Huskeliste I mikrobiologi



Yüklə 77.8 Kb.
tarix30.04.2018
ölçüsü77.8 Kb.
:

Huskeliste i mikrobiologi:

  • Transportproteiner i mikroorganismer:

    • Simpel transport: Drevet av en protongradient.

    • Gruppetranslokasjon: Kjemisk modifisering av det transporterte molekylet drevet av fosfoenolpyruvat.

    • ABC-transport: Transport med flere hjelpeproteiner involvert. Krever hydrolyse av ATP.

  • Peptidoglykan: Består alternerende N-acetylglukosamin og N-acetylmuraminsyre bundet i en β1-4-binding, kryssbundet av aminosyrene L-alanin, D-alanin, D-glutaminsyre, og enten lysin eller diaminopimelinsyre (DAP) (andre aminosyrer kan også forekomme, men ikke aromatiske, svovelholdige, histidin, arginin eller prolin). Kryssbindes i gramnegative bakterier med hjelp av peptidbinding mellom aminogruppen i DAP til karboksylgruppen i D-alanin. Kryssbindingen i grampositive bakterier varierer fra organisme til organisme.

  • Archaea har ikke peptidoglykan.

  • I grampositive celler består 90 % av celleveggen av peptidoglykan. Innenfor peptidoglykanet finnes en innermembran, med membranproteiner.

  • Lysozym bryter opp β1-4-bindingen i peptidoglykan, og tvinger grampositive bakterier til å lysere (skjer imidlertid ikke i isoton løsning, fordi vann da ikke entrer cellen og tvinger den til å lysere).

  • Lysozym tilsatt til en isoton løsning med grampositive bakterier danner en protoplast, en bakterie uten cellevegg.

  • Mycoplasma (bacteria) og thermoplasma (archaea) har ikke cellevegg. De trenger det ikke fordi de bor henholdsvis i kroppen og i salt. Dette opprettholder den osmotiske trykkbalansen.

  • I gramnegative bakterier består ca 10 % av celleveggen av peptidoglykan. I tillegg har bakteriene en innermembran bestående av et vanlig lipidbilag, og en yttermembran bestående av lipopolysakkarider.

  • Lipopolysakkarider (LPS) består av en lipid-A-del, en kjernepolysakkariddel og en o-spesifikk polysakkariddel. I lipid-A-delen er fettsyrene festet direkte på sukker. Vi har altså ikke et normalt lipid. Ellers består de forskjellige delene av forskjellige kombinasjoner av sukker.

  • Lipid-A-delen av LPS kan være toksisk for dyr og mennesker.

  • Yttermembranen i gramnegative celler er relativt permeabel for små molekyler på grunn av poriner.

  • Peptidoglykanet i gramnegative celler ligger i periplasma, som er rommet på omtrent 15 nm mellom plasmamembranen og yttermembranen. Her holder cellen fast proteiner forbundet med fordøyelse av næring, og reseptorer i forbindelse med taxier.

  • Sammenheng mellom cellevegg og gramfarging: I både grampositive og gramnegative celler dannes komplekset krystallfiolett seg inne i cellen. I gramnegative celler vil fargen krystallfiolett gir vaskes ut av etanol, mens i grampositive celler vil etanol dehydrere porene i celleveggen, så de lukker seg, og fargekomplekset blir stengt inne i cellen. Gramnegative celler som er vasket fargeløse av etanol kan tilsettes safranin for at de skal være mulig å se med lysmikroskop.

  • Cellevegg i archaea:

    • Særlig i noen metanogene archaea, er pseudomurein vanlig. Det ligner på peptidoglykan, med unntak av at N-acetylmuraminsyre i peptidoglykan er byttet ut med N-acetyltalosaminuronsyre i pseudomurein. Dessuten er karbohydratene i pseudomurein bundet med β1-3-bindinger i stedet for β1-4, som brukes i peptidoglykan.

    • Noen archaea har også cellevegger av helt andre polysakkarider.

    • Den vanligste celleveggtypen i archaea er S-lag, som er proteiner eller glykoproteiner i ordnede strukturer som gir symmetri (ofte heksagonal eller tetragonal). S-lag er vanlig i både ekstremt halofile, metanogene og hypertermofile archaea. S-lag kan motstå stort osmotisk trykk.

    • Andre typer cellevegg i archaea finnes også.

    • Alle arker har en eller annen cellevegg.

