Zellbiologie der Bakterien

Question 1

Beweglichkeit von Bakterien in Flüssigkeiten

Answer 1

• floating: passiv, Gasvesikel zur Auftriebskontrolle

- Swimming

Question 2

Beweglichkeit von Bakterien auf Oberflächen

Answer 2

• Swarming
• twitching motility, social gliding
• gliding/adventurous gliding

Question 3

erkläre die Auftriebskontrolle durch Gasvesikel

Answer 3

• planktonische Bacteria und Archaea (Cyanobakterien!)
• nur Auftrieb wird beeinflusst
• Gasvesikelbildung wird reguliert, z.B. durch Licht, pH, Salz, Wachstumsphase

Question 4

Welches Gift könnte durch Cyanobakterien entstehen?

Answer 4

Microcystin (hepatotoxisches (Leber schädigend), zyklisches Peptid)

Question 5

Algenblüte

Answer 5

• Nährstoffeintrag zu hoch, hohe Temperaturen
• Algen wachsen rasant, sinken zu Grund und werden dort abgebaut (unter Sauerstoffverbrauch)
• sauerstoffabhängige Organismen gefährdet (Sauerstoffarmut)
• giftige Gase (Schwefelwasserstoff)

Question 6

Gasvesikel

Answer 6

• spindelförmig, starr, gasgefüllt, aus hydrophoben Proteinen
• gasdurchlässig: Gas ist wie in Organismus gelöste Gase

Question 7

Gasvesikelproteine

Answer 7

GvpA (Rippen, beta-Faltblatt) und GvpC (Quervernetzer, alpha Helix) interagieren, um eine wasserdichte, aber gasdurchlässige Struktur zu bilden

Question 8

Swimming

Answer 8

Bewegung durch Flüssigkeiten mithilfe rotierender Geißeln (=Flagellen), individuelle Zellen

Question 9

sind bakterielle Geißeln homolog zu den Cilien der Eukarya?

Answer 9

NEIN

Question 10

Wie ist eine Cilie aufgebaut?

Answer 10

zentrale und äußere Mikrotubuli, Dyneinarme

Question 11

Wie ist eine Flagelle aufgebaut?

Answer 11

rotierender Motor + Filament (Rotor-Stator-Prinzip)

Question 12

Wie wird der Rotor gedreht?

Answer 12

Protonenturbine: Protonen fließen durch Mot-Proteine und üben Kräfte auf Ladungen (C- und MS-RInge) aus, dann wird Rotor gedreht

Question 13

Was ist wichtig bei der Geißelbiosynthese?

Answer 13

Flagellinprotein fließt durch Haken (wird vorher gebildet) und bildet FIlament, Kappenproteine führen es zur richtigen Position

Question 14

Wozu ist die Proteinsekretionsmaschine des bakteriellen Flagellums homolog?

Answer 14

Typ-III Proteinsektretionsmascheine gramnegativer pathogener Bakterien

Question 15

Wie nennt man das Flagellum der Archaea?

Answer 15

Archaellum (aus relativ wenigen Komponenten, ähnlich wie Typ IV-Pilus)

Question 16

Swarming

Answer 16

Bewegung auf feuchten Oberflächen mithilfe rotierender Flagellen, als Zellgruppe

Question 17

weitere Eigenschaften von Swarming

Answer 17

• Zelldichte-abhängig
• umfasst Zell-Zellkontakte
• korreliert mit Differenzierungsprozessen
• führt zu koordinierter Bewegung des Schwarms (quorum sensing)

Question 18

Beispiel, bei welchen MOs Swarming auftritt

Answer 18

E.coli, Proteus mirabilis, Bacillus

Question 19

Was haben die Zellen der Schärmfront für Eigenschaften?

Answer 19

typischerweise stark verlängert und hyperflagelliert

Question 20

Myxobakterien

Answer 20

Gruppe von gramnegativen Bakterien, delta-Proteobakterien, bilden Fruchtkörper und daraus Endosporen bei Hunger

Question 21

A-Signal bei Myxococcus xanthus

Answer 21

Aminosäuren, aus der Proteolyse von Proteinen der Zelloberfläche (Proteasen), die bei Aminosäuremangel induziert werden (Quorum sensing der Population hungernder Zellen)

Question 22

C-SIgnal bei Myxococcus xanthus

Answer 22

erfordert Zell-Zell-Kontakt und koordiniert Aggregation und Sporulation

Question 23

Twitching motility

Answer 23

Bewegung auf feuchten Oberflächen mit Typ IV-Pili, zB Myxococcus xanthus, Pseudomonas aeruginosa

Question 24

Twitiching

Answer 24

ruckhafte, unregelmäßige Bewegung (Zuckbewegung)

Question 25

Was passiert, wenn man Myxococcus xanthus die Typ IV-Pili wegnimmt (genetisch oder mechanisch)?

Answer 25

Twitiching motility ist gestört

Question 26

Pilus

Answer 26

Haar, Faser: Protein-Filamente aus helical angeordneten Protein-Untereinheiten, entspringen der Plasmamembran (6-8 nm), typisch gramnegative, 1-1000 pro MO

Question 27

Funktion eines Pilus

Answer 27

Adhäsion an Oberflächen und Zell-Zell-Adhäsion

Question 28

F-PIlus, Prozess der Ausbildung

Answer 28

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)

Question 29

Wodurch wird der Pilus eingezogen?

Answer 29

ATP-abhängige Depolymerisation

Question 30

Gliding motility

Answer 30

Bewegung auf Oberflächen ohne Flagellen/Pili, Schleimsektretion

Question 31

Adentutous gliding - Motor-based mechanism

Answer 31

gliding motility wird von intrazellulären Motoren bewirkt, die mit dem Cytoskelett interagieren

Question 32

Auf welche zwei Arten kann sich Myxococcus xanthus fortbewegen?

Answer 32

• Individuen: Adventurous gliding (Sekretionsantrieb und Motorproteinantrieb)
• Zellgruppe: Social gliding (Typ IV Pili)

Question 33

Chemotaxis

Answer 33

Wahrnehmung der chemischen Umgebung und Hinbewegung zu “Lockstoff” (attractant) /Wegbewegung von “Schreckstoff” (repellent)

Question 34

Wie lässt sich Chemotaxis messen (z.B. bei E.coli)?

Answer 34

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

Question 35

Welche Möglichkeiten zum Richtungswechsel haben Bakterien mit Begeißelung?

Answer 35

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)

Question 36

Wie kann Chemotaxis durch zeitweises Taumeln erfolgen?

Answer 36

Lockstoffe verringern die Taumelfrequenz, Schreckstoffe erhöhen sie (zeitliche Messung der Konzentrationsänderung über Sensor, Sensorkinase und Response regulator (cytoplasmatisches Zweikomponentensystem und membranständige Chemorezeptoren, Phosphorylierung))

Question 37

Wie ist in das Chemotaxis-Signaltransduktions-System ein Gedächtnis eingebaut?

Answer 37

Enzyme methylieren und demethylieren Rezeptoren, sodass sie unterschiedliche Kapazitäten haben, den Signalweg zu aktivieren

Question 38

Wie kommt die hohe Sensitivität bei Chemotaxis zustande?

Answer 38

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)