterobakterien und positiv da reduxion von Oxidase reagenz (NNNN Tetramethyl 1,4-Phenylendiamin) mit Cytochrom C zu Wurster Blau. Auf restbestand der Kolonien auf Pyruvat Medium

Question 25

Transformation und Quantitative Auswertung

Answer 25

Experiment im Kurstag mit Kompetenten Zellen und Kanamicyn Resistenz.
5 Ansätze: Komp.Z+DNA-> transformation=>wachstum
KompZ+DNA+DNAase-> DNA zerstörung->kein wachstum
KompZ->kontrolle->kein Wachstum
DNA+KmMedium->keine kompZ->kein Wachstum
KmMedium->weder KompZ/DNA->kein wachstum
Ausplattiert auf LB-Km (LB Agar mit Kanamicyn)

Berechnung Transformationzahl in 1 ml:
anzahl der kolonien * 2 (da 0,5 ml KompZ genommen worden sind) * 5 (da 0,2 ausplattiert) = AK*2*5=X
Transformationshäufigkeit : X/cfu wo cfu= Lebendzellzahl= AKv*VF (anzahl kulturen verdünnungstufe) (entsprechende Verdünnungsfaktor)

Question 26

DNA Isolierung Experiment

Answer 26

aus B. subtilis QB4238 Vorgehen:
1) 0,2 ml Lysozym lösung-> destabiisiert Peptidoglykan
0,4 ml Natriumdodecalsulfatlösung+45° Wasserbad -> Lysis
1,7 ml 30% NaCl-Lösung-> aussalzen der Proteine
0,1 ml 25%Natriumdesoxylat-Lösung->emulgieren von lipide
2) zentrifugieren-> abtrennen Proteine und Lipide
5 ml Chloroform/Oktanol in 5:1 ratio-> Denaturieren noch vorhandene Proteine
Zentrifugieren->abtrennung noch vorhandene Proteine
Eiskaltes Ethanol 96%->fällung des DNA

Question 27

Bakteriophage-MU

Answer 27

(MU= Mutant, da mutation induzierend)
mittels Agarüberschichtungstechnik (teils hartes kaltes Agar, teils Liquid Agar mit X-Phagensuspension+E.coli bakterien)
nach Bebrütung erhalten wir Phagen Plaques=> Unter Vermutung 1 Phage 1 Plaques= Phagentiters
pfu/ml = anzahl der Plaques*Verdünnungsreihe/Phagenlysatvolum

MU dient als Mutagen, prozedere wie oberen Experimen aber mit 30° Inkubation (nicht 43° wie oben)
=> keine Lyse & Phagenvermehrung, sondern nur Phagen Transposition und diffusion=>ergebniss sind Mutagene Kolonien (trübe Plaques da E.coli nicht abstibt)

Mu-Phage gilt als temperente Phage. Ihr DNA wird mittels transposition auch im lytischen prozess zwingend eingebaut ( dies unterschied mit lamda phagen).

Question 28

Substratkettenphoyphorylierung

Answer 28

Chemiososmosis+elektronentransportkette= R-OPO₃^2- +ADP -> R-OH +ATP Prozess von Oxidativen Abbau
Wichtige Glucose-Abbauwege für bildung Reduktionsequivalenten (NADH+H+)
Embden-meyerhof-parnas (EMP)-Weg (glycolyse)
2 pyruvat-2ATP-2NADH+H⁺
Entner-Doudoroff-Weg(KDPG-Weg)
2 Pyruvat-1ATP-2NADH+H⁺
Oxidativer Pentose Phosphat Weg
1 Pyruvat-1ATP-6NADPH-1NADH-3CO₂
Phosphoketolase-weg (nur Heterofermentative Michsäurebakterien)
1 ATP- 1 Lactat- 1 Ethanol- 1 CO₂
Glucose Oxidation zu CO₂
EMP-> 2 NADH+H⁺ -2 ATP
Pyruvatdehydrogenase (zu Acetyl-CoA)-> 2 NADH+H⁺ +2CO₂
TCA-Zyklus: 6 NADH+H⁺ 2 FADH₂ – 2ATP– 4CO₂

Chemiosomotische Hypothese und Bildung der Protonenmotorische kraft (pmf): p=Delt w-59Delta pH[V]
gebildet durch Atmungskette= viele Komplexe die Interagieren und den [H+] unterschiedlich in/out halten.
=>Flagellum Bewegung, Transport und ATP synthase

dessen Ausbeute nach
Substratkettenphosphorilierung: 4; ‘
nach Oxidativer Phosphorilierung: 20+2 (FADH₂)
=> 26 ATP/glucose

