Prok. Zellbiologie: bakterielle Zellhülle 2

Question 1

Aufbau des Peptidoglykans der bakt. Zellwand (woraus+Verbindungen)

Answer 1

Besteht hauptsächlich aus Murein
—> ist ein Peptidoglykan, Kombination aus AS (Peptid ) und Zuckern
* Mureinketten:
N- Acetylglucosamin und N-Acetyl-Muraminsäure wechseln
sich alternierend ab —> Sie sind ß-1,4-glycosidisch miteinander verknüpft

—> Angriffspunkt für Lysozym
* An die Lactylgruppe der N-Acetyl-Muraminsäure sind 4 Aminosäuren
peptidisch gebunden (L-Alanin, D-Glutaminsäure, meso- Diaminopimelinsäure/
L-Lysin und D-Alanin)
—> über diese Oligopeptidketten ist die Mureinkette mit der nächsten
Mureinkette verbunden

• grampositive und -negative Bakterien besitzen unterschiedliche Oligopeptidketten

Question 2

Zellhülle grampositiver Bakterien

Answer 2

-Murein (Peptidoglykan): Bis zu 40 Schichten,
dazwischen zellwandassoziierte Proteine und zellwandspezifisches Polysaccharid

• Auch andere Moleküle in Zellwand
  (Fettsäuren, Zuckerreste usw.)
  —> besitzen unterschiedliche Oligopeptidketten

Question 3

Zellhülle gramnegativer Bakterien

Answer 3

-dünne Mureinschicht,
danach periplasmatischer Raum mit OmpA und Murein Lipoproteinen,
dann die äußere Membran aus Doppellipdischicht(?) mit Porinen und einer Schicht Liposacchariden (LPS), bestehend aus Lipid A, Core und O-Kette

Question 4

GRAM-Färbung

Answer 4

—> Methode grampositive von gramnegativen Bakterien zu unterscheiden

1. hitzefixierten Ausstrich mit Kristallviolett 1min lang färben, alle Zellen sind violett
2. Jodlösung 3min einwirken lassen, alle Zellen bleiben violett
3. kur mit Alkohol entfärben (etwas 20 sec): gram+ Zellen sind violett, gram- sind farblos
   (G+: Zellwand dicker
   und somit Farbe eher erhalten bleibt)
4. 1-2 min mit Safranin gegenfärben: G+ Zellen sind violett, G- Zellen sind rosa bis rot

Question 5

Peptidoglykansynthese (Wachstum der Zellwand)

Answer 5

Einbau neuer Elemente
in Zellwand unter Turgor-
Stress!
-“Make before break”

1. docking strand aus Mureinhydrolasen wird zw. bestehenden Mureinstränge eingebaut
   2- Es werden beim Wachstum der Zelle 3 neue Mureinstränge von Mureinsynthasen
   eingebaut
2. ein Strang von Mureinhydrolasen
   abgebaut -> turnover Material

• Dadurch bleibt die Zellwand stabil und kann dem Turgorstress standhalten

Question 6

Periplasma von Gram-negativen Bakterien

Answer 6

• Enthält Bindeproteine (z. B. bei ABC-Transport, z.B. das Maltose Bindeprotein)
• Biosynthetische Enzyme (z.B. bei Zellwandsynthese)
• Degradative Enzyme

Question 7

Die äußere Membran gramnegativer Bakterien

Answer 7

• Asymmetrisch aufgebaut
  —> innen Phospholipide, außen Lipopolysaccharide
• Diffusionsbarriere für große Moleküle (z. B. für viele
  Antibiotika)
• Permeabel für kleine hydrophile Moleküle
• Porine (ß-Faltblatt-Strukur)
  —> dienen dem Stoffaustausch
• Braun’sches Lipoprotein
  —> verbindet äußere Membran mit der Mureinschicht
  —> dient als Abstandshalter, um periplasmatischen
  Raum offen zu halten (viele AS)

Question 8

Lipopolysaccharide (LPS)

Answer 8

—> bestehen aus Lipid A, Kernregion und einer Seitenkette aus Polysacchariden
—> Schutzfunktion, erhöht negative Ladung der Membran
—> unterstützen Adhäsion an Oberflächen
—> mit verantwortlich für die Sensitivität ggü. Bakteriophagen (Bakteriophagen
binden an Seitenketten, Bakterien können Seitenketten ändern)
—> Relevant in der Pathogenität von gramnegativen Bakterien
* Antigenwirkung
* Seitenketten entscheiden darüber, ob Bakterium pathogen oder
nicht
* Endotoxin (Lipid A) —> wird von Rezeptoren erkannt, Immunsystem
reagiert

Question 9

Weitere Oberflächenstrukturen

Answer 9

Kapseln/Schleimschichten
* Schutz vor Bakteriophagen
* Bessere Anhaftung an Oberflächen (gut für Biofilme)
* Schutz vor Austrocknung, wenn aus Polysacchariden

Flagellen
* Für Fortbewegung und Anhaftung

Fimbrien
* Für Anhaftung

Pili
* Übertragung von genetischem Material (DNA) an
Empfängerzelle

Nanotubes
* Kommunikationskanal (Austausch von Stoffen usw. Zischen Zellen

Question 10

Zusammenfassung

Answer 10

Cytoplasmamembran
- Semipermeabel, sorgt für Konstanz des Zellinneren, Ort der Energiekonservierung
- Transportsysteme in der Cytoplasmamembran
Zellwand aus Peptidoglykan
- Peptidoglykan (Murein): Polymer aus N-acetylglucosamin und N-acetylmuraminsäure,
quervernetzt über Peptide, Erhält Zelle trotz Turgordrucks intakt, Zielort für Antibiotika (z.B.
Penicillin) und Lysozym
- Gramfärbung zur Unterscheidung von Bakterien anhand der Zellhülle
- Gram-positiv: viele Peptidoglykanschichten (bis zu 50)
- Gram-negativ: einschichtiges Peptidoglykan plus äußere Membran
- 3-für-1 Modell der Peptidoglykansynthese
- Zellwand von Archaen
Äußere Membran
- Asymmetrisch (innen Phospholipide, außen LPS)
- Porine: Kanäle für kleine Moleküle
- LPS aus: Lipid A (‚Endotoxin‘), Kernpolysaccharid, O-spezifische Polysaccharide
Funktion u.a. als Barriere gegen Eintritt von Antibiotika
Weitere Oberflächenstrukturen
- Flagellen, Fimbrien, Pili, Nanotubes