Mikrobiologie 1

Ergosterol ist ein Vertreter der Lipidklasse der Steroide, die bei den Eukaryonten wichtige Membranlipide sind und dieser kompakter machen. Zur Biosynthese von Steroiden aus dem linearen Squalen ist molekularer O2 notwendig

Bakterien synthetisieren stattdessen aus Squalen (ungesättigte Verbindung aus der Gruppe der Triterpene, die von allen höheren Organismen produziert wird) die strukturell sehr ähnlichen Hopanoide (membranverstärkende Moleküle. Sie bestehen aus 4 Sechsringen, einem Fünfring sowie Resten unterschiedlicher Kettenlänge. Sie besitzen damit eine strukturelle Ähnlichkeit zu Steroiden), zu deren Bildung kein Sauerstoff nötig ist.

Phosphate außen - Fettsäureschwänze innen - Fettsäureschwänze innen - Phosphate außen Die meisten Membranen sind so aufgebaut (außer Archaeen) - deshalb spricht man von der Einheitsmembran

ist eine schleimige oder gummiartige Schicht die viele Bakterien umgibt (sowohl grampositive wie gramnegative). Wenn sie dünn ist sagt man Schleimschicht wenn sie dick ist Kapsel (kann dicker als Zelle selbst sein) diese lassen sich schlecht anfärben (Umgebung wird gefärbt = Negativfärbung) Besteht aus Polysacchariden, wirkt schützend (Austrockung, Fraß) und für Verankerung an Oberflächen (weil klebrig, zB an Zähnen)

von innen nach außen: Cytoplasmamembran Periplasma Zellwand äußere Membran

von innen nach außen: Cytoplasmamembran dicke Zellwand

haben nur Cytoplasmamembran (entfärben sich in der Gramfärbung auch) da sie keine Zellwand haben müssen sie innen den gleiche Druck wie ihre Umgebung haben (isoton)

die Phospholipid-Doppelschicht beinhaltet des weiteren: Lipide: Phosphatidylethanolamin (75%), Phosphatidylglycerol (18%), Cardiolipin (5%) Fettsäuren: Palmitinsäure (gesättigt) (43%), Palmitoleinsäure (einfach ungesättigt) (33%), cis-Vaccensäure (25%)

nur einige Stoffe können die Membran durchdringen - sie ist semipermeabel ("halb"-durchlässig) Hydrophobe Stoffe (weil sie sich in der Membran lösen) Wasser, CO2, O2 und Ethanol nicht aber Ionen, Kohlenhydrate, Proteine, ... weshalb es dafür eigene Transporter (allgemeine und spezifische) in der Cytoplasmamembran gibt

Das eintransportierte Molekül wird gleichzeitig chemisch verändert (zB Glucose wird Phosphoryliert). Dadurch kann es nicht wieder austreten und ist gleichzeitig für Weiterreaktion vorbereitet. Gruppentranslokation ist eine Form von aktivem Transport und kommt nur bei Bakterien vor.

Diffusion bis zum Fließgleichgewicht. Es kann trotzdem zu Konzentrationsunterschieden kommen wegen der Semipermeablen Schicht (Osmose) bis der Innendruck dem Osmotischem Druck entspricht. (außer bei Mycoplasmen, da diese ja keine Zellwand haben würden sie platzen, diese müssen einen isotonen Zustand anstreben) Auch Moleküle die eigentlich nicht durch die Membran kommen unterliegen dem Fließgleichgewicht wenn es für sie Poren gibt - ebenfalls passiver Transport bzw erleichterte Diffusion genannt. Bindeproteine lassen gezielt bestimmt Moleküle passieren. Transportproteine ermöglichen aber nicht nur passiven gleichzeitigen Transport eines anderen Moleküls (H+, Na+, K+) mit dem Konzentrationsgradienten (dieses kann parallel zum ersten (Symport) oder in Gegenrichtung (Antiport) wandern) sondern auch aktiven Transport (gegen Konzentrationtsgradienten) um Moleküle im Zellinneren anzureichern. Dazu ist Energie notwendig - entweder durch ATP Spaltung (oder Gradientenabbau?)

