Mikrobio 02. Bakterielle Strukturen
Pilli, Fimbriae, Kapseln, Flagellen, Zellstrukturen, Gasvesikel, Endosporen
Pilli, Fimbriae, Kapseln, Flagellen, Zellstrukturen, Gasvesikel, Endosporen
Pilus (pl. Pili)
Zellanhang aus Proteinen
Fadenförmig
Funktion
- Gentransfer, Konjugation (Sexpillus)
- Anhaftung an Oberflächen, Wirtszellen (Adhäsion)
- Veränderung der Bewegungsrichtung
Fimbrie (fimbriae)
Haarähnliche Oberflächenstrukturen aus Proteinen
Funktion:
- Adhäsion (Oberfläche, Wirt)
- Biofilm bildung
Extrazelluläre Schichten
Klebrige Schichten aus Polysacchariden oder Proteinen
Kapsel: Dichte Matrix, schliesst kleine Partikel aus, Organisiert
Schleimschicht: wenig Dicht, durchlässig, unorganisiert
Funktion Extrazellulärer Schichten
Funktion:
- Adhäsion (Oberfläche, Wirt)
- Biofilm Matrix
- Abwehr von Immunsystem, Bleiben unerkannt
- Bindet Wasser (schutz vor Austrocknung)
Flagellum
Fortbewegungsorgan
nur aus Proteinen aufgebaut, Frei drehbar
Basalkörper: Rotor und Stator
Energie aus H+ Gradient
Pro umdrehung 1000 H+ von Periplasma ins Cytoplasma
Archaella
"Flagellum" von Archäen
- Dünner
- Andere Proteine
- z.T direkt über ATP angetrieben
wahrscheinlich Analogie (konvergente Evolution)
peritrich ≠ monotrich
polar
Peritrich: Flagellen über ganze Oberfläche verteilt
Polar: Bakterium mit Hauptbewegungsrichtung
Evolution Flagellen
Aus Sekretionsapperat
- hohl
- ähnliche Proteine
- ähnliche Gene
Zelleinschlüsse
- Nährstoffe
Umwelt häufig nicht richtige "Stöchiometrie" für optimales Wachstum
=> Bakterien reichern Stoffe im Zellinnern an wenn diese im Überfluss vorhanden sind(Phosphat, Kohlenstoff, Schwefel,..)
- Magnetosomen: Zelleinschlüsse aus magnetischen Mineralen (zB Magnetit)
- Gas vesikel: Auftrieb im Wasser
Endosporen
Überdauerungs Form (mehrere Mio Jahre)
Metabolisch inaktiv und äusserst ressistent
entstehen durch asymetrische Zellteilung (Sporulation)
Nachweis für Endosporen
Dipicolinsäure (DPA)
- Nicht vorhanden in vegetativen Zellen
- Komplex mit Ca2+
- Dehydriert Spore
- Schützt DNA
Chemotaxis
Fähigkeit sich entlang eines Konzentrationsgradenten zu bewegen
Problem: Bakterien zu klein um Gradient an einem Zeitpunkt zu messen
Mithilfe eines Kruzzeitgedächniss merkt Bakterium wie sich die Konzentration beim schwimmen verändert
=> Unterschiedliche Schwimmzeiten, dazwischen neuausrichtung (tumbling)
Schnelle Besiedelung nur möglich mit Schwimmfähigkeit und Chemotaxis
positive Chemotaxis ≠ negative Chemotaxis
Positiv: Bewegung entlang Gradient zu höheren Konzentrationen
Funktionsprinzip Chemotaxis
Rezeptor → Signaltransduktion → Motorprotein Flagellum
An der Signaltransduktion sind 5 Proteine beteiligt welche Phosphatgruppen austauschen
Nur phosphoriliertes CheY bindet an Motorprotein und bewirkt uhrzeigersinndrehung (thumbling)
Swarming motility
- Zellen schliessen sich zu Floss zusammen
- gemeinsame Fortbewegung
- Trennen sich wieder
- Teilen sich und etablieren eine neue Kolonie
Oberflächliche Bewegung
- Schleim ausstossen
- Proteine in Zellmembran erzeugen Wellen der Membran
- Pili auswerfen und Zelle nachziehen
Weitere Taxis
- Scotophobic: Dunkle Ort => geringere Photosynthese aktivität => Thumbling
- Phototaxis: Genau gleich wie Chemotaxis aber anderer Rezeptor (reagiert auf Lichtintensität)
Biofilm
Zusammenleben verschiedener Bakterien in einer Biofilmmatrix (Extracellular Polymeric Substances EPS)
Befestigung → Wachstum → Loslösen
Bakterien kommunizieren untereinander mit Botenstoffen
Gründe für Biofilm
- Weniger ausgesetzt für Bakteriophagen, Prädiatoren, Toxinen, Antibiotika
- Erschliessung neuer Lebensräume (Profit von Symbiose)
- An einem Ort fixiert sein (Strömung...)
