Allgemeine Mikrobiologie

16 RegulationdesStoffwechselsunddesZellaufbausvonBakterien
Bezogen auf ihr Zellvolumen besitzen Bakterien eine große
Oberfläche. Sie sind damit ihrer Umwelt intensiv ausgesetzt
(Kap.1).AußerdemhabensiekaumMöglichkeiten,dasextrazelluläreMilieukonstantzuhaltenundmüssendeshalbZellaufbau
und -funktionen schnell an veränderte Verhältnisse anpassen.
DieFähigkeitzurRegulationdesStoffwechsels,derHomöostase
undderZellzusammensetzungistdeshalbeinewichtigeVoraussetzungfürÜberlebenundoptimalesWachstum.
VieleBakterienbesitzeneinenvielseitigenStoffwechsel.Fakultativ
anaerobe Bakterien können durch aerobe Respiration,
anaerobeRespirationoderGärungEnergiefürdasWachstum
gewinnenundstellensichsoaufdasSauerstoff-undNährstoffangebot
ein. Änderungen der Temperatur, des pH-Wertes,
derOsmolarität,derArtderStickstoffquelleundandererParametererfordernweitereAnpassungen.DieBakterienregistrieren
diese Parameter und adaptieren an neue Bedingungen.
Dazu ist eine aufwändige Ausstattung an sensorischen und
regulatorischenProteinennotwendig.
Viele Enzyme des Bau- undEnergiestoffwechsels werden nur
bei Bedarf gebildet. Dies ist nicht nur ökonomisch, sondern
stelltauchsicher,dasskeinekonkurrierendenundsichgegenseitig
schädigenden Reaktionen ablaufen. Außerdem können
BakterienausPlatzgründennichtdieProteinefürallealternativenWegegleichzeitiginoptimalerKonzentrationenthalten.
NurwenigeGenewerdennichtüberihreExpressionreguliert,
wie z. B. die Gene der Glykolyse, die konstitutiv exprimiert
werden(Haushaltsgene).VieleBakterien,wieE.coli,besitzen
mehrere hundert Gene, das sind 5–10% aller Gene, deren
ProdukteregulatorischeodersensorischeFunktionhaben.
Neben klassischen Mechanismen der posttranslationalen
Regulation von Enzymaktivitäten werden Transkriptions- und
Translationskontrolle und viele weitere Mechanismen zur
Steuerung von Genfunktionen eingesetzt. Um die Aktivität
vonGenenundProteinenzu regulieren, wirddie DNA-StrukturdurchRekombinationoderchemischeModifikationverändert,
regulatorische RNA synthetisiert und Proteine gezielt
abgebaut. Die Regulationsmechanismen der verschiedenen
Organismensindumsounterschiedlicher,jeweiterdiebetreffendenOrganismensystematischvoneinanderentferntsind.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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