Mikrobiologie TB7 at Universität Düsseldorf | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Mikrobiologie TB7 an der Universität Düsseldorf

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Moleküle stabilisieren eukaryotische Zellmembranen?

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Sterole (z.B. Ergosterin in Pilzen oder Cholesterin in Tieren)

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Wie überleben Eukaryoten ohne Zellwand im Süßwasser?

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Viele Mikroorganismen ohne Zellwand schleusen Wasser aktiv aus mit Hilfe von sog. kontrastiven Vakuolen

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Peptidoglykan-Schichten: Lysozym und Penicillin

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Penicillin:

  • Verhindert Quervernetzung von Peptidoglykan-Ketten durch Hemmung der Transpeptidase
  • Bakterien lasieren, weil kein stabiles Peptidoglykan mehr synthetisiert werden kann


Lysozym:

  • spaltet Peptidoglykan-Kette zwischen M und G
  • Vorkommen u.a. in:
    • Tränen
    • Speichel
    • Ohrenschmalz
    • Milch
  • Erste Verteidigungslinie gegen Bakterien
  • Aufgereinigtes Lysozym kann im Labor genutzt werden um Protoblasten (Bakterienzelle ohne Zellwand) herzustellen --> Protoblasten sind sehr empfindlich und können deshalb nur in iostonischen Medien hergestellt werden (in hypotonischen Medien würde es zur Lyse kommen)
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Wichtigster Unterschied zwischen Prokaryoten und Eukaryoten

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Im Gegensatz zu Prokaryoten enthalten Eukaryoten einen membran-umschlossenen Zellkern und weitere Membran-umschlossene Organellen

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Aufbau der DNA

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Der Aufbau der DNA-Doppelhelix ist in allen Organismen gleich


Rückgrat der DNA: Alternierende Abfolge von Desoxyribose (Penrose-Zucker) und Phosphat --> die Zucker sind über ein Phosphat verbunden, je am 3' und 5' Ende


An den Zucker-Molekülen sind die Basen befestigt: Adenin <--> Thymin und Cytosin <--> Guanin --> diese sind jeweils durch H-Brücken miteinander verbunden


Die Struktur der DNA ist die Doppelhelix, die aus zwei antiparallel zueinander verlaufenden Strängen besteht (einer von 3' nach 5' und der andere von 5' nach 3')


Die DNA ist negativ geladen wegen der Phosphat-Reste


Nukleotid: Zucker + Phosphat + Base

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 Was ist ein Gen?

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Ein Gen ist die "funktionelle Einheit" der DNA


Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA-Doppelhelix, der für eine RNA oder ein Protein codiert --> die genetische Information liegt dabei in der Abfolge der Basen

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Chromosomen von Prokaryoten

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Die Chromosomen von Prokaryoten sind i.d.R. zirkulär und die meisten Prokaryoten haben auch nur ein oder nur wenige Chromosomen


Beispiel: Chromosom von E. coli K-12

  • 4,6 Mbp = 4.600.000 bp
  • 88%: Protein-codierende Gene (ca. 4.300)
  • 1%: tRNAs und rRNAs
  • Rest: regulatorische Sequenzen
  • 70% der mRNAs: codieren nur einzelne Proteine
  • Operons: nur 6% der mRNAs (Operons sind Cluster, aus denen nur eine mRNA entsteht, die für verschiedene Proteine codieren kann und als Einheit reguliert wird)


Eukaryoten haben meist mehr Chromosomen, die linear angeordnet sind und nicht zirkulär

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Plasmide

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Genetische Elemente der Prokaryoten:

  • zirkuläres Chromosom (oft viele hundertmal länger als die Zelle)
  • Plasmide, die spezielle Fähigkeiten vermitteln


Plasmide:

  • zirkulär oder linear
  • doppelsträngige DNA
  • Replikation unabhängig vom Chromosom 
  • meist viel kleiner als das Chromosom
  • die meisten Plasmide sind nicht essentiell, sie tragen also Gene, die nicht unbedingt gebraucht werden
  • Plasmide können Prokaryoten jedoch spezielle Fähigkeiten vermitteln, z.B. können sie für Enzyme codieren, die einen Stoffwechselweg ermöglichen, der ein Leben in bestimmten Bedingungen ermöglicht 
  • Resistenzen liegen oft auf Plasmiden
  • Plasmide können schnell verloren gehen, wenn sie nicht mehr gebraucht werden --> unnötige Last
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Genome der Eukaryoten

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In Eukaryoten: kein klarer Zusammenhang zwischen Genomgröße und Anzahl Protein-codierender Gene oder Komplexität des Organismus


--> Grund: Eukaryoten haben meist sehr viel mehr DNA als notwendig --> Introns und repetitive Sequenzen

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Zellkern und seine Kernhülle

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Der Nucleus der Eukaryoten ist von einer Kernhülle umgeben:

  • Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen
    • Innere: einfacherer "Sack"
    • Äußere: geht an vielen Stellen ins ER über
  • Wo die beiden Membranen sich treffen, liegendie Kernporen
  • Proteinkomplex in den Kernporen reguliert Im- und Exportvorgänge


Im Nucleus befindet sich der Nucleolus, in dem die rRNAs synthetisiert werden

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Replikation des bakteriellen Chromosoms

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  • Die Replikation des bakteriellen Chromosoms startet am OriC --> dort wird die DNA in zwei Einzelstränge geöffnet
  • DNA-Replikation ist semikonservativ, jede neugebildete Doppelhelix enthält also:
    • einen Elternstrang, der als Matrize für den neuen Strang dient
    • einen neusynthetisierten Strang
  • Kettenwachstum erfolgt stets vom 5‘-Phosphat zum 3‘-OH
    • Vorläufer eines jeden Nukletids ist ein Deoxyribonuvcleoidtriphosphat
    • Von diesem wird Pyrophosphat abgespalten und es wird dann mit der freien Phosphat-Gruppe an die 3'-OH-Gruppe des Zuckers angehangen
  • Das Replisom besteht aus:
    • 2 Kopien der DNA-Polymerase: synthetisieren von 5' nach 3' den neuen Strang
    • DNA-Helikase: entwindet die DNA
    • Primase: synthetisiert kurze RNA-Primer als Ansatz für die Polymerasen
    • Single-strand-DNA-binding-Protein: stabilisiert Folgestrang
    • Tau-Protein: hält Polymeren und Heilkase zusammen
    • DNA-Gyrase: entfernt die Überspiralisierung der DNA, die repliziert werden soll 
  • Folgestrang und Leitstrang:
    • Der Leitstrang verläuft von 5' nach 3' und deshalb kann an ihm die DNA-Synthese kontinuierlich ablaufen
    • Der Folgestrang verläuft von 3' nach 5', weshalb an ihm die DNA-Synthese diskontinuierlich abläuft --> Bildung einer Schlaufe und Replikation in Teilstücken, die später verknüpft werden
  • Replikationsgeschwindigkeit: ca. 1.000 Nucleotide pro Sekunde => Replikation E. coli Chromosom: 40 min
  • Fehlerrate: 10^-8 - 10^-10 pro eingefügtem Nucleotid (Korrekturlesefunktion!) --> die Polymerasen können Mismatchs an falscher Doppel-Helix-Struktur erkennen und dann mit Exonuklease-Funktion (3' --> 5') die falschen Basen wieder entfernen
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Hauptfunktionen der Cytoplasmamembran

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  1. Permeabilitätsbarriere: Verhindert das Auslaufen und wirkt als selektive Barriere für den Transport von Nährstoffen in die Zelle und aus der Zelle heraus
  2. Proteinverankerung: Sitz vier Proteine, die am Transport, bioenergetischen Vorgängen und der Chemotaxis beteiligt sind (60% Proteinanteil)
  3. Energiekonservierung: Ort, an dem die protonenmotorische Kraft erzeugt und verbraucht wird - gilt für Prokaryoten
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Beispielhafte Karteikarten für deinen Mikrobiologie TB7 Kurs an der Universität Düsseldorf - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Welche Moleküle stabilisieren eukaryotische Zellmembranen?

