Gram-negative Solution – Bacteria

00:02 Die gramnegative Lösung ist ganz anders. Hier ist ein Überblick darüber, wie diese funktioniert.

00:06 Auch hier haben wir eine Zelle oder eine innere Membran die das Zytosol des Bakteriums umgibt. Das Ziel ist es, dies zu schützen. Erinnern Sie sich daran, dass die grampositive Lösung eine dicke Mureinschicht obenauf war. In der gramnegative Lösung haben wir eine dünne Mureinschicht. Darüber haben wir dann eine zweite Membran, die äußere Membran, deren Struktur wir nun in einige Details besprechen. Die äußere Membran ist also das einzigartige Merkmal der gramnegativen Zellwand.

00:36 Sie unterscheidet sich chemisch von jeder uns bekannten Membran, die wir kennen. Sie ist ziemlich resistent gegen Schäden. Es ist zufällig eine Lipid-Doppelschicht, ähnlich wie die innere Membran oder die Zellmembran.

00:49 Mit der Ausnahme, dass das äußere dieser Doppelschicht aus dem bestehet, was wir Lipopolysaccharid nennen. Das ist eine Verbindung die nur in Bakterien vorkommt. Lipopolysaccharide haben drei Teile: der erste Teil ist Lipid A. Das erlaubt dem ganzen Molekül, sich selbst in die äußere Ümhüllung der Membran einzubetten. Lipid A ist auch als Endotoxin bekannt.

01:16 Diese Verbindung kann auch Fieber oder einen Schock auslösen. Wenn man also eine bakterielle Infektion hat und man bekommt Fieber oder einen Schock, könnte das auch durch Lipid A verursacht werden. LPS besteht auch aus Kernpolysacchariden, das hier gezeigt wird. Und dann schließlich am äußersten Rand des Moleküls, gibt es sich wiederholende Untereinheiten, die wir O-Antigen nennen. Diese sind hydrophile Kohlenhydratketten. Auch hier schließen sie hydrophobe Verbindungen, die gefährlichen sind, aus.

01:50 Das O-Antigen variiert stark zwischen den verschiedenen Bakterienarten. Ein bekanntes ist der E. coli-Stamm namens O157:H7, der nach Verzehr von kontaminiertes Rindfleisch, mit Ausbrüchen von Durchfallerkrankungen in Verbindung gebracht wurde.

02:05 Typischerweise von unzureichend gebratenen Hamburgern.

02:14 Die Moral von der Geschicht ist also, dass das Fleisch des Hamburgers gut durchgebraten werden muss. Dieser Stamm von E. coli hat zufällig eine ganz bestimmte Art von O-Antigen, deshalb nennen wir es O157. Diese O-Antigene sind auch für sich toxisch und können einen Teil der Virulenz mancher Erreger der gramnegativen Bakterien ausmachen.

02:34 Jetzt haben wir uns die grampositive und die gramnegative Lösung angeschaut, die die innere Zellmembran schützen soll. Jetzt wollen wir uns anschauen wie die Moleküle hineingelangen. Denn Bakterien müssen Moleküle aus der äußeren Umgebung aufnehmen. Diese sind in der Regel hydrophil, damit sie diese Barrieren überwinden können. Diese Barrieren schließen hydrophobe Moleküle aus, die gefährlichen sind. Hier ist also ein Überblick über die gramnegative Lösung. Die grampositive Lösung ist recht einfach, die Murein- oder die dicke Peptidoglykanschicht lassen die notwendigen Moleküle passieren, weil sie hydrophil sind. Die gramnegative Lösung ist ein bischen komplizierter. Die äußere Membran hat eigentlich Poren, durch die kleine hydrophile Verbindungen hindurchdiffundieren können. Aber Bakterien brauchen auch einige größere hydrophile Verbindungen, wie Vitaminen und größeren Zuckermoleküle oder Stoffkomplex mit Eisen. Diese werden durch Proteine transportiert, die in die Membran eingebettet sind. Diese Transportkomplexe können eine Verbindung von außen greifen und in die Zelle ziehen. Das bringt die Moleküle zu den periplasmatischen Räumen. Es gibt zwei Arten von ihnen in den gramnegativen Bakterien.

03:50 Eine zwischen der Mureinschicht und der inneren Zellmembran und eine zwischen der Mureinschicht und der äußeren Zellmembran. Die periplasmatischen Räume enthalten Enzyme, die Material verdauen können, wenn es durch die äußere Membran kommt und transportieren sie dann weiter. Die innere Zellmembran hat auch Transportmechanismen. Diese ermöglichen jeder Substanz, die eingebracht wurden, weiter in das Zytosol der Bakterien zu gelangen.

04:19 Es gibt noch andere äußere Strukturen der Bakterienzelle, über die wir sprechen sollten. Diese sind hier abgebildet: die Fimbrien, die Kapsel und das Flagellum. Viele grampositive und gam-negative Bakterien haben eine äußere Kapsel. Diese besteht normalerweise aus Aminosäuren oder Zuckern.

04:37 Die Kapsel hat eine Reihe von Funktionen: sie ist ein entscheidender Faktor für die Fähigkeit zur Besiedlung einer spezifische Nische: zum Beispiel ein Organ oder eine bestimmte Umgebung.

04:48 Sie schützt die Zelle auch vor dem Austrocknen. Die Kapsel ist auch ein Abwehrmechanismus gegen Immunangriffe. Phagozytische Zellen versuchen oft Bakterien zu verschlingen. Die Kapsel kann das verhindern. Bakterien müssen sich bewegen, egal ob sie im Boden oder in deinem Darm sind. Eine der Methoden, wie sie das tun kann, ist durch eine Struktur namens Flagellum.

05:14 Dieses rotiert tatsächlich wie ein Ventilator und treiben das Bakterium vorwärts.

05:23 Die andere Art, wie sich Bakterien bewegen können, ist durch diese haarigen Strukturen auf der Außenseite, die Fimbrien oder Pili. Sie sind kürzer als das Flagellum und sind über die gesamte Oberfläche verteilt.

05:33 Die meisten gramnegativen Bakterien haben Pili. Ein paar grampositive haben auch Pili, aber nicht alle von ihnen. Pili können Bakterien helfen sich an Oberflächen anzuheften. Es kann eine Schleimhaut sein, in den Atemwege oder im Magen-Darm-Trakt.

05:49 Die Pili helfen den Bakterien auch sich zu bewegen. Die Art und Weise, wie sie das tun, ist, dass sie sich auf der Oberfläche anheften, dann verschwinden sie und ein neuer Pili erscheinen hinter ihnen. Das Bakterium bewegt sich vorwärts. Dieser Zyklus wiederholt sich dann immer und immer wieder. Es ist also ein bisschen anders, als die Funktion des Flagellums.