Uniport Symport Antiport

Eukaryonten können an ihrer Außenmembran Vesikel ins Zellinnere abschnüren = Endocytose und so kleine Tropfen "trinken" = Pinocytose oder zB Bakterien fressen = Phagocytose Umgekehrt könne sie so auch Stoffe aus der Zelle nach außen ausschütten = Exocytose

Als Endozytose bezeichnet man einen Einstülpungsvorgang der Biomembran, bei dem sich eine Einzelzelle, bestimmte darin gelöste Substanzen, Makromoleküle oder größere Nahrungsteilchen bis hin zu kleineren anderen Zellen, einverleibt. Am Ende des Einstülpungsvorgangs wird ein sogenanntes Endosom ins Zellinnere abgeschnürt bzw. abgestoßen und ist jetzt Teil des Endomembransystems. So nimmt die Zelle einen Teil des sie umgebenden Mediums in ihr Inneres auf.

Als Pinozytose („Zelltrinken“) bezeichnet man die Aufnahme von kleineren Flüssigkeitsmengen und darin gelösten Substanzen aus dem Umgebungsmedium einer Zelle in ihr Inneres. Die Aufnahme in das Zellplasma erfolgt in Form von Vesikeln (Bläschen) von maximal 150 nm Durchmesser. Bei Aufnahme fester Stoffe spricht man stattdessen von Phagozytose, der Oberbegriff für beide Vorgänge heißt Endozytose.

Phagozytose bezeichnet die aktive Aufnahme von Partikeln (bis zu kleineren Zellen) in eine einzelne eukaryotische Zelle (als Form der Endozytose).

Die Exozytose ist ein Vorgang, bei dem Stoffe aus der Zelle an die Zellumgebung abgegeben werden. Diese Stoffe können entweder in der Zelle gebildet werden oder unverdauliche Überreste aus der Zellverdauung sein.

# Synthese von Komponenten der Zellwand # Signalvermittlung # Proteinsekretion * Replikation der DNA * Synthese komplexer Lipide * Elektronentransport und oxydative Phosphorylierung (die letztgenannten laufen bei Eukaryonten nicht mehr an der Cytoplasmamembran ab)

daraus besteht die Zellwand von gram-negativen (1-3 Schichten) und gram-positiven (ca. 40 Schichten) Bakterien. Keine Diffusionsbarriere (sehr grobe Gitterstruktur). Bietet mechanischen Schutz, besonders durch Platzen wegen hohem osmotischen Innendruck.

Gram-positive und gram-negative Bakterien unterscheiden sich in ihrem Aufbau. Nach der Gramfärbung erscheinen gram-positive Bakterien blau, die Farbe wird von den, in der Membran verankerten, Teichonsäuren zurückgehalten. (die Teichonsäure ist eine Barriere für hydrophobe Stoffe - deshalb kann der hydrophobe Farb-Komplex nicht durch Lösungsmittel ausgewaschen werden -> aber es wird mit Ethanol ausgewaschen - der ist nicht hydrophob sondern eher polar > es wird aber nicht lange ausgewaschen! - und wie kommt der hydrophobe Farbstoff dann überhaupt rein? müsste doch aufgehalten werden!? -> stimmt! -> das geniale hier ist, dass sich der hydrophobe Farbstoff erst in der Membran bildet, rein kommt er in 2 Teilen und die sind beide hydrophil!) Gram-negative Bakterien dagegen haben die nicht (haben Lipopolysaccharide), so dass die Farbe wieder herausgewaschen werden kann und sie schliesslich rot erscheinen.