  • Mange prokaryoter skiller ut en viskøs masse av polysakkarider og/eller protein. Disse kan danne en kapsel eller et slimlag som beskytter organismen. En kapsel er hardere pakket enn et slimlag, men de består i prinsippet av samme materialer. Kapsler er også bedre festet til celleoverflaten enn et slimlag. Slimlaget er lettere å fjerne. Kapsler og slimlag gjør det enklere for patogene organismer å invadere en dyrecelle, fordi immunsystemet har vanskeligere for å kjenne dem igjen.

  • Fimbriller er små ”hår” på celleoverflaten på bakterier, som hjelper dem å sette seg på andre celler og overflater.

  • Pili er lignende strukturer, men lengre og mer solide. Det finnes ofte bare en eller svært få pili per celle. Pili kan som fimbriller brukes til å feste seg på en overflate, men i tillegg kan de også fungere som reseptorer for virus, eller som kanal mellom to bakterier. Det finnes flere typer pili.

  • Celler kan inneholde småpartikkler som brukes som lager av næring eller energi. Det er vanlig at poly-β-hydroksybutyrat eller glykogen ordnes i granuler inni cellen. Fosfat kan også lagres i en granul som polyfosfat.

  • Noen bakterier kan orientere seg i et magnetisk felt som følge av at de har granuler som inneholder Fe3O2. Disse kalles magnetosomer. Magnetosomer er funnet i flere bakterier som lever i vann og trenger lite oksygen. Man vet ikke helt funksjonen til magnetosomene. En hypotese går ut på at de akvatiske bakteriene kan bruke magnetosomene til å finne veien til dypet, der oksygennivået er lavere.

  • Noen organismer inneholder gassvesikkler, som får dem til å flyte i vann. Gassvesikkler er av proteiner og kan ha variabel størrelse. En gassvesikkels funksjon er at den regulerer tettheten på cellen, og cellen kan selv regulere hvor full gassvesikklen skal være, og om den skal langt opp eller langt ned i vannet.

  • Noen bakterier danner endosporer. Dette gir generell beskyttelse mot stråling, varme og tørke. Endosporer kan tenkes på som et dormestadium, og er helst observert i jordbakterier som for eksempel Bacillus og Clostridium. En endospore kan dorme i flere år. En endospore ”spirer” inne i cellen, og springer ut fra cellen når den er ferdig. Dipikolinsyre (DPA), to bundet til hvert Ca2+ er funnet i alle endosporer.

    • Endosporer inneholder høye nivåer av SASP (Small Acid Soluble Proteins). Disse bindes til DNA og beskytter det fra stråling og denaturering i tillegg til å være en energi- og karbonkilde for den nye cellen som vokser fram fra sporen.

  • Noen prokaryoter har flagell. Flageller kan enten være fordelt utover hele cellen, én stor flagell kan sitte fast på en ende (polar flagell) eller flere flageller kan sitte fast på en ende.

    • Flageller er tynne og kan ikke sees i mikroskop med mindre man farger dem for å få dem til å bli tykkere. Man kan best studere flageller ved hjelp av mørkefeltsmikroskopi.

    • Flageller har spiralform med en bestemt ”bølgelengde”, bølgelengden er karakteristisk for organismen som har flagellen.

    • Flageller består for det meste av proteinet flagellin.

    • Flagellen driver cellen forover som en propell. Den roterer altså og skrur cellen forover i vannet.

En L-ring fester flagellen til lipopolysakkaridlaget.

En P-ring fester flagellen til peptidoglykan.

En MS-ring fester flagellen til cytoplasmamembranen og en C-ring vender mot cytoplasma.

Mot-proteiner ligger rundt MS- og C-ringen. Mot-proteinene er transmembranproteiner, og bruker protongradienten til å drive flagellen. Flagellen ruller på Fli-proteiner.



I grampositive celler med flagell finnes bare MS og C-ringen.

  • Mange arker har flagell.

  • Flagellsyntese foregår ved at MS og C-ringen bygges først. Deretter settes Mot-proteinene på, før P-ringen og L-ringen bygges. Deretter settes det på en tidlig ”krok”. På denne settes en cap, og selve flagellfilamentet syntetiseres mellom kroken og capen, og blir lengre og lengre.

    • Det at ny flagell syntetiseres midt i den gamle flagellen er praktisk, for om flagellen blir skadet er det mulig å reparere den uten å ta den ned til skaden og bygge den opp igjen.

