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Physiologie der Mikroorganismen > VL 9 Archaea > Flashcards

VL 9 Archaea Flashcards

1
Q

Ribosomen Archaea

A

70S -> 50S + 30S
50S ->23S r RNA + 5S + rProteine
30S->16S rRNA + rProteine

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2
Q

Rolle der rRNAS bei der Proteinbiosynthese

A

16S rRNA: Erkennen der mRNA (Shine-Dalgarno-Sequenz), Wechselwirkun mit tRNA
23S rRNA: tRNA-Positionierung, Peptidyltransferase-Zentrum, katalytische Aktivität
5S rRNA: Mittelhöcker der 50SUE

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3
Q

Entdeckung der Archaea

A

-Carl Woese, 1978
-über 100 Mikroben durch 16S finger-printing studiert:
rRNA mit RNase hydrolytisch gespalten
Fragmente im elektrischen Fed entsprechend der Nukleotidzusammensetzung aufgerenn
-> Basisi für Bestimmung der Verwandtschaft und Evolution der Organismen

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4
Q

16S-rRNA Analysen

A

Unterschiedliche SPots des Gesamtmusters aus etwa 100 Spezies ( einge fehlen, dafür andere vorhanden)
-> Signature of a different domain of life
Ermöglicht globale Untersuchungen von Mikroben

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5
Q

Globale Untersuchung von Mikroben

A
  • Molekulare Phylogenie (Stammesgeschichte )
  • Bestimmung von Mikroorganisen einer Mischpopulation
  • Analyse von Mikroorganismen im Boden,Wasser, Luft anhand der rRNA
  • Metagenom -Analyse
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6
Q

Metagenom

A

Gesamtheit der genomischen Information einer bestimmten Lebensgemeinschaft (Biozönose) oder eines Biotops

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7
Q

Molekulare Phylogenie

A
  • > Ermittlung der phylogenetischen Abstammung durch:
  • Vergleich der 16S bzw 18S rRNA Sequenzen
  • Ähnlichkeit zweigt Verwandtscshaft an
  • Darstellung als Stammbaum: Astlänge gibt Unterschiede an
  • Definition einer Spezies : >97% identisch ->gleiche Art
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8
Q

Warum wird für Molekulare Phylogenie ribosomale RNA verwendet ?

A
  • universell vorhanden und gleich Funktion
  • nicht identisch, sondern kleine charkteristische Variation
  • geringe Mutationsrate-> idealer Chronometer
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9
Q

Isolierung und Sequenzierung der 16S rDNA

A

-Isolierung eines Genfragements ( < 1600 bp) über PCR:
Ampflifikation der DNA mit spezifischen Oligonukleotiden
-Sequenzbestimmunf des rDNA-Amplifikates
-Vergleich mit Datenbank bekannter 16S rDNA Sequenzen
-Bererchnung eines Stammbaums

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10
Q

Polymerase Chain Reaction

A 
=PCR
Benötigt werden: DNA+ 2 spez.Oligonukleotide+Temperaturstabile DNA-Polymerase+dNTPs (d-Nukleotidtriphosphate)
Schmelzen bei 94°C 30sec
Anlagerungsreaktion bei 48-55°C 120sec
Polymerisation bei 72°C bei 180sec
=> 30 Zyklen
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11
Q

Astlänge

A

E(kleines D) = Maß für Phylogenetischen Abstand

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12
Q

Gruppen von Archaen

A
  • Halophilie
  • Methanogene
  • hyperthermophile
  • Mesophile
  • > nicht nur extreme
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13
Q

Unterschiede der Archaea zu Bakterie

A
  • 16S rRNA Seqenzen
  • DNA-abhängige RNA Polymerase
  • Lipide
  • Zellwänd
  • Replikation
  • Zellteilung
  • etc
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14
Q

RNA-Polymerase Untereinheiten

A

Bakterien und Hefe:
- 12 UE bei Eukaryota
-4 UE bei Bakterien
bei Archaea ( Sulfolobus. Pyrococcus oder Halobacterium):
-12 UE mit Ähnlichkeit zur RNA Polymerase II

