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Biomoleküle und Zelle (Fach) / Mikrobiologie 2 (Lektion)

Diese Lektion wurde von MarekHeuberger erstellt.

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• Prokaryonten: besitzen keinen Zellkern„karyon“ altgriech: Kern,„pro“: vor->Bacteria und Archaea Zellwand (andersartiger Aufbau) Ribosomen vom 70 S Typ Nucleoid: chromosomale DNA alsringförmiges Makromolekül (keine Kernhülle, Nucleoid dennoch strukturiert) Kein Spindelapparat Die Translation erfolgt bereitswährend die Transkription noch läuft. Zahlreiche Ribosomen synthetisieren am selben Transkript (Polysomen) I.d. Regel: Ein Gen = ein Protein Keine Organellen
• Eukaryonten: haben einen Zellkern„karyon“ altgriech: Kern,„eu“: echt-> Eukarya Ribosomen: 80 S Typ Cytoplasma mit Cytoskelett aus Mikrotubuli, Aktin- und Intermediärfilamenten DNA: in linearen Chromosomen (auf Histonen). Im Zellkern (Nukleus) lokalisiert;Kernmembran, mit Poren.Spindelapparat während der Zellteilung Räumliche Trennung zwischen Transkription und Translation. Komplexe Genexpression: Spleißen von Primärtranskripten; z.T. alternatives Spleißen ein Gen = evtl. mehrere Proteine Organellen: Von Membranen umhüllte Strukturen: z.B. Mitochondrien;Chloroplasten; Endoplasmatisches Retikulum; Golgi-Apparat
• Funktion der Cytoplasmamembran: In Pro- und Eukaryonten: Stoffbarriere / Abgrenzung, Transportvorgänge, Kommunikation mit der Umwelt, Anker- und Organisationspunkt für Proteinkomplexe Zusätzlich in Prokaryonten: Ort der Atmungskette
• Membranlipide In allen 3 Domänen kommen Membranen vor, die Phospholipide enthalten Bei Eukarya und Bacteria bestehen Phospholipide aus Glycerin, das über Esterbindungen an 2 Fettsäuren und einePhosphoryl-Kopfgruppe gebunden ist Phospholipide bei Archaea sind anders aufgebaut (s. nachfolgende Folien) Bakterien regeln ihre Membranfluidität auch durch ihre Fettsäurezusammensetzung. Mittels ungesättigten aber auch mittelsverzweigten Fettsäuren) (Eukaryonten bilden keine verzweigten FS) Hopanoide regeln die Fluidität bei Bacteria (ähnlich dem Cholesterin bei Eukarya)
• Cardiolipin Cardiolipin (= Diphosphatidylglycerin) kommt nur in Bacteria undMitochondrien vor (und zwar in der inneren Mitochondrienmembran) ist das einzige Phospholipid, das in den Mitochondrien selbst synthetisiert wird (macht 20% der Mitochondrienmembran aus) ->stabilisierend für die Membran und Funktion als „Protonenfalle“, hält H+ in Membrannähe; wichtige Rolle bei der Atmungskette
• Cytoplasmamembran in Archaea keine Lipide aus Fettsäuren, sondern langkettige Isopren-Alkohole die mittelsEtherbindung mit Glycerin verknüpft sind (mit „Phytanyl“ Ketten) Bilayer aus Glycerin-diether Verbindungen bzw. Monolayer aus Diglycerin-tetraether Verbindungen (mit „Biphytanyl“ Ketten) keine Hopanoide
• Welche der folgenden Aussagen zu Membranlipiden ist korrekt? Lipide von Bacteria haben Esterbindungen, dagegen bei Archaea Etherbindungen