  • Bakterier med flagell kan bevege seg 50 – 60 ”kroppslengder”/s, som er mer enn noe dyr klarer.

  • Noen bakterier har glidende bevegelse. Denne bevegelsen skjer ved at bakteriene skiller ut slim som skyver dem forover.

  • Taxier hjelper organismene med hvor de skal. Det finnes kjemotaxi, fototaxi, aerotaxi, osmotaxi og hydrotaxi m.fl. De to første er mest vanlige.

    • Bakteriene måler, for eksempel lys eller konsentrasjon av en karbonforbindelse, kjører, stopper opp, og måler igjen. De ”husker” siste måleresultat, og dette hjelper dem i neste omgang med å kjøre riktig vei.

    • Enten en taxi eller ikke er til stede vil bakterien kjøre ved at flagellen går en vei, og etter å ha kjørt litt, stoppe opp og tumle ved å kjøre flagellen den andre veien. Slik vil bakterien tumle rundt hvis den mangler taxi, eller bevege seg mot målet hvis den har det.

  • Omgivelses-sansing: Celler kan ”sanse” om flere celler av samme type er i nærheten. Dette er nyttig for eksempel for giftige bakterier som skiller ut et toksin som er farlig for mennesker. Hvis toksinet skilles ut av kun en enkelt celle har det ingen effekt, annet enn sløsing med ressursene for bakterien. Hvis bakterien kan sanse hvor mange andre bakterier av samme type det er rundt den, kan den vente med å igangsette syntesen av toksin til de er mange nok til at det monner.

    • Vanlig i gramnegative bakterier, forekommer også i grampositive.

    • Sansingen skjer ved at bakteriene skiller ut en autoinducer, som kan tas opp i naboceller. Konsentrasjonen av autoinduceren vil altså gi et bilde på hvor mange celler av samme type som finnes i nærheten.

    • Quorum-sansing brukes av celler som har luciferase (enzym som gir bioluminescens)

    • Pseudomonas bruker quorum-sansing.

  • Regulering av kjemotaxi:

    • Cellen er for liten til å merke en konsentrasjonsgradient, men den kan legge merke til konsentrasjoner over tid.

    • Reseptorer i membranen (MCPer) binder attraktant eller repellant.

    • Flagellrotasjon:

      • Når flagellen går mot klokken kjører cellen bortover

      • Når flagellen går med klokken, tumler den

    • CheW står i forbindelse med MCP. Når MCP binder repellant vil CheW hjelpe CheA å fosforyleres, så vi får CheA-P. Hvis det er en attraktant som bindes, vil raten av autofosforylering gå ned.

    • CheA-P kan gi fosfatgruppen til CheY, og CheY-P dannes.

    • CheY-P kan reagere med flagellmotoren og få den til å snu retning til med klokken (tumling). Hvis CheY ikke fosforyleres kan den ikke reagere med flagellmotoren, og den vil fortsette mot klokken.

    • CheZ defosforylerer CheY-P, og tumlebevegelsen stopper.

    • For at systemet skal kunne tilpasses over tid, brukes CheB, som resetter systemet.

    • CheB kan i likhet med CheY autofosforyleres av CheA, men dannelsen av CheB er langsommere enn dannelsen av CheY.

    • CheR metylerer MPC med en jevn, men likevel lav rate ved å bruke S-adoMet.

    • CheB fjerner metylgrupper fra MPC.

    • Fosforylering gjør det mer aktivt.

    • Når MCP er fullt metylert reagerer den ikke på repellanter mer, derfor vil CheA-P og CheB-P øke igjen, og cellen vil begynne å tumle. Dette vil føre til at MPC demetyleres, altså at systemet resettes. MPC er nå klar til å motta nye stimuli.

    • Andre taxier kan bruke samme system, for eksempel fototaxi, men da er MPC byttet ut med et sensorprotein for lys.

  • Næring for mikroorganismer:

    • Anabolisme og katabolisme

    • Makronutrienter trengs i store mengder, mikronutrienter i små mengder.

    • Hva som trenges av næringsstoffer og hvor mye varierer fra organisme til organisme.

    • Stort sett: H, O, C, N, P og S.

    • Alle celler trenger karbon. De fleste prokaryoter foretrekker organisk karbon.

    • Hvis en organisme bruker organisk karbon kan den spise flere forbindelser, mens en autotrof kun kan spise CO2.

    • Bakterier består av omlag12 % N. Nitrogen finnes stort sett i uorganiske forbindelser.

