01.1 Methoden der Kontrolle des Wachstums von MOs im Detail

Question 1

Welche Methoden gehören zur Hitzesterilisation?

Answer 1

• Heißluftsterilisation (dazu gehört Ausglühen und Abflammen)
• Sterilisation mit Wasserdampf (feuchte Hitze)
• Pasteurisierung

Question 2

Prinzip der Hitzesterilisation?

Answer 2

• alle MOs besitzen eine Maximaltemperatur → darüber nimmt die Lebensfähigkeit ab bzw. ist Wachstum nicht mehr möglich
• da bei sehr hohen Temperaturen Makromoleküle (Denaturierung der Proteine, Zusammenbruch der Membran) ihre Struktur und ihre Funktionsfähigkeit verlieren → Denaturierung

Question 3

Wie ist die dezimale Reduktionszeit definiert? Wofür wird sie angewendet?

Answer 3

• = Zeit, die erforderlich ist, um unter genau festgelegten Bedingungen (z.B. bei einer bestimmten Temperatur), die Ausgangskeimzahl um eine Zehenerpotenz herabzusetzen (d.h. nur noch 10% der Ausgangspopulation ist lebensfähig)
• Anwendung: zur Messung der Wirksamkeit von Hitze als Sterilisation

Question 4

Wie ist die mathematische Abhängigkeit zwischen der dezimalen Reduktionszeit D und der Temperatur

Answer 4

exponentiell

Question 5

Wovon kann die Wirksamkeit der Hitzesterilisation abhängen?

Answer 5

• Art des MO
• Alter und Funktionszustand der Kultur [vegetative Zellen oder Sporen? (es muss immer von einer Mischpopulation ausgegangen werden)]
• Milieubedingungen (z.B. pH)
• Ausgangskeimzahl → je höher, desto länger oder desto heißer

Question 6

Infwiefern beeinflussen die Milieubedingungen einer Kultur die Wirksamkeit der Hitzesterilisation?

Answer 6

• schnellere Abtötung bei saurem pH→ saure Nahrungsmittel (Tomaten, Früchte) sind einfacher/schneller zu sterilisieren als pH-neutrale Lebensmittel (Mais, Getreide, Bohnen)
• Medium beeinflusst Abtötungsrate (relevant für Nahrungsmittelkonserven)
• Hohe Konzentrationen von Zuckern, Proteinen und Fetten erhöhen die Resistenz gegen Hitze

Question 7

Welche Faktoren, die im Design der Sterilisation einstellbar sind, beeinflussen die Wirksamkeit der Hitzesterilisation?

Answer 7

• Im Allgemeinen: Hitzeabtötung ist mit zunehmender Temperatur besser
• desto länger, desto besser
• Art der Hitze:
• Feuchte Hitze hat eine bessere Durchdringungskraft als trockene Hitze
• bei einer spezifischen Temperatur tötet feuchte Hitze Zellen schneller ab als trockene Hitze

Question 8

Beschreibe kurz Heißluftsterilisation

Answer 8

• Heißluft (trockene Luft) von 180° kann innerhalb von 30 min die Inaktivierung aller MOs herbeiführen
• einfaches Verfahren

Question 9

Welche Materialien sind für Heißluftsterilisation geeignet?

Answer 9

• Nur dort einsetzbar wo hitzestabile Materialien behandelt werden sollen: Glas, Keramik, Metall, Glaspipetten

Question 10

Welche Materialien sind für Heißluftsterilisation nicht geeignet?

Answer 10

• Flüssigkeiten
• Textilien
• Kunststoffe

Question 11

Vorteile der Heißluftsterilisation

Answer 11

• Metallgeräte korrodieren nicht
• keine nachträgliche Trocknung des Sterilguts erforderlich

Question 12

Wie nennt man einen Heißluftsterilisator? Wie lang sind die Trockenschritte?

Answer 12

• Trockenschrank
• 6 bis 24 Stunden Trockenschritte

Question 13

Wie wird das Sterilgut vorbereitet, bevor es in den Trockenschrank gelegt wird?

