E-Mail: Homepage: [email protected] schroeder-doms.de München den 20. März 2008 Biologie für Mediziner – LMU München MIKROBIOLOGIE ...................................................................................................... 1 Bakterien .............................................................................................................................................................. 1 Aufbau: .............................................................................................................................................................. 2 Lebensweise: ................................................................................................................................................... 2 Bewegung:........................................................................................................................................................ 2 Endosymbiontenhypothese:........................................................................................................................... 3 Identifizierung von Bakterien: HD-Agar (Hefe-Dextrose-Agar) ................................................................. 3 Identifizierung von Bakterien: Mikroskopie .................................................................................................. 3 Identifizierung von Bakterien: Form der Kolonien....................................................................................... 3 Identifizierung von Bakterien: Morphologische Grundformen der Bakterien .......................................... 3 Identifizierung von Bakterien: Gram-Färbung ............................................................................................. 4 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Allgemeines .......................................................... 4 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Test auf Oxidase .................................................. 5 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Test auf Katalase ................................................. 5 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Wachstum & Sauerstoffabhängigkeit, Säurebildung .................................................................................................................................................... 5 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Hydrolyse von Stärke .......................................... 5 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Acetoinbildung ...................................................... 6 Allgemeines:........................................................................................................................................................ 6 Kultivierung, Isolierung und Identifizierung eines Bakterienstammes: .................................................... 6 Spezielle Untersuchung bek. Bakterien (Lebendkeimzahl) – hier E.coli................................................. 6 Test auf Vorkommen von Staphylococcus aureus: .................................................................................... 7 Resistenzen bei Mycobacterium phlei:......................................................................................................... 8 Wachstumskurven: .......................................................................................................................................... 8 GENETIK.................................................................................................................... 8 TESTATVORBEREITUNG:........................................................................................ 9 DNA-Synthese (Replikation): .......................................................................................................................... 9 Australopithecus:............................................................................................................................................... 9 cAMP: .................................................................................................................................................................... 