    • P, S, K, Mg, Ca, og Na kan også være makronutrienter.

    • K kreves av alle organismer, da mange enzymer trenger det for å fungere

    • Mg stabiliserer ribosomer, membraner, og endosporer.

    • Organismer som lever i saltvann trenger ofte Na. Organismer i ferskvann trenger det oftest ikke.

    • Jern trenges i elekrontransportkjeden  viktig!

    • Metaller er ofte sporelementer

    • Vekstfaktorer: organiske molekyler som trenges i små mengder (vitaminer, aminosyrer, puriner, pyrimidiner)

  • Medium: Et medium er oftest tilsatt én karbonkilde, og er ofte også selektivt.

  • Et differensiert medium er ofte tilsatt en indikator, som kan vise tilstedeværelse av spesielle mikroorganismer.

  • Anrikede medium kan inneholde bestanddeler som gjør mediet så likt som mulig organismens vanlige hjem, for eksempel blod.

  • Dyrking av mikroorganismer:

    • Vi dyrker ofte renkulturer

    • Viktig å holde sterilt.

    • Vanlig med agarplater

    • Autoklavering

    • Aseptisk teknikk = inokulering i sterile forhold.

  • Vanlig redoksreaksjon: H2 + ½ O2 → H2O

  • Ved nedskrivning av redokspar skal den oksiderte forbindelsen til venstre (H+/H2)

  • E0 negativ = stor evne til å donere elektroner, E0 positiv = stor evne til å akseptere elektroner.

  • Respirasjon: Kobling av ATP-syntese og redoksreaksjon med ytre elektronakseptor.

  • Fermentering: Kobling av ATP-syntese og redoksreaksjon uten ytre elektronakseptor (substratnivåfosforylering)

  • Substratnivåfosforylering: ATP syntetiseres direkte fra en energirik forbindelse (fermentering)

  • Fermenteringsprodukter kan dannes fra produktet i glykolysen, pyruvat.

    • Etter oppspaltingen til 2 glyceraldehyd-3-fosfat-molekyler i glykolysen skjer redoksreaksjoner som danner NADH fram til pyruvat dannes.

    • I glykolysen dannes NAD+ om NADH.

    • For at glykolysen skal kunne fortsette må NADH omdannes til NAD+ igjen. Dette kan blant annet skje ved at NADH forbrukes til å omdanne pyruvat til melkesyre, eller ved at pyruvat omdannes til acetaldehyd, og acetaldehyd reduseres til etanol.

  • Anaerob respirasjon: Oksygen ikke til stede, nitrat (NO3-), jern (Fe3+), sulfat (SO42-), karbonat (CO3-) eller organisk molekyl brukes som elektronakseptor i stedet.

    • Anaerob respirasjon danner også ATP ved oksidativ fosforylering.

  • Kjemolitotrofe er i stand til å bruke uorganiske elektronakseptorer, som for eksempel H2S, H2, Fe2+ eller NH3.

    • Kjemolitotrof metabolisme er typisk aerob, men en uorganisk karbonforbindelse brukes framfor en organisk; altså kjemolitotrofe er autotrofe (liker CO2)

    • Danner ATP ved oksidativ fosforylering.

  • Fototrofe organismer bruker lys som energikilde, og danner ATP ved fotofosforylering (protongradient)

    • Det finnes både fotoautotrofe og fotoheterotrofe organismer.

    • Fotosyntese kan være både oksygenisk (O2) dannes, og anoksygenisk.

    • Oksygenisk fotosyntese kjøres stort sett av cyanobakterier og planer, mens anoksygenisk fotosyntese kjøres av grønne og lilla bakterier.

  • Elektrontransportproteinene i anaerob respirasjon er ganske like elektrontransportproteinene i aerob respirasjon

  • I bakterier som er fakultativt anaerobe er det mulig for elektrontransportkjeden å bruke både O2 og en annen elektronakseptor.

  • Hvis O2 er tilgjengelig vil dette foretrekkes, da reduksjon av O2 gir mer energi enn en hvilken som helst annen elektronakseptor vil gjøre.

  • Når NO3-, SO42. og CO2 brukes som elektronakseptor, brukes disse i biosyntese, og ender opp som -NH2, -SH, og organiske molekyler, respektivt.

  • Assimilativ metabolisme: Reduksjon av stoffer som brukes som næring

  • Dissimilativ metabolisme: Reduksjon av stoffer som brukes som energikilde

  • De samme stoffene kan inngå i både assimilativ og dissimilativ metabolisme, men reduksjonsmekanismene er forskjellige.