Answer 13

• muss sauber (partikelfrei) und trocken sein
• Aluminiumfolie als Verpackungsmaterial
• Ausreichend Abstand zwischen dem Sterilisiergütern
• Schraubverbindungen nur lose aufsetzen
• Verwendung von Indikatorbändern oder -etiketten

Question 14

Warum werden thermophile MOs für die Praxis der Sterilisation außer Betracht gelassen?

Answer 14

• sind für Menschen apathogen
• Wahrscheinlichkeit gering, dass sie in der Raumluft, im Labor vorliegen

Question 15

Welche Flamme wird beim Ausglühen und Abflammen verwendet? Eigenschaften?

Answer 15

• nichtleuchtende, prasselnde Flamme (ig rauschende Flamme) mit einem hellblauen Innenkegel (ca. 300°C)
• Außenkegel ca. 1500°C
• Luftzufuhr beim Bunsenbrenner öffnen

Question 16

Was macht man beim Ausglühen?

Answer 16

• Impföse -oder nadel bzw. andere Instrumente aus Metall bis zur Rotglut erhitzen → erst dann sterilisiert
• Instrumente vor der Benutzung ausreichend abkühlen!

Question 17

Was macht man beim Abflammen?

Answer 17

• zur oberflächlichen Sterilisation: Flaschenhals, Glasgefäß am Rund kurz durch die Flamme ziehen oder
• eintauchen in Ethanol und abschließendes Abtrennen des anhaftenden Alkohols in der Bunsenbrennerflamme
• keine sichere Sterilisation!

Question 18

Für welche Materialien ist das Abflammen geeignet?

Answer 18

• Instrumente aus Metall, Glas oder Porzellan (kein Plastik!)

Question 19

Wie wird die Sterilisation mit Wasserdampf noch genannt?

Answer 19

Autoklavieren

Question 20

Prinzip der Sterilisation mit Wasserdampf

Answer 20

• Wasser wird unter Druck gesetzt → gesättigter Wasserdampf
• → wird im Autoklav gemacht: Temperatur von 121°C

Question 21

Vorteile der Sterilisation mit Wasserdampf

Answer 21

• sicherste Sterilisationsmethode
• wirksamer als trockene Hitze bei gleicher Temperatur, weil der Energiegehalt von Wasserdampf größer ist
• feuchte Hitze hat eine bessere Durchdringungskraft als trockene Hitze
• Autoklavieren ist ein technisch relativ einfaches Verfahren
• tötet hitzeresistente Endosporen ab, weil dies erfordert die Erhitzung auf >100°C bei gleichzeitiger Anwendung von Druck und heißem Dampf (ich weiß nicht, ob Heißluftsterilisation von 180°C Endosporen nicht auch abtöten kann)

Question 22

Nachteil der Sterilisation mit Wasserdampf

Answer 22

Sterilgut wird durch den Wasserdampf feucht

Question 23

Wie sind die Einstellungen im Autoklav gestellt? Was sind die dezimale Reduktionszeiten für Endosporen und vegetative Zellen?

Answer 23

• üblicherweise 2 bar, 121° für 10-20 min
• D_121°C = 4-5 min für Endosporen
• D_65°C = 0,1-0,5 min für vegetative Zellen

Question 24

Sterilisation mit Wasserdampf sind geeignet für folgende Materialien

Answer 24

• Methode der Wahl bei: Flüssigartikel, viele Kunststoffartikel, Textilien
• Metalle
• Glaswaren

Question 25

Vorbereitung des Sterilisierguts bei Sterilisation mit Wasserdampf

Answer 25

* leere Gefäße müssen sauber sein * Verpackungsmaterial locker anbringen * Gefäße mit Flüssigkeiten nicht ganz voll auffüllen * dampfdurchlässige Verschlüsse nur lose aufsetzen und Schraubverschlüsse mit einer Viertel bis halben Drehung leicht öffnen * nicht zu dicht packen * Autoklavierindikator verwenden