9 Synthese: .......................................................................................................................................................... 9 Funktion: ......................................................................................................................................................... 10 Phosphorylierung:.......................................................................................................................................... 10 Kinasen: .......................................................................................................................................................... 10 BILDANHANG ......................................................................................................... 11 Mikrobiologie Bakterien © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 1 - Aufbau: o Bakterien besitzen zumeist eine Zellwand, Zytoplasma mit Zytoplasmamembran und Ribosomen. o Die DNA liegt als strangförmiges, in sich geschlossenes Molekül, als so genanntes Bakterienchromosom, frei im Zytoplasma vor. Bei einigen Bakterien kommen auch zwei Bakterienchromosomen vor (z.B. Ralstonia eutropha) o Häufig befindet sich im Zytoplasma weitere DNA in Form von kleineren, ebenfalls strangförmigen, in sich geschlossenen Molekülen, den Plasmiden, die unabhängig vom Bakterienchromosom vervielfältigt und bei der Fortpflanzung weitergegeben werden oder von einem Individuum auf ein anderes übertragen werden können. o Das Genom des Darmbakteriums Escherichia coli besteht aus knapp 4,7 Millionen Basenpaaren, deren Sequenz vollständig bekannt ist. Das DNAMolekül ist etwa 1,4 Millimeter lang, aber nur 2 Nanometer breit und enthält rund 4400 Gene. Trotz seiner Länge von mehr als dem Tausendfachen des Zelldurchmessers ist es auf einen Bereich von etwa der Hälfte des Zelldurchmessers zusammengeknäuelt (Nucleoid). o Eine Besonderheit der Bakterien ist die RNA-Polymerase. Sie besitzen nur eine, die aus nur 5 Untereinheiten (α (2x), β, β' und ω) besteht. Die archaelle RNA-Polymerase besitzt 11-12 Untereinheiten und Eukaryoten besitzen mehrere RNA-Polymermasen, die aus bis 12 Untereinheiten bestehen. Lebensweise: Bakterien haben einen vielfältigen, sehr unterschiedlichen Stoffwechsel. So gibt es o Bakterien, die Sauerstoff benötigen (aerobe Bakterien oder Aerobier) o Bakterien, für die Sauerstoff Gift ist (obligat anaerobe Bakterien oder obligate Anaerobier) o Bakterien, die sowohl Sauerstoff als auch Sauerstoffmangel aushalten (fakultative Anaerobier). Manche Bakterien bilden Dauerstadien (Sporen), die extreme Umweltbedingungen aushalten. Bakterien, die sich extremen Umweltbedingungen angepasst haben, nennt man Extremophile. Die Vermehrung der Bakterien erfolgt meistens asexuell durch Zellteilung, bei zylindrischen durch Querteilung, bei einigen durch Knospung. Auch Sexualvorgänge (Konjugation) kommen bei Bakterien vor und sie können so ihr Erbgut von einem Individuum auf ein anderes übertragen. Dazu produzieren einige so genannte Pili (Proteinröhren), mit deren Hilfe sich die Zellen annähern und dann über eine Plasmabrücke DNA von einer Zelle zur anderen übertragen werden kann. Da die Pili nicht direkt an der DNA-Übertragung beteiligt sind, kann sie auch ohne diese erfolgen, wenn sich zwei Bakterienzellen eng aneinander legen. Bewegung: Bakterien bewegen sich meist frei im Flüssigmedium schwimmend durch Flagellen, auch als Geißeln bezeichnet, die anders als die Geißeln der Eukaryoten (z. B. Protisten) nicht nach dem „9+2-Muster“ aufgebaut sind, sondern aus einem langen, wendelförmigen, etwa 15 bis 20 nm dicken Proteinfaden bestehen. Zudem wirken die Flagellen der Bakterien nicht antreibend durch Formveränderung wie die Geißeln der Eukaryoten, sondern sie werden wie ein Propeller gedreht. Die Drehbewegung wird an einer komplizierten Basalstruktur durch einen Protonenstrom erzeugt, ähnlich wie bei einer Turbine, die durch einen Flüssigkeits- oder Gasstrom angetrieben wird. Dazu ist ein Protonenkonzentrationsgefälle erforderlich. Spirochaeten bewegen sich © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 2 - dadurch, dass sie sich um sich selbst