A:

Sterole (z.B. Ergosterin in Pilzen oder Cholesterin in Tieren)

Q:

Wie überleben Eukaryoten ohne Zellwand im Süßwasser?

A:

Viele Mikroorganismen ohne Zellwand schleusen Wasser aktiv aus mit Hilfe von sog. kontrastiven Vakuolen

Q:

Peptidoglykan-Schichten: Lysozym und Penicillin

A:

Penicillin:

  • Verhindert Quervernetzung von Peptidoglykan-Ketten durch Hemmung der Transpeptidase
  • Bakterien lasieren, weil kein stabiles Peptidoglykan mehr synthetisiert werden kann


Lysozym:

  • spaltet Peptidoglykan-Kette zwischen M und G
  • Vorkommen u.a. in:
    • Tränen
    • Speichel
    • Ohrenschmalz
    • Milch
  • Erste Verteidigungslinie gegen Bakterien
  • Aufgereinigtes Lysozym kann im Labor genutzt werden um Protoblasten (Bakterienzelle ohne Zellwand) herzustellen --> Protoblasten sind sehr empfindlich und können deshalb nur in iostonischen Medien hergestellt werden (in hypotonischen Medien würde es zur Lyse kommen)
Q:

Wichtigster Unterschied zwischen Prokaryoten und Eukaryoten

A:

Im Gegensatz zu Prokaryoten enthalten Eukaryoten einen membran-umschlossenen Zellkern und weitere Membran-umschlossene Organellen

Q:

Aufbau der DNA

A:

Der Aufbau der DNA-Doppelhelix ist in allen Organismen gleich


Rückgrat der DNA: Alternierende Abfolge von Desoxyribose (Penrose-Zucker) und Phosphat --> die Zucker sind über ein Phosphat verbunden, je am 3' und 5' Ende


An den Zucker-Molekülen sind die Basen befestigt: Adenin <--> Thymin und Cytosin <--> Guanin --> diese sind jeweils durch H-Brücken miteinander verbunden


Die Struktur der DNA ist die Doppelhelix, die aus zwei antiparallel zueinander verlaufenden Strängen besteht (einer von 3' nach 5' und der andere von 5' nach 3')


Die DNA ist negativ geladen wegen der Phosphat-Reste


Nukleotid: Zucker + Phosphat + Base

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Q:

 Was ist ein Gen?

A:

Ein Gen ist die "funktionelle Einheit" der DNA


Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA-Doppelhelix, der für eine RNA oder ein Protein codiert --> die genetische Information liegt dabei in der Abfolge der Basen

Q:

Chromosomen von Prokaryoten

A:

Die Chromosomen von Prokaryoten sind i.d.R. zirkulär und die meisten Prokaryoten haben auch nur ein oder nur wenige Chromosomen


Beispiel: Chromosom von E. coli K-12

  • 4,6 Mbp = 4.600.000 bp
  • 88%: Protein-codierende Gene (ca. 4.300)
  • 1%: tRNAs und rRNAs
  • Rest: regulatorische Sequenzen
  • 70% der mRNAs: codieren nur einzelne Proteine
  • Operons: nur 6% der mRNAs (Operons sind Cluster, aus denen nur eine mRNA entsteht, die für verschiedene Proteine codieren kann und als Einheit reguliert wird)


Eukaryoten haben meist mehr Chromosomen, die linear angeordnet sind und nicht zirkulär

Q:

Plasmide

A:

Genetische Elemente der Prokaryoten:

  • zirkuläres Chromosom (oft viele hundertmal länger als die Zelle)
  • Plasmide, die spezielle Fähigkeiten vermitteln


Plasmide:

  • zirkulär oder linear
  • doppelsträngige DNA
  • Replikation unabhängig vom Chromosom 
  • meist viel kleiner als das Chromosom
  • die meisten Plasmide sind nicht essentiell, sie tragen also Gene, die nicht unbedingt gebraucht werden
  • Plasmide können Prokaryoten jedoch spezielle Fähigkeiten vermitteln, z.B. können sie für Enzyme codieren, die einen Stoffwechselweg ermöglichen, der ein Leben in bestimmten Bedingungen ermöglicht 
  • Resistenzen liegen oft auf Plasmiden
  • Plasmide können schnell verloren gehen, wenn sie nicht mehr gebraucht werden --> unnötige Last
Q:

Genome der Eukaryoten

A:

In Eukaryoten: kein klarer Zusammenhang zwischen Genomgröße und Anzahl Protein-codierender Gene oder Komplexität des Organismus


--> Grund: Eukaryoten haben meist sehr viel mehr DNA als notwendig --> Introns und repetitive Sequenzen

Q:

Zellkern und seine Kernhülle

A:

Der Nucleus der Eukaryoten ist von einer Kernhülle umgeben:

  • Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen
    • Innere: einfacherer "Sack"
    • Äußere: geht an vielen Stellen ins ER über
  • Wo die beiden Membranen sich treffen, liegendie Kernporen
  • Proteinkomplex in den Kernporen reguliert Im- und Exportvorgänge


Im Nucleus befindet sich der Nucleolus, in dem die rRNAs synthetisiert werden

Q:

Replikation des bakteriellen Chromosoms

A:
  • Die Replikation des bakteriellen Chromosoms startet am OriC --> dort wird die DNA in zwei Einzelstränge geöffnet
  • DNA-Replikation ist semikonservativ, jede neugebildete Doppelhelix enthält also:
    • einen Elternstrang, der als Matrize für den neuen Strang dient
    • einen neusynthetisierten Strang
  • Kettenwachstum erfolgt stets vom 5‘-Phosphat zum 3‘-OH
    • Vorläufer eines jeden Nukletids ist ein Deoxyribonuvcleoidtriphosphat
    • Von diesem wird Pyrophosphat abgespalten und es wird dann mit der freien Phosphat-Gruppe an die 3'-OH-Gruppe des Zuckers angehangen
  • Das Replisom besteht aus:
    • 2 Kopien der DNA-Polymerase: synthetisieren von 5' nach 3' den neuen Strang
    • DNA-Helikase: entwindet die DNA
    • Primase: synthetisiert kurze RNA-Primer als Ansatz für die Polymerasen
    • Single-strand-DNA-binding-Protein: stabilisiert Folgestrang
    • Tau-Protein: hält Polymeren und Heilkase zusammen
    • DNA-Gyrase: entfernt die Überspiralisierung der DNA, die repliziert werden soll 
  • Folgestrang und Leitstrang:
    • Der Leitstrang verläuft von 5' nach 3' und deshalb kann an ihm die DNA-Synthese kontinuierlich ablaufen
    • Der Folgestrang verläuft von 3' nach 5', weshalb an ihm die DNA-Synthese diskontinuierlich abläuft --> Bildung einer Schlaufe und Replikation in Teilstücken, die später verknüpft werden
  • Replikationsgeschwindigkeit: ca. 1.000 Nucleotide pro Sekunde => Replikation E. coli Chromosom: 40 min
  • Fehlerrate: 10^-8 - 10^-10 pro eingefügtem Nucleotid (Korrekturlesefunktion!) --> die Polymerasen können Mismatchs an falscher Doppel-Helix-Struktur erkennen und dann mit Exonuklease-Funktion (3' --> 5') die falschen Basen wieder entfernen
Q:

Hauptfunktionen der Cytoplasmamembran

A:
  1. Permeabilitätsbarriere: Verhindert das Auslaufen und wirkt als selektive Barriere für den Transport von Nährstoffen in die Zelle und aus der Zelle heraus
  2. Proteinverankerung: Sitz vier Proteine, die am Transport, bioenergetischen Vorgängen und der Chemotaxis beteiligt sind (60% Proteinanteil)
  3. Energiekonservierung: Ort, an dem die protonenmotorische Kraft erzeugt und verbraucht wird - gilt für Prokaryoten
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