• Funktion der bakteriellen Zellwand a) Funktion - Widerstand gegen Turgordruck im bakteriellen Cytoplasma (2 – 25 bar); Die Zellwand fungiert als Stützskelett Auflösung der ZW durch Lysozymbehandlung (Enzym, schneidet zwischen Zellwandzuckern): -  In isotonischem oder schwach hypertonischem Medium: Protoplasten-  In hypotonischem Medium: Wassereinstromàosmotische Lyse b) Funktion - Formgebung elektronenmikroskopische Aufnahme gereinigter Peptidoglycan Sacculi Dargestellt ist das reine Peptidoglycangerüst -  ohne anhaftende Proteine-  ohne Membran Der Peptidoglycansacculus gibt Bakterien ihre Form. c) Funktion - Kontaktfläche zur Außenwelt -> Wechselwirkung mit UmweltPeptidoglycan u.a. Zellwand-Komponenten fungieren/dienen z.B.: als Rezeptoren zur Anheftung von Bakteriophagenals Bindungspartner für andere Bakteriender Anheftung von Bakterien an eukaryontische ZellenStimulatoren für das Immunsystem
• Peptidoglycan Die meisten Zellwände der Bacteria bestehen aus Peptidoglycan(anderer Name „Murein“). Das 3-dimensionale Makromolekül besteht aus: - Langen Polymeren aus zwei alternierenden Zuckern:N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure, letzterer verknüpft mit einem Peptid aus ca. 5 Aminosäuren - Die langen Zuckerstränge werden über die Peptidbrückenmiteinander quervernetzt. - Das Peptidoglycannetzwerk ist ein einziges kovalent verknüpftes Makromolekül, das die gesamte Bakterienzelle umspannt.
• Welche der folgenden Strukturen sind Komponenten von Peptidoglycan? 1. N-Acetyl-Muraminsäure 2. N-Acetyl-Glucosamin 3. Peptidbrücken 4. Aminosäure
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• S-Layer Zusätzliche Zellhüllschicht. Besteht aus parakristallinen monomeren Proteinen und Glycoproteinen, die ein Netzwerk bilden (trimere, tetramere oder hexagonale Symmetrie)S-Layer findet man bei vielen Archaea, aber auch bei Bacteria (dort oft bei frischen Umweltisolatenàliefert zusätzlichen Schutz gegenüber der UmweltÜber stielartige Fortsätze mit der Zellwand (z.B. Peptidoglycan) bzw. der äußeren Membran fest verankert
• Welche der nachfolgenden Aussagen über die bakterielle äußere Membran ist korrekt? Die äußere Membran kommt nur in Gram-negativen Bakterien vor Die äußere Membran enthält Lipopolysaccharide. Die äußere Membran schützt Bakterien gegen ihre Umwelt. Die äußere Membran enthält Proteinkanäle.
• Kapseln: Der Zellwand aufgelagerte Kohlenhydrat-Polymere, fest mit der ZW verbunden
• Schleime Können in einen weiteren Bereich abgegeben werden
• Fimbrien und Pili: Beide sind fädige Strukturen aus Pilin-Protein, die fest in der Zellhülle (Cytoplasmambran) verankert sind. Fimbrien: dünne Fäden, dienen der Anheftung (Adhäsine) Pili: sind größer und dienen z.B. den Austausch von DNA während der Konjugation (F-Pili)
• F-Pilus Dient zur Herstellung des Kontakts zwischen Donor- und Rezipientenzelle im Verlauf der Konjugation. Zwischen den beiden Zellen wird während des Vorgangs der Konjugation DNA übertragen. So lassen sich z.B. auch Antibiotikaresistenzgene auf Plasmiden(= kleinen ringförmigen DNA Molekülen) übertragen.