Regenerierung von NAD+ und FAD in Elektronentransportkette (ETK) und ist energiegewinnend ( da in reduktionsäquivalenten NADH+H⁺ und FADH₂ noch energie reich).
ETK komponenten Pumpen H⁺+ raus unter verbrauch der Energie der auf O₂ übertragende elektronen (pmf)=> ATP

Question 29

Anaerobe Atmung

Answer 29

elektronen Akzeptor: NO₃^- ;SO₄^2- ;S ;CO₃^2- ;NO^2- ;organische Komponenten
substratabbau wo die elektronen nicht auf O2 akzeptiert werden: die Oxidierende elemente sind Nitrit, nitrat, sulfat, DMSO, TMAO, Fumarat, Metallionen ..
1) Nitrat Reduktion (Denitrifizierung)
aus Nitrat (NO₃^-) -> elementarer Stickstoff (N₂)
denitrifixierung= gase die in die Atmosphäre entlassen werden [NO, N₂O, N₂] e-donor: (organische Stoffe, H2S, H2) mit Nitrat als Oxidant(also e aufnehmend)
4 Schritte: Nitratreduktase: NO₃^- + 2H⁺+ 2e^- =>NO₂^- + H₂O
Nitritreduktase: NO₂^- + 2H⁺ + e^-=> NO + H₂O
Stickstoffmonoxidreduktase: 2NO+ 2H⁺ +2e ^-=> N₂O + H₂O
Distickstoffmonoxid Reduktase: N₂O + 2H⁺ + 2e^- => N₂ + H₂O

2)Bedeutung Trimethylaminoxid (TMAO) [osmolyt bei knochenfische] und Dimethylsulfoxid (DMSO) [beide sind Kompatible solute für Zellen] sie sind e-Akzeptoren. DMS ist sonnenwärme abweichen und so wichtig für die Umwelt ( cyclen in Wasser)

3) Sulfat Reduktion: die sulfatreduzenten nach Art der C-Stoffwechsel eingeteilt:
* *Unvolständiger Oxidierer-> Oxidation organische Säure über Pyruvat zu Acetyl-CoA und (Acetat raus )
* *Vollständiger Oxidie-> Oxidation von Fettsäure, Kohlwasserstoffe und Aromaten über Acetyl-CoA bis CO₂
* *Autotrophe**-> nutzen H₂ als Ene.quelle und Fix CO₂ über Acetyl-CoA weg und durch reduzion in TCA-Zyklus.

4) Metalle als e- Akzeptoren 5) Methanogenese Und 6) Acetogenese

3) und 5) zentrale rolle der Anaeroben Mineralisation des Kohlenstoff
1) und 3) Katalysieren reduktive reaktionen in den Biologischen kreisläufe von [N] und [S]

Question 30

Nitrifikation

Answer 30

(strikt aerob):
nitrifikanten: Carboxysomen (Ribulose 1,5-Diphosphat-Carboxylase [wichtiges enzym in Calvin-zyklus{reduktiver Pentosephosphat-Zyklus für CO₂ Fixierung}]) und Intrazelluläre Membran. Wobei carbonanhydrase-> geringe CO₂ affinität=> hohe CO₂ konzentration nötig
von NH₄⁺ (ammonium oxidierer) zu NO₂^- (Nitrit-Oxidierer) zu NO₃^-
es sind 2 Bakterien stämme in enge Symbiose. Mit NITROSO-xxx und NITRO-xxx ist bakterien Klassifizierung
Ammonium (NH₄⁺) und Ammoniak (NH₃) in gleichgewicht und pH abhängig. Ammoniak ist Giftig.

Wichtig bei Abwasser Klär anlagen: Denitrifikation anaerob (NO₃^->N₂) und nitrifikation aerob (NH₄⁺->NO₃^-)

Question 31

Annamox:, Conammox, DRNA und Ammoniuafizierung

Answer 31

Annamox: von obligaten anaeroben Bakterien
NH₄⁺ +NO₂^- -> N₂ +2H₂O Ammonium oxidiert durch Nitrit als eAkzeptor bsp: Planctomyceten

Comammox: Bakterien die Ammoniak erst in Nitrit und dann in Nitrat Umwandeln: Nitrospina

Ammonifikation: freisetzung Ammoniak oder Ammonium von Decomposition Organischer Komponenten wie Aminosäuren und Nukleotien