drehen und dank ihrer wendelförmigen Körper sich gewissermaßen durch das umgebende Medium schrauben. Einige Bakterien bewegen sich nicht freischwimmend, sondern durch Kriechen, zum Beispiel Myxobakterien und einige Cyanobakterien Endosymbiontenhypothese: Aufgrund biochemischer Untersuchungen nimmt man heute an, dass einige Organellen, die in den Zellen vieler Eukaryoten vorkommen, ursprünglich eigenständige Bakterien waren (Endosymbiontentheorie); dies betrifft die Chloroplasten und die Mitochondrien. Diese Organellen zeichnen sich durch eine Doppelmembran aus und enthalten eine eigene zirkuläre DNA, auf der je nach Art 5 bis 62 Gene enthalten sein können. Belege dafür sind die Ergebnisse der rRNASequenzierung und die Organellproteine, die eine stärkere Homologie zu den Bakterienproteinen ausweisen, als zu den Eukaryoten. Die Codons von Mitochondrion und Chloroplast ähneln der Codon Usage der Bakteria ebenfalls mehr. Identifizierung von Bakterien: HD-Agar (Hefe-Dextrose-Agar) o Pepton 0,5% o Glukose 0,1% o Hefeextrakt 0,25% o Agar 1,5% Identifizierung von Bakterien: Mikroskopie o Hellfeld-Mikroskopie ist nicht zur Bakterienidentifikation geeignet! o Phasenkontrastverfahren wird u.a. eingesetzt, da es bis 0,25 Mikrometer auflösen kann. o CAVE: Viren (0,1 Mikrometer) -> E.M.1 Identifizierung von Bakterien: Form der Kolonien Makroskopisch kann man die unterschiedlichen Bakterienkolonien in Größe, Konsistenz, Farbe, ausgeschiedenen Pigmenten, Oberfläche, Rand und dem Profil im Querschnitt unterscheiden. Form -> punktiform, rund, unregelmäßig, spindelförmig, rhizoid, filamentös Profil -> flach, erhaben, konvex, halbkugelig, knopfförmig, nabelförmig Kolonierand -> ganzrandig, wellenförmig, gelappt, gesägt, konzentrische Zonen, filamentös Etc. Identifizierung von Bakterien: Morphologische Grundformen der Bakterien Kokken: o kugelförmig o unbewegliche o nicht-sporenbildend o können sowohl gram-positiv (z.B. Staphylokokken [Diplokokken]) wie auch gram-negativ (z.B. Meningokokken, Gonokokken) sein Stäbchenbakterien2: o begeißelt oder nicht begeißelt o gram-positiv oder gram-negativ o zum Teil Sporenbildner und/oder säurefest Vibrionen: 1 2 Elektronen-Mikroskop z.B. Enterobakteriaceae, die Gattung Bacillus sowie Mykobakterien und Escherichia coli © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 3 - o immer gram-negativ o kommaförmig gekrümmte Stäbchen mit einer polar angeordneten Geißel o können Cholera und Sepsis hervorrufen Spirochäten3: o große heterogen zusammengesetzte Gruppe spiralig geformter, langer, dünner, beweglicher, bakterienähnlicher Mikroorganismen Chlamydien: o nichtbewegliche, gram-negative, obligat intrazelluläre Parasiten mit einem gemeinsamen Gruppenantigen o entwickeln sich im Zytoplasma einer Wirtszelle Identifizierung von Bakterien: Gram-Färbung o zur schnellen, gezielten antibiotischen Therapie4 o nötig sind: Karbol-Gentianaviolettlösung (Kristallviolett) -> Gram+ Bakterienfärben sich blau, Lugolsche Lösung (Spült), Safraninlösung -> GramBakterien färben sich rötlich, 96%iger Ethanol, H2O o gram-positive Bakterien sind nach dem Färbegang dunkelblau o gram-negative Bakterien primär ungefärbt, können nachträglich mittels Fuchsin rot gefärbt werden (bei Verwendung der Phasenkontrastmikroskopie5 ist dies nicht mehr notwendig.) o gram-positive Bakterien besitzen eine der Membran aufgelagerte dicke, mehrschichtige Mureinhülle6 (Peptidoglykane), in den Zwischenräumen sammelt sich die Lugolsche Lösung an. Hier wirkt der Alkohol dehydrierend und verringert den Abstand zwischen den Molekülen, so dass die FarbstoffKomplexe nicht vom Alkohol ausgewaschen werden können. (Abbildung 1) o gram-negative Bakterien besitzen nur eine dünne Mureinhülle, der zusätzlich eine zweite Lipid-Membran aufgelagert ist. Der Alkohol wirkt hier lipidlösend, so dass die dünne Mureinhülle freigelegt wird. Die Farbstoff-Komplexe werden vom Alkohol ausgewaschen - das Bakterium wird entfärbt. (Abbildung 2) o Zu den im Mikrobiologiepraktikum behandelten Bakterien kann man sich folgendes merken: Ob es sich um ein Kokkus oder Stäbchen handelt hört man ja schon im Namen. Wenn man sich nun noch merkt, dass aus den verwendeten Referenzstämmen sich nur Escherichia coli und Pseudomonas fluroescens Gramm negativ färben kann eigentlich nichts mehr schief gehen. Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Allgemeines o nur Testreaktionen, die Aufschluss über die charakteristische biochemische oder physiologische Eigenschaft geben können für die Unterscheidung von Bakterien eingesetzt werden! 3 Erreger des Rückfallfiebers, der Syphilis und Leptospirose. innerhalb von 5 Minuten weiß man, ob ein Bakterium gram+ oder gram- ist 5 durch Einschub am Mikroskop 6 Peptidoglycan (PGN) ist ein aus Zuckern und Aminosäuren zusammengesetztes Makromolekül, welches in der Zellwand von Bakterien vorkommt. Sowohl grampositive als auch gramnegative (siehe Gramfärbung) Bakterien besitzen in ihrer Zellwand eine Festigkeit verleihende Schicht aus Murein, einem Peptidoglycan. Der Unterschied besteht lediglich in der Dicke der Hülle: bei grampositiven 20–80 nm, bei gramnegativen < 10 nm. Die einzige Ausnahme bilden hierbei die Mycoplasmen. Sie gehören zwar zur Domäne der Bakterien, besitzen aber keine Zellwand. 4 © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 4 - o Bakterien entnehmen dem Kulturmedium Substrate (als Energiequelle/ Baustoff) o Bakterien geben Stoffwechselprodukte in ihre Umgebung ab. Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Test auf Oxidase o zur Unterscheidung von Enterobakterien7 gegenüber anderen Bakterien o Farbstoffreaktion als Zeichen der Anwesenheit von Zytochrom-C-Oxidase o in 0,5%ige TMPD-Lösung getränktes Filterpapier wird mit dem Bakterium in Kontakt gebracht. Bei positivem Befund (positiver Oxidase) – purpur-blaue Verfärbung (innerhalb von 2 Minuten). Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Test auf Katalase Beim aeroben Stoffwechsel (mit Sauerstoff) jeder Zelle entsteht ATP sowie Giftstoffe (Wasserstoff-Peroxid). Katalase ist ein Enzym, das bei sehr vielen aeroben Bakterien zu finden ist und die Zellen vor Wasserstoffperoxid schützt. Es spaltet H2O2 in Wasser und Sauerstoff auf. (2H2O2 -> 2H2O + O2) 8 o 3%ige Wasserstoffperoxidlösung wird mit einem Teil der Bakterienkolonie in Kontakt gebracht. -> aufsteigende Gasblasen (O2) zeigen vorhandene Katalase an. Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Wachstum & Sauerstoffabhängigkeit, Säurebildung Folgende Arten von Bakterien werden unterschieden: o aerobe (ausschließlich Wachstum mit O2) o obligat anaerobe (ausschließlich Wachstum ohne O2) o fakultativ anaerobe (in der Regel anaerob, können jedoch auf andere Stoffwechselwege umschalten, um O2 zu verbrauchen!) Versuch: „Hohe Schicht“ – HD-Agar : In ein Kulturröhrchen mit eingebrachtem Nähragar und einem Säureindikator (Bromkresolpurpur) wird eine Stichkultur eingebracht. Je nach Sauerstoffverhältnis wachsen die angeimpften Bakterien über Nacht. Bei der Auswertung lässt ein gelblicher Farbumschlag die Bildung von Säure erkennen. Außerdem lässt das Wachstum der Bakterien in der Hohen Schicht erkennen, um welche Art von Bakterien es sich handelt.9 Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Hydrolyse von Stärke10 o Stärkeagarplatte wird beimpft o anhand der Hydrolyse von Stärke, erkennt man, dass Amylase als Exoenzym gebildet wird. o nach Wachstum, wird die Agarplatte mit Lugolscher Lösung überschichtet – Stärke färbt sich blauviolett, wobei die ausgeschiedene Amylase als heller Hof (helle Linie) um die Bakterienkultur zu erkennen ist. 7 in der Darmflora vorkommende Bakterien In anderen Worten: Katalase entsteht bei aeroben Bakterien aus der Reaktion von Enzymen und athmosphärischem Sauerstoff. 9 Wachsen die Bakterien am Boden der Probe handelt es sich um obligat anaerobe Bakterien, wachsen sie oben in der Schicht (wo ja noch O2 hingekommen ist) handelt es sich um aerobe Bakterien. 10 Größere Moleküle können die bakterielle Zellhülle nicht passieren. Jedoch gibt es Bakterien, die Enzyme abgeben, welche die Substrate extrazellulär hydrolysieren und für den Stoffwechsel verwertbar machen. 