Mikrobiologie 2
Zellwand, Geiseln, Biofilm, Kapseln, Schleime, Sporenbildung
Zellwand, Geiseln, Biofilm, Kapseln, Schleime, Sporenbildung
Kartei Details
| Karten | 25 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Biologie |
| Stufe | Berufslehre |
| Erstellt / Aktualisiert | 17.01.2014 / 11.01.2017 |
| Weblink |
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Endosporen: Bedeutung für Mikrobiologie/Lebensmittelhersteller
- sehr hoher Aufwand für Sterilisation (Autoklav: 121°C anstatt eines Wasserbads)
- Eingeschränkte Haltbarkeit von Lebensmittel, da Lebensmittel aufgrund der Inhaltsstoffe nicht hocherhitzt werden können.
- Geringe LM-Qualität bei sporenhemmenden Temperaturen
- Identifizierungsmerkmal in der mikrobiologischen Diagnostik
- Unvermeidbarer Lebensmittelverderb (Käse/Blärisse)
- Verwendung als dauerhafte biologische Waffe (Bac. anthracis - Milzbrand)
Aufbau einer Spore
1. Schutzhülle
2. Zellwand
3. Zellmembran
4. Cytoplasma
5. Protein-Schutzhülle
6. DNA
Auslöser der Sporenbildung
- Nährstoffmangel
- Anhäufung von Stoffwechselprodukten
- subletal (noch nicht tötende), langsam wachsende Hitze
- MnSO4 (im Labor)
Unterschiede / Gemeinsamkeiten zwischen Mutterzelle/Spore
Resistenz (Hitze): bis 65-80°C; bis 80-120°C
Resistenz (Desenfiktionsmittel): gering, sehr hoch
Resistenz (Strahlung): gering, mittel
Empfindlichkeit (Lysozym): +; -
Anfärbarkeit/Entfärbung: +; o. Hite-, mit Hitze +
Mikr. Bild (Hellfeld): durchsichtig, dunkel (theoret.)
Mikr. Bild (Hellfeld/Sporenfärbung): durchsichtig, grün
Mikr. Bild (Phasenkontrast): dunkel; hell
Wassergehalt: 85%; 10%
Enzymatische Akt./Stoffwechsel: +; -
mRNA: +; -
kleine säurelösliche Proteine (SASP's): -, +
CS-Dipocolinat: -, +
Wirkungsweise von Enzymen (Zellwand)
Lysozym: Sekret in der Tränenflüssigkeit/Nasenschlemhaut → unspezifische Abwehr von Bakt.; direkter Angriff der Grundringe zwischen MurNAc und Glc-NAc → Zerfall der Zellwand
Beta-Lactam-Antibiotika: Penicillin, Oxacillin, Cephalosporin → Wirkung nur auf die Zellwände wachsender Zellen
⇒ Muroendopeptidase: Zelleigen spaltet die ZW zwischen den Tetrapeptiden, um neue Bausteine einfügen zu können)
⇒ DD-Transpeptidase verknüpft neue Bausteine mit der bisherigen Struktur
⇒ Penicillin: dockt an DD-Tr. an und verbindet sich irreversibel
→ Destabilisierung der Zellwand
→ Lyse (Auflösung) der Zelle beim osmotischen Innendruck
Möglichkeiten der Resistenzbildung
- ß-Lactamase spaltet den Lactam-Ring → Inaktivierung von Penicillin
- sturkturelle Veränderung der DD-Transpeptidase
1. empfindlich
2. resistent (Veränderung des Wirkungsortes)
Zellwand (Bakterie): Bedeutung für die Zelle
- Zusammenhalt der Zellinhaltsstoffe
- Schutz vor Deplasmolyse (Zerplatzen aufgrund des Zellinnendrucks)
Zellwand (Bakterie): Bedeutung für Mikrobiologie
- Andockstelle für tierische Antikörper (Verklumpung → Behinderung des Stoffwechsels → Basis für spezielle Verdauung durch Fresszellen (Makrophyten))
- Angriffsstelle für verschiedene Antibiotika
- Angriffsstelle für Lysozym (tierisches Abwehrsystem in der Nasenschleimhaut/Tränenflüssigkeit) → Bildung von Endosporen
Grundbausteine der Zellwand
1. N-Acetyl-Glucosamin
2. N-Acetyl-Muraminsäure
3. D-Alanin
4. D-Glutaminsäure
5. Diaminopimelinsäure
6. L-Alanin
Zellwand (Bakterie): Funktionelle Gruppen
- COOH
- NH2
- OH
Zellwand (Bakterie): Bindungen
NAcMur & NAcGlu: OH + OH (Wasser)
NacMur - Ala: COOH + HNH (Wasser)
⇒ peptidische Bindung!
