1_Mikrobiologie_erstes_Sem 1

Armin Wegner und Falk Brockmann
Mikrobiologie
1. Sem. Bioingenieurswesen
Februar 04
Mikrobiologie
Wichtigste Fakten und Komponenten der prokaryotischen Zelle:
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Kein Zellkern, aber Kernäquivalent (Nukloid) in spezieller Kernregion
(chromosomale DNA)
Plasmide: extrachromosomale DNA-Elemente, vermehrungsfähig, keine Viren oder
Viroide. Plasmidübertragung per Sexpili. Eigenschaften von Plasmiden z.B.:
Resistenzplasmide (R. gegen Antibiotika, Schwermetalle, nicht Viren);
Degradative Plasmide (Abbau ungewöhnlicher Stoffe wie Aromaten, Schadstoffe,
Xenobiotika – Abbaueigenschaften die nicht im Primärstoffwechsel sind)
Einzige Organellen: Ribosomen (70S bei Eubakterien, also kleiner als bei
Eukaryoten)
Viele Bakterien können Sporen bilden (Überdauerungsorgane im Cytoplasma)
Vermehrung durch Zweiteilung (keine Mitose/Meiose etc.)
Zellwand aus Peptidoglucan (Murein)
Gram-Negative Bakterien, wie z. B. "E. coli" haben zusätzlich zur
Zytoplasmamembran und der Zellwand noch eine äußere Membran
Gram-positiv: Kokken; Gram-negativ: Stäbchen
Die gram-positiven sind etwa 500 A° dick und bestehen aus ca. 20 Schichten
von Peptidoglycanen, die ein Zuckergerüst enthalten, dessen Synthese durch
Penicillin gehemmt wird. Penicillin verhindert damit die Vermehrung grampositiver Bakterien. (Aufbau). Nur gram-positive bilden Sporen!
Die gram-negativen Zellwände haben eine dünnere Peptidoglycanschicht,
dafür aber eine weitere Schicht, die aus Lipiden, Proteinen und
Lipopolysacchariden besteht.
Die Untereinheiten der Zellwand, das N-Acetylglucosamin und die NAcetylmuraminsäure werden durch Beta-glykosidische Bindungen zu langen
alternierenden Ketten verknüpft
Sporenbildung (ausgelöst durch Hungersignale):
o Endosporen entstehen im Inneren der Zellmembran; resistent gegen Hitze
(80-100°C), Austrocknung, Strahlung und chem. Einflüsse.
o Exosporen (Cysten) entstehen durch Knospung der Mutterzelle (selten!);
resistent gegen Austrocknung, Strahlung und mechan. Beanspruchung,
nicht gegen Hitze
Extrazelluläre Matrix („Glycocalyx“) S.86: Angeheftet an Zellwand, Polysaccharide
und/oder Polypeptide.
o Dick und fest an Zellwand haftend: Kapsel
o Desorganisiert und schwach anhaftend: Schleimhülle
o Funktion: Anheftung an Oberflächen, antiphagozytisch, antigenisch, Schutz
vor Austrocknung
Fortbewegung durch Flagellen (Geißeln):
Monopolar monotrich (eine Geißel an einer Seite), bipolar (amphitrich), monopolar
polytrich (mehrere Geißeln an einer Seite), peritrich (mehrere Geißeln rund herum)
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Geißel besteht aus Filament, Haken und Stab
Bewegt sich wie eine Schiffsschraube gegen den Uhrzeigersinn
Häufigkeit des Taumelns nimmt bei steigender Lockstoffkonzentration ab, dadurch
bewegt sich das B. auf den Stoff zu
Taxien:
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Chemotaxis (Erkennung von chemischen Signalen)
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Februar 04
Phototaxis (Erkennung von Licht)
Aerotaxis (Sauerstoffgehalt)
Magnetotaxis (Erdmagnetfeld)
Aufbau und Transportsystem in der semipermeablen Zellwand:
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Passive Diffusion
o Ohne Transportprotein
o Unspezifisch
o Energieunabhängig
o Folgt einem Konzentrationsgradienten
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Erleichterte Diffusion
o Braucht ein Transportprotein
o Spezifisch
o Folgt einem Konzentrationsgradienten