8 © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 5 - Identifizierung von Bakterien: Differentialdiagnose – Acetoinbildung11 Anstatt bei der Vergärung von Glukose Säuren anzuhäufen, wandeln manche Bakterien bei der Gärung auftretende Brenzsäure in neutrale Produkte (u.a.Acetoin) und CO2 um. Ablauf: o Kultivierung in HD-Agar-Lösung (1-2-Tage) o 1ml Naphthol + 1ml 40%iger Kolt-Lösung (Kreatin) o Inkubierung bei 60°C für 20 Minuten o kirschrote Färbung -> Acetoin liegt vor! Allgemeines: Kultivierung, Isolierung und Identifizierung eines Bakterienstammes: Bakterien werden oft auf HD-Agar ausgestrichen (Anleitung siehe Mikrobiologie Skript). Sind die Kolonien eines Verdünnungs- oder Reinigungsausstrich gleich, handelt es sich um eine Reinkultur. Bei unterschiedlichen Kolonien kann man darauf schließen, dass es sich bei der Ausgangskultur um eine Mischpopulation gehandelt hat. Spezielle Untersuchung bek. Bakterien (Lebendkeimzahl) – hier E.coli Hierzu kommen EMB-Agar-Platten12 zum Einsatz. EMB-Agar-Platten färben E.coli an und töten gleichzeitig Gramm- Bakterien ab. Methode a) bei hoher Keimzahl o eine Ausgangslösung mit einer unbekannten Keimzahl wird verdünnt und anschließend ausplattiert 11 12 auch bekannt als Voges-Proskauer-Reaktion Eosin-Methylenblau-Agar © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 6 - o Nach erfolgter Inkubation werden die Kulturen ausgezählt und anschließend die Lebendkeimzahl in der Ausgangslösung errechnet. Hierbei muss man die Anzahl der Kolonien mit dem Faktor der EMB-Agar-Platten verrechnen. Methode b) bei geringer Keimzahl (wie z.B. bei der Untersuchung von Trinkwasser) o eine bestimmte Menge Wasser (beispielsweise 10ml) durch einen Cellulosefilter pressen o anschließend Filtermembran auf EMB-Agar legen (vermeidlich infizierte Seite nach oben) o Zelltiter auszählen und die Menge der Bakterien in z.B. einem Liter ausrechnen. (In unserem o.g. Beispiel müssten wir das Ergebnis noch mit dem Faktor 100 multiplizieren um die Lebendkeimzahl in einem Liter zu bestimmen.) Test auf Vorkommen von Staphylococcus aureus: o Selektivmedien (Anreicherungsmedien): Hemmen Wachstum von Begleitorganismen, jedoch nicht des gewünschten Organismus. o Wird zum Differenzierungsmedium! o Hier Tellurit-Glycin-Agar (Vogel-Johnson-Agar) Durchführung: o Nasenschleimhautabstrich mit Q-Tip o Ausplattierung auf Tellurit-Glycin-Agar (Vogel-Johnson-Agar) © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 7 - o Staphylococcus aureus erkennt man nach der Inkubation an ihrem großem Hof. Staphylococcus epidermicus zeigen sich als kleine, schwarze, punctiforme Kolonie. Resistenzen bei Mycobacterium phlei: Dieses Bakterium ist durch langkettige Mycolsäuren gekennzeichnet, die der Zelle eine stark hydrophobe, wachsartige Oberfläche verleihen. Beweis der Säurefestigkeit: Hitzefixierte Ausstriche werden mit Karbolfuchsin-Lösung, Wasser und Salzsäure nacheinander gespült. Anschließend wird 30 Sek. mit Methylenblau gegengefärbt. o säurefeste Bakterien: rot o nicht säurefeste Bakterien: blau Test auf Resistenz gegen Chemikalien: o 3 Minuten mit 0,5ml 1,5%SDS / 1%NaOH-Lösung vorbehandeln. o Ausstreichen auf Nährboden Wachstumskurven: o exponentielles Wachstum bei der PCR o Nn=No x 2n n=Teilungen, No=Zellzahl zum Zeitpunkt 0 o lag-Phase (Anlaufphase) o log-Phase (exponentielle Phase) o Generationszeit g -> konstant, sehr kurz o Teilungsrate v -> entsprechend groß o stationäre Phase – höchste Zellzahl (~109 – 1010 Zellen/ ml) o Absterbe-Phase – mehr absterbende Zellen als wachsende (Nährstoffangebot sinkt!) o Zellzahl-Ermittlung durch o Messung des Streulichts – nephelometrische Methode o Messung des absorbierten Lichts – turbidimetrische Methode D = I / Io -> Durchlässigkeit der Suspension (I= Lichtintensität Austritt, IO= Lichtintensität Eintritt) O.D.13 = log 1/D = log I / Io Genetik Konjugation (A) ist die direkte Übertragung von genetischem Material zwischen zwei zeitweilig miteinander verbundenen Zellen bei Bakterien. Rekombinanten (B) sind Organismen, deren Phänotyp von dem ihrer Eltern abweicht. Transformation (C) meint die Veränderung des Genotyps und des Phänotyps aufgrund der Aufnahme externer DANN durch eine Zelle. Koexpression (D) meint die Aktivierung mehrerer Gene gleichzeitig. Transduktion ist ein von Phagen praktizierter Prozess der