VL 4 Teil 3 Flashcards
ATP-Ausbeute bei E. coli
Aus Substratstufenphosphorylierung
(EMP, TCA): 4
Aus Oxidativer Phosphorylierung:
10 NADH + H+ ⇒ 20
2 FADH2 ⇒ 2
Summe: 26 ATP / Glucose
Konsequenzen des Lebens in Gegenwart
von Sauerstoff
e- werden nicht nur auf O2 übertragen,
es kann auch zu reaktiven Sauerstoffspezies kommen: Sauerstoffperoxid (H2O2) &Superoxid (O2-)
-> Verursachen Schäden an DNA und Proteinen (Enzymen)
-> es gibt Schutzmechanismen, die die reaktiven Spezies abbauen
Schutzmechanismen gegen reaktive O2 Spezies
1- Catalase
2. Peroxidase
3. Superoxid dismutase
4. 1 und 3 in Kombi
5. Superoxid reduktase
Respiration ohne Sauerstoff
-> alternative Elektronenakzeptoren: Schwefel, NO3-, SO4 2-, org. e -Akzeptoren
Gärung
= unvollständiger Abbau von Zuckern unter anaeroben Bedingungen
-in Abwesenheit von alternativen Elektronenakzeptoren
-es gibt keine Elektronentramsportkette
-noch relativ energiereiche reduzierte Endprodukte werden ausgeschieden:
- organische Säuren und/oder Ethanol
- daneben Freisetzung von CO2 und H2
Prinzip:
Vermeidung der Bildung von
Reduktionsäquivalenten (NADH,
FADH2)
Alkoholische Gärung
Abbau von Glucose unter anaeroben Bedingungen zu
Ethanol (D-glucose -> Pyruvat -> Acetaldehyd -> Ethanol)
-> Energiegewinnung 2 ATP aus Glykolyse
-> Regeneration des Cofaktors
NAD+
Schwimmverhalten Escherichia coli: 2 Arten
tumble oder run
-tumble, wenn Flagellenbündel auseinander bricht (clock wise)
beim Run: können gerade aus schwimmen
bei Chemotaxis, CCW(: counter clock wise, gegen den Uhrzeigersinn=
->wenn sie die Richtung ändern wollen, geht eins oder mehrere Flagellum im Uhrzeigersinn: Bündel fällt auseinander, es kommt zur Taumelphase
E.coli im Puffer= keine Nährstoffe:
E.coli schwimmt willkürlich hin und her: Laufphasen
keine gerichtete Bewegung zu sehen
Schwimmverhalten Escherichia coli
Random Walk + Detektion eines Gradienten:
* Zeitlicher Gradient (~3 sec Gedächtnis)
* Hohe Sensitivität (~0.1% ΔC/C)
* Große Dynamikumfang (5-6 logs)
* Integration mehrerer Stimuli: E.coli kann mehrere Lockstoffe erkennen und auch untersch. interpretieren
bei Nährstoffen: random walk findet immer noch statt, aber bei Lockstoff sind die Laufphasen länger, wenn sie in die richtige Richtung zum Lockstoff gehen
=> biased random walk
Chemotaxis -Experiment
Set up des Experiments:
Gefäß mit Puffer, Bakt machen darin random walk
da rein kommt eine Kapillare mit untersch. Substanzen:
b. Kontrollstoff: ein paar Bakterien schwimmen rein. nach definierter Zeit werden die Bakterien quantifiziert
c: Lockstoff: viele Bakterien schwimmen rein
d: Hemmstoff: diffundiert aus Kapillare raus, Bakt schwimmen weg außer ein paar , das ist Zufall (random walk)
rechts: aufgetragen: Anzahl der Bkt gegen die Zeit
Voraussetzungen für Motilität
“Nase”= Chemorezeptoren
“Gehirn”= Signaltransduktionskaskade
“Beine”= Flagellen
Chemorezeptoren: Aufbau und Funktionsweise
-Homodimer funktionelle Einheit
-im Periplasma: Sensordomäne, daran bindet der Lockstoff
-Transmembrandomane
i-m Cytoplasma: Signaldomäne
-> an SignDom binden 2 andere Proteine: Adaptor und Sensorkinase CheA: gibt Signal über Lockstoffbindung weiter
5 Glutamatreste: Chemorezeptor kann posttranslational de-/methyliert werden: wichtig fürs Gedächtnis, reversibel
Chemorezeptoren - Trimer aus Dimere
- laterale Signalverstärkung
- Kompartiment zwischen
Membran und Signalkomplex
für CheR/CheB
-CheW und CheA am Ende der Signaldomäne im Cytoplasma
E. coli Chemotaxis für:
Chemotaxis für:
AS, nicht PTS Zucker, DiPeptide, Hemmstoffe (FS, Alkohole, ph, Temp, ..)
-> PTS Zucker wirken direkt auf die Signaltransduktionskaskade durch Gruppentranslokation, führen auch zur Änderung der Rotationsrichtung
Bei E.coli erkennt: TSA, Serin, tar, Aspartat und Maltose, Dipeptide, Galactose, Ribose
Chemotaxis- 2 Komponenten System:
im Periplasma: die Sensordomäne und im Cytoplasma: der Adaptor CheW und CheA
- Die Sensorkinase nimmt ein Signal spezifisch auf und gibt die Information an ein Modul weiter (chemische Reaktion : Phosphatrest) -> an den response Regulator
- Der Response-Regulator ist der Empfänger, der das Signal an eine Output- Domäne
weitergibt. (auch per Phosphatübertragung).
Der Output kann auf zwei verschiedenen Ebenen erfolgen.
-> Meist erfolgt eine
Genregulation, seltener eine Aktivitätskontrolle von Enzymen.
Sensorkinase aus input domain und transmitter
Response-Regulator aus receiver und output domain (CheY und CheB)
Signallogik Chemotaxis (wichtig)
- verstärkte Liganden-Bindung führt via Chemorezeptor zu Inhibition der Sensorkinase (CheA) -Aktivität
- und mit etwas Verzögerung (ca. 3 sek.) zur Erhöhung der Methylierung
- Methylierung der Chemorezeptoren (MCP) wirkt aktivierend auf die Aktivität von Sensorkinase (CheA) und senkt
gleichzeitig die Affinität der MCPs für die Lockstoffe - jeder Methylierungsstatus entspricht dem Lockstoffbindungsstatus vor 3 sec
(Kurzzeitgedächtnis)
