Mikroorganismen

-Proteine > im Cytoplasma, der Cyytoplasmamembran, der Zellwand und dem Flagellum

-Nucleoid (Chromosom) aus DNA, RNA, in Ribosomen und im Cytoplasma

-Polysaccharide (komplexe Zucker)> als unlösliche Speicherformen im Cytoplasma und in der Zellwand

-Lipide (Fette)> als unlösliche Speicherformen im Cytoplasma, in der membran und in der Zellwand

Erde: 4,6 Mrd.J

erste Fossilien (prokaryotisch): 3,8 Mrd

nächte 2,5 Mrd. J. alles Prokaryotisch!!

erste euk. Mikroorg: 1,5 Mrd.

erste multizell. Org.: 0,8 Mrd.

alternierende (wechselnde) Schicht aus photosynthetischen Bakterien und Schlamm

ällteste bekannte fossilie: 3,5 Mrd. J

selbstreplizierende RNAs

> wurden vielleicht in Lipoproteinvesikel aufgenommen und haben Einheit gebildet

>Proteine übernahmen mit der Zeit katalytische Funktionen der RNA

>DNA ersetzte codierungsfunktion der RNA

Lebensformen in den wichtigsten geologischen Zeiträumen

-Anfang: Atmosphäre O2 frei

-vor 2 Mrd J 1% O2

-vor 800 Mio. J 20 % wie heute 

aller O2 = FS-Produkt; verantwortliche O2 Produzenten waren Bakterien

Cyanonbakterien seit ca 1 Mrd, J; photosynthetische, eukaryotische Algen

FS: CO2  + H2O   >>Licht >>  CH2O +O2

CH2O = Kohlenstoffhydrat das als Vorläufer für Synthese von AS, Nucleotiden etc dient

ibosomen sind die Orte der Proteinbiosynthese, an denen die in der mRNA enthaltene Sequenzinformation (als Abschrift der DNA...) in die Aminosäuresequenz der Proteine übersetzt wird (Translation)  

Teile des Ribosoms; 5S, 16S und 23S beziehen sich auf verschiedene Formen von RNA in den Untereinheiten des Ribosoms.  

Das Gegenstück zur 16S rRNA der Bakterien ist bei den cytoplasmatischen Ribosomen der Eukaryoten die 18S rRNA. Alle bekannten Organismen haben zumindest eine Kopie einer 16S/18S rRNA. Weiterhin haben sich diese 16S/18S rRNA Gene während der Evolution nur relativ langsam aber stetig verändert. Aufgrund dieser Eigenschaften werden molekulare Stammbäume häufig anhand der Sequenzen der 16S/18S rRNA Gensequenzen erstellt. 

Die evolutionäre Entfernung ED 

-Prozentsatz der nicht identischen Sequenzen zwischen den RNAs irgendwelcher zwei Organismen 

-notwendig um entweder Rückmutationen zum ursprünglichen Genotyp oder weitere Vorwärtsmutationen an der gleichen Stelle zu berücksichtigen, die stattgefunden haben können.  

aufgestellt durch Vergleiche ribosomaler RNA-Sequenzierung

>erster gemeinsamer Vorfahre ALLER Lebewesen: vor 3,8 Mrd. J (erste bakterielle Fossilien)

>Aufspaltung >erste Liene: moderne Eubakterien

                      >zweite Linie: Eukaryoten und Archaeen

Organellen stammen aus Bakterien NICHT aus Archaeen (die den Eukaryoten phylogenetisch näher sind)!!!

Endosymbiose: war wahrscheinlich kein einmaliges Ereignis, sondern fand in verschiedenen Zelltypen der nukleären Eukaryoten statt. 

Beachten Sie jedoch, dass einige primitive Eukaryoten nie an endosymbiontischen Ereignissen teilgenommen oder ihre Symbionten wieder verloren haben, aber ansonsten die grundlegenden Eigenschaften eukaryotischer Zellen beibehalten haben. Einige wenige Beispiele solcher - allesamt mikrobieller - Eukaryotenzellen leben heute noch. 

