Prok. Zellbiologie: Bakterielles Wachstum 2

Question 1

Chemotaxis

Answer 1

Signal von der Umgebung wird von der Umgebung aufgenommen, in der Membran sind Rezeptoren für Stoffe

Bakt. erkenne aus ihrer Umgebung Chemikalien (zucker, Nährstoffe), Konz wird auch erkannt und dann entschieden die Bakt. ob sie sich in Richtung der Stoffe bewegen oder von ihnen weg -> komplexe Signaltransduktionskette

—> bezeichnet die Beeinflussung der Fortbewegungsrichtung von Lebewesen
oder Zellen durch Stoffkonzentrationsgradienten

Question 2

Schwimmverhalten Escherichia coli

Answer 2

Random Walk + Detektion eines Gradienten:
* Zeitlicher Gradient (~3 sec Gedächtnis)
* Hohe Sensitivität (~0.1% ΔC/C)
* Großer Dynamikumfang (5-6 logs)
* Integration mehrerer Stimuli

• Taumelphase (Flagellen rotieren im Uhrzeigersinn , random walk)
• Schwimmphase (Flagellen rotieren gegen Uhrzeigersinn)

Question 2

Voraussetzungen für Motilität

Answer 2

“Nase”: Chemorezeptoren
“Gehirn”: Signaltransduktionskette
“Beine”: Flagellen

Question 3

Chemorezeptoren

Answer 3

• Chemorezeptoren sind Membranproteine und befinden
  sich an den Zellpolen
• besitzen Bindestelle für chemische Substanzen außerhalb
  der Zelle (z. B. Für Lockstoffe)
• leiten im Inneren der Zelle das Signal weiter
• sind Substratspezifisch

Question 4

Signaltransduktionskaskade

Answer 4

• Anwesenheit von chemischen Substanzen in der Zelle
  wird verarbeitet

Zweikomponentensystem:
1. Sensorkinase nimmt Signal auf
(CheA beim Chemorezeptor) und
gibt Information weiter (chemische Reaktion)
2. Der Response-Regulator ist der Empfänger, der das Signal an eine Output- Domäne
weitergibt. Der Output kann auf zwei verschiedenen Ebenen erfolgen. Meist erfolgt eine
Genregulation, seltener eine Aktivitätskontrolle von Enzymen.

Question 5

Signallogik Chemotaxis

Answer 5

• Sensorkinase CheA nimmt Phosphat von ATP und überträgt Phosphat auf
  Response-Regulator CheY
• Phosphoryliertes CheY bindet an Flagellum
• Flagellum ändert die Rotationsrichtung

Question 6

Flagellen: Aufbau

Answer 6

• 6 Filamente
• Basalkörper —> besteht unter anderem aus Motorprotein und
  cytoplasmatischen Ring (C-Ring)
• Haken (verbindet Filamente mit Basalkörper)

Question 7

Rotation der Flagellen

Answer 7

• Motorprotein und C-Ring interagieren miteinander
  —> Motorprotein rotiert immer im Uhrzeigersinn
  —> C-Ring dann gegen den Uhrzeigersinn
• Wenn phosphorylierter Response-Regulator an C-Ring binden ändert sich
  die Interaktionsoberfläche von Motorprotein und C-Ring
  —> C-Ring rotiert dann ebenfalls im Uhrzeigersinn
  —> Bakterium passt Laufrichtung dadurch an

Question 8

Andere Formen mikrobieller Fortbewegung

Answer 8

-Swarming
-Swimming
-Twitching: Pilus retraction
-Gliding: with Focal-adhesion complexes
-Sliding: Spreading by growth

Question 9

Twitching

Answer 9

Twitching motility (=Typ-IV Pili) (z.B. Pseudomonas aeruginosa)