Mikrobio - Viren, Kontrolle des mikrobiellen Wachstums, Epidemie

Sie haben entweder ein RNA-Genom oder ein DNA-Genom, aber nie beide.

Ausnahme: Retroviren haben ein RNA-Genom und ein DNA-Zwischenprodukt, bei Hepatitis B-Viren ist es umgekehrt

• Virion: vollständiges Viruspartikel
• Nukleinsäure: Virusgenom: RNA oder DNA
• Capsid: Verpackung des Virusgenoms
• Capsomere: Bausteine des Capsids mit präzisem Wiederholungsmuster
• Nucleocapsid: Kombination von Capsid und Nukleinsäure
• Spike: Proteine an der Virushülle zur Anheftung an Wirtszellen
• Virushülle: Membran, die das Nucleocapsid umgibt

Nein! Jedes Virus hat eine extrazelluläre Form (ausserhalb der Wirtszelle) und eine intrazelluläre Form (innerhalb der Wirtszelle), die völlig unterschiedlich sind.

Ja, nicht jedes Virus hat eine Hülle.

Nackte Viren: bestehen lediglich aus dem Nucleocapsid, ohne Membran. 

Umhüllte Viren: das Nucleocapsid ist von einer Membranhülle umgeben.

• Stäbchenförmige Viren haben eine helicale Symmetrie des Capsomere
• kugelförmige Viren haben eine ikosaedrische Symmetrie

einige Bakterienviren (=Viren, die Bakterien befallen) haben nicht nur ikosaedrische Köpfe, sondern auch noch helicale Schwänze.

1. Anheftung: Das Virion bindet mit den Spikes an einen Rezeptor der Wirtzelle
2. Penetration: Das Virion dringt in die Wirtszelle ein und zerfällt in eine Bausteine (=intrazelluläre Form)
3. frühe Schritte der Replikation: Das Virus bildet mRNA, um am Ribosom der Wirtszelle die frühen Virusproteine zu bilden (zB Enzyme, die sofort benötigt werden: zur Replikation der viralen Nukleinsäure)
4. Replikation: Die virale Nukleinsäure (RNA oder DNA) wird vervielfältigt
5. Synthese von Proteinen: Das Virus bildet mRNA zur Bildung der späten Virusproteine (zB Proteine für die Virushülle)
6. Zusammenbau neuer Viruspartikel
7. Freisetzung: neue Virionen verlassen die Wirtszelle

Viren, die prokaryotische Zellen infizieren

Viren, die nach der Infektion die Wirtszelle töten

Viren, die nach der Infektion die Wirtszelle ihr Genom ins Genom der Wirtszelle einbauen ohne diese dabei zu töten. Dieser Zustand wird auch als Lysogenie bezeichnet (Die Wirtszelle selbst wird dabei als Lysogen bezeichnet)

• Art der Wirtszelle: Tierviren infizieren eukaryotische Zellen, Bakteriophagen infizieren prokaryotische Zellen
• Ort der Replikation: Tierviren replizieren im Kern oder Cytoplasma, Bakteriophagen replizieren im Cytoplasma (weil ihre Wirtszellen keinen Zellkern besitzen)
• Penetration der Wirtszelle: Tierviren gelangen meist durch Endozytose vollständig in die Wirtszelle, Bakteriophagen injizieren lediglich ihr Genom in die Wirtszelle

• COVID-19: SARS-CoV 2
• Masern: Mobilliviren
• Kinderlähmung: Poliovirus
• Grippe: Influenza-A-Virus
• Erkältung: Der Haupterreger ist das Rhinovirus
• Windpocken/Gürtelrose: Varicella-Zoster-Virus
• AIDS: HIV

Denaturierung: bei sehr hoher Temperatur verlieren so gut wie alle Makromoleküle ihre Struktur und ihre Funktionsfähigkeit.

Autoklav: abgedichteter Druckbehälter. Die Verwendung von feuchter Hitze erleichtert das Abtöten aller Mikroorganismen im Kulturmedium, einschliesslich hitzeresistenter Endosporen. (1.1 kg/cm³ Dampfdruck, 121°C, 10-15min)

bei 180°C für 30min

Abtötung aller krankheitserregenden Mikroorganismen oder Reduzierung der Zahl lebensmittelverderbender Mikroorganismen.

Es werden in der Regel nicht alle Mikroorganismen abgetötet --> keine sichere Sterilisationsmethode!

benannt nach Louis Pasteur, der als erster Hitze einsetzte, um das Verderben von Wein unter Kontrolle zu bringen.

Verwendung; Pasteurisierung von Milch zur Abtötung bakterieller Erreger von zB Typhus, Tuberkulose und zur Verhinderung der Ausbreitung von Pathogenen wie Salmonellen und E.coli, zusätzlich dient sie der Verbesserung der Haltbarkeit

Sterilisation durch Bestrahlung: zB UV Strahlen

Ein Filter besitzt Poren, die zu klein sind, um Mikroorganismen durchzulassen, aber gross genug, um Flüssigkeiten oder das Gas passieren zu lassen. Es wird zur Sterilisation hitzeempfindlicher Flüssigkeiten oder Gase benutzt.

• bakterizid: Chemikalie, die Mikroorganismen abtötet, aber nicht lysiert (Endung -zid) je nach Organismus, der abgetötet wird, unterscheidet sich das Präfix: bakterizid, fungizid, viruzid
• bakteriostatisch: Chemikalie, die das Wachstum der Mikroorganismen hemmt: bakteriostatisch, fungistatisch, virostatisch
• bakteriolytisch: Chemikalie, die Mikroorganismen lysiert, somit nimmt die Zellzahl ab oder es kann eine Trübung beobachtet werden: bakteriolytisch (zB Penicillin) 

Antiseptika sind chemische Agenzien, die Mikroorganismen abtöten oder ihr Wachstum inhibieren und die ausreichend nichttoxisch sind, um auch auf lebende Gewebe aufgetragen zu werden (nur ausserhalb des menschlichen Körpers). 

Anwendung: zum Händewaschen, Behandlung oberflächlicher Wunden (Bepanthen, Merfen, Sterilium...)

• Desinfektionsmittel: chemische Agenzien, die Mikroorganismen abtöten und auf unbelebten Gegenständen (Tische, Böden, Wände...) angewendet werden.
• Sterilisationsmittel sind Desinfektionsmittel, die unter geeigneten Bedingungen alles mikrobielle Leben abtöten können und für die Sterilisation unbelebter Objekte und Oberflächen verwendet werden (wenn Hitze oder Strahlung nicht geeignet sind)

Chemotherapeutische Agenzien sind Verbindungen, die sich für die Kontrolle von Infektionskrankheiten und Tumorerkrankungen einsetzen lassen, sie spielen in der Klinik, Tiermedizin, sowie in der Landwirtschaft eine wichtige Rolle. Ziel: Beseitigung der Erreger ohne Nebenwirkungen auf den Patienten.
2 Kategorien: synthetische Agenzien (die eigentlichen Chemotherapeutika), Antibiotika (meist aus natürlichen Quellen

• synthetische Agenzien: Wachstumsfaktoranalogon: eine Substanz, die mit einem Wachstumsfaktor verwandt ist, aber seine Verwendung blockiert. 
• Antibiotika: chemische Substanzen, die von einem Mikroorganismus produziert werden und andere Mikroorganismen abtöten oder inhibieren, sie sind Naturprodukte und meist nicht synthetisch.

• eine Substanz, die mit einem Wachstumsfaktor verwandt ist, aber seine Verwendung blockiert
• Sulfonamidmedikamente: die ersten breit eingesetzten Wachstumsfaktoranaloga, die das Wachstum von Bakterien spezifisch hemmen

• keine Wachstumsfaktoranaloga
• Klasse synthetischer antibakterieller Verbindungen, die mit bakterieller DNA-Gyrase interagieren und sie hemmen --> Bakterien können sich nicht vermehren

Halbsynthetische Antibiotika: Antibiotika, die durch chemische Modifikation im Labor wirksamer gemacht werden

Breitbandantibiotika: Antibiotika, die sowohl auf grampositive als auch auf gramnegative Bakterien wirken (normalerweise sind grampositive Bakterien empfindlicher gegenüber Antibiotika)

• charakteristische Strukturkomponente: Beta-Lactamring
• Penicillin (produziert vom Pilz Penicillium chrysogenum), Cephalosporin (produziert vom Pilz Ceohalosporium)
• grampositive
• Wirkungsmechanismus: sie inhibieren die Zellwandsynthese, indem sie fest an Transpeptidasen binden --> die Transpeptidasen können somit nicht mehr an die Aminosäuren binden, die für die Quervernetzung der Zellwand wichtig sind --> Zellwand wird schwächer und von Autolysinen verdaut.

• Problematik Viruskontrolle: virale Strukturen und Funktionen sind stark in die Funktionen der Wirtzelle integriert --> Toxizitätsgefahr für den Wirt!
  Bsp: Nucleosidanaloga, Nucleotidanaloga
• Problematik Pilzkontrolle: Da Pilze Eukaryoten sind, gleicht ihre zelluläre Maschinerie der von höheren Tieren und Menschen --> Toxitätsgefahr für den Wirt --> viele Antipilzmedikamente dürfen nur oberflächlich angewendet werden.
  Bsp.:Ergosterininhibitor

• ihnen fehlt die Struktur, auf die das Antibiotikum wirkt oder sie sind undurchlässig für das Antibiotiku
• Multidrug-Efflux-Pumpe: Hierdurch können einige Mikroorganismen das Antibiotikum wieder aus der Zelle herauspumpen
• Das Antibiotikum wird in eine inaktive Form umgewandelt
• Der Mikroorganismus verändert seinen Stoffwechsel
• Angriffort des Antibiotikums wird verändert --> Antibiotika kann nicht mehr binden

Mikroorganismen sind sublethalen Dosen ausgesetzt --> Selektion resistenter Bakterienstämme

• Epidemie: das ungewöhnlich häufige Auftreten einer Krankheit in einer begrenzten Region innerhalb kurzer Zeit
• Pandemie: eine Erkrankung, die sich in relativ kurzer Zeit über das ganze Volk ausbreitet
• Endemie: Eine Infektion, die ständig vorhanden ist, meist mit geringer Häufigkeit, sie tritt in einer begrenzter Region oder in einer bestimmten Population auf

• Herdepidemie (=comon-source-Epidemie): Eine Epidemie, die durch die Infektion einer grossen Zahl von Menschen über eine einzige kontaminierte Quelle entsteht (zB Vergiftung durch Wasser oder Darmpathodenen kontaminierte Lebensmittel aufgrund mangelnder Hygiene)
  --> schneller Anstieg der Inzidenz
• Wirt-zu-Wirt-Epidemie: Eine Epidemie, die durch direkten Zugang zwischen Personen entsteht und die gekennzeichnet ist durch einen allmählichen Anstieg und Abfall der Zahl der Fälle.

• Inzidenz: Die Zahl der Neuerkrankungen in einer Population in einem bestimmten Zeitraum (=Anzahl der Fälle)
• Prävalenz: Häufigkeit einer Krankheit oder eines Symptoms in einer Population zu einem bestimmten Zeitpunkt/Stichtag (Anteil der bereits Erkrankten (P= Menge der Betroffenen/Menge insgesamt)
• Morbidität: Überbegriff für die Prävalenz: Anzahl der kranken Personen in einer Bevölkerung zu einem bestimmten Zeitraum (hier wird nicht zwischen Inzidenz und Prävalenz unterschieden)
• Mortalität: Zahl der an einer bestimmten Krankheit gestorbenen Personen in einer Bevölkerung innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (Die Letalität ist die Sterberate unter den Erkrankten und nicht in der Gesamtpopulation)
• Vehikel (Überträger): unbelebte Pathogenquelle, über die sich eine grosse Zahl von Personen infiziert, übliche Überträer sind Lebensmittel und Wasser
• Vektor: ein lebender Faktor, der ein Pathogen überträgt
• Fomite: unbelebte Objekte, die, wenn sie mit einem keimfähigen Pathogen kontaminiert sind, diesen auf einen Wirtsorganismus übertragen können
• Träger: infizierte Personen ohne offensichtliche Anzeichen einer klinischen Erkrankung, die eine Krankheit verbreiten können
• Reservoir: Orte, wo keimfähige Infektionserreger überleben und wo sich Personen infizieren können
• Zoonose: Eine Krankheit, bei welcher der Erreger vor allem bei Zieren vorkommt aber auf den Menschen übertragen werden kann

• ermitteln und töten erkrankter Tiere, um die Übetragung auf den Menschen einzudämmen/zu verhindern 
• Zunahme des Lebensstandards, bessere Ernährung, weniger überfüllte Wohnräume, bessere Arbeitsbedingungen, bessere Hygiene
• Pasteurisierung von Milch, um die Ausbreitung von Rindertuberkulose auf Menschen zu verhindern
• Wasseraufreinigungsverfahren
• Lebensmittelschutzgesetze
• Überwachung, Registrierung
• Quarantäne: kein Kontakt mit Nicht-Infizierten, dauert so lange, wie der längste Zeitrum, in dem bei einer bestimmten Krankheit Ansteckungsgefahr besteht

• Forschungsstation im Zika Forest in Entebbe (Uganda)
• Schwangere während dem ersten Trimester: Schädigung des Fetus (Microcephalie, Guillain-Barré Syndrom)
• Übertragung durch Aedes-Moskito

• SARS = Severe Acute Respiratory Syndrome
• Erreger: ein bisher unbekanntes Corona-Virus, heute als SARS-assoziiertes Corona-Virus (SARS-CoV) bezeichnet
• Symptome: diffus und ähneln denen einer saisonalen Grippe. Charakteristisch ist die Entzündung der Lunge (atypische Lungenentzündung = Pneumie), in schweren Fällen gefolgt vom Tod durch das Versagen lebenswichtiger Organe.

• Influenza A-Virus H1N1, Spanische Grippe, Schweinegrippe
• H5N1, Vogelgrippe