bacterial cell part 2

Phospholipidschicht

—> das wichtigste bacterielle Phospholipid besthet aus Glycerin, welches mit 2 Fettsäuren und einem Phsophoethanolamin verestert ist

• integrale Proteie

• fest verankerte Proteine mit Regionen außerhalb der Membran

• Periphere (Lipoproteine)

• Permeabiltäsbarriere (Abgrenzung nach außen)

• Protein-Anker

• Energigewinung (Atmungskette und Protonenmotorische Kraft)

kleine, ungeladene Moleküle wie Wasser, O2, CO2 (z.B. durch Porine)

• polare Moleküle z.B. Zucker können das hydrophobe Innere der Membran nicht passieren

  —> aktiver Transport notwendig

• geladene Moleküle (Ionen) können Phospholipiddoppelschicht nicht durchqueren

Aktiver und passiver Transport

aktive Transportsystem: Transporter notwendig

• reichern Stoffe gegen einen Konzentrationsgradienten an

• zeigen Substratsättigung

• selektiv

• Energie notwendig

• werden bei Bedarf von Zelle synthetisiert

passive Transportsysteme: Channel Protein

• nicht slektiv

• keine Energie notwendig

• Grundprinzip ist Diffusion

• Glycerin bindet an GlpF-Protein in der Membran

• Konformationsänderung von GlpF öffnet den Kanal zum Cytoplasma

• Trasnport ins Zellinnere

• Glycerin wird sofort von der Zelle verstoffwechselt

• somit ist innen immer weniger Glycerin als außen —> Gradient nach innen

1. primär aktive Transportsystem/ABC-System

   • nutzen chemische Energie (meist ATP)

   • ABC = ATP binding cascette

2. sekundär aktive

   • nutzen elektrochemische Ionengradienten

   • Protonenmotorische Kraft

   • Antiporter, Symporter, Uniporter, gekoppelter Transport

3. Gruppentranslokationssyteme

   • Phosphotransferasesytem

   • Energie kommt von eine hocherenrgetischen Bindung —> z.B. Übertragung von Phosphaten wodruch Energie gewonnen wird

ABC-Transportsysteme:

• Substratbindendes Protien befindet sich im Periplasma

• bindet Substrat daran kann der Komplex an transportierendes Molekül in Membran binden

• ATPase Aktivität gibt die Energie um das Kanalprotien zu öffnen

• Substrat wird in die Zelle transportiert

• Siderophor wird von Bakterienzelle produziert (äußere Membran)

• Siderophor (Enterochelin) hat eine hohe Affinität um Eisen (Fe3+) zu binden

• der Siderophor-Eisenkomplex bindet an Transporteinheit FepA in der äußeren Membran welches den Komplex ins Periplasma transportiert

• ein Transportmolekül im Perimplasma (FepB) bringt den Komplex zum ABC-Transporter in der inneren Zellmembran

• unter ATP-Verbrauch gelangt der Komplex in die Zelle

• in der Zelle wird Eisen (Fe3+) vom Siderophor gelöst und zu Fe2+ reudziert und weiter genutzt

• Form des aktiven Transports,

• das transportierte Molekül während des Transports chemisch modifiziert wird, meistens durc Phosphorylierung

• Phosphat-Kaskade

  • hochenergetische Phosphatrest von Phosphoenolpyruvat (PEP) wird über mehrere Proteinkinasen (Signaltransduktion) zunächst auf die Transportproteine und schließlich auf das Substrat übertragen

  • Substrat sind meist Hexosen (Glucose, Mannose, Fructose)

  • das Substrat kann durch die Membranproteine ins Cytoplasma eingeschleust werden, wo es dann phosphoryliert vorliegt.