DRNA, respiratorische bildung von NH₃ durh reduktion von NO₃^-

Question 32

[N] Fixierung + Symbiose

Nitrogenase und nitratammonifikation

Answer 32

[N] Fixierung + Symbiose
fixierung durch: frei lebende, fakultativ anaerobe Prokaryoten
frei lebende, aerobe Prokaryoten
Symbionten mit Pflanzen

Nitrogenase: pyruvat+ATP+N₂ -> ADP+P_i+NH₃ (dass von der Pflanze in Aminosäure oder Purine, Pyrimidine, Glucoside verwandelt wird)
Nitrogenase ist ein Enzym zur fixierung N₂ und durch presenz von O2 gehemt
2 Proteine: e- flow: Donor-> (oxidation Pyruvat)-> Dinitrogenase Reductase-> +(ATP) ->Denitrogenase->N₂

A.Vinelandii benutzt schleim um O₂ langsamer diffundieren zu lassen.
Symbiose mit Leguminosen:
Die Pflanze kontrolliert den O₂ Gehalt in den Knollen -> vorteil für die N₂ fixierer Bakterien (Rhizobia)
N₂ -> NH₃ ist vorteil für die Pflanze
die Bakterien leben Innerhalb Pflanzlicher Zellen. Auch einige Cyanobakterien machen diese Reduktion.

Nitratammonifikation: in Seen
reduktion von Nitrat zu Ammmonium (NH₄⁺)
Nitratreductase: NO₃^- + 2e^- + 2H⁺ -> NO₂^- + H₂0
Nitrit reduktase: NO₂^- + 6e^- + 8H⁺ -> NH₄^- + 2H₂O
von Bestimmt anaeroben Bakterien. Phytoplankton unter anaerobe verhältnisse.

Question 33

Binäre Zellteilung

Answer 33

Generation 1 []-> gen 2 [] [] -> gen 3 [] [] [] [] {clone }
exponentiell.
n=logN-logN0 /log2 n= generation N=Zellzahl t= zeit der messung
Generationszeit: g=t/N teilungsrate: v=n/t = 1/g
2 Hauptgruppen der Zellteilung: 1) sidewall, then Septum; Sidewall then Spetum+Constriction; Sidewall then Constriction
2) Septum+Sidewall; Septum only; Tip Growth then Septum

Zellteilung beginnt mit der DNA-Replikation: oriC-> oriC+Ftsz(Z-ring) +DNA -> Divisom -> zellwandsynthese, kontrahiertes Divisom eingeschnürte Septumwand -> 2”“ochtern“ clon Zellen

Am Septum Kommen die Wachstumszone <- (verbindung) -> der Zellwand
FtsZ-Ring (filamentous, temperatur sensitives (bei 30° permissives)) Strukturelle basis für den Enzym der Peptidoglykan-synthese. Fts interagieren und bilden Divisome (FtsA rekrutiert weitere Proteine) {nutzung von ATP und GTP}. zipA als Anker zu Cytoplasmamembran
[MinC/MinD] konzentration abhängige zentrale bildung der FtsZ-Ring
MinC inhibiert FtsZ-ring und MinE inhibiert MinC. Un onda che viaggia e regola le procedure.

Question 34

Cytoplasma membran:

Answer 34

Doppelschicht Phospholipid Membran aus Glycerophosphate + fettsäuren
funktion: Proteinverankerung; Permeabilitätsbarriere; energie konservierung; Aktive Transport Proteine (einfache, Gruppen translocation, ABC System [ATP nötig])

G+

Question 35

cytoplasmamembran g-

Answer 35

g-

Question 36

Zellhülle:

Answer 36

Zellhülle:
Peptydoglykan= Murein layer -> L-Ala, D-Glu, mDap, D-Ala
N-acetylglucosamin und N-acetylmuraminsäure ß-1-4- bindung. Die Bindung zwischen den Backbone (M) und (G) dank Glycosyl-Transferase.

Stabilität gegen Intrazellulären Druck
Formgebung gegen Flexibilität der Phospholipid membran & Bestimmte die Form
Unbegrenztes wachstum: ständig wagsend & Teilend=> Stoffwechselaktives Kompartiment.

Cross link der D,D-peptidbindung zwischen DAP (diaminopimelinsäure) und D-Ala ( nach verlust des 3ten D-Ala für die energie)=> bildung Meso-diaminpimelinsäure.[transpeptidase]

Wachstum der Zellwand mit 3 in 1 out prinzip..

Question 37

Zellhülle synthese

Answer 37

m