  • Nitratreduksjon: NO3- → NO2-

  • Denitrifikasjon: NO3- → NO2- → NO → N2O → N2

  • E.coli utfører nitratreduksjon

  • Pseudomonas utfører denitrifikasjon

  • De fleste denitrifiserende bakterier er proteobakterier, og flesteparten er fakultativt anaerobe.

  • Noen denitrifiserende bakterier kan gro ved fermentering.

  • Binær fisjon = Celledeling i stavformet celle

    • Cellen forlenges til omtrent dobbel størrelse, og snevres av ved at et septum dannes.

    • Under delingen sitter DNA festet til plasmamembranen i hver side av cellen, så dattercellene får en kopi hver.

    • Fts (Filamentous temperature sensitive) proteiner er involvert i celledeling. Best studert er FtsZ, som danner den kontraktile ringen som snevrer av septumet.

    • Under celledeling danner Fts-proteiner et divisom i celledelingsplanet.

    • I divisom-ringen finnes også:

      • ZipA – Protein som fester divisomet til membranen

      • FtsA – Aktinassosiert protein som også fester divisomet til membranen.

      • FtsI – Er med på å syntetisere peptidoglykan etter hvert som cellen forlenges.

      • FtsK bidrar til å dra polene fra hverandre

    • Divisomet begynner å dannes nesten med en gang en celle starter forlengelsesprosessen.

    • DNA replikeres før divisom dannes. Før DNA er separert til hver ende av cellen inhiberer det dannelse av divisom.

    • Min-proteiner bestemmer hvor divisomet skal dannes. Min-proteiner inhiberer dannelse av divisom. Disse proteinene danner ringer som oscillerer fram og tilbake i cellen, og fordi de bruker noe tid på å snu ved polene, er det midten av cellen som har den laveste tettheten av Min-proteiner, derfor dannes divisomet der.

    • FtsZ krever GTP.

  • Prokaryote har også et slags cytoskjelett, som bestemmer form på cellen. Dette er bygd opp av et protein som kalles MreB, og som er som en spiral inni cellen. Dette bygges på ved celleforlengelse.

    • Kokker mangler MreB

    • I tillegg til MreB finnes crescentin i enkelte celler. Dette er også med på å bestemme formen

  • Vekst av cellevegg:

    • I kokker vokser celleveggen på hver side av FtsZ-ringen, mens i staver vokser den på flere steder.

    • Et autolysin, som fungerer omtrent på samme måte som lysozym, lager et ”arr” i celleveggen på hver side av FtsZ-ringen, og nytt peptidoglykan puttes inn.

    • Peptidoglykanmonomerene fraktes gjennom cytoplasmamembranen ved hjelp av bactoprenol (C55-alkohol som gjør dem hydrofobe nok til å kunne passere membranen)

    • Når de er ute i periplasma, fester en glykolase dem til den allerede eksisterende celleveggen, og transpeptidering utføres (trolig av FtsI)

  • Mange proteiner i bakterier (deriblant FtsI) er penicillinbindende. Når penicillin bindes til proteinene blir de inaktive. Når penicillin bindes til FtsI vil det si at celleveggen svekkes, fordi kryssbro i peptidoglykan ikke vil dannes.

    • Dyreceller inneholder ikke peptidoglykan, mens omtrent alle patogene bakterier gjør det. Dette gjør penicillin til en effektiv medisin.

  • Vekst = øking i antall celler i en cellepopulasjon.

  • De fleste bakterier har en generasjonstid på rundt en halv time i optimale vekstbetingelser. De fleste eukaryote celler har lengre doblingstid.

    • I gode vekstbetingelser vokser prokaryote celler logaritmisk.

  • Ligninger for vekst:

    • , der N er antall celler, og n er antallet generasjoner.

    • , der g er generasjonstid, t er tiden bakteriene har fått vokse, og n er antall generasjoner som har vært. n kan finnes ved å gjøre om den første formelen:



  • I en vekstkurve kan man ved normal vekst oppdage fire faser:

    • Lag-fase (tilpassningsfase til mediet der antallet celler holder seg noenlunde konstant)

    • Log-fase (fase med eksperimentell vekst som varer så lenge vekstmediet holder bakteriene med nok næringsstoffer)

    • Stasjonærfase: Nås når enten næringsstoffene begrenser eksponentiell vekst, eller når konsentrasjonen av utskilte avfallsstoffer blir stor nok til å begynne å inhibere veksten. Antallet celler holdes noenlunde konstant

    • Dødsfase: Antallet celler som vokser er mindre enn antall celler som dør. Vekstkurven går nedover og vil til slutt dø helt ut.