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Cartes-fiches
Pilus (pl. Pili)
Zellanhang aus Proteinen
Fadenförmig
Funktion
- Gentransfer, Konjugation (Sexpillus)
- Anhaftung an Oberflächen, Wirtszellen (Adhäsion)
- Veränderung der Bewegungsrichtung
Fimbrie (fimbriae)
Haarähnliche Oberflächenstrukturen aus Proteinen
Funktion:
- Adhäsion (Oberfläche, Wirt)
- Biofilm bildung
Extrazelluläre Schichten
Klebrige Schichten aus Polysacchariden oder Proteinen
Kapsel: Dichte Matrix, schliesst kleine Partikel aus, Organisiert
Schleimschicht: wenig Dicht, durchlässig, unorganisiert
Funktion Extrazellulärer Schichten
Funktion:
- Adhäsion (Oberfläche, Wirt)
- Biofilm Matrix
- Abwehr von Immunsystem, Bleiben unerkannt
- Bindet Wasser (schutz vor Austrocknung)
Flagellum
Fortbewegungsorgan
nur aus Proteinen aufgebaut, Frei drehbar
Basalkörper: Rotor und Stator
Energie aus H+ Gradient
Pro umdrehung 1000 H+ von Periplasma ins Cytoplasma
Archaella
"Flagellum" von Archäen
- Dünner
- Andere Proteine
- z.T direkt über ATP angetrieben
wahrscheinlich Analogie (konvergente Evolution)
peritrich ≠ monotrich
polar
Peritrich: Flagellen über ganze Oberfläche verteilt
Polar: Bakterium mit Hauptbewegungsrichtung
Evolution Flagellen
Aus Sekretionsapperat
- hohl
- ähnliche Proteine
- ähnliche Gene
Zelleinschlüsse
- Nährstoffe
Umwelt häufig nicht richtige "Stöchiometrie" für optimales Wachstum
=> Bakterien reichern Stoffe im Zellinnern an wenn diese im Überfluss vorhanden sind(Phosphat, Kohlenstoff, Schwefel,..)
- Magnetosomen: Zelleinschlüsse aus magnetischen Mineralen (zB Magnetit)
- Gas vesikel: Auftrieb im Wasser
Endosporen
Überdauerungs Form (mehrere Mio Jahre)
Metabolisch inaktiv und äusserst ressistent
entstehen durch asymetrische Zellteilung (Sporulation)
Nachweis für Endosporen
Dipicolinsäure (DPA)
- Nicht vorhanden in vegetativen Zellen
- Komplex mit Ca2+
- Dehydriert Spore
- Schützt DNA
Chemotaxis
Fähigkeit sich entlang eines Konzentrationsgradenten zu bewegen
Problem: Bakterien zu klein um Gradient an einem Zeitpunkt zu messen
Mithilfe eines Kruzzeitgedächniss merkt Bakterium wie sich die Konzentration beim schwimmen verändert
=> Unterschiedliche Schwimmzeiten, dazwischen neuausrichtung (tumbling)
Schnelle Besiedelung nur möglich mit Schwimmfähigkeit und Chemotaxis
positive Chemotaxis ≠ negative Chemotaxis
Positiv: Bewegung entlang Gradient zu höheren Konzentrationen
Funktionsprinzip Chemotaxis
Rezeptor → Signaltransduktion → Motorprotein Flagellum
An der Signaltransduktion sind 5 Proteine beteiligt welche Phosphatgruppen austauschen
Nur phosphoriliertes CheY bindet an Motorprotein und bewirkt uhrzeigersinndrehung (thumbling)
Swarming motility
- Zellen schliessen sich zu Floss zusammen
- gemeinsame Fortbewegung
- Trennen sich wieder
- Teilen sich und etablieren eine neue Kolonie
Oberflächliche Bewegung
- Schleim ausstossen
- Proteine in Zellmembran erzeugen Wellen der Membran
- Pili auswerfen und Zelle nachziehen
Weitere Taxis
- Scotophobic: Dunkle Ort => geringere Photosynthese aktivität => Thumbling
- Phototaxis: Genau gleich wie Chemotaxis aber anderer Rezeptor (reagiert auf Lichtintensität)
Biofilm
Zusammenleben verschiedener Bakterien in einer Biofilmmatrix (Extracellular Polymeric Substances EPS)
Befestigung → Wachstum → Loslösen
Bakterien kommunizieren untereinander mit Botenstoffen
Gründe für Biofilm
- Weniger ausgesetzt für Bakteriophagen, Prädiatoren, Toxinen, Antibiotika
- Erschliessung neuer Lebensräume (Profit von Symbiose)
- An einem Ort fixiert sein (Strömung...)