-von Eubakterien und Eukaryoten

aufgebaut aus Lipiden (Fettsäuren, Glycerol und Phosphat)

ein Ende hydrophil (aussen)

anderes Ende hydrophob (innen, zusammengelagert an Enden anderer Lipide  > Doppelschicht)

Struktur ist für Eubakterien und Eukaryoten typisch. Hierbei ist die chemische Bindung zwischen der Fettsäure und dem Glycerol eine Esterbinding. Die Archaea haben anderer Lipide in ihren Membranen, hierbei ist die chemische Bindung zwischen Fettsäure und Glycerol eine Etherbinding. Einige archeobakterielle Membranen haben nur eine Schicht, die beidseitig hydrophil ist und ein hydrophobes Inneres aufweist. 

Membran:

-flexible Schicht, undurchlässig für die meisten Kleinmoleküle und Ionen > zelle ist separiert von physio-chemische Umgebung

-Nährstofftransport in Innere, Ausschleusen von Abfall

-Regulation des Salzgehaltes der Zelle (wichtige Komponente des Energiemetabolismus)

>>>> Membranproteine

- Permeabilität (durch Transportproteine reguliert; Barriere, verhindert Auslaufen)

-Proteinverankerung (einlagerung von Membranprot.)

-Energiekonservierung (Ort der Erzeugung und des Verbrauchs protonenmotorisch erzeugter Kraft:Kraftwerk der Zelle: Ein elektrochemischer Gradient über die Membran wird für die Gewinnung von Energie genutzt. )

Prokaryoten

-normalerweise enthalten die membrandurchziehenden Transporter 12 alphahelices die sich zu einem Kreis aneinanderreihen und so einen Kanal bilden

-diese Kanäle durchzieht die Membran

drei Transporter (jeder ermöglicht anderen Transportvorgang):

-Uniporter

-Antiporter

-Symporter

-ist wesentlich schneller als Diffusion

-aktiver Prozess > es können Zellintern höhere Konzentrationen erreicht werden

-Transport ist energieabhängig und verläuft gegen einen Konzentrationsgradienten

-Ausstreichen eines Tropfens bakterieller Kutur auf Objektträger

-trocknen lassen

-Hitzefixierung

>>Färben, abwaschen, tocknen

> zur Betrachtung unter dem Mikroskop: Zugabe eines éltropfens

Christian Gram 1884:

zur Darstellung von Bakterien in der Lichtmikroskopie;

unterschiede der Zellen:

-Grampositiv: blau gefärbt; mehrere Schichten Peptidoglykan in ihrer Zellwand; Der blaue Farbstoff aus den ersten beiden Schritten sitzt zwischen den Peptidoglykan-Schichten fest.

-Gramnegativ: erst Entfärbung, dann rote Färbung; Bakterien mit einer Schicht Peptidoglykan in ihrer Zellwand, die im zuvor durchgeführten Arbeitsschritt entfärbt wurden, werden durch die Behandlung mit Fuchsin erneut gefärbt und erscheinen rot.

-haben eine Cytoplasmamembran und eine dicke Peptidoglykan-haltige Zellwand 

besitzen eine innere Membran (Cytoplasmamembran),

-eine äussere Membran

-dazwischen eine dünne Peptidoglykan-Zellwand  

-Der Raum zwischen der inneren und äusseren Membran wird als Periplasma bezeichnet

-Der periplasmatische Raum enthält viele Proteine, die u.a. für den Abbau von Makromolekülen verantwortlich sind

-Die Abbauprodukte können selektiv aufgenommen werden und dienen dann als Nährstoffe. 

in der Zellwand von Bakterien

-ein Polymer von Zuckerderivaten und AS:

Lange Ketten von zwei alternierenden Zuckern (N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure) sind durch Tetrapeptidketten (bestehend aus 4 Aminosäuren) verknüpft.  

-die AS sind quervernetzt 

-Vernetzung des Glykanrückgrats (lange Kette): durch Brückenbildung in Form von kurzen Oligopeptiden wird die Kette zu einen maschendrahtartigen Molekülgitter vernetzt

-Um sich eine einzelne Peptidoglykanschicht zu veranschaulichen, stellen Sie sich vor, wie sich diese quervernetzten Ketten um einen Zylinder oder eine Kugel erstrecken, die die Zelle repräsentieren 

Pseudopeptidglykan und S-Schichten (Hülle aus Protein, bzw. Glycoprotein, parakristallin ):

-In Bakterien und Eukaryoten sind Fettsäuren über eine Ester-Bindung an die Glycerol-Moleküle gebunden, bei Archaeen findet man Glycerol-Diether oder sogar Bis-Glycerol-Tetraether

-häufig stabilere Zellwände und generell gegen Zellwandantibiotika resistent!