• Bakterielle Geißel: Flagellum Filamentöse Struktur, die durch Rotation Schwimmbewegung ermöglicht. Arten der Begeißelung a) peritrich = zahlreiche und rund um die Zelle b) monotrich = nur eine und nur an einem Zellpol c) lophotrich = mehrere aber nur an einem Zellpol
• Chemotaxis: Bewegung als Reaktion auf chemische ReizeBakterien schwimmen hin oder weg von einem Reiz durch rotierende Flagellen. Bei peritrich begeißelten Zellen sind Flagellen über die Oberfläche verteilt.Bei Rotation im Uhrzeigersinn (Flagellen bewegen sich einzeln) ->Taumeln Bei Rotation gegen den Uhrzeigersinn (Flagellenbündel sammelt sich am hinteren Zellpol) ->Vorwärtsbewegung
• Nucleoid Das bakterielle Nucleoid erscheint hell in der TEM (Transmissions- Elektronenmikroskopie) Aufnahme, dort sind keine Ribosomen Ein geschlossenes, ringförmiges Chromosom; gut geordnet und lokalisiert, bildet ca. 50 Schleifen in E. coli, auch Bindung an Membranproteine Geordnete Kondensation (Aufspiralisierung), z.T. durch Bindung an Proteine Bestimmte Nucleoid Bereiche liegen in bestimmten Regionen der Zelle, wandern im Verlauf des Teilungszyklus
• Plasmide sind extrachromosomale DNA Plasmide sind viel kleiner als das Bakterienchromosom, meist zirkulär. Sie kommen in Bacteria und Archaea vor, sowie auch (selten) in eukaryotischen Mikroben (z.B. Hefe). Sie replizieren unabhängig vom Chromosom. Plasmide werden leicht zwischen Bakterien übertragen, auch über Spezies- und Gattungsgrenzen hinweg (= horizontaler Gentransfer) Auch Antibiotikaresistenzgene werden leicht durch Plasmide übertragen. Plasmide sind wichtige Werkzeuge in der Gentechnologie.
• Welche der folgenden Aussagen zu bakterieller DNA ist korrekt? Das bakterielle Nucleoid ist gut geordnet. Das bakterielle Nucleoid ist im Cytoplasma lokalisiert. Bakterien können Plasmide untereinander übertragen, auch über Speziesgrenzen hinweg. Bakterielle DNA wird durch Transkription in mRNA umgeschrieben.
• Aufbau prokaryotischer und eukaryotischer Ribosomen Kommen bei allen Lebewesen vor Zwei Typen, unterschieden nach Sedimentationsgeschwindigkeit (gemessen in Svedberg-Einheiten S) 70S Ribosomen bei Bacteria, Archaea, Mitochondrien und Chloroplasten 80S Ribosomen im eukaryotischen Cytoplasma Jeweils aus zwei Untereinheiten (Achtung: S-Zahl nicht einfach addiert) Chemisch bestehen Ribosomen aus Proteinen und rRNA
• Bakterielles Cytoskelett und Zellteilung Seit wenigen Jahren ist bekannt, dass auch Bakterien ein Cytoskelett besitzen Ein wichtiges Cytoskelettelement ist FtsZ (ein bakterielles Protein, das homolog zum eukaryontischen Tubulin ist) ->FtsZ bildet einen kontraktilen Ring in der Zellmitte und steuert in Bakterien die Zellteilung. Ein weiteres Cytoskelettelement ist MreB (ein bakterielles Protein, das homolog zum eukaryontischen Aktin ist): ->MreB ist ein wichtiger Ankerpunkt für die Peptidoglycan- synthese-Maschinerie während des Längenwachstums bei Stäbchen.
• FtsZ Tubulin-ähnlich bildet einen kontraktilen Ring in der Zellmitte, koordiniert die bakterielle Zellteilung dient als Anlagerungsstelle für andere Zellteilungsproteine, sowie Enzyme der Peptidoglycansynthese lokalisiert dort, wo sich kein Chromosom befindet „Divisom“: Proteinkomplex, der die bakt. Zellteilung durchführt Bakterieller Zellteilungsprozess im Lichtmikroskop: Sichtbar gemacht durch einen DNA-Farbstoff und ein fluoreszierendes FtsZ-Fusionsprotein
• MreB Aktin-ähnlich Bildet Ringhälften oder Flecken unterhalb der Membran entlang stäbchenförmigen Bakterienzellen Dient als Ankerpunkt für die Enzyme der Peptidoglycansynthese während des Längenwachstums Entfernen von MreB in Stäbchen führt zum Wachstum als Kokken
• Bakterielle Zellteilung erfolgt meist durch Zweiteilung Aus der Mutterzellen werden zwei identische Tochterzellen Neue Zellwand-Synthese und Trennung der Tochterzellen in der Zellmitte (Teilungsebene) Ausnahmen: Knospende Bakterien und hyphenförmige Bakterien: dort Wachstum an der Zellspitze

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