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A Präsenzwissen > Mikrobiologie > Flashcards

Mikrobiologie Flashcards

1
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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2
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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3
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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4
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
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8
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
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9
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
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10
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
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12
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!

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13
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+
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14
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
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15
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
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19
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
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21
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
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22
Q

Wie ist die terminator site aufgebaut?

A
  • inverted repeats (Palindrom), dadurch loop Bildung der RNA, was durch RNAP erkannt wird und zur Entlassung von RNA und RNAP führt
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24
Q

Was sind Aktivatoren und Repressoren und wo binden sie?

A
  • Transkriptionsfaktoren
  • Aktivator
    • erhöht die Affinität RNAP/Sigma an Promotorregion
    • interagieren mit Alpha UE der RNAP
    • bindet meist vor dem Promotor
  • Repressor
    • verringert die Affinität bzw blockiert die DNA für Sigma UE oder RNAP
    • bindet in Promotorregion oder dahinter
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25
Q

Wie werden Repressoren in Einkomponentensystemen aktiviert oder deaktiviert?

Wodurch werden Gene in Einkomponentensystemen aktiviert?

A
  • Repressorproteine werden durch Corepressoren aktiviert, wodurch sie an die DNA binden können und die Transkription behindern können
  • Repressorproteine werden deaktiviert in dem Inducer an sie binden und die Repressoren sich dadurch von der DNA lösen
  • Inducer binden an Aktivatorproteine wodurch sie besser an die DNA binden und die Affinität für die RNAP erhöhen
26
Q

Was sind Einkomponentensysteme, Zweikomponentensysteme und second messenger signaling?

A
  • Signaltransduktionssysteme
  • Einkomponent:
    • Regulatorprotein hat Sensordomäne welche Moleküle in der Zelle wahrnimmt
  • Zweikomponent:
    • Regulatorprotein wird von Sensorprotein phosphoryliert
  • second messenger
    • Sensor stellt Molekül bereit, welches an Regulator bindet (effector)
28
Q

Second messenger am Bsp. von cAMP-CRP

A
  • CRP ist Transkriptionsfaktor
  • cAMP wird als Signal produziert und bindet an CRP
  • cAMP-CRP ist aktive Form die an Operator Sequenz bindet
  • der Transkriptionsfaktor cAMP-CRP kontrolliert über 100 Gene
    • u.a. Katabolitrepression
    • System reagiert auf Kohlenstoffquellen wie Glucose
29
Q

Was ist der Hitzeschock?

A
  • bei Temperaturen am oberen Rand des Wachstumsbereiches beginnen Proteine zu denaturieren
  • Denaturierte Proteine müssen neu gefaltet, abgebaut und neu synthetisiert werden (ATP Verbrauch)
  • Vermehrte Produktion von Hitzeschockproteinen
    • Protease, Chaperone, σ70 für Neusynthese d. Haushaltsproteine nach Hitzeschock
  • dadurch Störung der Zellfunktion und verlangsamtes Wachstum
30
Q

Wie wird die Hitzeschockantwort reguliert?

A
  • σ32 - RNAP - Komplex transkribiert Hitzeschockgene
  • mRNA für σ32 liegt bei niedrigen Temperaturen in Sekundärstruktur vor, die ein Ablesen durch Ribosome verhindert
  • bei steigender Temperatur fungiert mRNA für σ32 als molekulares Thermometer und Sekundärstruktur löst sich auf, dadurch zugänglich für Ribosom und σ32 wird in hohen Konzentrationen gebildet wodurch sich bevorzugt σ32 - RNAP - Komplex bildet
  • Produktion Hitzeschockproteine u.a. DnaJ / DnaK (Chaperonkomplex) welche bevorzugt denaturierte Proteine binden und unter ATP Verbrauch neu falten
  • nach Hitzeschock hohe Konzentration DnaJ / DnaK und geringer werdende Konzentration denaturierte Proteine
    • dadurch vermehrte Bindung von σ32, welcher FtsH Protease zugeführt wird
    • dadurch geringere Transkription der Hitzeschockgene
31
Q

Was ist ein Promotor und welche Funktion hat er?

A
  • Initiationsstellen für Transkription auf der DNA
  • werden durch σ - Faktoren erkannt
  • RNAP öffnet Doppelhelix am Promotor und bildet Transkriptionsblase
  • aufgeteilt in -35 und -10 Region (Pribnow-Box) mit spacer Region von 17 bp
  • σ - Faktoren erkennen spezifische Promotor Sequenz
32
Q

Was sind Struktur und Funktion der σ - Untereinheit?