1000x

Bezeichnet die Unterscheidbarkeit feiner Strukturen - der kleinste noch wahrnehmbare Abstand zweier punktförmiger Objekte Das Auge kann bis 200µm = 0,2mm auflösen mit dem Mikroskop knapp unter 200nm

Auflösungsgrenze wegen Wellenlänge des Lichts Auflösung d = lambda/2xA A=numerische Apertur A = n * sin(sigma) = max 1,4 n = Brechzahl des Mediums (zw. Deckglas und Frontlinse des Objektivs) sigma = halber Öffnungswinkel

Widerlegte mit einem Sterilgefäß die Idee der spontanen Entstehung von Mikroorganismen

4 Schritte zum Beweis, dass ein bestimmter Mikroorganismus wirklich Ursache einer Krankheit ist: - Isolierung aus dem kranken Organismus - Kultivierung außerhalb des Organismus - Infektion durch den kultivierten Mikroorganismus - aus dem neu infizierten, kranken Organismus läßt sich der Erreger reisolieren (Notwendig dazu sind Reinkulturen!)

Ein Stoff der oxidiert wird gibt Elektronen ab Elektronenaufnahme entspricht einer Reduktion da beide Vorgänge immer kombiniert ablaufen spricht man von Redox-Reaktion

...ein Coenzym (kleines Hilfsmolekül eines Enzyms) übertragen werden die Elektronen meist zusammen mit H+, was Effektiv zum Transfer von Wasserstoff-Atomen, oder bei 2-Elektronen, zu H- führt.

Hat (mindestens) eine Aminogruppe (-NH2) und eine Carboxygruppe (-COOH)

2 Aminosäuren werden mittels Peptidbindung verknüpft - entspricht einer Amidbildung - zwischen den Resten werden die Aminosäuren zu langen Ketten verknüpft (kurze heißen Peptide) Proteine sind als Enzyme die Maschinen der Zellen, andere bilden das Gerüst der Zelle.

hydrophile (saure, basische, neutrale) hydrophobe (aliphatische, aromatische)

Bestehen aus Ketten von Aminosäuren

Bestehen aus Ketten von Nukleotiden

Purin- oder Pyrimidinbasen Purine ([Adenin] oder {Guanin}) paaren mit Pyrimidine ([Thymin(DNA)/Uracil(RNA)] oder {Cytosin}) Die Paarung erfolgt über Wasserstoffbrücken

Base - Nucleosid - Nucleotid Adenin - Adenosin - Adenosinmonophosphat Thymin - Thymidin - Desoxythymidinmonophosphat Uracil - Uridin - Uridinmonophosphat Cytosin - Cytidin - Cytidinmonophosphat Guanin - Guanosin - Guanosinmonophosphat * Achtung: Guanidin ist etwas ganz anderes!

5-C Zucker (Ribose (RNA) oder Desoxyribose (DNA))

>Nukleotidbase und >Pentose

>Nukleosid >Phosphorsäurerest -------------bzw >Nukleotidbase und >Pentose >Phosphorsäurerest

Zucker und Phosphat sind über eine Ester-Bindung miteinander verbunden. Dabei ist die OH-Gruppe des C5'-Atoms des Zuckers mit einem Phosphat-Rest verestert. Das in dem Strang folgenden Zucker-Molekül ist nun mit seiner OH-Gruppe des C5'-Atoms mit demselben Phosphor verestert. Es kommt somit zur Ausbildung von Phosphordiestern1). Man spricht von Phosphordiester-Brücken. Die Bildung dieser Brücke zwischen der 3'-Hydroxy-Gruppe des einen Zuckers und der 5'-Hydroxy-Gruppe des folgenden Zuckers ist der wesentliche chemische Schritt bei der Polymerisation während der Replikation und der Transkription.

In der Biochemie wird eher die Größe in Dalton (Atomgewicht H) an Bei Nukleinsäuren ist es dagegen gebräuchlicher, die Anzahl der Nukleotide als die Grundeinheit der Information (sozusagen das Byte der Zelle) anzugeben. Da bei der DNA die Nukleotide im Doppelstrang gepaart sind, spricht man hier von "Basenpaaren" (kBp, MBp). (RNA: Basen, Kilobasen)