Altklausuren Mibi Flashcards
(37 cards)
Beschreiben Sie die zwei Wege der ATP Gewinnung
1. Substratkettenphosphorylierung
= oxidativer Abbau organischer Verbindungen, weil Energie frei wird und in Form von ATP gespeichert wird
2. Elektronentransportphosphorylierung (Atmungsketten)
Bsp. Mitochondrien
3. Chemotrophie= Energie aus chemischen Reaktionen
- Oxidation organischer und anorganischer Verbindungen setzt in chemotrophen Organismen ATP frei
4. Photorophie= Licht als Energiequelle
- Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie (Form ATP)
Eine Frage zu AH2 Molekülen und eine Liste mit Begriffen (Recycling, Acyl-homoserinlacton,
Furanone, Adenin, Dihydroxypentandion, LuxS
Gram-negativ
* Nutzen N-Acyl-Homoserin-Lactone (Autoinduktor 1!) & AI-2 -> Vorläufer = S-Adenosylmethionin (SAM)
* Kleine neutrale Lipid Moleküle aus einem Homoserin-Lacton-Ring mit einer Acetyl-Kette
* Werden durch die AHL Synthase hergestellt
Gram-positiv
* Nutzen Autoinduzierende Peptide (AIP)
* Entstehen meisten als Resultat von posttranslationalen Modifikationen, größerer Moleküle
Synthese
- * Es werden kontinuierlich geringe Konzentrationen an Autoinduktoren von Bakterien abgegeben -> Diffundieren
in die Umgebung
* Ab einer gewissen Zelldichte ist die Konzentration hoch genug, um einen Schwellenwert zu erreichen -> Binden
an Rezeptoren -> Führt zu einer Änderung der Genexpression (Positive Rückkopplung!)
* Dadurch wird die Synthese der Autoinduktoren weiter induziert
* Zb. AHL
o Es wird erst ein Vorläufer-Proteinen synthetisiert, welches in das aktive umgewandelt wird
o SAM (s-adenosylmethionin) und ACP (Zwischen Produkte der Fettsäure Biosynthese!) reagieren zsm,
was von Luxl katalysiert wird; In vibrio fischerii entsteht N-3(oxohexanoyl)
o AI-2 wird als Nebenprodukt der Zersetzung der Produkte des SAM-Stoffwechselwegs
▪ SAH wird dann zu SHR weiterverarbeitet und dann durch LuxS in DPD umgewandelt
▪ Je nach Organismus wird dann unterschiedliche AI-2 gebildet
o > Als Ausgangspunkt für beide S-Adenosylmethionin (SAM)!
Warum müssen obligate Insekten Bakterien vertikal weitergeben werden, wenn andere Organismen
ihre Jungen früh infizieren
- Bakterien besitzen kleine Genomen
-> sind deshalb nicht in der Lage alleine zu existieren
-> Insekten könnten dann keine Bakterien aufnehmen, da es sie nicht gibt - Kleinste Genome in freilebenden und symbiontischen Bakterien
sind auf Partner angewiesen weil sie zu klein sind - Sachen die essenziel sind fehlen, deshalb gehen sie eine Symbiose ein
Pathogene und Bakterien Stichwörtern zuordnen → Bakterien Namen waren gegeben und
sollten diesen verbunden werden:
zb. Pflanzenpathogen was ice nucleation verursacht
Bakterienräuber
Brudermord / Kannibalismus
Knöllchensymbiont
Pectobacterium carotovorum: Schwarzbeinigkeit, Knollennassfäule,
(Kartoffel, Möhre, weitere Pflanzen)
Erwinia amylovora: Feuerbrand von Kernobstgewächsen
Pseudomonas syringae: Blattschäden bei diversen Pflanzen
Xanthomonas campestris: Blattschäden bei diversen Pflanzen
