Bakterien/Archaea/Protisten

Bakterien Erbmaterial

frei im Cytoplasma (Nukleoid)

Bakterien haben

keine Mitose und keine Meiose

Cytoskelett Bakterien

einfach

Photosynthese (falls möglich) Bakterien

Thylakoidartige Membranen (Einstülpungen der Plasmamembran)

Energiegewinnung Bakterien

Membranfalten (Plasmamembran)

Bakterielle Plasmamembran

osmotische Schranke (Ein und Austritt von Stoffen kontrolliert) enthält aktive Transportsysteme (energieverbrauchend) Synthese von Zellwand und Kapselbausteinen; Verankerung der Bakteriengeißel

Plasmamembran Bakterien mit Atmungsstoffwechsel

lokalisiert Atmungskette/oxidative Phosphorylierung; ATP-Synthase (nutzt protonenmotorische Kraft, die entsteht durch Transport von Protonen aus dem Cytoplasma nach außen)

ATP-Synthase

Durch Ionenfluss angetriebener Generator; Lokalisation Prokaryonten - Plasmamembran Eukaryonten - innere Membran der Mitochondrien und Thylakoidmembran der Chloroplasten

Gram-positive Bakterien haben

dicke Peptidoglykanschicht

Gram-negative Bakterien haben

dünne Peptidoglykanschicht und Außenmembran aus Lipopolysacchariden mit Porenproteinen)

Äußere Membran in Gegensatz zur inneren gram-negative Bakterien

nicht energetisiert; keine Energie (ATP, Protonenpumpe) verfügbar für biochemische Vorgänge; Diffusionsbarriere mit Porinen (erlauben Transfer von kleinen wasserlöslichen Substanzen(Ionen, Glucose, Aminosäuren) und Stoffwechselprodukten

Gram negative Bakterien Außenmembran

Lipopolysaccharide der Außenmembran vieler Keime sind toxisch —>Fieber, Schock; Außenmembran bietet besseren Schutz vor Abwehrmechanismen des Wirts; Stärkere Neigung zur ANtibiotikaresistenz (geringere Porengröße der Porine behindert Eindringen der Wirkstoffe)

Wirkweise einer Reihe von Antibiotika

hemmen der Neuaufbau der Zellwand; Penicillin - Quervernetzung der Peptidoglykane verhindert; Geschädigte Zellwand, da nicht mehr geschlossen aufgebaut —> Turgor steigt —> Bakterien platzen. Menschliche Zellen nicht aus Murein aufgebaut —> unbeeinflusst

Zellwand ist von

klebriger Schicht aus Polysacchariden und Proteinen umgeben

Schleimschicht

nicht so hoch organisiert

Kapsel

dicht und geordnet strukturiert

Zellwand ermöglicht

anheften an Unterlage, Substrate, Artgenossen innerhalb einer Kolonie (Biofilm)

Zellwand ist

Schutz von Austrocknung und Angriffe des Immunsystems eines Wirtsorganismus

Fimbrien und Pili ermöglichen

Adhärenz an Substrat oder aneinander. Sie sind fäädige, haarähnliche Oberflächestrukturen (bestehen aus Proteinen)

Fimbrien sind

kürzer und zahlreicher als Pili. Zum Anheften an Schleimhäute des Wirtes

Pili dienen

zum Aneinanderheften von 2 Zellen für Übertragung von DNA

Endosporenbildung

wiederstandsfähige Überlebensformen bestimmter Bakterien. Ausgangszelle stellt Kopie des Chromosoms her; mit kräftiger, vielschichtiger Struktur umgeben —> Endospore gebildet. Wasserentzug —> Stoffwechsel kommt zum Stillstand, umgebe Zelle löst sich auf. Jahrhunderte lang überlebensfähig. Überleben kochendes Wasser (zur Abtötung mindestens 121 Grad). Wenn Umwelbedingungen sich verbessern, Wasser aufgenommen, Stoffwechsel aktiviert und Vermehrung

Taxis ist

gerichtete Fortbewegung mithilfe von Flagellen. Keine Plasmamembran, hohl. Flagellen von Bacteria und Archaea aus unterschiedliche Proteine zusammengesetzt; Rotation um Basis

Prokaryonten sind

enorm anpassungsfähig (schnelle Vermehrung, Mutationen, Rekombination von Genen)

Weitergabe von Erbinformation - Rekombination von Genen

Transformation, Transduktion, Konjugation

Transformation

fremde DNA aus Umgebung aufgenommen

Transduktion

Übertragung von bakterieller DNA von einer Bakterienzelle in die nächste durch Viren (Bakteriophagen)

Konjugation

DNA-Transfer zwischen zwei Bakterien via Sex-Pilus (eine Zelle spendet (Donor), die andere Zelle nimmt entgegen (Rezipient))

Prokaryonten können

untereinander und mit anderen Organismen kommunizieren (chemisch und physikalisch)

Chemische Kommunikation

Chemische Substanzen sezerniert —> 1)Bereitschaft zu Konjugation übermittelt 2) Steuerung der Populationsdichte = Quorum sensing (Bildung von Biofilmen bei ausreichenden Populationsdichte)

Biofilme (sind auch chemische Kommunikation)

Stoffwechselkooperation zwischen verschiedenen Prokaryontenarten —> Kolonien; Innerhalb eines Biofilms wächst die Kolonie; Zellen scheiden Kohlenhydratpolymere aus —> Anheften an Unterlage und an Nachbarn —> Biofilm erhält Struktur. Kanäle in Biofilm versorgen tiefer liegende Zellen