A
  • besteht aus 3 Domänen (2,3,4)
  • erkennt spezifische Promotorsequenzen und bindet als σ-RNAP-Komplex an DNA
  • trennt DNA Doppelstrang durch aromatische Seitenketten auf
  • σ1 - Domäne verhindert Bindung von einzelnen σ-Faktoren ohne RNAP an DNA
33
Q

Was sind class I und class II Aktivatoren?

A
  • class I
    • alpha Domäne der RNAP besitzt 2 flexible Arme
      • alpha NTD und alpha CTD
    • alpha CTD kann an Aktivator (Dimer) binden, wodurch RNAP an Promoter gefürt wird
  • class II
    • Aktivator bindet in der Nähe der -35 Region (-41,5) und interagiert mit σ4 UE
  • class I und class II auch möglich
  • sowie class I und class I
34
Q
  • Wieso gibt es verschiedene σ-Faktoren und wie werden sie Ausgetaucht
A
  • es gibt verschiedene σ-Faktoren für verschiedene Gengruppen
    • dadurch Kontrolle verschiedener Gengruppen
  • E.coli hat 7 verschiedene σ-Faktoren
  • σ70 erkennt Gene für normales Wachstum (Haupt-σ-Faktor)
  • σ32 erkennt Gene für Hitzeschock
  • Expression der Gengruppen wird über Verfügbarkeit der entsprechenden σ-Faktoren gesteuert
    • Steuerung Synthese σ-Faktor
    • Steuerung Abbau σ-Faktor
    • Aktivierung von Anti-σ-Faktoren (Proteine zur Unterdrückung von σ-Faktoren)
35
Q

Wie funktioniert das Zweikomponenten-System?

A
  • Signal bindet an Sensorkinase, dadurch Konformationsänderung und Hydrolyse des ATP in ATP-Bindestelle
  • der frei gesetzte Phosphatrest wird an Histidin der Phophotransferdomäne des anderen Monomers übertragen
    • phosphoryliertes Histidin besitzt hohes Phosphorylgruppenübertragungspotential
  • Sensorkinase überträgt Phosphat auf Aspartat an spezifischen Responseregulator
    • dadurch Konformationsänderung und Änderung der Interaktion mit anderen Proteinen / DNA
36
Q

Wie können Gene reguliert werden?

A
  • Verfügbarkeit von σ-Faktoren
  • durch Aktivatoren und Repressoren (Transkriptionsfaktoren)
    *
38
Q

Was sind mechanosensitive Kanäle?

A
  • Porine für Wasser
  • bei zu hohem Tugordruck wird die Zellwand gedehnt
  • dadurch vergößert sich die Porenöffnung und gelöste osmotisch aktive Teilchen strömen aus der Zelle, wodurch der osmotische Stress verringert wird
39
Q

Wie sind Sensorkinase und Responseregulator aufgebaut?

A

Sensorkinase:

  • besteht aus 2 Monomeren (Homodimer)
  • Sensordomäne
  • Phosphotransferdomäne
  • ATP Bindestelle

Responseregulator:

  • Phosphorakzeptordomäne
  • Regulatordomäne
41
Q

Was ist das Phosphorelay-System?

A
  • Zwischen Sensorkinase und Responsregulator sind noch weiteres Prhosphotransferprotein und ein weiterer Responsregulator geschaltet
  • dadurch langsamere Reaktion und sigmoidaler Reiz-Reaktions-Verlauf
42
Q

Wie reagiert die Zelle auf hyperosmotischen Stress?

A
  • schnelle Aufnahme von K+
  • Synthese von Gegenionen
    • Glutamat z.B
  • Austausch von K+ gegen compatible solutes
43
Q

Welche Resistenzmechanismen können Prokaryoten haben?

A
  • gramnegative Bakterien durch 2 Membranen grundsätlich besser geschützt da Stoffe schwerer eindringen
  • Moleküle die, die äußere Membran passieren oder in die Zelle gelangen können mittels multidrug resistant pumps nach außen befördert werden
  • Zielstrukturen der Antibiotika können modifiziert werden
  • Antibiotika können abgebaut oder modifiziert werden
44
Q

Wie funktioniert das PEP-PTS?

A
  • PEP liefert Energie für System
  • Phosphorylierung von EI und HPr, welche unspezifisch sind
  • HPr phosphoryliert dann spezifisches EII A welches den passenden EII BC phosphoryliert
  • EII BC ist Transportprotein in Cytoplasmamembran, welches spezifisch Substrate über Cytoplasmamembran transportiert und dabei phosphoryliert
  • EII BC Transporter normalerweise entlang Konzentrationsgradienten, durch Phosphorylierung Energiezufuhr für Transport in Cytoplasma und durch Phosphorylierung von Substrat entnahme aus Gleichgewicht. Daher Nettotransport in Cytoplasma

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