Ralstonia solanacearum: Wurzel, Xylem, Welke bei diversen Pflanzen
Agrobacterium tumefaciens: Wurzelhalstumore
Kannibalismus-> Bacillus
Welche Arten von Viren gibt es und worin unterscheiden sie sich / was macht sie aus
2 Typen von Viren
- nacktes Virus
- Virus mit Hülle
Nacktes Virus
- Capsomer
- Nucleocapsid: Nucleinsäure Capsid(besteht aus Kapsomeren)
Virus mit Hülle:
- Hülle
- Nucleocapsid (Capsid und Nucleinsäure
-> haben zusätzliche Lipidmemebran
Virusklassen: DNA-Viren, Genom im Virion (ss DNA, ds DNA)
RNA-Viren (ss RNA, ds RNA)
RNA<->DNA Viren
ss RNA: Retroviren, ds DNA Hepadnaviren
Genome von Viren können entweder aus DNA oder RNA bestehen und einige verwenden zu verschiedenen Zeitpunkten ihres Lebenszyklus DNA und RNA als genomisches Material. Allerdings kommt im Virion eines jeden Virustyps nur ein Typ von Nucleinsäure vor. Dieses kann einzelsträngig (ss), doppelsträngig (ds) oder im Fall der Hepadnaviren teilweise doppelsträngig sein. Einige virale Genome sind ringförmig, aber die meisten sind linear
DNA-Viren
- Enthalten Desoxyribonukleinsäure (DNA)
- Replizieren meist im im Zellkern der Wirtszelle
RNA-Viren
- Enthalten Ribonukleinsäure (RNA)
- Replizieren oft im Zytoplasma
Retroviren
- Spezielle RNA-Viren, die ihre RNA in DNA umschreiben (mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase)
Nenne 2 humanpathogene Viren
- Hepatitis B
- Pocken
- Windpcoen
- Tollwut
- Röteln
- Grippe
- AIDS
Reagenz mit Stoff ist in einem Gefäß mit Bakterien. Außerhalb der Reagenz gibt es keine B.
innerhalb wenige. Wie würden sie diesen Stoff bezeichnen und wieso.
- um zu gucken wie Chemotaxis den random walk beeinflusst
- Wenn in einer Kapillare ein Kontroll Stoff ist, in ein Gefäß mit Bakterien
-> random walk - wenn ein potentieller Lockstoff in der Kapillare ist
-> biased random walk - wenn ein Hemstoff in der Kapillare ist
- ist toxisch, Bakterien mögen ihn nicht
- random walk
- per Zufall gelangen jedoch ein paar Bakterien in die Kapilare
Beschreibe Ablauf der Knöllchensymbiose und wie es dazu kommt
Agrobacterium Tumefaciens
* Kommt zustande wenn eine Pflanze verletzt wird -> Lockt das Bakterium an
* Kann durch Konjugation seine eigene DANN (aber nur einen Abschnitt) in die Pflanzenzelle injiziieren -> Dadurch
stellt die Pflanzenzelle Opine für das Bakterium, sowie Auxine her (diese sorgen für den Tumorartigen
Wachstum)
* Aus dem Opin können andere Stoffe gewonnen werden (handelt sich um eine nicht proteinogene Aminosäure)
* Übertragung erfolgt über den Ti (Tumor inducing) Plasmid Ring
* Kontaktaufnahme erfolgt durch das Typ 4 Sekretionssystem
* Bildung von Wurzelhalstumoren
- Pflanze bildet Flavonoide -> Rhizobium erkennt die und lagert sich an die Wurzel ran
- Sekretiert NOD Faktoren -> Sorgen für diese Knöllchen
- Das kann dann die Pflanze erkennen -> Wurzelhaar krümmt sich und bildet einen Infektionsschlauch und dann
können die Bakterien nach drinnen gebracht werden - Weitere NOD-Faktoren und bilden Bakteriome und Symbiosome
- Warum?