  • Av og til har man behov for et vekstmedium som holder vekstbetingelsene konstante. Da kan man bruke en kjemostat, en slags flow-reaktor for bakterier.

  • Telling av celler:

    • Totaltall: Tellekammer og mikroskop brukes

      • Volumet av tellekammeret og fortynningen brukes til å regne ut konsentrasjonen av celler.

      • Ulemper med denne teknikken er at døde og levende celler ikke kan skilles uten farging, og at man må drepe bevegelige celler med formaldehyd før de kan telles.

    • Flowcytometri kan også brukes

    • Kimtall: Et bestemt volum bakterieløsning tømmes ut på agar, og man tenker seg at hver levende celle vil være i stand til å dele seg og danne en synlig koloni, som etter hvert kan telles.

      • Når man regner ut antall celler må man ta hensyn til volumet av bakterieløsning brukt på agarplaten, og fortynningen som ble brukt.

      • Kilder til feil ved telling av kimtall er at antagelig ikke alle celler har dannet kolonier, og at kolonier kan ha fusjonert. Dessuten blir den statistiske sikkerheten liten hvis antallet celler på en agarplate er <30. På samme måte kan det bli vanskelig å telle hvis antallet celler på en agarplate er >300. Er man usikker på cellekonsentrasjonen i en løsning, bør man lage flere konsentrasjoner og plante ut på agarplater.

    • Antall celler kan også måles ved hjelp av spektrofotometri. Man måler da OD (Optical Density) ved en spesiell bølgelengde.

      • Vanlige bølgelengder å bruke: 480 nm (blått), 540 nm (grønt), 600 nm (oransje) og 660 nm (rødt).

      • For å bruke spektrofotometri til å måle antall celler trenger man en standardkurve laget fra kjente konsentrasjoner.

  • Temperaturavhengighet av mikroorganismer:

    • Minimumstemperatur: under denne temperaturen er vekst umulig.

    • Maksimumstemperatur: over denne temperaturen er vekst også umulig.

    • Kardinaltemperatur: Optimumstemperatur. Ligger ofte nærmere maksimumstemperatur enn minimumstemperatur.

  • Mikroorganismer oppdelt etter temperaturoptimum.

    • Psykrofile: Lavt temperaturoptimum (~4 °C)

    • Mesofile: Middels temperaturoptimum (~39 °C)

    • Termofile: Høyt temperaturoptimum (~60 °C)

    • Hypertermofile: Ekstremt høyt temperaturoptimum (88 – 106 °C)

  • Mikroorganismer som trives best i kalde temperaturer har større andel α-helikser enn β-sheets i enzymene sine. Et β-sheet er ofte mer stabile enn en α-heliks, og skal enzymene først bestå av α-helikser er det viktig at temperaturen ikke blir så varm at de denatureres.

    • De har også høyere andel av polare aminosyrer i proteinene sine, så sterke bånd er foretrukket framfor svake.

    • Membranene i psykrofile organismer har ofte høyere andel umettede fettsyrer enn normalt.

  • Så lenge vann i flytende form er tilgjengelig kan noen psykrofile mikroorganismer gro ved temperaturer under 0 °C.

  • Psykrofile organismer kan bo i snø, i kalt vann, eller i isbreer.

  • Hypertermofile organismer kan bo i jord i varme strøk som kan bli opp til 70 °C når solen står på, eller i varme kilder.

  • Archaea er ofte ekstremofile, og det har blitt oppdaget arter som kan gro på temperaturer over 100 °C. Bakterier kan gro opp til 95 °C.

    • Ekstremt termofile organismer har proteiner som til forveksling er lik de mesofile organismenes proteiner, men viser en større tendens til ionebindinger innad i proteinene. I tillegg er sekvensene med hydrofobe aminosyrer mer gjennomført enn i mesofile organismers proteiner, noe som gjør dem mer stabile.

    • Membranene til ekstremt termofile organismer består ofte av mettede fettsyrer i langt større grad enn vanlig. Ekstremt termofile archaea har også membraner av bifytanyl, noe som gjør membranen mer stabil.

  • pH-avhengighet hos mikroorganismer:

    • De fleste mikroorganismer trives mellom pH 4 og pH 9, men også her finnes ekstremofile.