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15
Q

RNA Polymerase Gemeinsamkeiten Bacteria,Archaea und Eukaryota

A
  • große UE (beta, beta´ bzw. A´/A´´,B) kataltisches Zentrum der Transkription
  • Kleine UE (alpha bzw. D-L-N-P): Assemblierungsplattform
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16
Q

RNA Polymerase Unterschiede Bacteria, Archaea und Eukaryota

A

-> zusätzliche Transkriptionsfaktoren (TF) für Transkription:
Eukaryota: BT,TFIIA,IIB,IIE,IIF,IIH (RNA Polymerase II)
Archaea: TBP,TFB (oft mehrere Variation beider), TFE

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17
Q

Initiation der Transkription bei Archaea

A

-TBP bindet TATA-Box
-TFB von TATA-TBP gebunden
-> TATA-TBP-TFB
-Rekrutierert RNA Polymerase + TFE
=> offener Komplex (DNA-Stränge am Transkriptionsstart getrennt); Template-Strang in die active site der RNA Polymerase geladen => Transkription

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18
Q

Achaealer Promotor

A

1 RNA Polymerase mit 12 UE
-3 Transkriptionsfaktoren:TBP,TFB und TFE
_Promotor: TATA-Box+ BRE (TFB responsive element)

19
Q

Virale Promotoren

A
  • Starke Aktivität
  • > funktionieren in vitro mit isolierteer RNA Polymerase oder Zellextrakt =>Funktionelle Charakteriesierung
  • Virusgenome gut für Etablierung eines Transformationssystems
20
Q

Bacteria

A
  • Kein Zellkern
  • 70S Ribosomen
  • 16S rRNA/23S rRNA
  • 1 RNA Polymerase (5 UE + Sigma)
  • Promotor 10/35-Box
  • Gene: Operons
21
Q

Archaea

A
  • kein Zellkern
  • 70S Ribosomen
  • 16S rRNA/ 23S rRNA
  • 1 RNA Polymerase (12 UE +TFB,TBP)
  • Promotor: TATA-Box
  • Gene:Operons
22
Q

Eukaryota

A
  • Zellkern
  • 80S Ribosomen
  • 18S rRNA/28S rRNA
  • RNA Polymerase (12UE und viele TF)
  • Promotor: TATA-Box
  • Gene: einzeln
23
Q

Lipide der Archaea

A

Phytanyletherlipid: verzweigte Kohlenwasserstoffe, Synthese über Isopreneinheiten

  • > Glycerin+ Etherbindung + 2 Fettsäuren und einmal was anderes verethert (Dietherlipid)
  • Seitenketten spiegelbildlich zu Bacteria
  • auch Tetratherllipide möglich
24
Q

Lipide Eukaryota/Bakteria

A

Glycin + Esterbindung+ 2 Fettsäuren und 1 mal was anderes verestert

25
Q

Tetraetherlipide

A

Monolayer weil Biphytanyl zweimal mit Glycin verethert ist

26
Q

Zellwände der Archaea

A
  • Glykoproteine (S-Layer)
  • Heteropolysaccharide
  • Pseudomurein (selten)
  • Proteinscheiden
27
Q

Glykoproteine Bsp

A
  • Desulfurococcus
  • Thermoproteus
  • Halobacterium
  • Sulfolobus
  • > häufigste Zellwand
28
Q

Heteropolysaccharide Bsp

A
  • Halococcus

- Methanosarcina

29
Q

Pseudomurein Bsp

A

Methanobrevibacter
Methanopyrrus
-> nur bei diesen beiden

30
Q

Protein-Scheiden Bsp

A

Methanospirillum

31
Q

Glykoprotein-S-Layer

A
  • Weit verbreitet, auch bei bakterien (S -> Surface)
  • Glykoproteine (40-200 kDa)
  • assemblierung als 2D-kristalline Struktur
  • Poren von 2-8 nm Durchmesser
  • Anwendung als Sieb in der Nanotechnologie
  • 3D Struktur durch Elektronenmikroskop
32
Q