- Bakterium besitzt Nitrogenasen -> Atomarer Sitckstoff kann zu NH3 fixiert reduziert werden -> Verbraucht viel
ATP - Nitrogenase enthält Fe-S-Cluster, deswegen in vor Sauerstoff geschützten Kompartimenten
- Braucht aber Sauerstoff als Endelektronenakzeptor! -> bekommt das durch Hämoglobin der Pflanze
- Bekommt an sich auch organische Säuren von der Pflanze, um Pyruvat herzustellen
Was trägt zum Entstehen gen. Veränderung bei symbionten von Insekten zum AT Bias bei
- Ursachen für den “AT-Bias”
- Mutationen werden immer schwieriger zu beheben durch die Abwesenheit von Reperaturgene
- Cytosin ist anfällig für die Hydrolytische Desaminierung -> Spontane Reaktion (in wässrigen Milieus) wo Cytosin
zu Uracil wird -> Paarung ändert sich - Guanin ist anfällig für Reaktionen in Sauerstoffhaltigen Millieus -> bindet anstatt Cytosin dann Adenin -> Beides
erhöht den A-T Gehalt - je kleiner das Genom, desto kleiner GC Gehalt/ größer AT -Bias
- genomische Verschiebung G-C-> A-T (“AT bias”)
- machen kleine Falscheinbauten-> sehr gering
- > “High-fidelity”- DNA-Polymerase bevorzugen bei Falscheinbauten A oder T
- “Error-prone”-DNA-Üolymerase haben Präferenz für den Einbau von A
- Reduzierte DNA-Reparaturmechanismen
- Intrazelluläre Symbionten verlieren oft Gene, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind (z. B. mutS, mutL).
- Dadurch werden Mutationen seltener korrigiert, insbesondere Übergänge von GC → AT, die häufiger auftreten.
- Ohne funktionierende Mismatch-Reparatur werden diese Mutationen akkumuliert. - Kleines Populationsniveau (genetische Drift)
- Die Populationsgröße symbiontischer Bakterien ist extrem gering, weil sie nur vertikal (von Mutter zu Nachkomme) weitergegeben werden.
Das macht sie anfällig für genetische Drift, bei der zufällige Mutationen (auch schädliche) fixiert werden können – unabhängig von ihrem Nutzen.
Da Mutationen tendenziell GC → AT sind, verstärkt Drift den AT-Gehalt über Zeit. - Reduzierter selektiver Druck
Viele Gene, die für das Leben außerhalb der Wirtszelle nötig wären, werden nicht mehr benötigt.
Der Selektionsdruck, diese Gene funktionell und in GC-reicher Form zu erhalten, entfällt.
Die DNA wird durch neutrale oder leicht schädliche Mutationen zunehmend AT-reicher und kürzer. - Bias bei der DNA-Replikation und Transkription
Manche DNA-Polymerasen und RNA-Polymerasen haben einen intrinsischen Mutationsbias, der GC zu AT bevorzugt.
Bei degenerierten Systemen kann dies verstärkt zum AT-Bias beitragen.
Ecoli Fortbewgung erklären (Random Walk) und eine Art
Fortbewegung ohne Flaggeln nennen
- E.coli bewegt sich, indem sich seine Flagellen rotieren (sammeln sich an einen Punkt zusammen und funktionieren wie Propeller)
- es gibt 2 Phasen
- CCW: run
- alle Flagellen rotieren gegen den Uhrzeigersin
- eine Änderung der Rotation führt zumm aufbrechen und die einzelnen Flagellen wechseln ihre Rotation und rotieren im Uhrzeigersinn->CW: **Taumelphase **
- Bakterien besitzen ein Gedächtnis von 3 sekunden und haben eine Geschwindigkeit von 30 mikrometer/s (zeitlicher Gradient (ca 3 sek. Gedächtnis)
)
–> zeitlich auflösen, ob die Konzentration günstiger oder ungünstiger geworden ist - Nase hohe Sensitivität ( 0.1% deltaC/C) erkennen Lockstoffkonzentration und können sich dann anpassen
- Bakterien können jedoch nicht lenken wie sie sich bewegen, können nur ihre Abfolge ändern