    • Acidofile liker pH mindre enn 6, og kan trives så lavt som ned til pH 2.

      • Sopp er typisk acidofile organismer.

    • Alkalifile liker pH større enn 9, og gjerne opp til pH 11.

      • Mange alkalifile er også halofile, og de fleste er archaea.

    • Celler må ha en osmotisk balanse med miljøet rundt.

      • Dette reguleres av mengden uorganiske ioner mikroorganismen tar inn i cytoplasma.

  • Osmofile mikroorganismer liker uvanlig høye konsentrasjoner av sukker

  • Xerofile liker tørre omgivelser.

  • Oksygenavhengighet:

    • Aerobe:

    • Fakultative: Kan gro under både aerobe og anaerobe forhold.

    • Anaerobe:

      • Aerotolerante anaerobe: Gror anaerobt, men blir ikke drept av O2.

      • Obligat anaerobe: Gror anaerobt, og blir drept av O2 (Clostridium er obligat anaerobe)

  • O2 i grunntilstand (triplettkonformasjon) er ikke farlig for mikroorganismer, men O2 i singlettkonformasjon er farlig, og mye mer reaktivt. I tillegg kan O2-, H2O2, HO• være farlig.

    • Katalase og peroksidase (krever NADH) kan ødelegge H2O2.

  • Noen stoffer dreper kun mikroorganismer, og ikke dyreceller.

    • Bakteriostatiske stoffer:

      • Inhiberer proteinsyntese ved å binde seg til ribosomer

      • Hvis konsentrasjonen minker, kan proteinsyntesen starte igjen.

      • Mange antibiotika er bakteriostatiske stoffer.

    • Bakteriocidale stoffer:

      • Dreper cellen, men ødelegger den ikke.

    • Bakteriolytiske stoffer:

      • Dreper cellen ved å få den til å lysere.

  • Antimikrobiell aktivitet: Måles ved å finne minimum-inhibitor-konsentrasjonen (MIC) som skal til for å inhibere all aktivitet i en testorganisme.

    • Kan også måles ved å inkubere en bakteriekultur, og legge på antibiotikapiller, og måle hvor nær bakterien kan komme uten å bli inhibert.

  • Sterilanter dreper all mikrobiell aktivitet, også endosporer.

  • Disinfektanter dreper mikroorganismer, men ikke endosporer.

  • Rengjøringsmidler reduserer antall mikroorganismer, men utsletter dem ikke.

  • Antiseptiske stoffer

  • Syntetiske antimikrobielle middel:

    • Vekstfaktoranaloger: Bindes som vanlig, men fungerer ikke som en vanlig vekstfaktor. Inhiberer altså vekst.

      • Sulfamedikamenter: De første vekstfaktoranalogene i bruk. Isoniazid er et sulfamedikament som er effektivt mot myobacterium.

    • Nukleinsyrebaseanaloger: Ofte nukleinsyrer påsatt et ekstra brom- eller kloratom. Dette endrer ikke formen på basene, men egenskapene deres. DNA- og RNA-syntesen inhiberes.

    • Quinoloner: Inhiberer DNA gyrase, som lager supercoiler i DNA.

  • Naturlige antimikrobielle middel:

    • Antibiotika: Lages av mange mikroorganismer, og virker på forskjellige mikroorganismer. Det finnes mange typer.

      • De fleste antibiotika inhiberer proteinsyntese i mikroorganismer, ved å binde seg til forskjellige steder på ribosomer eller tRNA.

      • Noen antibiotika inhiberer flere mikroorganismer innen det samme fylogenetiske domenet.

      • Noen antibiotika inhiberer også transkripsjon, ved å binde seg enten til DNA eller RNA-polymerase.

  • Virus: Genetiske elementer som ikke kan replikere seg selv, men trenger hjelp fra en vertscelle.

    • Virus er obligat intracellulære parasitter, men må kunne eksistere ekstracellulært for å kunne formere seg.

    • Kan innføre ny metabolisme til vertscellen, men kan ikke utføre metabolisme selv.

      • Den innførte metabolismen trenger ikke alltid å være en ulempe for vertscellen

    • For å slippe ut av cellen tvinger virus celler til å lysere, noe som gjør den til en parasitt.

  • I sin ekstracellulære form er virus en mikroskopisk partikkel bestående av nukleinsyrer beskyttet av en proteinkappe.