DNA-Übertragung, bei dem Bakteriengene zwischen Wirtszellen übertragen werden. (E) ist richtig, da den Bakterien so die Möglichkeit zur Tryptophansynthese gegeben wird. (siehe Genetik-Skript) 13 optiosche Dichte © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 8 - Testatvorbereitung: DNA-Synthese (Replikation): o Replikation bei den Eukaryonten während der S-Phase (vor Mitose und Meiose) o erfolgt semikonservativ (DNA-Doppelstrang wird in seine Einzelstränge getrennt, an denen dann jeweils komplementäre Stränge neu gebildet werden.14 o Replikationsmechanismen können unterschiedlich ablaufen: o bidirektionale Vervielfältigung (vom Startpunkt ausgehend in beide Richtungen, an beiden Muttersträngen gleichzeitig o „rolling-circle-Prinzip“ – Weitergabe eines Einzelstranges eines Plasmids (bei Bakterien) o asymmetrische Repliktion der DNA der Mitochondrien (mtDNA), auch als D-Loop bekannt, zeitveersetzte Replikation an den Muttersträngen o bei Retroviren (Erbinformation liegt als RNA Doppel-/ Einzelstrang vor) – Replikation in der Wirtszelle durch eine Reverse Transkriptase (RNA wird in DNA umgeschrieben und in das Wirtsgenom eingebaut) o Ablauf der DNA-Replikation: o Helicase trennt doppelsträngige Helix o RNA-Primer (durch das Enzym Primase gebildet) markiert Startpunkt o DNA-Polymerase hängt an RNA-Molekül komplementäres Nukleotid o DNA-Replikation. Die Doppelhelix wird durch die Helicase und die Topoisomerase geöffnet. Danach setzt die Primase einen Primer und die DNA-Polymerase beginnt, den leading strang zu kopieren. Eine zweite DNA-Polymerase bindet den lagging strang, kann aber nicht kontinuierlich synthetisieren, sondern produziert einzelne OkazakiFragmente, welche von der DNA-Ligase zusammengefügt werden. Australopithecus: o eine ausgestorbene Vormenschen-Gattung der Familie der Haminidae, zu der auch der Mensch zählt. o verfügten über einen aufrechten Gang o Gehirnvolumen entsprach mit 400-500cm3 dem eines Schimpansen oder Bonobos. Merke: Das menschliche Gehirn ist mit 1200 – 1700 cm3 wesentlich größer! o evolutionierten zum Allesfresser (anhand von Gebissfunden bestätigt!) cAMP: cAMP ist ein von Adenosintriphosphat (ATP) abgeleitetes, biologisches Molekül, welches als Second Messenger bei der zellulären Signaltransduktion dient und insbesondere zur Aktivierung von Proteinkinasen führt. Synthese: 14 Komplementär: ein einzelner DNA-Strang bestimmt die Basenabfolge des gegenüberliegenden Stranges, da jede Base eines DNA-Nucleotids nur mit einem festgelegten Partner über Wasserstoffbrückenbindungen eine stabile Beziehung eingehen kann. (Adenin-Thymin und Guanin-Cytosin) © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 9 - Funktion: cAMP aktiviert Proteinkinasen vom Typ A -> über Phosphorylierung verschiedener zellulärer Proteine vielfältige Effekte. o Phosphorylierung von CA+-Kanälen (Öffnung derselben) o Phosphorylierung der Myosin-Leichtketten-Kinase -> Relaxion der glatten Muskulatur o Phosphorylierung von Transkriptionsfaktoren Phosphorylierung: o reversibles Anhängen einer Phosphatgruppe an ein organisches Molekül (insb. von Protein) Kinasen: o Enzyme die die Phosphorylierung von Proteinen katalysieren. © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 10 - Bildanhang Abbildung 1 Gram-positive Bakterien................................................................................................................... 11 Abbildung 2 Gram-negative Bakterien ................................................................................................................. 12 Abbildung 3 Übersicht Unterschied gram+ gram- ............................................................................................... 12 Abbildung 1 Gram-positive Bakterien © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 11 - Abbildung 2 Gram-negative Bakterien Abbildung 3 Übersicht Unterschied gram+ gram- © Lucas Schröder-Doms - letzte Aktualisierung Donnerstag, 20. März 2008 Irrtümer & Fehler vorbehalten. Dieses Skript ersetzt keinesfalls ein gutes Lehrbuch und sollte nur zur Abgleichung des selbst Gelernten dienen. Bei Fehlern bitte an die o.g. Adresse schreiben. Viel Erfolg! - 12 -