Zellbiologie der Bakterien Flashcards
Beweglichkeit von Bakterien in Flüssigkeiten
- floating: passiv, Gasvesikel zur Auftriebskontrolle
- Swimming
Beweglichkeit von Bakterien auf Oberflächen
- Swarming
- twitching motility, social gliding
- gliding/adventurous gliding
erkläre die Auftriebskontrolle durch Gasvesikel
- planktonische Bacteria und Archaea (Cyanobakterien!)
- nur Auftrieb wird beeinflusst
- Gasvesikelbildung wird reguliert, z.B. durch Licht, pH, Salz, Wachstumsphase
Welches Gift könnte durch Cyanobakterien entstehen?
Microcystin (hepatotoxisches (Leber schädigend), zyklisches Peptid)
Algenblüte
- Nährstoffeintrag zu hoch, hohe Temperaturen
- Algen wachsen rasant, sinken zu Grund und werden dort abgebaut (unter Sauerstoffverbrauch)
- sauerstoffabhängige Organismen gefährdet (Sauerstoffarmut)
- giftige Gase (Schwefelwasserstoff)
Gasvesikel
- spindelförmig, starr, gasgefüllt, aus hydrophoben Proteinen
- gasdurchlässig: Gas ist wie in Organismus gelöste Gase
Gasvesikelproteine
GvpA (Rippen, beta-Faltblatt) und GvpC (Quervernetzer, alpha Helix) interagieren, um eine wasserdichte, aber gasdurchlässige Struktur zu bilden
Swimming
Bewegung durch Flüssigkeiten mithilfe rotierender Geißeln (=Flagellen), individuelle Zellen
sind bakterielle Geißeln homolog zu den Cilien der Eukarya?
NEIN
Wie ist eine Cilie aufgebaut?
zentrale und äußere Mikrotubuli, Dyneinarme
Wie ist eine Flagelle aufgebaut?
rotierender Motor + Filament (Rotor-Stator-Prinzip)
Wie wird der Rotor gedreht?
Protonenturbine: Protonen fließen durch Mot-Proteine und üben Kräfte auf Ladungen (C- und MS-RInge) aus, dann wird Rotor gedreht
Was ist wichtig bei der Geißelbiosynthese?
Flagellinprotein fließt durch Haken (wird vorher gebildet) und bildet FIlament, Kappenproteine führen es zur richtigen Position
Wozu ist die Proteinsekretionsmaschine des bakteriellen Flagellums homolog?
Typ-III Proteinsektretionsmascheine gramnegativer pathogener Bakterien
Wie nennt man das Flagellum der Archaea?
Archaellum (aus relativ wenigen Komponenten, ähnlich wie Typ IV-Pilus)
Swarming
Bewegung auf feuchten Oberflächen mithilfe rotierender Flagellen, als Zellgruppe
weitere Eigenschaften von Swarming
- Zelldichte-abhängig
- umfasst Zell-Zellkontakte
- korreliert mit Differenzierungsprozessen
- führt zu koordinierter Bewegung des Schwarms (quorum sensing)
Beispiel, bei welchen MOs Swarming auftritt
E.coli, Proteus mirabilis, Bacillus
Was haben die Zellen der Schärmfront für Eigenschaften?
typischerweise stark verlängert und hyperflagelliert
Myxobakterien
Gruppe von gramnegativen Bakterien, delta-Proteobakterien, bilden Fruchtkörper und daraus Endosporen bei Hunger
A-Signal bei Myxococcus xanthus
Aminosäuren, aus der Proteolyse von Proteinen der Zelloberfläche (Proteasen), die bei Aminosäuremangel induziert werden (Quorum sensing der Population hungernder Zellen)
C-SIgnal bei Myxococcus xanthus
erfordert Zell-Zell-Kontakt und koordiniert Aggregation und Sporulation
Twitching motility
Bewegung auf feuchten Oberflächen mit Typ IV-Pili, zB Myxococcus xanthus, Pseudomonas aeruginosa
Twitiching
ruckhafte, unregelmäßige Bewegung (Zuckbewegung)
Was passiert, wenn man Myxococcus xanthus die Typ IV-Pili wegnimmt (genetisch oder mechanisch)?
Twitiching motility ist gestört
Pilus
Haar, Faser: Protein-Filamente aus helical angeordneten Protein-Untereinheiten, entspringen der Plasmamembran (6-8 nm), typisch gramnegative, 1-1000 pro MO
Funktion eines Pilus
Adhäsion an Oberflächen und Zell-Zell-Adhäsion
F-PIlus, Prozess der Ausbildung
konjugativer Pilus (fertility) dient der Konjugation -> Donator-Bakterium bildet Pilus chemotaktisch, bei Kontakt mit Akzeptor zieht Donator Pilus ein - Plasmabrücke - Austausch von genetischem Material wie F-Plasmid)
Wodurch wird der Pilus eingezogen?
ATP-abhängige Depolymerisation
Gliding motility
Bewegung auf Oberflächen ohne Flagellen/Pili, Schleimsektretion
Adentutous gliding - Motor-based mechanism
gliding motility wird von intrazellulären Motoren bewirkt, die mit dem Cytoskelett interagieren
Auf welche zwei Arten kann sich Myxococcus xanthus fortbewegen?
- Individuen: Adventurous gliding (Sekretionsantrieb und Motorproteinantrieb)
- Zellgruppe: Social gliding (Typ IV Pili)
Chemotaxis
Wahrnehmung der chemischen Umgebung und Hinbewegung zu “Lockstoff” (attractant) /Wegbewegung von “Schreckstoff” (repellent)
Wie lässt sich Chemotaxis messen (z.B. bei E.coli)?
Kapillare in bakterielle Lösung einführen: es bildet sich ein Gradient, bei einem attractant häufen sich die Bakterien darin an, bei repellent werden sie abgestoßen, bei Kontrollgruppe (Salzlösung) weder anziehend noch abstoßend
Welche Möglichkeiten zum Richtungswechsel haben Bakterien mit Begeißelung?
a) peritrich: gebündelte Geißeln fliegen durch Taumeln auseinander, dann rotieren sie in die andere Richtung
b) Polar: Zellen kehren Geißelrotation um (Zelle wird dann gezogen) oder Geißelbewegung wird zeitweilig unterbrochen (Neuorientierung)
Wie kann Chemotaxis durch zeitweises Taumeln erfolgen?
Lockstoffe verringern die Taumelfrequenz, Schreckstoffe erhöhen sie (zeitliche Messung der Konzentrationsänderung über Sensor, Sensorkinase und Response regulator (cytoplasmatisches Zweikomponentensystem und membranständige Chemorezeptoren, Phosphorylierung))
Wie ist in das Chemotaxis-Signaltransduktions-System ein Gedächtnis eingebaut?
Enzyme methylieren und demethylieren Rezeptoren, sodass sie unterschiedliche Kapazitäten haben, den Signalweg zu aktivieren
Wie kommt die hohe Sensitivität bei Chemotaxis zustande?
Signalamplifikation: Rezeptor-Kinase-Komplexe (kooperative Wechselwirkungen - gekoppelte Rezeptoren stabilisieren ihren jeweiligen Zustand nachbarter Rezeptoren und neigen dazu, gemeinsam von einem Zustand in den anderen zu schalten)
