| Tilpasninger til hydrostatisk tryk | Barotolerant (optimum 0-200 atm)
Barofil (optimum 400-500 atm)
Ekstremt barofil (optimum 650-700 atm)
Kan kaldes piezo i stedet for baro
Jo højere optimum, jo dybere i vandet lever de |
| Beskriv begrebet deltaG0 og ligevægtsloven | DeltaG0' --> ændring i fri energi ved pH 7, afhænger af ligevægtskonstanten Keq
Exergone reaktioner
Reaktion går mod højre (mod produkter)
DeltaG0' er negativ, reaktionen er spontan
Endergone reaktioner
Reaktion går mod venstre (mod reaktanter)
DeltaG0' er positiv, reaktionen kræver energi
I metabolismen bruges energi ved at en endergon process (kræver energi) kobles med den exergone process (ATP --> ADP)
I metabolismen dannes energi ved at en exergon process (danner energi) kobles med den endergone process (ADP --> ATP) |
| Hvad er en methanogen, hvor lever den og hvordan får den energi? | Alle methanogener er arkæer.
Bruger 1 og 2 carbon komponenter der dannes som slutprodukter af mikrobiel fermentering af organisk stof.
Anarobe, så findes i anoxiske miljøer: jord, sediment, kloakslam, fordøjelsessystemer, biogasanlæg osv.
Én af typerne (hydrogenotropisk)
Bruger CO2 som elektronacceptor og reducerer det til dannelse af methan (vha H2)
Der skal tilføres 8 elektroner to af gangen til CO2 (med oxidationstrin +4) for at omdanne det til meyhan (med oxidationstril -4) |
| Hvilke typer af celledeling ser man i mikroorganismer | Lige deling (Nyt cellemateriale dannes i hele cellen (intercalary growth))
Binær fission: én celle deles til to datterceller
Ulige deling (Nyt cellemateriale dannes fra et enkelt punkt (polær vækst))
Simpel budding: én modercelle danner ved knopskydning en dattercelle. Modercellen forbliver den samme
Budding fra hyphae: ved knopskydningen dannes en cytoplasmisk "stilk" som den nye celle dannes på ved knopskydning
Celledeling af stilkede organismer: knopskydning fra cellen for enden af stilken
Polær vækst uden differentiation af cellestørrelse: den nye dattercelle dannes på samme måde som ved binær fission (ved at de to celler er samme størrelse i hele forløbet) men dattercellen dannes af helt nyt cellemateriale da der er polær vækst. Modercellen forbliver altså igen sig selv |
| Beskriv de matematiske formler og funktioner der kan bruges til at beskrive mikrobiel vækst | Eksponentiel vækst:
N=N0*2^n
n er antal generationer, N er antal celler til sidst, N0 er start antal celler
Dog bruges denne i stedet da den bruger tid og ikke generationer:
N(t)=N0*e^kt
t er tid, N(t) er antal celler efter bestemt tid, N0 er start antal celler, k er vækstrate konstanten
Generationstid:
g=ln(2)/k
g er generationstid
k er den specifikke vækstrate
Laver man logaritmisk plot får man en lineær ligning hvor fordoblingstiden kan beregnes ud fra hældningen |
| Beskriv vækstfaserne i en batch kultur | Nølefase/lagfase
Kan være lang eller kort afhængigt af hvor meget mediet og vækstforholdene som bakterierne overføres til minder om dem de kommer fra
Eksponentiel fase
Når celleantallet fordobles med et ens interval. Der er en konstant fordoblingstid. Cellerne er på deres sundeste stadie
Stationær fase
Vækst hæmmes af mangel på essentielle næringsstoffer eller ophobning af affaldsstoffer. Væksten stopper, men celleantal falder ikke, da det lille antal nye celler der dannes svarer til antallet af celler der dør. Dermed er nettovækstraten lig med 0 (selvom bruttovækstraten er over 0)
Dødsfase
Eksponentielt faldende funktion (dog langsommere end væksten i den eksponentielle fase). |
| Forskel på batch kultur og kemostat | Batch kultur
Lukket system - ingen næringsstoffer ind + ingen affaldsstoffer ud
Derfor følger en batch kultur vækstraterne
Kemostat
Åbent system - nye næringsstoffer ind + affaldsstoffer ud
Dermed kan steady state opretholdes (hvor vækstraten er lig med D)
D er dilution rate, F (flowrate, medie ind + ud) / V (volumen i beholder)
Vækstraten (og vækstudbytte) kan altså øges ved at øge D
Vækstrate bestemmes af D da der dyrkes under næringsbegrænsede forhold |
| Begreber ifm. mikroorganismers temperatur tolerance | Generelt øges vækstraten fra minimum op mod organismens optimum hvorefter raten falder hurtigt til maximum (efter maximum er organismen død)
Psychrofil (Polaromonas vacuolata), fx 4 grader
Lavt temperaturoptimum
Mesofil (e. coli), fx 39 grader
Middel temperaturoptimum
Termofil (Bacillus stearothermophilus), fx 60 grader
Højt temperaturoptimum
Hypertermofil (thermococcus celer), fx 88 grader (106 grader)
Meget højt temperaturoptimum |
| Begreber ifm. mikroorganismers pH tolerance | Acidofil
pH under 5,5
Neutrofil
pH fra 5,5-8
Alkalifil (bruger Na+ gradient i stedet for H+ gradient)
pH over eller lig med 8 |
| Begreber ifm. mikroorganismers tolerance af opløste stoffer i miljøet | Nonhalofil
Tåler ikke opløste stoffer, vil trække vand ud af cellerne så de dør
Halotolerant
Kan tolerere nogle niveauer af opløste stoffer men vokser bedst ved fravær af disse
Halofil
Kræver en koncentration af opløste stoffer (her altid NaCl) for at vokse, men deres optimumkoncentration varierer. Ofte mikroorganismer der lever i saltvand (har optimum omkring 1-4% NaCl)
Extremt halofil
Kræver høje niveauer af NaCl, typisk mellem 15-30%.
