Block 5 W18

Genetische Anpassungen

- Veränderung der DNS-Sequenz (Strukturveränderung durch Mutation)

- Veränderung des DNS-Pools (Gengehaltveränderung durch horizontalen Transfer)

Phänotypische Anpassung (Änderung der Genprodukte)

- Veränderung der Genprodukt Menge (Änderung der Genexpression)

- Veränderung der Genprodukt Aktivität (Änderung der Produktfunktion)

Veränderung der Lebensumstände:

- Physikalisch-chemische Parameter (pH, Temperatur etc.)

- Nährstoffe, Noxen

- Enzyme in Umgebung

- Oberflächen

- Extra- und Intrazelluläre Habitate

- Mikroorganismen

- Immunabwehr

Bakterienchromosom (ringförmig, Doppelstrang DNS

- Hauptinformationsspeicher

Plasmide (meist ringförmig, Doppelstrang DNS, autonom)

- Virulenz-Plasmide

- Resistenz-Plasmide

- Metabolismus-Plasmide

- Teils entbehrlich, teils Überlebensvorteile

Bakterienphagen (virale DNS/RNS und Proteine, teils Hülle)

- Gentransport-Vehikel

- Häufig Informationsträger von Toxinen

Springende Gene (Jumping-Genes)

- Insertionssequenzen (IS-Elemente) = dsDNS-Segment mit Gen für Transposase, beteiligt an Mutation, Inaktivierung, Regulationsstörungen von Genen

- Transposons (Tn-Elemente) = dsDNS-Segmente bestehend aus einem Gen flankiert von 2 Transposase-Genen, beteiligt an Mutation, Inaktivierung, Regulationsstörungen von Genen

Punktmuation (= Nukleotidaustausch)

- Nonsense Codon (Stopp-Codon)

- Missens Codon (AS-Wechsel)

- Stille Mutation (kein AS-Wechsel)

Deletion (Nukleotidverlust)

- Frame shift

- Nonsense Codon

- Verstümmelung Peptid

Insertion (Nukleotideinlagerung)

- Frame Shiift

- Nonsens Codon

- Verstümmelung Peptid

Inversion (Sequenzumdrehung)

- Viele Effekte

Amplifikation (Sequenzvervielfachung)

- Erhöhte Genexpression (meist)

Wichtigstes Ereignis für Adaptation

Spontan sehr selten (Mutationsrate 10^-6 - 10^-9), durch verschiedene Mechanismen induzierbar (Mutationsrate 10^-3 bis 10^-6)

Unterscheidung zwischen kumulativer Punktumation (bakterielle Makroevolution) und Punktmutation als Einzelereignis (strukturelle oder funktionelle Modifikation im Sinn einer Mikroevolution)

Promotor eines Gens enthält invertierbares Segment, das "Gen" transkribiert für ein bestimmtes Genprodukt und einen Repressor, der das Genprodukt eines anderen Gens unterdrückt.

Wird Selektionsdruck (bsp. durch Wirts-Ak) zu gross, kann es zur Inversion des invertierbaren Segments kommen (strukturelle DNS Veränderung). Das Genprodukt und der Repressor werden nicht mehr produziert, was die Inhibition auf das zuvor unterdrückte Gen aufhebt und dessen Transkription steigert

Bsp. Flgellin-Phasenvariation der Salmonellen

Gewisse Genprodukte sind nur in bestimmten Situationen nützlich, in anderen störend, weshalb es für Bakterien nützlich ist, gezielt Gene zu exprimieren oder nicht zu exprimieren.

Durch ungleiche homologe Rekombination können Bakterien die Expression von Genen regulieren. Dadurch, dass die Gene von springenden Genen flankiert sind, kann bei der Replikation eine gesamte Gensequenz auf die Tochterzelle übertragen werden oder eben nicht übertragen werden.

Je nachdem ob eine Amplifikation eines Gens (Transposon auf Tocherzelle übertragen), eine partielle Deletion (teilweise Übertragung von Transposon von Tocherzelle auf Mutterzelle) oder eine komplette Deletion (komplette Übertragong von Transposons von Tocherzelle auf Mutterzelle) vorliegt wird die Expression gesteigert, vermindert, komplett inhibiert

Bsp. Polysaccharidkapsel des Haemophilus influenza Typ b

Transformation (= Aufnahme und Rekombination von freien DNS-Fragmenten)

- Von lysierten Bakterien

- Durch DNS-Bindungsproteine (zur Aufnahme)

Transduktion (= Aufnahme und Übertragung von DNS durch Bakteriophagen)

Konjugation (= Austausch und Rekombination von Plasmid-DNS)