- wenn sie in die richtige Bewegung sich bewegen hin zur hohen Konzentration der Substanz, dann spricht man von biased random walk- Laufphase lang
in falscher Richtung- Laufphase kurz - Bakterien können mehrere unterschiedliche Substanzen wahrnehmen
- können Abfolge von run and tumble phasen durch Chemotaxissystem beeinflusse
Art einer Fortbewegung ohne Flagellen
- twitching: Zuckbewegungen
- fahren sich aus heften sich an und fahrern sich wieder ein
- Bewegung auf Oberfläche, durch die Extension und Kontraktion von Pili
Flagellum: besteht aus Flagellum Protein
-großen evolutionären Vorteil, nehmen mehr von der Umgebung auf, als bei Diffusion
auch sehr alte Bewegungsart
- Nach erneutem Umkehren der Geißeldrehrichtung schwimmt es in einer neuen, zufälligen Richtung weite
Zwei Komponenten Signal Übertragung erklären
- besteht aus 2 Komponeneten
1. Die Sensorkinase nimmt ein Sinal spezifisch auf und gibt die Information an ein Modul weiter (chemische Reaktion)
2. Der Response-Regulator ist der Empfänger, der das Signal an eine Output-Domäne weitergibt. Der Output kanna uf 2 verschiedenen Ebenen erfolgen. Meist erfolgt eine Genregulation, seltener eine Akitivitätskontrolle von Enzymen
nachgucken
Die Hauptmerkmale von Enterobakterien nennen. 3 Enteros
aufzählen und warum sie als pathogen wichtig sind
Hauptmerkmale:
- Gram-negative Stäbchen
- Fakultativ anaerob
- Katalase-positiv, Oxidase-negativ
- Glukosevergärung mit Säure- und/oder Gasbildung
- Peritrich begeißelt (wenn beweglich)
- Reduktion von Nitrat zu Nitrit
- Vorkommen: Vor allem im Darm von Mensch und Tier, aber auch in Umwelt (Wasser, Boden)
Escherichia coli
- Harnwegsinfektionen
- Durchfallerkrankungen
- postnatale Meningitis
Salmonella enterica
- Gastroentritis
Enterobacter
opportunistische als auch primäre Infektionen auslösen können und zunehmend antibiotikaresistent werden
– Gramnegative, fakultativ aerobe Stäbchen
– Wichtige Vertreter: Escherichia coli, Salmonella enterica, Yersinia pestis
– Darunter auch viele Krankheitserreger
– Besiedeln bevorzugt Dickdarm von Säugern
– verbrauchen Reste an Sauerstoff und sorgen so für eine anaerobe Umgebung
– Trinkwasserverordnung
AT-Bias Ursachen erklären
Genomische Verschiebung G–C -> A–T (“AT bias”)
- “High-fidelity”-DNA-Polymerasen bevorzugen bei Falscheinbauten A oder T
- “Error-prone”-DNA-Polymerasen haben Präferenz für den Einbau von A
- Desaminierung von Cytosin erzeugt G–>A-Transitionen
- Paarung von 8-OxoG mit A erzeugt G–>T-Transversionen
Wurzelknölchen erklären und Vorteile für Symbionten nennen
Nisin Produktion, sekretion und Wirkungsweise beschreiben
- Produktion von Nisin
- Organismus: Vor allem Lactococcus lactis subsp. lactis.
- Genetische Grundlage: Die Gene zur Nisin-Synthese befinden sich auf einem Plasmid und sind in einem Operon organisiert (z. B. nisA, nisB, nisT, nisC, nisI, nisP, etc.).
Synthese:
- Nisin wird zunächst als prä-Nisin (Vorläuferpeptid) mit einem N-terminalen Leaderpeptid synthetisiert.
- Leaderpeptid ist wichtig für die Erkennung durch Modifikationsenzyme und den Exportmechanismus.
- Sekretion von Nisin
- Modifikation:
- Vorläuferpeptid wird durch die Enzyme NisB und NisC posttranslational modifiziert:
- NisB: Dehydratisiert bestimmte Serin- und Threoninreste zu Dehydroalanin und Dehydrobutyrin.
- NisC: Katalysiert die Bildung von Lanthionin- und Methyllanthionin-Brücken → diese machen Nisin thermostabil.