o Energieunabhängig
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Gruppentranslokation
o Sehr spezifisch
o Transportprotein wird gebraucht
o Meist energieabhängig
o Verändert während des Transports die Struktur des Moleküls
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Aktiver Transport
o Braucht Energie (ATP) für Transportprotein („molekulare Pumpe“)
o Außerordentlich spezifisch
o Völlig Konzentrationsunabhängig
Taxonomie:
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3 Domänen:
o Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze)
o (Eu-)Bakterien (ca. 10 Stämme)
Gram-positive
Cyanobakterien
Purpur-Bakterien
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o Archaebakterien (3 Stämme)
Halophile (salzliebende)
Thermoacidophile (heiß-sauer)
Methanbildner
(Nanoarchaeum equitans)
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Morphologische Gruppen von Bakterien
o Kokken (runde): Mikrokokken, Staphylokokken, Streptokokken,
Diplokokken (semmelförmige und lanzettförmige)
o Stäbchen: in Länge und dicke variable Stäbchen, Sporenbildner,
fusiforme Stäbchen
o Spirillen (Spiralförmige):
Bacteriophagen:
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Februar 04
Phagen, welche sowohl eine lytische als auch eine lysogene Infektion machen
können, werden als temperente Phagen bezeichnet.
Ein Lytischer Zyklus beginnt immer nach einem lysogenem Zyklus. Auslöser
kann z.B. UV-Licht sein, dann beginnt die Transkription des eingebauten
Phagengenoms.
Virulente Phagen vermehren sich sofort in der Wirtszelle
Adsorption, Penetration, Injektion, Vermehrung, Reife, Lyse
Zellorganellen der Eukaryotischen Zelle:
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Zellkern: Von poröser Doppelmembran umgeben, die aus Lipiddoppelschichten
bestehen, Ribosomenherstellung im Kern
Cytoplasma: Sehr konzentrierte Proteinlösung, die Salze enthält
Mitochondrien: „Kraftwerke“ für Zellatmung, Umwandlung von Nahrungsstoffen
wie Kohlenhydrate, Fette, etc. ATP-Synthese über H+-Gradient; Zwei Membranen,
innere als Isolator um elektrochemischen Gradienten aufzubauen; eigene DANNMoleküle für mitochondriale Proteine
Chloroplasten: Energieproduzierende Organellen; Photosynthese
Endoplasmatische Retikulum: Membranlabyrinth; Transportsystem i. d. Zelle;
raues ER (mit Ribosomen behaftet): Produktion u. Transport v. Zellinhaltsstoffen
Ribosomen: Ort d. Proteinsynthese, keine Membran, mit mRNA werden aus
Aminosäuren Proteine synthetisiert
Golgi-Apparat: „Dictyosomen und Golgi-Vesikel“ G-Vesikel wandern z.B. von ER
zur Zellmembran (Abfallstoffe ausschütten), schnüren sich von den Dictyosomen
ab
Lysosomen: Werden am Golgi-Apparat gebildet, transportieren hydrolytische
Enzyme
Cytoskelett: Besteht aus Netzwerk von Filamenten; Stabilisiert die Zelle; Hält d.
versch. Kompartimente an d. richtigen Stelle
Vakuolen: Wassergefüllt, lagern z.B. Nähr- oder Abwehrstoffe, können
Wasserdruck regulieren
Zellmembran:
o Ermöglicht kontrollierte Stoffwechselvorgänge
o Aus Phospholipiden aufgebaut (Lipiddoppelschicht)
o Proteine sind eingelagert
o Amphipathische Eigenschaften durch hydrophoben Schwanz und
hydrophilen Kopf der Lipide
o Membranlipide sind fluid (können sich i. d. Doppelschicht frei bewegen)
o Wichtigster Faktor: Art und Länge der Fettsäuren
o Nur sehr kleine (O2, N2, CO2, NH3 und andere Gase) ungeladene Moleküle
und Wasser (!) können hindurch
Diauxie!! Lernen!!
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