Desulfurococcus

A

Island-Isolat Topt 97°C ->Glykoprotein S-Layer

  • p4 Symmetrie
  • Flaches Netzwerk
  • 140 kDa
  • Stege
33
Q

Elektronenmikrosop

A
  • Spezimen auf Kupfernetchen
  • Kippserie im EM -> 3D Struktur wird ermittelt
  • 60 Kippbilder, digitale Bildverarbeitunf
34
Q

Thermoproteus tenax

A

Island Isolat, Topt 90°C -> Glykoprotein S-Layer

  • Rekonstruktion der Zellwand
  • p6 Symmetrie
  • Abstand oberes Netzwerk zur CM 25nm
35
Q

Haloferax volcanii

A

Isoliert aus Toten Meer, Topt 42°C, halophil, 5M NaCl

  • Glykoprotein: Protein aus 857 Ac+ sulfatierte Zuckerseitenkette
  • p6 Symmetrie
36
Q

Unterschiede der Archaea zu Bakterien

A
  • eigene Domäne
  • ähnlichkeit zur eukaryalen RNA Polymerase
  • eigene Entwicklung der Zellwände/Membranen ->Vielfalt
37
Q

Untergruppe Archaea

A
  • Euryarchaeota: Haloarchea
  • Crenarchaeota: Sulfolobales
  • Thaumarchaeota
38
Q

Hyperthermophile Archaea

A
  • aerob oder anaerob
  • 75-100°c
  • Schwefel als e- Donor oder Akzeptor
  • H2 als Elektronendonor
39
Q

Hyperthermophilie-Stoffwechsel

A

Energieliefernde Reaktion: Elektronen von H2 auf -> CO2,Fe(oh)3, SO42-,NO3-,O2

Produkt: Methan, Magnetit, Schwefelwassersoff,Ammoniak,Wasser,H2SO4

  • Kohlensoffquelle: Co2
  • Spurenelemente,Wasser;Hitze
40
Q

Hyperthermophile Mikroben

A

->Bacteria: Thermotoga,Aquifex, Desulfurobacterium,Thermovibro
->Archaea:
Crenarchaeota: Pyrodictium, Pyrolobus Ignicoccus Sulfolobus, Acidianus Thermoproteus
Euryarchaeota: Pyrococcus Thermococcus, Thermoplasma Methanothermus Methanopyrus, Archaeoglobus Methanothermococcus

41
Q

Hyperthermophilie im Labor

A
  • Einige Heterothrope Medien
  • Anerobe Bedinugngen unter Aneorobenzelt
  • Heizbadschüttler mit Polyalkoholen
  • anerob in Serumflaschen
42
Q

Anpassungen an hohe Temperaturen:

A
  • Stabilisierung von Proteinen/Enzymen ( sehr kompakte Proteinstuktur, Gegenelektion bestimmter AS- Sequenzen)
  • Verhinderung der Proteinaggregation -Stabilisierung der DNA (DNA-Bindeproteine,Modifikation dder Basen, reverse Gyrase)
  • Stabilisierung der RNA (siehe DNA)
  • Stabilisierung der Zellmembran
43
Q

Hyperthermophile – Biotechnologie

A

Interessante thermostabile Enzyme oder Materialien

  • PCR: Thermostabile DNA-Polymerase, Pyrococcus furiosus
  • Thermostabile Enzyme für biotechnologische Prozesse
44
Q

Nanoarchaeum equitans

A
  • Kleine Kugeln (400 nm Ø)
  • wachsen nur gemeinsam mit Ignicoccus als Wirt
  • Genomgröße Nanoarchaeum: 490,885 bp
  • Enthält Gene für Zellteilung und Transkription / Translation
  • keine Gene für Lipid-, Aminosäure- und Nukleotid-Synthesen!
  • keine Gene für Enzyme des zentralen Stoffwechsels

Physiologie der Mikroorganismen (22 decks)

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