Biolumineszenz (physikalische Kommunikation)

Emission von Licht anstatt von Wärme unter ATP-Verbrauch; (Einige Vertreter Vibrio bilden große Kolonien im Indischen Ozean —> durch ihr Leuchten Attrahierung von Fischen —> neue Nahrungsquellen im Fischdarm

obligate Aerobier

brauchen O₂ für Zellatmung, können ohne diesen nicht wachsen

obligate Anaerobier

Energiegewinnung durch Fermentation (Gärung) und anaerobe Atmung (Elektronenakzeptoren sind NO3- oder SO4^2-). Elementarer O₂ ist toxisch

fakultative Anaerobier

Nutzen O₂ wenn er vorhanden ist; überleben in O₂-armer Umgebung durch anaerobe Atmung oder Gärung

Stickstoff-Fixierer (Cyanobakterien)

Umsetzung von atmosphärischem N₂ zu NH₃. Derart fixierter N₂ eingebaut in Aminosäuren, Nucleinsäuren oder andere organische Moleküle

Bedeutung der Stickstoff-Fixierer für andere Lebewesen

Rhizobium(stickstofffixierendes Bakterium) lebt in Symbiose mit den Wurzeln der Leguminosen. Mehr N₂ für Pflanzen bereitgestellt (Pflanzen können N₂ aus der Luft nicht nutzen, nehmen N₂ aus den Wurzeln auf)

Spirochaeta

gram-negative Spirillen. Treponema pallidum (Syphilis)

Chlamydia

gram-negative Kokken. Chlamydia trachomatis

Gram-positive Bakterien Beispiele

Clostridium botulinum (Botulismus) Staphylococcus sp. Streptococcus sp.

Cyanobacteria

sind gram-negativ;photoautotroph (die einzigen Prokaryonten mit O₂-produzierender Photosynthese); besitzen Thylakoide; gehören zum Phytoplankton; halten sich an Wasseroberfläche auf; bestimmte Arten sind N₂-fixierend

Endosymbiontentheorie Chloroplasten

im Laufe der Evolution haben sich aus endosymbiontischen Cyanobakterien die Chloroplasten eukaryontischer Zellen entwickelt

Proteobacteria Beispiele

Escherichia coli, Yersinia Pestis, Campylobacter sp, Helicobacter pylori, Rhizombium sp

Endosymbiontentheorie Mitochondrien

Während der Evolution sind durch Endosymbiose aus einem aeroben Proteobakterium die Mitochondrien hervorgegangen

Archaea besiedeln

extreme Lebensräume (hohe Salinität, niedrige O₂-Konzentration, hohe Temperaturen, extreme pH-Werte)

Archaea haben

kein Peptidoglykan in Zellwand. Verschiedene Polysaccharide und Proteine, kein Murein

Archaea extrem-halophile

Halobacterium sp. charakteristische Rotfärbung durch Carotinoide; Bacteriorhodopsin:Analog zu Chlorophyll, zur ATP-Synthese genutzt; leben in Salzsee

Archaea Hyperthermophile

gedeihen bei >80 Grad leben in Vulkanen

Archaea Methanogene

Nutzung von CO₂ und H₂ unterBildung von CH₄; obligate Anaerobier; Einsatz zum Schadstoffabbau in Kläranlagen und zur Methanproduktion in Biogasanlagen

Protisten umfassen

alle ein- bis wenigzellige Eukaryonten

Excavata

einiger Mitglieder tragen auf einer Körperseite «ausgehöhlte» Mundgrube; häufig Parasiten Trichomonas vaginalis

Stramenopilata (Meeresalgen)

Diatomeen, Goldalgen und Braunalgen

Diatomeen (einzellige, gelb oder braun gefärbte Algen) Verwendung

Isolierung, Filtermedium, Polieren von Metall, Insektizid, Hilfsstoff

Chrysophyceae (Goldalgen)

Plankton

Phaeophyceae (Braunalgen)

größte und komplexeste Algen; haben Plastiden mit unterschiedlichen Substanzen. Chlorophyll(Chloroplasten) grün und Carotinoide (orange-gelb)

Aufbau des Algenkörpers

Rhizoid (wurzelähnliches Haftorgan, verankert Algen) Cauloid (stängelähnlich) Phylloid (blattähnliche Organe, größter Teil der Oberfläche, Photosynthese)

Algen Inhaltstoffe der Zellwand

Cellulose und Gel-bindende Polysaccharide Alginate

Generationswechsel

Wechsel zwischen diploiden und haploiden Stadien

Isomorphe Generationen

Sporophyt und Gametophyt sehen gleich aus

Heteromorphe Generation

unterschiedlicher Aufbau von Sporophyten und Gametophyten

Sporophyt (diploid)

Produziert haploide Sporen (Tragen Flagellen zur Fortbewegung → Zoosporen→ bilden Gametophyten aus)

Gametophyt

bringen Gameten hervor; männlich bilden Samenzellen; weiblich bilden Eizellen

Syngamie(Befruchtung)

diploide Zygote → neuer Sporophyt

Alveolata

charakterisiert durch Vorkommen umhüllter Blase (Alveoli)direkt unterhalb der Plasmamebran.

Apicomplexa

leben als Parasiten mit Tieren; können beim Menschen schewe Erkrankungen verursachen. Ausbreitung im Wirtsorganiusmus in Form infektiöser Zellen. An einem Ende der Sporozoiten befindet sich ein Komplex aus Organellen → spezialisiert darauf, in Zellen und Gewebe eines Wirtsorganismus einzudringen Plasmodium Erreger der Malaria