• Übertragung des Phosphatrests von PEP auf das unspezifische Enzym I (EI)

• daann wird Histidinprotein (HPr) an seinem Histidinrest phosphoryliert

• Übertragungsschritte auf den Enzymkomplex Enzym II (EII)

  • dieser ist aus mindestens drei Domänen (A bis C) aufgebaut

  • spezifisch

• Das eigentliche Transportprotein ist hierbei das Enzym II C, welches in die Membran integriert ist

• Glucsoe-P wird in Zelle eingeschleußt

1. Uniporter

   • transportieren ein Substrat

2. gekoppelter Transport:

   • Ionentransport entlang einer Konzentrationsgradienten (freiwerdende Energie kann weiter genutzt werden)

3. Symporter

   • transportiert ein Substrat und ein Kopplungsion (Energiequelle) in gleiche Richtung

4. Antiporter

   • transportieren zwei SUbstrate in entgegengesetzter Richtung

Symport:

• Sulfate

• Phosphate

• Lactose

Uniporter

• Potassium

Antiporter

• Sodium-Proton

• organotrophie

  • organsiche Verbindungen dienen als Elektronendonor

• Lithotrophie

  • anorganische Verbindungen Elektronendonor

• Phototrophie

  • Licht absorption liefert Energie

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• aerobe Energiegewinnung

  • Sauerstoff ist Elektronenakzeptor

• anaerob

  • Sulfate als Elektronenakzeptor

• Gärung

  • organische Komponenten sind Elektronenakzeptor

Protonencarriere:

• FAD

• NAD

Erergiespeicher:

• ATP

• ATPase betshet aus vielen Proteinen die sich zu einem Komplex zusammenfinden

• es bildet sich ein Kanal durch den Protonen fließen können

• das führt zu einem Drehmoment welcher die ATPase antreibt

—> Protoneninflux treibt die ATPase an

= eine Schicht die der Membran von Bakterien aufglagert ist

—> wichtig um Durck der Zelle zu halten

—> formgebend

Gram+

• dicke Peptidoglykanschicht (bis zu 40) von Teichonsäuren durchzogen

• kein Periplasma

• keine äußere Membran vorhanden

  
  

Gram-

• sehr wenig Peptidoglycan (1-3 Schichten) die von einer äußeren Schicht umschlossen sind

• Periplasma vorhanden

• Purine vorhanden (Kanäle in äußerer Membran, nicht spezifisch)

  
  

• lange Ketten aus wiederholten Einheiten eines Disaccharid aus N-Acetylglucosamin und N-Acetlymuraminsäure

• Glykanketten sind durch Peptidbrücken quervernetzt was Stabilität verleiht

• Zellen fixieren

• Färbung mit Kristallviolett

• Iod dazu

• Koplex bildet sich

• waschen mit Ethanol

• Komplex bleibt in Gram+ Zellen und färbt sie violett

• bei Gram- wird Färbung ausgewaschen und mit Safranin rot gegengefärbt

= eine zusätzliche Schutzschicht, aus Proteinen und Glykoproteinen die im regelmäßigem Muster angeordnet sind und die die Zelle von außen umgeben

• wichtig für Schutz vor Räubern, Zellform, Anheftung

• jede Untereinheit enthält eine Pore um Moleküle durchzulassen

• meist nur bei freilebenden Bakterien und Archaeen

• 
  

andere Begriffe für Glykokalyx

• Kapsel ist mit der Zellwand fest verbunden

• Schleimhülle ist nicht mir der Zellwand verbundne

• Die Glykokalyx besteht aus Polysacchariden, die kovalent an die Membranproteine (Glycoproteine) und Membranlipide (Glycolipide, Phospholipide, Cholesterol und Sphingolipide) gebunden sind

• verzweigtes Polysaccharid (Vielfachzucker), das aus Glucose-Einheiten aufgebaut ist

• Einschlusskörper in der Zelle mit Speicherfunktion

• Flagellum ist für Motilität verantwortlich

• Pili sind Adhäsions-Organellen die für Biofilm-BIldung, Adhäsion pathogener Bakterien notwenig sind

von vorhandenen Nährstoffen in der Umgebeung

—> bei Nährstoffmangel werden vermehrt Flagellen produziert

—> ist die Zelle gesättigt wird die Produktion von Flagellen gehemmt

• Detektion durch low agar swimming/swarming plates

• Quantifizierung durch cappilary assay