Optager uorganiske stoffer fra miljøet + opkoncentrerer organiske opløste stoffer for at overleve/modstå omgivelsernes høje salinitet
Osmofil --> organismer der kan leve ved høje sukkerkoncentrationer
Xerofil --> organismer der kan leve i tørre områder (pga. vandmangel og ikke høj konc af opløste stoffer) |
| Begreber ifm. mikroorganismers ilttolerance | Ilt
Fordele: den bedste elektronacceptor
Ulemper: kraftig cellegift da det kan danne iltradikaler (superoxid, hydrogen peroxid, hydroxyl radikal)
Aerobe:
Obligat - der skal være ilt til stede
Fakultativt - vokser bedst med ilt, men det er ikke et krav
Mikroaerofil - der skal være ilt til stede men i mikroskopiske koncentrationer
Anaerobe:
Aerotolerant - ilt kræves ikke og vokser ikke bedre ved tilstedeværelse af ilt
Obligat - ilt er farligt (der kræves et fravær af ilt) |
| Iltradikaler og enzymer der beskytter mod disse | Superoxid (O2 + e- --> O2-)
- Superoxid dismutase
O2- + O2 + 2H+ --> H2O2 + O
- Superoxid dismutase/katalase i kombination
O2- + 4H+ --> 2H2O + 3O2
- Superoxid reduktase
O2- + 2H+ + red. rubredoxin --> H2O2 + ox. rubredoxin
Hydrogen peroxid (O2- + e- --> H2O2)
- Katalase
H2O2 + H2O2 --> 2H2O + O2
- Peroxidase
H2O2 + NADH + H+ --> 2H2O + NAD+
Hydroxyl radikal (H2O2 + e- + H+ --> H2O + OH)
Vand (OH + e- + H+ --> H2O) |
| Beskriv metoderne til at kvantificere mikrobiel vækst (+ fordele og ulemper ved hver) | Mikroskopi totale tællinger
Celler tælles i mikroskop med et counting chamber
Fordele: hurtigt og enkelt
Ulemper: både døde og levende celler, upræcist, nedre grænse for hvor mange celler der kan tælles
CFU (viable cell count)
Antal fremvoksede kolonier på en petriskål efter fortynding tælles
Fordele: kun levende celler
Ulemper: kun 0,1% af alle (Great Plate Count Anomaly), vores forsøg viste også lavere vækstrate for vores CFU count end for de to andre som både kan skyldes GPCA eller at CFU kun tæller levende celler (over dobbelt så lav), vores forsøg havde laveste standart error for OD målingerne
Optisk densitet (turbiditetsmålinger)
Antal celler bestemmes ud fra turbiditet af prøve (gennem et spektrofotometer)
Fordele: hurtigt, skader ikke prøven (samme prøve kan tjekkes flere gange)
Ulemper: upræcis ift. klumper og biofilm, kræver standardkurve for sammenhæng ml. celleantal og turbiditet, upræcis ved lave koncentrationer af celler |
| Beskriv de tre forskellige typer af medie til opformering af mikroorganismer | Defineret medie
Kendte mængder af specifikke organiske og uorganiske stoffer er tilført destilleret vand. Kan tilpasses den gruppe af mikroorganismer man ønsker at opformere
Komplekst medie
Mediet kommer fra ekstrakt fra fx kød, gær, soyabønner osv. Derfor kendes dets næringsindhold ikke præcist
Indikatormedie
Der er tilført en indikator til mediet som kan detektere en bestemt type mikroorganisme. Fx en pH indikator der farver en koloni en bestemt farve ved tilstedeværelse af syre/base
Eksempel: bakterier fra slægten Salmonella danner syre af propylen glycol, så ved tilstedeværelse af pH indikator og propylen glycol farves kolonierne røde og dermed kan tilstedeværelse af disse nemt ses i et indikatormedie |
| Beskriv de tre metoder til fysisk at dræbe mikroorganismer | Varme
Denaturerer enzymer
D (decimal reduction time) beskriver den tid det tager at få en 10x reduktion i antal mikroorganismer
UV stråling (ml. 220-300 nm)
Skader DNA
Dårlig penetrativ kraft - godt til overflader, dårligt til fx madvarer
Ionized radiation har bedre penetrativ kraft og kan anvendes til madvarer
Filtration (kan dog ikke tilbageholde virus)
Dybde filtre --> netværk af fibre, ofte i luft
Membran filtre --> væske presses gennem membran med små huller
Nucleopore filtre --> polycarbonat film med huller lavet ved stråling |
| Beskriv autoklavering (og pasteurisering) | Autoklavering
Damp opvarmes vha højt tryk og dette dræber mikroorganismer. Fugtig varme er varmere end tør varme fordi vand er bedre til at overføre varme
Pasteurisering
Dræber ikke alle mikroorganismer men reducerer dem i antal så fx madvarer kan holde sig længere tid |
| Beskriv de kemiske måder at dræbe mikroorganismer på | Sterilants
Dræber alle mikroorganismer inkl. endosporer
Bruges til sterilisation af materialer der ikke tåler varme (alternativ til autoklavering)
Disinfectants
Dræber alle mikroorganismer, men ikke nødvendigvis endosporer. Bruges på overflader og hospitaler
Sanitizers
Reducerer antallet af mikroorganismer. Bruges i madindustrien + til hænder
Antiseptics/germicides
Reducerer antallet af mikroorganismer og er sikkert at bruge på dyrevæv. Bruges til håndvask + renselse af sår.
Ethanol er både antiseptisk og disinfectant afhængigt af konc. og tid det påføres |
| Beskriv hvordan fermentering adskiller sig fra aerob/anaerob respiration og fototropi | Fermentering: energi udvindes uden netto-oxidation af kemiske forbindelser og kræver derfor ingen ekstern elektron-acceptor + ATP dannes kun ved substratniveau fosforylering
Processen består af to dele
1) Først en oxidation af et organisk stof til en energirig komponent. NAD+ reduceres til NADH. Den energirige komponent kan bruges til at danne ATP
2) Derefter en reduktion af den oxiderede komponent (fungerer som intern elektronacceptor) som udføres for at reoxidere NADH til NAD+ så processen kan køre en omgang mere
Al dannelse af ATP sker ved substrat level fosforylering.
Formålet er at producere energirige intermediater som kan udføre substratniveau fosforylering af ADP.
Det er organiske komponenter som kataboliseres. |
| Beskriv forskellen mellem homo- og heterofermentativ fermentering (dannelse af produkter + enzymer) | Homofermentativ fermenteringFrigiver kun ét produkt, lactic acidIndeholder enzymet aldolase som bruges til nedbrydning af fruktose bisfosfat til triose fosfatDanner netto 2ATPHeterofermentativ fermenteringFrigiver to produkter, ethanol og lactic acid (+ CO2)Indeholder IKKE enzymet aldolase og skal derfor bruge en anden pathway for at nedbryde glukose 6-fosfatDanner netto 1ATP |
| Hvordan kan man se på en renkultur om der er tale om mikroorganismer med homo- eller heterofermentativ metabolisme? | I heterofermentativ metabolisme dannes der udover ethanol og lactic acid også CO2 og dette kan ses i en kultur og den danner gas.
I homofermentativ dannes der kun lactic acid og altså ingen CO2 (dannes 2ATP). |
| Hvad er Entner-Duodoroff pathway | En variant af den glykolytiske pathway
Danner pyruvat direkte og danner kun halvdelen af den ATP der dannes i glykolysen |
| Hvad er respiration (både aerob og anaerob) og hvordan adskiller denne proces sig fra fermentering | Energi udvindes ved oxidation af kemiske stoffer (både organiske og uorganiske). Kræver elektronacceptor til sidst i elektrontransportkæden.
Respiration er dannelse af energi ved gennem en elektrontransportkæde, hvor elektroner fra en donor er overført til NADH/FADH2 som giver dem videre i kæden hvor de ender på en elektronacceptor. Er det ilt som er sidste elektronacceptor i elektrontransportkæden er der tale om aerob respiration, og er der en anden acceptor end ilt er der tale om anaerob respiration.
I gæring dannes al energi ved substrat level fosforylering i glykolysen hvor også NADH reoxideres. I respiration dannes størstedelen af energien i elektrontransportkæden (hvor også NADH og FADH2 reoxideres) ved oxidativ fosforylering. |
| Aerob respiration: gennemgå glykolysen | Nedbrydning af glukose til 2 pyruvat.