    • Partikkelen kalles et virion, og er metabolsk inert, inntil den invaderer en vertscelle.

  • Virus klassifiseres etter hvilken type genom det har og hvilken type celler det invaderer.

    • Et virus som invaderer bakterier kalles en bakteriofag.

    • Plantevirus finnes også (mye brukt i landbruk)





  • Antivirusmedikamenter: Noen antivirusmedikamenter går ut på å hemme vertscellen, men noen er mer farlige for viruset enn for verten.

    • Noen nukleosidanaloger kan inhibere revers transkriptase, blant annet nukleinbaser som mangler –OH-gruppen på 3’-enden.

      • Disse inhiberer helst retrovirus.

    • Protease-inhibitorer: Inhiberer protease, som syntetiserer virale proteiner.

    • Fusjonsinhibitorer: Peptid av 36 aminosyrer som binder seg til et protein på blant annet HIV-virus. Bindingen fører til at viruset ikke kan gjøre de konformasjonsendringene som må til for at det skal være i stand til å fusjonere med T-lymfocytter.

    • Interferoner: Stimulerer produksjon av antivirale stoffer i celler som enda ikke er blitt angrepet.

      • Produseres i leukocytter, fibroblaster og lymfocytter

      • Forskes på som en mulig behandling av kreft, men man strever med å få fram tilstrekkelig høye doser til det spesifikke vevet som er utsatt.



  • Purpursvovelbakterier:

    • Utfører anoksygen fotosyntese.

    • Inneholder bakterioklorofyller og karotenoider.

    • Purpurbakterier som bruker H2S som elektrondonor for CO2 danner S0 som lagres som granuler inni svovelbakterien.

  • Grønne svovelbakterier:

    • Utfører anoksygen fotosyntese.

    • Korte til lengere staver

    • Reduserer H2S til S0 og lagrer svovelet utenpå cellen.

  • Nitrifikasjon:

    • Aerob oksidasjon av amoniakk (NH3) og nitritt (NO2-)

    • Utføres av obligat aerobe bakterier og en type archaea.

    • Nitrosomonas oksiderer amoniakk til nitritt

    • Nitrospira oksiderer nitritt til nitrat.

    • Brukes til å lage protongradient, som utnyttes i ATP-syntese.

    • Bakterier som utfører nitrifikasjon er autotrofe.

  • Anammox:

    • Anaerob oksidasjon av amoniakk

      • NH4+ + NO2-  N2 + 2H2O

    • Utføres av obligat anaerobe bakterier.

    • Anammox-prosessen foregår i et anammoxosom, som er en ”organelle” i bakterier med en spesiell og svært tett membran, som er resistent mot diffusjon. Dette er for å beskytte cellen for de giftige mellomproduktene i anammox-prosessen.

    • Bakterier som utfører anammox er autotrofe.

  • Nitrifiserende bakterier:

    • Hovedsakelig Nitrobacter og Nitrosomonas.

    • Kjemolitotrofe

  • Nitrogenfiksering:

    • Noen nitrogenfikserende prokaryoter lever fritt, andre har en vert, for eksempel en plante, som de fikserer nitrogen for.

    • N2 reduseres til amoniakk ved hjelp av en nitrogenase.

    • Å aktivere N2 er en svært energikrevende prosess, da N2 er svært inert.

    • Nitrogenase inhiberes av O2.

    • Bakteriene er beskyttet fra O2 ved slimlag, og at det straks brukes i respirasjon.

    • Når O2 likevel kommer opp i slike konsentrasjoner at nitrogenase blir inhibert, finnes et protein (konformasjonsbeskyttelse), som beskytter nitrogenasen. Dette er reversibelt, og forandrer konformasjon igjen når O2-konsentrasjonen er sunket.

    • Streptomyceter har en egen nitrogenase som inneholder Mo.

      • Denne er insensitiv for oksygen.

      • Har tre polypeptider:

        • CO dehydrogenase oksiderer CO til CO2 mens O2 reduseres til superoksid, O2-.

        • O2 gjendannes ved at elektronet fra superoksid blir levert til Str2 i Nitrogenase. Dette gir elektroner til Str1, den andre delen av Nirogenasen, som med Mo som reaksjonssenter reduserer N2 til 2 NH3.

      • Mekanismen er termofil.

    • Nitrogenaser er ikke alltid spesifikke for N2, men kan også ta andre forbindelser med trippelbinding, for eksempel acetylen.

  • Tarmbakterier:




Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə