Genetik

1. Grundbedingung: Unschädlich/Ungiftig für den Menschen!
2. Wirkt bei Grampositiven Bakterien!
3. Es gibt noch Gramnegative. Der Unterschied liegt eigentlich in der Zellwand. Grampositive besitzen im Gegensatz zu gramnegativen Bakterien eine dicke Peptidoglykanschicht aus Murein und haben keine zusätzliche äußere Zellmembran. Grampositive werden in der Gramfärbung blau angezeigt, Gramnegative rot.

SIe wirken bakteriostatisch (wachstumshemmend) oder bakterizid (abtötend). Sie hemmen die Zellwandsynthese durch Bindung an Penicillinbindende Proteine (PBP). Penicillin bindet an eine Muramyl-Transpeptidase und blockiert sie so.

Durch die Zerstörung des Beta-Lactam-Ringes in der Mitte (welches aber normalerweise einigermassen gut abgeschirmt ist). Das erste wäre das Methicillin (1959).

1. Vor allem auf der Haut und in den oberen Atemwegen von 25-30% (Nasenflügel)
2. Keinerlei Symptome, ausser bei immunschwachen Leuten mit Haut- und Lungenentzündung und Sepsis

Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus

Eine Senkung von MRSA-Ansteckungen von 20% (2004) auf 15% (2013).

Ambulant nahm es jedoch um ca. 2% zu, aufgrund möglicher Ansteckungsgefahr durch:

• Tierwelt (z.B. bei Schweinen hohe Rate)
• Pflegeheime
• Teilstation. Pat.
• Kurz-Hosp.

Gramnegative Bakterien, wie z.B.  E. Coli und K. pneumoniae.

An sich eigentlich nicht pathogen ausser ab und zu Blasen-/Lungenentzündung -> Wird eher mit Antibiotika therapiert.

1. Das sind Baktierien, welche auf alle Antibiotika ausser Carbapenem resistent sind
2. Sind gegen ALLE Antibiotika resistent, auch Carbapeneme

• Chronisches Grundleiden
• starke Pflegebedürftigkeit
• geschwächtes Immunsystem
• Urinkatheter
• künstliche Beatmung
• wiederholte oder langandauernde Behandlung von Antibiotika

• Poulet (70%)
• Schwein (15)

• Warmes Klima
• Viel Durchfall
• Zu viele Antibiotika
• Enger Tier-Mensch-Kontakt
• Viel Hühner
• Hohe Populationsdichte

Fekal-Transplantation (gesunde  Darmflora rein, kaputte raus)

Eine DNA-abhängige RNA-Polymerase, die für die DNA-Synthese polymerisiert

1. Die zu replizierende DNA-Doppelhelix wird von DNA-Helicasen geöffnet
2. Einzelstrag-Bindungsproteine (SSB) verhindern, dass die DNA sich wieder schliesst bevor das Ablesen zu Ende ist
3. Die DNA-Polymerase ist ein Enzym-Komplex, welcher aus zwei synthetisierten Untereinheiten und der Primase besteht
4. Beide Stränge werden simultan synthetisiert (beim Folgestrang entstehen die Okazaki-Fragmente)
   1. Trick: Da sich die Replikationsgabel von der Syntheserichtung am Folgestrang wegbewegt, bildet der Folgestrang eine Schleife um gleichzeitig abgelesen werden zu können

Die Exonuklease (5'-3' oder 3'-5') der DNA-Polymerase I entfernt den RNA-Primer und füllt die Lücken auf. Eine Ligase verbindet dann die benachbarten Nukleotide zum vollständigen Strang.

1. Das 5'-Ende der Lücke wird erstmal mit ATP (oder NAD+) aktiviert, gleichzeitig bindet AMP an den Lysin-Rest der Ligase an um diese zu aktivieren
2. Die Ligase verknüpft dann kurzzeitig zu einer Phosphosäureanhydrid-Bindung am 5'-Phosphat (durch Anhängen von AMP) die den nukleophilen Angriff auf das 3'-OH und somit die Bindung zum 3'-5' begünstigt unter Abspaltung von AMP

Nachdem die Primer entfernt worden sind, füllt man die Lücken durch DNA-Polymerase I. DIese kann aber nur am 3'-Ende anfangen zu füllen, nicht am 5'-Ende. Es kommt aber vor, dass nach dem 5'-Ende nichts mehr synthetisiert wird. Somit wird der neue Strang der Chromosomen-Teile kürzer --> Wir altern

Die Telomerase ist dazu da, um die freien Enden der DNA aufzufüllen (bzw. die Lücken, welche nicht weiter aufgefüllt werden konnten). Dabei nutzt die Telomerase einen RNA-Primer als Matrize, welche sie am einen Ende der DNA-Seite ansetzt. Die DNA-Polymerase und LIgase setzen dann wieder am 3' dieser Matrize an und füllen den Rest auf, welcher vorher nicht gefüllt werden konnte. Die Verkürzung des Chromosomen-Teils wurde dann auf ein Minimum verringert (nämlich nur auf den Teil, wo die RNA-Matrize lag)

Die Telomerasen werden in Keimzellen produziert, jedoch enthalten somatische Zellen keine Telomerase (die Anzahl der Zellteilungen ist also beschränkt)

Das sind spezielle Stellen, an denen der Start der DNA-Replikation ist. Diese werden bidirektional ablaufen.

Als supercoiling wird das zusammenrollen durch eine Torsion von der DNA-Doppelhelix bezeichnet, welche bei der Replikation entsteht (durch Überdrehungen/Superwindungen). Normalerweise kann die Replikationsgabel da nicht voranschreiten, jedoch gibt es sogenannte Topo-Isomerasen, welche diese supercoiling-Stellen wieder öffnen und somit den Weg für die Replikationsgabel öffnet.

1.) Um das Supercoiling zu lösen, bricht die Topoisomerase an einem (Topoiso I) oder an beiden (Topoiso II) Strängen die DNA, welche sich dann in die Ursprungsform zurückrotieren

2.) Der eine (topoiso I) oder beide (Topoiso II) DNA-Stränge werden dann wiederverknüpft (ATP-Unabhängig bei Topoiso I, Abhängig bei Topoiso II)

Gyrasen sind bei Bakterien dazu da, um deren DNA zu verdrillen und zu Verpacken durch die Supercoils. Topoisomerase II wird dann benötigt, um dies wieder rückgängig zu machen. Grund dafür ist die Platzersparnis im Bakterium.

Antibiotika wie Fluoro - Chinolone (z.B. Ciprofloxacin) sind Inhibitoren der bakteriellen Gyrasen. Da sie wesentlich schlechter mit der menschlichen Topoisomerase interagieren, eignen sich solche Stoffe gut als Antibiotika gegen grampositive und gramnegative Bakterien.

Als Transition bezeichnet man in der DNA den Austausch einer Purins mit einem Pyrimidin (Gegenteil ist Transversion). Dies kann bei der nächsten Generation zu einer Punktmutation führen. Sowas passiert aber dank 3'-5'-Exonukleaseaktivität der DNA-Polymerase  nur sehr selten, da sie solche Fehler idR korrigieren. Somit passieren solche Punktmutationen "nur noch" mit einer Frequenz von \(10^{-7}\)

Grund dafür sind Keto-Enol-Gleichgewichte (Frequenz \(10^{-4}\))

Das sind spezialisierte Enzymkomplexe, welche Schädigungen in der DNA (z.B. durch Hitze/UV) erkennen durch Abtasten der DNA (Fehlerrate dadurch 10^-10), sowie auch postreplikative Schäden korrigieren. Häufig verwendet wird das Prinzip der Nukleotid-Excisionsreperatur --> Nach Identifizierung des Problems wird ein Stück Einzelstrang herausgeschnitten und dann mit DNA-Polymerase und Ligase gefüllt und ligiert.

Das Mut-System in ein Reperatursystem der DNA, welches Fehler korrigiert. Sie besitzt dazu Endo-, Exonuklease-Aktivität, sowie Helicase-Aktivität. Dieses System kann aber verhindert werden durch:

• Prokaryoten: Ursprünglicher DNA-Strang wird an bestimmten Stellen methyliiert und verhindert somit dass die Reperatur stattfindet
• Eukaryonten: Die noch nicht verschlossenen/fertigsynthetisierten Stellen des neuen DNA-Stranges dienen dem Mut-System als Erkennungsmotif um den Strang zu reparieren.

Nein, ausser die Desaminierung von C zu U (ist auch die Einzige die erkannt und beseitigt werden kann, da andere Umwandlungen von Basen in andere Nukleinsäure-Basen nachträglich NICHT mehr erkannt werden können ausser eben C -> U). Deshalb wird angenommen das Thymin und nicht Uracil in der DNA vorkommt. (Mit Depurinierung bezeichnet man die Entfernung des Purins von einem Nukleotid)

1. Vom Organismus selbst synthetisierte (Tetrahydrofolsäure-Derivate und Cobalamin, FAD + NAD+)
   • Gruppen- und Elektronenübertragungsreaktionen
2. Vitamine (Folsäure, Vitamin B12)
   • H-Übertragungen, (De-)Carboxylierungen, Transaminierung, C1-Gruppenübertragungen, etc.

Es ist egal welches wir zu uns nehmen, da alle Folderivate gleich verarbeitet werdenl.

Alle Folsäure-Derivate werden zu FH4 und schlussendlich zu N5-Methyl-FH4(Glu) reduziert und ins Blut abgegeben. Dieses gibt dann eine CH3-Gruppe an das Homocystein, welches durch Unterstützung von B12 zu Methionin wird.

Methylierung von Homocystein zu Methionin und Umlagerungen von Alkylresten

Wir synthetisieren es in unserer Darmflora. Da dies aber nicht genug ist, nehmen wir VitB12 noch von tierischen Produkten auf.

B12 liegt proteingebunden vor. Sobald es im Magen und Darm freigesetzt wird, bindet es an einen Intrinsic Factor (IF), welche das B12 im unteren Ileum-Rezeptor vermittelt, sodass es resorbiert wird. Im Blut bindet es dann an ein Transcobalamin II (TCII), welches dann das Vitamin B12 gebunden transportiert.

Das ist S-Adenosylmethionin (SAM), welches durch Bindung eines ATP auf Methionin gebildet wird (der Ribose-Teil bindet an das Methionin, Phosphat fliegt raus. Dadurch ist die CH3-Bindung sehr schwach und kann leicht abgegeben werden.) Durch Hydrolysierung wird es dann wieder zu Adenin, welches dann zu ATP verarbeitet und dann wiederverwendet wird.