I starten af processen forbruges 2 ATP hvorved der sættes 2 fosfat på de stoffer der dannes ud fra glukose.
Herefter dannes der 2 NADH ud fra 2 NAD+.
Til sidst dannes der i to adskilte steps hver 2 ATP og så har man 2 pyruvat.
Dermed dannes der i alt 2 ATP (ved substrat level fosforylering) og 2 NADH.
I alt dannes der (ud fra 1 glukose)
- 2 ATP
- 2 NADH (kan blive til 6 ATP i elektrontransportkæden) |
| Aerob respiration: gennemgå citronsyrecyklus | Pyruvat omdannes først til acetyl-CoA (her spaltes CO2 fra og der dannes NADH) som indgår i cyklussen ved at sættes på oxaloacetat.
Først fraspaltes CoA.
Nogle steps senere fraspaltes CO2 og der dannes NAD(P)H fra NAD(P)+ (dette sker to gange hvor der anden gang kobles CoA på igen).
CoA fraspaltes igen og der dannes ATP/GTP fra ADP/GDP.
Herefter dannes der FADH2 fra FAD.
I sidste step dannes der NADH fra NAD+.
Nu har man produktet oxaloacetat og det er denne som kobles med acetyl CoA og kører igennem cyklussen igen og igen.
I alt dannes der (ud fra 1 glukose og dermed 2 pyruvat)
- 2 ATP/GTP
- 8 NADH (kan blive til 24 ATP i elektrontransportkæden)
- 2 FADH2 (kan blive til 4 ATP i elektrontransportkæden) |
| Aerob respiration: gennemgå elektrontransportkæden | Kompleks l: NADH oxideres og donerer (2) elektroner til komplekset. Dette omdanner FMN til FMNH2. 4 protoner flyttes over membranen når FMNH2 donerer elektronerne til Fe/S proteinerne. Elektronerne flyttes til Q cyklus
Kompleks ll: FADH2 oxiderer og donerer elektroner til komplekset. Elektronerne videregives til Q cyklus.
Kompleks lll: elektroner flyttes til kompleks 3 en af gangen fra Q cyklus (ubiqionin) og der flyttes 4 protoner over membranen. Herfra flyttes elektronerne over i cyt C.
Kompleks IV: modtager elektroner fra cyt C. Elektronerne bruges til at reducere den terminale elektronacceptor O2 til H2O. Der flyttes her også 2 protoner over membranen.
ATP syntasen: 3 protoner flyttes med deres elektrokemiske gradient over membranen og energien der frigives fra dette bruges til at fosforylere ADP til ATP (oxidativ fosforylering).
I alt dannes der ud fra 1 glukose og 2 pyruvat
- 30-32 ATP
Ændringerne i respiration hos organotrofe ift om organismerne bruger anaerob eller aerob respiration sker kun her. |
| Andre elektrondonorer end glukose i aerob respiration | Andre sukre end glukose:
Sukrose - glukose + fruktose
Fruktose - bliver til fruktose-6-fosfat hvis der kobles en fosfor på. Dette er 3. molekyle i glykolysen hvor det dermed kan indgå fra.
Aminosyrer:
Indgår i pyruvat oxidation (fra pyruvat til acetyl CoA) eller i citronsyrecyklus. Inden de bruges fjernes aminogruppen som danner biproduktet ammonium der omdannes til urea og udskilles i urinen.
Triglycerider:
Ét glycerol med tre fedtsyrekæder.
Glycerol omdannes til glyceraldehyd-3-fosfat, et intermediat i glykolysen.
Fedtsyrekæderne nedbrydes ved betaoxidation til acetyl CoA som indgår i citronsyrecyklus. |
| Hvilke stoffer kan være elektronacceptorer i anaerob respiration? (hvor gode er de forskellige?) | Mange forskellige, fokus på disse tre:
Nitrat, NO3- (til nitrit, NO2-) (E0'= +0,4)
Sulfat, SO4 2- (til sulfit, SO3 2-) (E0'= -0,52)
Svovl, S^0 (til hydrosulfid, HS-) (E0'= -0,27)
Jo mere positivt reduktionspotentiale (E0'), jo bedre |
| Anaerob respiration m. nitrat som elektronacceptor | Bruger nitrat som elektronacceptor i elektrontransportkæden
Nitratreduktion:
Nitrat reduceres til nitrit vha. enzymet nitrat reduktase
Denitrifikation:
Først reduceres nitrat til nitrit som ovenfor
Herefter reduceres nitrit yderligere til først NO, så N2O og til sidst N2 vha. enzymet nitrous oxide reduktase |
| Anaerob respiration m. sulfat som elektronacceptor (sulfatreducerende bakterier) | Bruger sulfat som elektronacceptor i elektrontransportkædenSulfat skal aktiveres med ATP (til APS) før det kan bruges fordi sulfat/sulfid har et meget negativt reduktionspotentiale. Dette øger reduktionspotentialet fra -0,52V til omkring 0V hvilket gør reduktion mulig med elektrondonorer som NADH (-0,32V).Sulfat reduceres til sulfit (S3 2-) som reduceres til H2S ved aktivitet af enzymet sulfit reduktase. Hermed dannes der ATP |
| Assimilativ vs. dissimilativ reduktion | Assimilative reduktioner:
Reducing power bruges til at reducere uroganiske komponenter (NO3-, SO4 2-, CO2) så de kan bruges som kilder til at bygge nyt cellemateriale. Energi forbruges.
Dissimilative reduktioner:
De uorganiske komponenter bruges i stedet som elektronacceptorer for at få energi (i elektrontransportkæden). Det reducerede produkt (fx N2, H2S, CH4) frigives fra cellen. Energi dannes. |
| Beskriv begrebet reduktionspotentiale (E0') | Forskellen i et redoxpars individuelle tendens til enten at donere eller modtage elektroner.
I et redoxpar vil den reducerede med et mere elektronegativt E0' donere elektroner til den oxiderede med et mere positivt E0'.
Har et par et negativt reduktionspotentiale, vil den reducerede have et større potentiale til at donere elektroner (altså blive oxideret) end den oxiderede har til at modtage elektroner.
Har et par et positivt reduktionspotentiale, vil den oxiderede have et større potentiale til at modtage elektroner (altså blive reduceret) end den reducerede har til at donere elektroner.
Kombinerer man de to eksempler, vil den reducerede i første par oxideres ved at donere elektroner til den oxiderede i andet par som så reduceres. |
| Forskel på litotrofi og organotrofi | Litotrofiske organismer bruger en uorganisk elektrondonor under cellulær respiration
Organotrofe organismer bruger en organisk elektrondonor under cellulær respiration |
| Beskriv de tre typer af methanogener ud fra deres substrat:
Hydrogenotropisk
Methylotropisk
Acetoclastisk | Alle reaktionerne sker i methanogener som er anaerobe arkæer. Alle reaktionerne medfører ATP dannelse ved oxidativ fosforylering, derfor er methanogener respiratoriske organismer
Hydrogenotropisk:
Danner methan ved brug af CO2 som elektronacceptor og H2 (CO, format) som elektrondonor
4H2 + CO2 --> CH4 + 2H2O, Delta G0'=-136kJ/mol CH4
Ekstern elektronacceptor (CO2)
Acetoclastisk:
Danner methan ved at splitte acetat til CO2 og methan. C'erne fra acetat fungerer senere både som donor og acceptor
CH3COO- + H+ --> CH4 + CO2, Delta G0'=-37kJ/mol CH4
Intern elektronacceptor (halvdelen af acetat)
Methylotropisk:
Danner methan ved at splitte methanol (og andre methylerede 1C komponenter) til methan og CO2
4CH3OH --> 3CH4 + CO2 + 2H2O, Delta G0'=-107 kJ/mol CH4
Intern elektronacceptor (halvdelen af methanol) |
| Kemo-lito-autotrofi vs. kemo-lito-heterotrofi vs. foto-lito-autotrofi | Kemo-lito-autotrofi
Elektrondonor er uorganiske forbindelser + får kulstof fra CO2
Fx NH4+ (ammonium), H2S (hydrogensulfid), S, Fe2+, Mn2+
Får energi fra kemiske bindinger
Kemi-lito-heterotrofi
Elektrondonor er uorganiske forbindelser + får kulstof fra organiske forbindelser. Kaldes mixotrofer da de bruger både organiske og uroganiske forbindelser
Får energi fra kemiske bindinger
Foto-lito-autotrofi
Elektrondonor er uorganiske forbindelser (H2O, H2 eller H2S) + får kulstof fra CO2
Får energi fra lys |
| Beggiatoas økologi + hvordan de konserverer energi | Lever i toppen af sedimentet. Henter nitrat (elektronacceptor, reduceres) i overfladen og svovlbrinte (elektrondonor, oxideres) længere nede.Bruger én af de mange energidannende pathways ud fra svovl, nemlig Sox/Dsr systemet. Ud fra vandets pH omdannes svovlbrinten (H2S) til oxideret svovlbrinte (HS-) som indgår i Sox. Der indgår flere proteiner i Sox systemet (SoxXa, YZ, CD og B), men beggiatoa mangler SoxCD som er det primære S-oxidationsnezym. I stedet opbevarer de svovlen i svovlkorn i periplasma. Svovl tages ud af svovlkornet og oxideres til sulfit af Dsr AB. Herefter oxideres sulfit til sulfat + 2 elektroner enten ved sulfit reduktase eller APS reduktase (her dannes der også ATP ved substrat level fosforylering) Elektronerne + protonerne der dannes bruges i elektrontransportkæden til at skabe protongradienten så der ved ATPase kan dannes ATP ved oxidativ fosforylering |
| Hvad er nitrifikation og hvilke grupper udfører processen | To sæt reaktioner (de fleste mikroorganismer kan kun katalysere én af disse, nogle bakterier i slægten nitrospira kan begge dele):
I begge processer skaber oxidationen af ammoniak og nitrit en protongradient som kan danne ATP ud fra oxidativ fosforylering.
1. Oxidation af ammoniak til nitrit (ammonia oxidizers, fx nitrosomonas)
NO2-/NH3 --> højt positivt reduktionspotentiale = NH3 er en dårlig donor og skal derfor donere elektroner til acceptorer med ret høje potentialer = mindre energi dannes (kort elektrontransportkæde) fordi der skal bruges energi fra revers electron flow
2. Oxidation af nitrit til nitrat (nitrite oxidizers, fx nitrobacter)
NO3-/NO2- --> højt positivt reduktionspotentiale = NO2- er en dårlig donor og skal derfor donere elektroner til acceptorer med ret høje potentialer = mindre energi dannes (kort elektrontransportkæde) fordi der skal bruges energi fra revers electron flow |
| Hvad er reverse electron flow og hvorfor er det nødvendigt? | Benyttes hvis man har en elektrondonor med et højere redoxpotentiale (fx nitrot eller svovlkomponenter) end elektronacceptoren (fx NAD+). For at få energi til at reducere NAD+ bruges energi fra protongradienten dannet i elektrontransportkæden. |
| Hvad er forskellen mellem oxygenisk og anoxygenisk fotosyntese? | I oxygenisk fotosyntese produceres der ilt (O2) som restprodukt når H2O oxideres (sker i cyanobakterier)
I anoxygenisk fotosyntese produceres der ikke ilt fordi elektrondonoren er en anden end H2O
- I lilla og grønne svovlbakterier er elektrondonoren hydrogensulfid (H2S) som oxideres til elementært svovl og derefter oxideres til sulfat (SO4^2-) |
| Hvad er chlorosomer og hvilke organismer indeholder dem? | Det er strukturer specialiseret i at samle lys fra lave lysintensiteter.
Er kæmpe antennesystemer der indeholder bakterioklorofyll c, d eller e i tætte rækker (som antennepigmenter) som overfører lysenergien til bakterioklorofyll a i reaktionscentret i den cytoplasmiske membran vha. proteinet FMO protein.
De findes i anoxygene grønne svovlbakterier, grønne non-svovl bakterier og fotosyntetiske acidobacteria. |
| Hvad er carotenoider og hvor findes de? | Fotobeskyttende stoffer. Findes i fotosyntetiske komplekser hvor en smule af energien som opsamles af dem kan bruges i reaktionscentret, men det meste kan de absorbere uden af sende videre (dermed forhindrer de dannelse af de giftige ROS)
Ser typisk gule/røde/brune/grønne ud.
Dannes i alle fotosyntetiserende organismer. |
| Hvad er phycobiliner og hvor findes de? | Pigmenter kaldt phycobiliproteiner der absorberer lys på omkring 550nm (phycoerythrin (absorberer gult lys)) og 620nm (phycocyanin (absorberer grønt lys)
Findes i cyanobakterier og kloroplastrene i rødalger. |
| Beskriv processerne i fotosyntesens lysafhængige del (+ hvor sker det) | Se fig 14.15 i bogen (den har jeg skrevet forklaringen ud fra) (+ det hele sker inde i thylakoidernes membran (thylakoiderne ligger i stakke inde i grønkornene))
PSII (Q-type reaktionscenter):
Fotoner rammer antennepigmenter som exciterer elektroner. Energien føres til reaktionscentret hvor elektronen exciteres så meget at den gives videre til en elektroncarrier (Ph). Nye elektroner kommer fra oxidation af 1/2H2O til 1/2O2 og H+.
Elektroner går fra Ph til PQ pool og til cyt b6f hvor energien bruges til at flytte 2 protoner over membranen.
Elektronerne flyttes videre til PC (phycocyanin) og over til PSI
PSI (FeS-type reaktionscenter):
Her genaktiveres elektronerne med lys (der er pigmenter som i PSII) og elektronerne overføres til Fd og derefter FNR. Herfra kan der ske to ting:
- Non-cyklisk elektron flow (ekstern elektrondonor, NADP+):
FNR afleverer elektronerne til 1/2 NADP+ + H+ som reduceres til 1/2NADPH (reducing power som bruges i biosyntese i calvin cyklus)
- Cyklisk elektron flow (intern elektrondonor):
Elektronerne afleveres tilbage til cyt B6f hvor energien bruges til at flytte 2 protoner mere over membranen (hermed bruges energien til ATP dannelse i stedet for til NADPH dannelse)
ATP syntase (som i respiration):
Flytter 3 protoner med deres gradient over membranen (fra lumen til stroma). Energien bruges til at fosforylere ADP til ATP. |
| Giv et overblik over hvordan carbon assimileres i calvin cyklus (+ hvor sker det) | Sker i stroma, altså i væsken inde i grønkornene, men udenfor thylakoiderne (modsat de lysafhængige reaktioner som sker i thylakoidernes membran)
Se s. 440-441 i bogen + video; https://www.youtube.com/watch?v=0UzMaoaXKaM&t=92s)
Vi starter med 6 5C molekyler (Ribulose 1,5-bisfosfat). På disse sættes i alt 6 CO2 (en på hver, dette udfører enzymet rubisCO), men molekylerne er nu så ustabile at hvert 6C molekyle splittes op til et 3C molekyle. Derfor har vi nu 12 3C molekyler.
På disse bruges energien fra 12ATP til at sætte 12H fra NADPH på. Dermed dannes glyceraldehyd 3-fosfat (G3P).
Vi har nu i alt 36 C atomer og skal bruge 30 til at danne den mængde ribulose 1,5-bisfosfat der skal til for at køre cyklussen igen, så derfor kan vi tage 6 C atomer ud (i form af 2 G3P) som kan bruges til biosyntese.
De resterende nu 10 G3P molekyler omarrangeres så de går fra 10 3C molekyler til 6 5C molekyler, og der påsættes en ekstra fosfat fra ATP på hver af disse (bruges i alt 6ATP). Her bruges enzymet phosphyribulokinase.
Dermed er de oprindelige 6 5C molekyler (Ribulose 1,5-bisfosfat) gendannet. |
| Anoxygen fotosyntese: hvordan adskiller fotosyntesen sig i lilla bakterier og grønne svovlbakterier? | Lilla ikke svovl bakterier (fotoautotrof men kan også være andet): Q-type reaktionscenter (som PSII)Reaktionscentret består af bakterioklorofyll a par. Elektronen exciteres og gives videre til Q. For at danne NADH skal Q give elektroner videre til NAD+. Fordi quinon er mere elektropositivt end NAD+/NADH bruges revers elektronflow for denne reduktion af NAD+. Er der derimod cyklisk fotosyntese gives elektronerne videre fra Q til cyt bc1 hvormed der flyttes 2 protoner mod deres gradient. Elektronerne gives fra cyt bc1 til cyt 2 som flytter dem tilbage til reaktionscentret. Dermed er der tale om cyklisk fotosyntese = ingen ekstern elektrondonor.ATP dannes i ATPasen som normalt og nu kaldes processen cyklisk fotofosforylering. Grønne svovlbakterier (OBLIGAT fotoautotrof): FeS-type reaktionscenter (som PSI)Reaktionscentret består af klorofyll a par (exciteres mere end i lilla bakterier).Første elektronacceptor er FeS-molekyler som er meget elektronegative end Q pool, så meget at der skal bruges revers elektronflow for at få energi til overførslen. Elektronerne flyttes herefter til ferredoxin og herefter ved man ikke om der er en ekstern elektronacceptor (fx H2S) eller om processen er cyklisk. |
| Fotosyntese: hvordan sker CO2 fikseringen hvis den ikke sker gennem calvins cyklus? | Revers citronsyrecyklus (i bl.a. grønne svovlbakterier)(mere effektiv end calvin):
Kører modsat citronsyrecyklus og derfor er de fleste reaktioner katalyseret som reverse reaktioner af enzymer fra CAC (nogle af enzymerne er dog anderledes).
Bruger NAD(P)H til at fiksere CO2
3CO2 + 12H+ + 5ATP -> C3H6O3PO3^2- + 3H2O
Hydroxypropionat cyklus (i filamentøse anoxygene fototrofer kaldt Chloroflexus)(mindre effektiv end calvin):
Acetyl CoA carboxyleres 2 gange med CO2
2CO2+4H+ + 3ATP-> C2H2O3+H2O |
| Forklar processerne i homolog rekombination | Et stykke DNA er kommet ind i en modtagercelle fra en donorcelle (gennem transformation, konjugation eller transduktion). En del af DNA'et er homologt med modtagercellens DNA.
1. Endonuklease klipper den ene streng over af det dobbeltstrengede donor DNA
2. Den ene ende af den overklippede streng adskilles fra den komplementære streng vha helikaser
3. Den adskilte streng binder til single strand binding protein (SSB protein) og derefter til RecA protein
4. Dette kompleks binder med det komplementære område på på modtager DNA'ets ene streng. Modtagerend anden streng trækkes væk og binder til den komplementære på donorstrengen der nemlig mangler en komplementær streng
5. Afhængigt af hvordan der nu klippes for at adskille de overkrydsede strenge, kan man få to produkter:
- patches (den ene streng er KUN donor eller modtager DNA, den anden har et område med det modsatte DNA indeni)
- splices (begge strenge er delt op i én del modtager og én del donor DNA)
6. Det donor DNA som ikke kommer over på modtagerens DNA bliver nedbrudt |
| Beskriv transformationsprocessen | Transformation (kun kompetente bakterier kan udføre processen)
Optagelse af frit DNA fra omgivelserne.
1. En celle (bakterie eller nogle arkæer) lyseres og dens DNA kommer ud i miljøet. Bakterielle kromoromer nedbrydes nemt i mindre stykker da det er meget langt. Disse stykker kan optages (kun en lille del af en celles DNA optages i en transformations "event")
3. DNA'et binder til cellens overflade ved et DNA-binding protein. Kan ligne en pilus der også kan trække DNA'et ind i cellen
4. Hele strengen optages, eller kun den ene streng (nuklease nedbryder den anden streng)
5. Et protein der beskytter DNA'et mod angreb fra nukleaser indtil det når modtagerens kromosom hvor rekombination sker |
| Beskriv transduktionsprocessen | Transduktion
Overførsel af DNA fra donor til modtager gennem en virus (bakteriofag)
To typer transduktion:
Generaliseret transduktion
Et hvilket som helst gen kan overføres gennem en virus i en transducing particle (en viruspartikel hvor der ved et uheld er pakket værtscelle DNA i stedet for virus DNA). Disse indeholder kun værts DNA og intet virus DNA.
DNA'et kan ikke replikeres selv, men det kan rekombineres med værtens DNA
Sker ikke særligt ofte (1 ud af 10^6-10^8 celler)
Kan både være positivt, negativt eller neutralt for modtagercellen afhængigt af hvilke gener den modtager
Specialiseret transduktion
Effektiv transfer, men sker meget sjældent
Når fagens DNA pakkes, kommer en lille del donor DNA med, mens en lille del af fagens DNA bliver tilbage i donoren
For at denne virion som indeholder donor DNA skal kunne inficere og lysere en ny celle er der en grænse for hvor meget af fagens DNA der må være skiftet ud med donor DNA
Kan være en fordel for virus hvis værtscellen får gener der forbedrer dennes overlevelsesevne - dermed vil virussens vært jo overleve bedre hvilket også er en fordel for virussen. |
| Hvad er "phage conversion" og hvordan er det fordelagtigt for værtsceller? | Ændring i værtscellens fænotype ved lysogenisering (ikke lysis af cellen, men det stabile stadie hvor cellen stadig lever) er fordelagtigt for cellen fordi den bliver immun overfor yderligere infektion af samme type bakteriofag |
| Beskriv forskellen mellem et kromosom og et plasmid | Kromosom:
Arvemateriale
Essentielt for cellens overlevelse og vækst
Typisk større end et plasmid
Plasmid:
Ikke arvemateriale
Replikeres uafhængigt af cellens eget kromosom
Koder for ikke-essentielle gener der dog stadig kan være gavnlige (fx gener for resistens)
Typisk mindre end et kromosom |
| Hvad er konjugation | Horisontalt gene transfer i gramnegative og grampositive bakterier der kræver kontakt mellem to celler. Ofte overføres plasmider og derfor sker der typisk ikke rekombination.
Konjugative plasmider indeholder koder for at processen kan forløbe og de kan overføre kopier af sig selv til andre bakterieceller.
F-plasmidet (F for fertilitet). Et specifikt konjugationsplasmid i E.coli, kan indeholde:
- gener der regulerer DNA replikation
- transposable elementer (lader plasmidet integrere sig ind i værtens kromosom)
- tra region (gener der koder for transfer funktioner, fx dannelse af mating parret, dannelse af sex pili)
Celler der indeholder F plasmidet kan ikke være modtagere i konjugation
F+ celler - indeholder F plasmidet
F- celler - indeholder ikke F plasmidet
Hfr celler - indeholder F plasmidet men integreret i deres kromosom (overføres Hfr plasmid til F- celle bliver den ikke til F+ fordi den ikke får det fulde F plasmid med over)
Rolling circle replication:
Den ene streng i cirkulært DNA klippes over og denne streng flyttes til modtageren. DNA syntese i donoren erstatter den overførte streng.
I modtageren dannes en komplementærstreng til den overførte.
Nu har både donor og modtager det dobbeltstrengede cirkulære plasmid |
| Definer en virus | En proteinskal (evt med en kappe bestående af lipoprotein) hvori der ligger et genom.
Virusser er obligate parasitter der fx ikke har egen metabolisme, de skal derfor bruge en værtscelle i deres repsoduktion
En virus kan have tre forskellige former:
- Icosahedral, som en 20-sidet terning
- Cylindrisk, som et rør
- Binal, som en edderkop med "ben" af halefibre (dette er den typiske bakteriofag-form men de kan også se anderledes ud) |
| Beskriv virussens lytiske livscyklus (5 faser) | 1. Fasthæftning
Virionen har proteiner på overfladen der interagerer med receptorer på værtens overflade. Protein og receptor skal passe specifikt til hinanden før fasthæftning kan ske
2. Penetration
Bakteriofager efterlader skallen udenfor og sender kun deres genom ind i værtens cytoplasma.
T4 bakteriofagen som er binal danner en pore i cellemembranen med lysozymer og sender DNA ind i cytoplasma gennem denne pore.
3. Syntese af nukleinsyrer
Ved hjælp af værtscellens replikation/transkriptions/translationsfaktorer dannes der nye virusgenomer og nye proteiner til kapsider
4. Samling og pakning
Kapsiderne samles og der puttes virusgenomer ind i dem så der til sidst er en masse virioner inde i værten
5. Frigivning, lysis
Der sker lysis hvormed værtscellen dør, og de dannede virioner frigives |
| Beskriv virussers lysogene livsstadie | Ikke alle virusser har dette stadie
Sker lige efter infektion, inden der dannes proteiner og nukleinsyrer
Virus nukleinsyrer indsættes i værtens genom eller eksisterer som et plasmid i værtens cytoplasma.
Når værten deler sig, deler virussen sig samtidigt, og gives derfor videre til de nye datterceller værten danner.
Virus ligger inaktivt fordi de gener der aktiverer den virulente pathway (lytiske livsstadie) undertrykkes af repressorproteiner. Inaktiveres represserproteinerne eller forhindres deres syntese, går virussen ind i sit lytiske stadie hvor virussens gener tages ud og transkriberes og translateres til nye virioner hvor der til sidst sker lysis af cellen og cellen dermed dør |
| Beskriv de forskellige typer af virus replikation og transkription for:
dsDNA (+/-)
ssDNA (+)
dsRNA (+/-)
ssRNA (+)
ssRNA (-)
ssRNA (+)/dsDNA (retrovirus) | dsDNA (+/-) (primært prokaryoter)Replikation: DNA polymerase kan bruges til at replikere sig selv med (så der kan komme et genom i de nye virioner). Kan replikeres ved rolling circle princippet (dsDNA bakteriofager (fx lambda))Transkription: Minus strengen transskriberes fra DNA til en mRNA plus streng der kan translateres i værtens ribosomer til proteinerssDNA (+)Replikation: Plus strengen bruges som template så der kan dannes en korresponderende minusstrengTranskription: Der syntetiseres en korresponderende minusstreng til plusstrengen så man nu har ds DNA. Minusstrengen i ds DNA intermediatet transskriberes til mRNA som kan translateres i værtens ribosomer til proteiner dsRNA (+/-) (kun planteceller)Replikation: RNA replikase bruges til at lave en minus streng ud fra + strengen og danne flere dobbeltstrengede RNATranskription: Minusstrengem kan bruges direkte som template for mRNA plusstrengen der kan translateres i værtens ribosomerssRNA (+) (kun dyreceller)Replikation: RNA replikase bruges til at lave en minus streng ud fra + strengen og ud fra denne kan der laves nye plus strengeTranskription: ssRNA (+) strengen er allerede på den rette form så denne kan gå direkte over i ribosomerne og blive translateret til proteinerssRNA (-) (eukaryoter, primært planteceller)Replikation: RNA replikase bruges til at lave en plusstreng ud fra minusstrengen og ud fra denne kan der laves nye minusstrengeTranskription: Minusstrengen trabskriberes til mRNA (+) som translateres til proteiner i værtens ribosomer ssRNA (+)/dsDNA (retrovirus) (kun eukaryoter)Replikation: Starter med revers transkription: der dannes først en enkelt streng DNA som bruges som template for dannelse af en komplementær streng - nu har man dsDNA. Dette kommer ind i værtens nukleus hvor det integreres i værtens genom vha. integrase. Nu kaldes det retrovirale DNA en provirus. Nu danner værtens RNA polymerase kopier af det retrovirale genom på ssRMA (+) form (dannes som mRNA af værten)Transkription: Værtens RNA polymerase danner mRNA (+) af det virale dsDNA som er blevet integreret i værtens genom. Dette mRNA translateres i værtens ribosomer til proteiner. |
| Hvilke funktioner kodes der for i virus genomer | De gener som kodes for i virus er de gener de skal bruge når de er udenfor værtscellen (til infektion og spredning) og dem som værtscelle ikke indeholder (virus indeholder ingen gener for metabolisme da de ikke har nogen aktiv metabolisme): Strukturelle proteiner, bruges til dannelse af capsid, halefibre osv. Regulatoriske proteiner, er med til at styre livscyklus (om den er i lytisk eller lysogent stadie) Proteiner involveret i infektion og lysering af værtsceller (lysozym-lignende enzymer) Replikationsproteiner som ikke er kodet af værtscellens genom (fx revers transkriptase fra retrovirus, eller RNA virus som har egne RNA polymeraser (RNA replikase)) |
| Beskriv CRISPR, hvordan bruger bakterier dette som forsvar mod bakteriofager? | Hvad er CRISPR:
Består af korte palindrome sekvenser DNA hvorimellem der er spacer DNA (hver sekvens af disse matcher med viralt DNA fra tidligere infektioner). Derudover også CAS gener (helikaser som vikler DNA ud, og nukleaser der klipper DNA)
Hvad sker der ved infektion:
Bakterien har en spacer der matcher det virale DNA
Bakterie inficeres af en bakteriofag der kommer noget DNA ind i bakteriecellen.
Bakterien danner CAS proteiner og CRISPR RNA (RNA som matcher det indkomne virale DNA)
Dette danner et kompleks som binder til det indkomne DNA og nedbryder det inden der sker en infektion
Bakterien har IKKE en spacer der matcher det virale DNA
Bakterien inficeres af en bakteriofag der kommer noget DNA ind i bakteriecellen
Bakterien danner en anden klasse af CAS proteiner der både nedbryder det fremmede DNA og tager det, danner en kopi og sætter denne ind i CRISPR systemet så bakterien kan genkende denne virus ved næste infektion. |
| Hvordan kan virus overkomme cellernes forsvar mod dem (fx hvordan bakteriofager overkommer bakteriers CRISPR system)? | Hvis virussen har en høj mutationsrate i det område som bakteriens spacere kan genkende (PAM), kan virussen ikke genkendes selvom den før har inficeret bakterien fordi det dannede CRISPR RNA (crRNA) ikke kan baseparre med det DNA som kommer ind fra virussen.
Fx kolera virus har sit eget CRISPR system som nedbryder CAS proteiner fra cellen (dermed ødelægger virus cellens CRISPR system så cellen ikke kan nedbryde virussen)
Virus kan have proteiner som inhiberer CAS proteinernes kløvning
Bakteriers eget DNA er methyleret så CRISPR ikke ødelægger det, og dette kan virus udnytte ved at methylere deres eget DNA så det ikke nedbrydes af CRISPR systemet.
Er der methylering kan CAS proteinerne ikke binde. |
| Beskriv de tre hudtyper med eksempler på hvilke bakterier som lever der | Fugtige hudområder
- Domineret af corynebacteria (slægt, flest aerobe) og staphylococci (slægt, både anaerobe og aerobe)
Tørre hudområder
- Domineret af Betaproteobacteria (klasse), corynebacteria og Flavobacteriales (orden)
Områder med høje koncentrationer af talgkirtler (olierede)
- Domineret af arter af Propionibacterium acnes (art, anaerob) |
| Beskriv de forskellige vilkår gennem tarmsystemet og hvordan de påvirker hvilke bakterier der lever hvor | Generelt består tarmmikrobiomet af 98% bakterier fra rækkerne (phylum) Firmicutes, Bacteroides og Proteobakteria Spiserør: Prevotella (slægt) Streptococcus (slægt) Veilonella (slægt) Mave:Mikroorganismer der kan leve ved meget lav pH, dog holder pH alligevelmikroorganismerne nede så der ikke kommer så mange. Flest Bacteroides (Prevotella (slægt), anaerob)Firmicutes (Streptococcus, Veillonella (gram-)Lactobacillus (mælkesyrebakterie)) Start tyndtarm (duodenum): Minder om bakterierne i maven da pH stadig er meget lav Midt tyndtarm (jejenum): Celleantal af mikroorganismer stiger (fordi pH stiger, selvom mængden af oxygen falder) Enterococcus (slægt) Lactobacillus (slægt) Slut tyndtarm (illeum): Celleantal af mikroorganismer stiger yderligere (fordi pH stiger endnu mere, selvom mængden af oxygen stadig falder) Minder mere og mere om bakteriekulturen i tyktarmen Tyktarm:methanogener + e. coli som bruger det sidste ilt og gør miljøet anoxisk. Store mængder bakterier og en smule methanogener (arkæer) E.coli (fakultativ aerob) som er tilstede i mindre mængder bruger det resterende ilt så miljøet her bliver anoxisk. Dette fremmer vækst af obligate anaerobe arter af Clostridium og Bacteroides. |
| Hvordan kan tarmbakterier gavne os? | Adgang til næringsstoffer - Adgang til essentielle aminosyrer - Producerer kortkædede fedtsyrer (omdanner fedtsyrer så vi kan optage dem over tarmepitelet) - Producerer vigtige vitaminer (fx vitamin B12 og K) Fordi tarmbakterierne har deres egen metabolisme hvor de nedbryder forskellige stoffer kan de hjælpe os ved at nedbryde nogle af de stoffer som vi ikke har enzymer til at nedbryde selv i tarmen. Dermed kan vi optage de restprodukter vi kan bruge fra deres metabolisme og dermed kan vi få et større udbytte og optag fra de madvarer vi spiser Beskyttelse mod patogener - Opretholder ufavorabelt miljø for patogener (fx mælkesyrebakterier der holder pH i skede lav) - Udkonkurrerer patogener (konkurrence om næring) - Syntetiserer antimikrobielle stoffer som dræber patogener (fx lantibiotics og bacteriociner) - Forhindrer patogeners fasthæftnings på værten Uddannelse af immunforsvaret - Immunforsvaret vænner sig til tilstedeværelsen af mikroorganismer, hvilket forhindrer en del autoimmune responser på gode bakterier. - Derudover vænner immunforsvaret sig også til at genkende de få udefrakommende patogener som ikke skal være i kroppen, og bliver bedre og bedre til at bekæmpe dem inden det fører til en infektion. - En bakterie kaldt Enterococcus hirae kan hjælpe i kræftbehandling da tilstedeværelse af netop denne medfører at immunforsvaret reagerer kraftigere på celler som det ellers ikke ville dræbe Bedre mentalt helbred - Tarmbakterier danner humane neurotransmittere som altså direkte kan påvirke os mentalt - Derudover påvirker de immunforsvarets celler som udsender cytokiner, disse stoffer kan også påvirke bl.a. hjernen ifm feber eller appetitnedsættelse - Modificerer steroider som er frigivet til tarmen (som restprodukt) så disse kan reabsorberes. Steroiderne påvirker også det mentale helbred |
| Beskriv sygdomme der forårsagen af dysbiosis i tarmbakterierne | IBD - irritable bowel disease
Skyldes ikke en specifik bakterie men derimod en ubalance mellem immunforsvaret og tarmbakterierne der medfører inflammation (immunforsvaret angriber vævet fordi det aktiveres af de tilstedeværende bakterier).
Denne type ændring i mikrobiomet fra homeostasis kaldes dysbiosis
Infektion med Clostridium deficile - sygdom der giver diarré
Clostridium bakterien er en antibiotika resistent opportunistisk bakterie der kan overtage over de andre bakterier efter en antibiotika behandling hvor mængden af bakterier i tarmene er lav. Ofte kan denne sygdom derfor ikke bekæmpes med anitbiotika, for så vil man bare dræbe alle de andre bakterier og ikke clostridium, hvilket blot giver clostridium endnu bedre vilkår da den har mindre konkurrence, når en stor del af de andre tarmbakterier er døde.
Overvægt
Museforsøg: Tilstedeværelse af færre bacteriodes og flere Firmicutes og samtidigt tilstedeværelse af mange methanogener kan medføre fedme i mus.
Methanogener øger effektiviteten af mikrobiel omdannelse fordi de optager H2 og når dette fjernes, stimuleres fermenteringsprocesser så der dannes flere produkter som værten kan optage = mere fedme |
| Hvad skal en mikroorganisme kunne for at kunne forårsage infektion og sygdom? | Fasthæftning + infektion
Overleve angreb fra immunforsvar (gemme sig/angribe immunforsvaret)
Udnytte værtens celler til ressourcer
Kolonisere sig og sprede sig i værten
Sprede sig fra vært til vært |
| Hvordan udfører en patogen fasthæftning og infektion af værten? | Fasthæftning kan ske gennem:
• Proteiner som er bundet til cellevæggen
• Polysakkaridkapsler
• Fimbirae
• Pili
På slimhinder hæfter bakterierne sig til epitelcellerne
Hyaluronan (sidder og holder hudcellerne sammen) opløses af hyaluronidase så bakterierne kan komme ind imellem cellerne og inficere kroppen
Spredning af infektion via blodbanen:
- Bacteriemia - tilstedeværelse af bakterier i blodet, bakterierne har ikke adgang til næring (milde eller ingen symptomer fordi immunforsvaret ved at der ikke skal være bakterier i blodet og derfor fjernes de meget hurtigt)
- Septicemia - bakterier deler sig i blodet og spredes hurtigt mens de danner toksiner så de kan nedbryde blodceller og få næring (farligt, kan lede til septisk chock pga høj immunrespons (sepsis) og død) |
| Hvordan kan en patogen overleve fra værtens immunforsvar? | Proteiner/enzymer kan hjælpe bakterien med at gemme sig for immunforsvaret
• Bakterierne (fx listeria som bevæger sig i makrofager) kan gå fra celle til celle uden at skulle ud i det ekstracellulære rum hvor det er farligt at være
• Kapsel eller biofilm kan maskere bakteriens antigener
Coagulase kan lave prop omkring patogenen så immunceller ikke kan nå den. Når streptokinase opløser proppen frigives patogenen til blodbanen og kan sprede sig.
• Aggregering af celler (klumper sig sammen) i biofilm, gør dem for store til fagocytose
Kan også angribe værtens immunforsvar
• Proteiner/enzymer der lyserer immunforsvarets celler
Nisseria meningitidis danner enzymer som kløver antistof (IgA) og svækker immunforsvaret i slimhinderne |
| Hvordan får en patogen næring til sig selv ud fra værtens celler? | - Enzymer/proteiner der hjælper bakterien med at nedbryde værtens celler så den kan nære sig selv.
Staphylococcus aureus danner alpha toksin som samler sig i et kompleks der danner en pore i værtscellers membranen hvilket lyserer cellen (fordi cytoplasmiske komponenter flyder ud af cellen) - herefter kan bakterien udnytte cellematerialet til egen metabolisme |
| Hvordan kan en patogen sprede sig fra vært til vært? | Ved at inducere fx opkast og diarre i værten |
| Hvad er et exotoksin (+ eksempler på de forskellige typer af exotoksiner)
(cytotoksiner, neurotoksiner, enterotoksiner, super-antigen toksiner, AB-toksiner) | Produceres i og udskilles af bakterien:
○ Cytotoksiner (lyserer humane celler)
○ Neurotoksiner (påvirker nerverne)
Botulinum toksin --> toksinet blokerer for frigivelse af excitationssignaler (acetylcholin) så musklerne ikke kan få at vide at de skal trække sig sammen
Tetanus toksin --> produktion af acetylcholin skal bremses at glycin for at musklen kan slappe af, og giftstoffet (tetranospasmin) blokerer for frigivelse af glycin, så musklen ikke kan slappe af igen fordi der konstant produceres acetylcholin
○ Enteroroksiner (påvirker tarmsystemet)
Cholera toksin --> B del binder og sender A del ind i cellerne. Medfører at cellen udskiller klor og bicarbonat og bremser optagelsen af natrium (salte flyttes altså ud). Fordi der er mere salt udenfor cellerne vil vandet flytte sig ud af cellerne = voldsom diarré
○ Super-antigen toksiner (igangsætter stor respons i immunforsvaret som kan føre til sepsis)
Kan aktivere 20% af immunforsvarets T-celler samtidigt (der skal ikke være match mellem antistof og T-celle) --> medfører toxisk shock syndrom (TSS)
○ AB toksiner (B-delen sender A-delen ind i cellerne, target er intracellulært)
Både stivkrampe og butolismes toksiner er af denne type
Diphteri toksin --> blokerer for proteinsyntese gennem ribosomerne er også denne type |
| Hvad er et endotoksin (+ eksemplel på en type endotoksin) | En del af bakteriernes struktur og frigives derfor først når bakterierne ødelægges. Kan aktivere immunforsvaret (dog i mindre grad end superantigenerne fra før)
○ Hos gram negative bakterier kan det være i lipopolysakkariddelen af den yderste membran |
| Opstil forskellene mellem endotoksiner og exotoksiner | Endotoksin/endotoksin:
Lipopolysakkarid/protein
Frigives ved lysis/udskilles aktivt
Moderat toksicitet/ofte høj og akut toksicitet
Gener er i genomet/gener ofte på plasmider eller i prophage
Giver feber/giver ikke feber
.../kan være varmestabilt |
| Hvad er en virulensfaktor? | Faktorer som bruges af patogener i deres infektion, og som skader værten på forskellige måder. Kan dog også være faktorer som blot er nødvendige for bakteriens livscyklus
Virulens kan beskrives med:
LD50 (hvor mange patogener der skal til for at dræbe 50% forsøgsdyr |
| Hvad er attenuation og hvordan kan det være nyttigt ifm vacciner? | Et fald i eller et helt tab af virulens.
Kan ske hvis en patogen holdes i et laboratorie hvor den ikke har behov for brug af virulensfaktorerne for at kunne overleve (virulens har ingen selektiv fordel i lab og derfor vil patogener uden dette vokse bedre)
Disse kan bruges i vacciner fordi de ikke er farlige for mennesker (da deres virulensfaktorer er forsvundet) men de stadig ellers ligner de oprindelige patogener så de vil medføre den samme immunrespons og dermed give immunitet på samme måde som en rigtig infektion. Derfor er vacciner med attenuerede patogener typisk mere effektive end vacciner med døde patogener |
| Hvordan tilpasser mikroorganismer sig meget lave (psychrophiler) og meget høje (hypertermofiler) temperaturer? | Lav temp:
Opretholde membran fluiditet: flere umættede fedtsyrer (polyumættede)
Undgå frossent cytoplasma: cryuprotectants (sænker frysepunktet)
Høj temp:
Gøre proteiner termostabile: chaperone proteiner, flere ionbindinger, beskyttende opløste stoffer i cytoplasma, AA substitutioner (stærkere foldning)
DNA mere stabilt: beskyttende opløste stoffer i cytoplasma, DNA bindende proteiner, reverse DNA gyrase (+ supercoils)
Membran stabilitet: flere mættede fedtsyrer, lipid monolag (arkæer, dobbeltlipidlaget er smeltet sammen i midten så det i stedet er et lipid monolag) |