Transport:
- NisT ist ein ABC-Transporter, der das modifizierte Präpeptid durch die Zellmembran transportiert.
Reifung:
- Nach dem Export wird das Leaderpeptid durch das Enzym NisP abgespalten, wodurch das aktive Nisin entsteht.
- Wirkungsweise von Nisin
- Zielstruktur: Vor allem Gram-positive Bakterien.
Wirkmechanismus:
- Bindung an Lipid II, einem wichtigen Vorläufer der bakteriellen Zellwandsynthese.
- Dies blockiert die Zellwandsynthese.
Porenbildung:
- Durch Bindung an Lipid II wird die Membran destabilisiert, und Nisin bildet Poren in der Zellmembran.
Folge:
- Verlust von Ionen und Molekülen, Störung des Membranpotentials → Zelltod.
Selektivität:
- Wirksam gegen viele Gram-positive Erreger (z. B. Listeria, Clostridium), aber weniger gegen Gram-negative Bakterien (aufgrund der äußeren Membran als Barriere).
Produktion Von Lactococcus lactis, prä-Nisin wird genetisch codiert und modifiziert.
Sekretion Modifikation durch NisB/NisC, Export durch NisT, Aktivierung durch NisP.
Wirkung Bindung an Lipid II, Hemmung der Zellwandsynthese, Porenbildung, bakterizid gegen Gram-positive Keime.
Aerobe Atmung beschreiben
-führt zu vollständiger Oxidation von Glucose zu CO2
(= Umkehrung der Kohlenstofffixierung in der Photosynthese)
- Stoffwechselvorgang, der der Energiegewinnung dient
- Glucose wird aufgespalten, um das vom Körper verwertbare Adenosintriphosphat (ATP) zu erhalten
- Voraussetzung: vorhandensein von Sauerstoff
- Stoffwechselprozess, bei dem Zellen Energie gewinnen, indem sie organische Stoffe wie Glukose mit Sauerstoff oxidieren
- Dabei entstehen Kohlendioxid und Wasser als Endprodukte, und die freigesetzte Energie wird in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert
- findet hauptsächlich in den Mitochondrien der Zellen statt und ist die Hauptenergiequelle für die meisten Lebewesen
3 Virulenzfaktoren nennen und in welcher Wirtsphase sind sie
wichtig
– Sekretionssysteme (T1SS, T2SS, T3SS, T4SS, T5SS, T6SS)
– Adhäsine (Fimbrien, Pili)
– Toxine
* Endotoxine (LPS der äußeren Membran gramnegativer Bakterien)
* Exotoxine (werden sekretiert, beeinflussen Membranintegrität, Proteinsynthese und
Signaltransduktionswege der Wirtszellen)
- Adhäsion an der Haut oder Schleimoberfläche
- Toxinbildung
- Eindringen durch das Epithel
- Besiedlung und Wachstum Produktion von Virulenzfaktren und nach der Toxinbildung also nach der Adhäsion
Alkoholische/Milchsäure Gärung erklären und welche Produkte
entstehen dabei
Alkoholische Gärung:
- unter anaeroben Bedingungen (kein O2)
- vorallem bei Hefen (Saccharomyces cerevisiae), Ausgangsstoff Glukose
- Endprodukte: Ethanol, Kohlendioxid, ATP
- Milchsäuregärung
- anaerob bei Milchsäurebakterien (Lactobacillus)
- Endprodukt: Milchsäure (Lactat)
ab hier Überarbeiten
Ti-plasmid kontinuierlich
- ringförmiges DNA-Molekül, das in bestimmten Bakterienarten, insbesondere Agrobacterium tumefaciens, vorkommt. Es ist bekannt für seine Fähigkeit, DNA in Pflanzenzellen zu übertragen und dort genetische Veränderungen hervorzurufen, was zur Bildung von Tumoren (Wurzelkropf) führen kann. Ti-Plasmide werden daher auch als tumorinduzierende Plasmide bezeichnet