Grampositiv und Gramnegativ

siehe Grafik

-Kokken (1,5µm)

-Stäbchen (1 µm)

-Spirille (1µm)

-Spirochäte (0,25µm)

-knospendes bakterium mit Anhängsel (1,2µm)

-fadenförmiges Bakterium (0,8µm)

-Riesenbakterien sind die Ausnahme

-die meisten so gross wie Escherichia coli, 

-sehr kleine Bakterien oft Parasiten

erhalten viele Baustoffe (AS, Lipide etc ) von Wirtszelle, sparen sich so das selbst-synthetisieren

>>genome verkleinert, da viele Enzxme für biosynthetische Leistungen nicht mehr gebraucht werden

BSP Haemophilius influenzae hat nur 1,8 mio basenpaare, escheriichia coli kann alles selbst synthetisieren und hat 4,6 mio Basenpaare

im Zshg mit der Bakteriellen Zellwand:

-Entdeckung des Lysozyms in versch. Körperflüssigkeiten >>bewirkt die Lyse (Zerfall einer Zelle durch Schädigung oder Auflösung der äußeren Zellmembran (Nekrose))von Bakterien

-Entdeckung des Penecillins >> hemmt die Transpeptidierung während der Peptidoglykansynthese

a)Zerstörung der Zellwand in wässrigem Milleu:

>der Protoplast ( plasmatischen Inhalt einer Zelle) wird freigesetzt

>Protoplast schwillt an (durch Osmose (wasser strömt ein) wg fehlenden Widerlager der Zellwand) 

> er lysiert (löst sich auf)

b)Zerstörung der zellwand in Lsg mit hoher Konz eines gelösten Stoffes wie Saccharose:

>es dringt kein Wasser in den Protoplasten ein > er bleibt stabil

>>>Lysozym spaltet die beta(1-4)-Bindungen des Glycanrückrats im Proteoglykannetzwerk

grampositiv: Bakterien mit mehreren Schichten Peptidoglykan in ihrer Zellwand

Einbau neuer Zellwandkomponenten während der Zellteilung. In Kokken wird die neue Zellwand nur an einer einzigen Stelle (zwischen den Wandbändern) synthetisiert. 

peptidoglykan auch Murein.

Es ist der wichtigste Bestandteil der Zellwand vieler Bakterienarten(Eubakterien).

Bilder:

Oben: Transport von Peptidoglykanvorläufern durch die Cytoplasmamembran zum

Wachstumspunkt in der Zellwand.

Unten: Die Transpeptidierungsreaktion führt zur Quervernetzung zweier Peptidoglykanketten. Penicillin hemmt diese Reaktion. 

sie wirken auf verschiedene weise antimikrobiell

eine grössere gruppe wirkt speziell auf die Zellwandsynthese

bakterielle Geisseln: 

-bei Lichtmikroskopie erst nach Färbung sichtbar

-bestehen vorwiegend aus Protein Flagellin

-spiralförmig (helikal)

-Anzahl pro Zelle: in einer Kopie (monotrich b)) bis zu 50 Kopien (polytrich, lophotrich)

Anordnung: 

a)petritrich

b)polartrich

c)lophotrich

Struktur

-Einlagerung des L-Rings in die LPS-Schicht und des P-Rings in die Peptidoglykanschicht

-MS-Ring in der Cytoplasmamembran, C-Ring im Cytoplasma

-Diffusion von Flaggelinmolekülen durch Kanal i Stäbchen und Filament > ziel Stelle der Geissesynthese

-Mot-Proteine = Geisselmotor > dreht das Filament (um die Zelle durch das Medium zu bewegen)

-Fli-Protiene = Motorschalter

-zusammenbau des MY/C-Rings in der Cytoplasmamembran

-Bildung weiterer Ringe, des Hakens und der Kappe

-gleichzeitig fliesst das Flagellinprotein durch den Haken und bildet das Filament (Flagellinmol. werden von Kappenprot. an die richtige Stelle gesetzt zur Sicherstellung eines gleichmässigen Wachstums des Filaments)