Kostruktion der Zellwand (Bakterie)
1. Protoplast wir von zahlreichen Ringen umgeben.
2. Grundringe bestehen aus einer Kette zweier sich abwechselnden Molekülen (NAcMur & NAcGlu)
3. Enes der beiden Moleküle (NAcMur) binden Ala peptidisch als Seitenverzweigung.
4. Ala wird durch weitere peptidische Bindungen mit (Glu, Dpm, Ala) zu einem Tetrapeptid aufgebaut
5. Die nenbeneinander liegende Grundringe werden über derer Tetrapeptide (Seiterverzweigung) miteinander verbunden
6. Die Bindung erfolgt über die 2. COOH-Gruppe der Dpm und die NH2-Gruppe des Ala peptidisch.
Ablauf von Sporenbildung
1. Replikation des genetischen Materials
2. Inäquale Zellteilung - Sporenteil enthält nur ein Teil des Genoms
3. Sporenprotoplast wird von Cytoplasmamembran der Mutterzelle umwachsen und eingehült → Endocytose ähnlicher Prozess
4. Bildung von Sporenwand (Hülle macht 50 % der Trockenmasse der Spore aus)
5. Stirbt vegetative Zelle ab, wird Spore freigesetzt.
6. Keimung
Sporenbildende Arten
⇒ generell GRAM-pos.
⇒ generell Stäbchen
aerob / fakultativ anaerob
Bacillus ssp
- megaterium
- subtilis
- mycoides
- anthracis
zwingend anaerob:
Chlostidium ssp.
- butyrium (Buttersäure)
- tetani (Wundstarkrampf)
- botulium (Botulismus)
- difficile (Magen-Darm-Enz.)
Diagnostik (Sporen)
1. Hitze-Ethanol-Test
2. Phasenkontrast-Mikroskopie
a) Zelle → hoher H2O-Gehalt → dunkel
b) Spore → niedriger H2O-Gehalt → hell
3. Sporen-Bildung
→ Präparat
→ Hitze-Färbung mit grünem Farbstoff
→ nachhaltige Färbung des Sporenkerns
→ Gegenfärbung mit Safranin
⇒ rote Zellen
⇒ grüne Sporen
Sterilisation von Nährmedium (hitzestabil)
1. ohne Agar:
- Cycloheximid
- Antibiotika (oder Chloramphenicol)
⇒ Filtration mit 0,1 µm - Membranfilter
2. bei Agar-haltigen Medien
a) Autoklavieren der Grundsubstanzen
b) Membranfiltration der hitzestabilen Komponenten
⇒ Sterile Zugabe nach Überschreiten einer bestimmten Temp. über 25°C
Eigenschaften von Sporen
- Endospore als Ruhestadium kann lange überdauern
- hohe Resistenz gegen:
► Hitze
► Kälte
► Austrocknung
► verschiedene Arten von Strahlung
► chem. Agentien
► Lysozym
► extreme pH-Werte
Faktoren der Resistenzprägung
1. Schutzhülle
- Reduzierte Wärmeleitung
- Barriere für Chemikalien
2. Ca-Dipicolinat:
- Eingabe in die Zelle
- Stabilisierung / Schutz vor thermischen Schwingungen
3. Reduzierung des Wassergehalts:
- Frostschutz
- Verhinderung von Stoffwechsel/Nährstoffverbrauch
- geringe Wärmeleitung → DNA
4. SASP
- DNA-Schutzhülle aus Proteinen
Bekapselung der Baktetrie: Kapsel (Def)
Kapsel = weiche bis feste Schicht aus Polysacchariden und Proteinen (Glykokalix)
viele Zellen mit Kapseln bilden einen Biofilm
Vertreter (mit Kapsel)
- Macrococcus
- Micrococcus
- Bacillus
- Chlostridium
- Lactobacillus
- Listeria
- Streptomyces
Wirkung (Kapsel)
1. Schutz vor dem menschlichen Immunsystem
a) Verhinderung der Antigene-Antikörper-Reaktion → keine Verklumpung → sehr langsamer Verdau der Zellen
b) Erschwerung des enzymatischen Angriffs durch Makrophagen (weiße Blutkörperchen)
2. Unterstützung der Anheftung der Zellen an Oberflächen (Schliemhäute, ...) als 1. Schritt der Angriffe
Diagnostik (Kapsel)
"Tusche-Präparat" in mikroskopischen Bild (Hellbild)
→ "heller Hof"
Begeißelung (Typen)
a) polar / unpolar / peritrich
b) monotrich / polotrich (einfach / mehrfach)
Begeißelung (Dignostik)
Mikroskopische Feststellung der Beweglichkeit
Nachweis (GRAM-pos, GRAM-neg)
1. KOH-Methode: Zerstörung d. Zellwand GRAM-neg. Bakterien. Duch die Lyse wird die DNA frei → viskose Fäden
2. Pinicillinwirkung: positiv (GRAM-pos); negativ (GRAM-neg)
3. Zellwandanhägsel: Antigene: Lipoteichonsäure (GRAM-pos), LIpopolysaccharide (GRAM-neg) → spezifische Andockstelle für Antikörper, Bakteriophagen
4. Endo-Toxine: - (GRAM-pos), + (GRAM-neg.; Fragmente der äußeren Membran)