Kapillare mit unbekannter Chemikalie wird in E.coli gehalten, die meisten Bakterien entfernen sich und ein paar Bakterien sind in der Kapillare – erklären sie das Verhalten der Bakterien (2P)
Repellant (HemmstoƯ) in der Kapillare, einige Bakterien sind durch zufall in die
Kapillare gekommen
Lückentext, mit jeweils drei Antwortmöglichkeiten pro Lücke, von der nur eine
richtig ist (3P):
„Bakterien wie E.Coli können wegen ihrer [1] LockstoƯgradienten durch die
Identifizierung von [2] Unterschieden erkennen, anstatt von [3] Unterschieden.“
[1] = Zellgröße / Flagellen / Chemorezeptoren
[2] = räumlichen / Methylierungs- / zeitlichen
[3] = Methylierungs- / räumlichen / zeitlichen
[1]= Chemorezeptoren
[2]= zeitlichen
[3]= räumlichen
Wahr/Falsch ob es eine Gärungsreaktion ist (4P):
a) Bildung von Reduktionsäquivalenten
b) Vermeidung der Bildung von Reduktionsäquivalenten
c) Vollständiger Abbau von Zucker (aerob)
d) Vollständiger Abbau von Zucker (anaerob)
e) Unvollständiger Abbau von Zucker (aerob)
f) Unvollständiger Abbau von Zucker (anaerob)
g) Bildung von Oxidationsäquivalenten
h) Vermeidung der Bildung von Oxidationsäquivalenten
a) Falsch
b) Richtig
c)Falsch
d) Falsch
e) Falsch
f) Richtig
g) Falsch
h) Falsch
Beschreiben sie die Schritte des aeroben Energiestoffwechsels in Bakterien und
erklären sie die Schritte der ATP-Synthese. Welche Moleküle und Enzyme sind
entscheiden? (4P)
- Glukose zu Pyruvat in der Glykolyse
- Pyruvat zu Acetyl-CoA durch Pyruvat-
Dehydrogenase - Acetyl-CoA wird vollstänig zu CO2 oxidiert im TCA-Zyklus. NADH
und FADH2 entstehen aus TCA-Zyklus - NADH und FADH2 geben Elektronen ab
(Elektronentransportkette) - Komponenten der Elektronentransportkette pumpen
Protonen aus Cytoplasma in periplasmatischen Raum, was eine
protonenmotorische Kraft erzeugt - ATP-Synthase nutzt protonenmotorische Kraft
um ATP aus ADP und Phosphat zu synthetisieren - Schlüsselenzyme und Moleküle: Pyruvat-Dehydrogenase, Acetyl-CoA, NADH,
FADH2, ATP-Synthase
- Glykolyse (Embden-Meyerhof-Parnas-Weg)
- Abbau von Glukose (C₆) zu 2 Pyruvat (C₃) - Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex
- Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA unter Abgabe von CO₂
- Produkte: 1 NADH pro Pyruvat, - Citratzyklus (Tricarbonsäurezyklus / Krebszyklus)
- Abbau von Acetyl-CoA zu CO₂ unter Bildung von Energieäquivalenten
- Produkte pro: 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP (äquivalent zu ATP) - Atmungskette (Elektronentransportkette)
- Übertragung von Elektronen von NADH/FADH₂ auf Sauerstoff (O₂), den endgültigen Elektronenakzeptor - ATP-Synthese (oxidative Phosphorylierung)
- Protonen fließen zurück ins Cytoplasma durch die ATP-Synthase (getrieben durch den Protonengradienten)
-> Energie treibt die phosphorylierung von ADP zu ATP an:
ADP+Pi→ATP
ADP+Pi→ATP
Pro NADH: ca. 2,5 ATP
Pro FADH₂: ca. 1,5 ATP
Erklären sie die Funktionsweise von Zweikomponetensystemen in Bakterien. Was
sind die Hauptkomponenten und wie sind sie in die Signalübertragung
eingebunden? (4P)
Sensor-Kinase (erkennt Signal und phosphoryliert sich selbst) und Response
Regulator (empfängt Phosphat und initiiert Zellantwort)
