Affekacke Bakterien, Antibiotika und Viren

• Hemmstoffe der Zellwandsynthese
  Penicillin und Cephalosporine
• Auf genetischer Ebene wirkende Antibiotika
  1. Hemmstoffe der Nukleotid-Biosynthese / Folsäure-Biosynthese / Folsäureantagonisten (Sulfonamide)
     Funktionieren, da Menschen Folsäure als Vitamin aufnhemen, Bakterien selbst synthetisieren und nicht aufnehmen
  2. Hemmstoffe der Transkription (Rifampicin)
     Hemmt RNA-Polymerase (da Neigung zu Resistenz nur in Kombination mit anderen Medikamenten zur Behandlung von Tbc und Lepra)
  3. Hemmstoffe der Translation
     • Tetrazykline (30 S-Untereinheit-Inhibitor)
       Hemmen Anlagerung der aatRNA an mRNA
     • Aminoglykoside: Streptomycin/Gentamicin (30 S-Untereinheit-Inhibitor)
       Ausbildung falscher aatRNA
     • Makrolide: Erythromycin (50 S-Untereinheit-Inhibitor)
       Hemmen Weiterrücken des Ribosoms an mRNA
     • Chloramphenicol / Lincosamide(Clydamycin) (50 S-Untereinheit-Inhibitor)
       Hemmt die Synthese von Peptidbungen bei der PBS
  4. Hemmstoffe der DNA-Replikation (Gyrasehemmer)
     Irreversible Hemmung der Topoisomerase II (Gyrase), auch 4-Chinolone genannt

• Natürliche Resistenz
  Aufgrund des Aufbaus ergibt sich für einige Bakterien eine Resistenz gegen verschiedene Anitbiotika
  Bsp: Mykoplasmen haben keine Zellwand, daher Pinicillin (Hemmumg Zellwandsynthese) wirkungslos
• Erworbene Resistenz
  1. Bakterielle Enzyme, die Antibiotika direkt inaktivieren (z.B. Penicillinasen)
  2. Verlangsamte Aufnahme oder beschleugnite Ausscheidung von Antiobiotika
  3. Veränderung des ursprünglichen Antibiotika-Angriffsortes

Daher muss antibakterielle Therapie immer in ausreichenden Dosen erfolgen, da sich sonst durch evolutionären Druck leichter Resistenzen entwickeln

• Wirtsspezifisch
  • Bakteriphagen (befallen Bakterien)
  • Viroide (Kulturpflanzen)
  • Humanpathogene Viren
• Bestehen aus Nukleinsäure, Proteinkapsel (Kapsid) und ggf Lipid-Hülle aus Zellmembranbestandsteilen der ehemaligen Wirtszelle
• RNA !oder! DNA
• Kein eigener Stoffwechsel (Enzyme zur PBS oder Energieerzeugung) ⇒ Intrazellulärer Parasit
• Kein Lebewesen, kein Nicht-Lebewesen

Transkription

• eine einzige RNA-Polymerase
• keine Introns oder Poly-A-Schwanz (weit weniger Komplex als bei Eukaryonten, mRNA sofort funktionsfähig)
• rRNA entsteht aus 30S-Vorläufer-RNA-Molekül, aus denen rRNA mit 23S, 16S und 5S herausgeschnitten wird

Translation

• ProtBioSyn funktioniert ähnlich den Eukaryonten, Unterschied liegt in Starter Aminosäure (Prokaryonten = Methionin zu N-Formyl-Methionin (fMet) modifiziert)
• Andere Ribosomen (70S mit 50S und 20S Untereinheit, wie Mitochondrien). Diese bestehen aus den 3 verschiedenen rRNA-Arten und div. Proteinen.
  Wichtige Erkenntnis für selektive Hemmung der Ribosom-Untereinheiten bei Antibiotika-Therapien

Replikation

• Ein Replikationsursprung (ori) mit bidirektionaler Repilkation (in beide Richtungen der Ring-DNA)
• Topoisomerase II, die Gyrase, wichtig für antibiotische Hemmung mittels Gyrasehemmern (irreversible Blockierung)

Immer vorhanden:

• Zellkernäquivalent (Nukleoid) bestehend aus einem ringförmigen Chromosom
  →Keine Trennung von Erbgut und Translationsmaschinerie
• Cytoplasmembran
• Cytoplasma
• Ribosomen (70S-Ribosom bestehen aus 50S und 30S Untereinheiten)

In Abhängigkeit des Bakteriums

• Plasmid (kleine, ringförmige DNA. Enthält Informationen zu Virulenzfaktoren und Resitenzen gg. Antibiotika)
• Thylakoide oder Chlorosomen (dienen der ATP-Gewinnung aus Licht (Phototrophie))
• Zellwannd (Gram-positiv dick, Gram-negativ dünn)
• Zweite, äußere Zellmembran bei Gram-negativen Bakterien
• Prokaryontische Flagelle(n) (Proteinfäden, die durch Rotation wie ein Propeller funktionieren)
• Pilus/Pili typisch für gram-negativen (Anheften, DNA-Austausch (Konjugation))
• Schleimhülle
• Glasvesikel

Einfärben mit blauer Farbe → Spülen → Einfärben mit roter Farbe ⇒

• Rot ⇒ Gram-negativ
  Bakterien mit 2 Phospholipid-Doppelschichten (Membran) umgeben relativ dünne Zellwand (daher leichteres auswaschen der zunächst blauen Farbe).
  Ünerwiegend Stäbchen
• Blau-Violett ⇒ Gram-positiv
  Dicke äußere Zellwand und keine äußere Membran. Daher schwereres auswaschen der blauen Farbe.
  Aufgrund fehlender äußerer Membran: höhere Permeabilität für exogene Substanzen.
  Überwiegend Kokken

Von großer Bedeutung für Unterscheidung der Pathogenität und für Auswahl von Antibiotika

Bakterien sind die wichtigsten Vetreter der Prokaryonten

• Kokken (Kugelförmige Bakterien, z.B. Streptococcus Mutans (Karies))
• Stäbchen (Salmonellen, Escherichia coli (E. coli)
• Andere
  • Spirochäten (z.B. Syphiliserreger)
  • Mykoplasmen (keine Zellwand)
  • obilgate Zellparasiten (können nur intrazellulär überleben)

• Behüllte Viren
  • Doppelsträngige DNA-Viren ⇒ dsDNA-Virus
    Orthopoxvirus variola (Pocken), Herpes
  • Einzel(+)-Strang-RNA-Viren ⇒ ss(+)RNA-Virus
    West-Nil-Virus (West-Nil-Fieber)
    Retroviren (enthalten Reverse-Transkriptase ⇒ Umwandlung RNA→DNA): HIV, Onkoviren
  • Einzel(-)-Strang-RNA-Viren ⇒ ss(-)RNA-Virus
    Ebolavirus
• Unbehüllte Viren
  • Doppelsträngige DNA-Viren ⇒ dsDNA-Virus
    Humane Papillonviren
  • Einzelsträngige DNA-Viren ⇒ ssDNA-Virus
    Parvovirus B19 (Ringelröteln)
  • Doppelsträngige RNA-Viren ⇒ dsRNA-Virus
    Rotavirus (Durchfall)
  • Einzel(+)-Strang-RNA-Viren ⇒ ss(+)RNA-Virus
    Norovirus (Brechdurchfall)

1. Absorbtion - Kontakt mit Wirtszelle (spez. Rezeptoren
2. Injektion - Partikelaufnahme (Endozytose, Fusion, Penetration)
3. Uncoating - Freisetzen der Nukleinsäure
4. Expression - Virale Gene werden exprimiert
5. Replikation - Replikation des vir. Genoms
6. Morphogenese - Zusammenbau der Virionen
7. Freisetzung - Knospung, Sekretion, Zellyse/-tod