Question 26

Skizziere den Ablauf der Sterilisation im Autoklav

Answer 26


Question 27

Funktionsweise der Pasteurisierung

Answer 27

* setzt präzise kontrollierte Wärme ein, um die Mikrobenpopulation von hitzeempfindlichen Flüssigkeiten wie Milch zu reduzieren * → erhöht die Haltbarkeit von verderblichen Flüssigkeiten

Question 28

Nachteil der Pasteurisierung

Answer 28

tötet nicht alle MOs ab → keine Sterilisation

Question 29

Welche Strahlung wird verwendet im Rahmen der Sterilisierung?

Answer 29

* energiereiche, ionsierende Strahlung: * UV-Strahlung * Röntgen-Strahlung * Gamma-Strahlung

Question 30

Eigenschaften der UV-Strahlung und Anwendung

Answer 30

* geringe Eindringtiefe * Verminderung der Keimzahl in der Raumluft, Oberflächen und Stoffen, die kein UV-Licht absorbieren (z.B. Wasser) * UV-Strahlung kann feste lichtundurchlässige oder lichtabsorbierende Oberflächen nicht durchdringen (⇒ keine komplette Sterilisation) → z.B. können Konservendosen oder medizinische Kleidung so nicht sterilisiert werden

Question 31

Wirkungsweise von UV-Strahlung

Answer 31

UV-Strahlung zwischen 220-300 (UV-C) wird von Nukleinsäuren absorbiert (Wirkungsoptimum bei DNA: 260 nm) → bewirkt Mutationen oder Brüchen in der DNA ⇒ Tod

Question 32

konkrete Anwendung von UV-Strahlung im Labor

Answer 32

Sicherheitswerkbänke im Labor sind mit germiziden UV-Lichtlampen ausgestattet, um vor und nach der Arbeit an diesem Platz die Arbeitsflächen zu dekontaminieren

Question 33

Wirkungsweise elektromagnetischer Strahlung (Röngten- und Gamma-Strahlung) bei der Sterilisation

Answer 33

Kollision von Strahlungspartikeln mit Molekülen ⇒ Freisetzung von Elektronen bzw. Hydroxylradikale → zerstören/verändern chemisch Biopolymere (DNA, Proteine)

Question 34

Anwendungsbereiche der elektromagnetischen Strahlung (Röngten- und Gamma-Strahlung)

Answer 34

* Einsatz in unterschiedlichen Bereichen (medizinischer Bereich, Nahrungsmittelindustrie) → Operationsbesteck, Plastikverbrauchsmittel, Medikamente, zu transplantierendes Gewebe * Einige Lebensmittel (Gemüse, Geflügel, Fleischprodukte, Gewürze) werden routinemäßig bestrahlt, um sicherzustellen, dass sie steril sind oder zumindest frei von Pathogenen und Insekten (nicht in Europa erlaubt)

Question 35

Was ist das Röntgen?

Answer 35

Strahlungseinheit, mit der man einen Energiestoß aus einer Strahlungsquelle misst

Question 36

Warum wird Röntgen- und Gammastrahlen verwendet?

Answer 36

besitzen genügend Energie und Durchstrahlungskraft

Question 37

Nachteil von Sterilisierung durch Strahlung

Answer 37

* Abtötung von Endosporen durch ionisierende Strahlung ist schwerer als die vegetativer Zellen * Viren sind ebenfalls schwerer abzutöten als Bakterien

Question 38

Funktionsweise der Filtersterilisation

Answer 38

* Entfernung von Bakterien, Pilzen (auch tote MOs) aus Flüssigkeiten und Gasen * i.d.R. Abtrennung von Viren nicht möglich, weil sie meist zu klein sind * es muss die Größenordnung der auszuschließenden Kontamination berücksichtigt werden * einige der größten Mikrobenzellen: Durchmesser von 10 µm, kleinsten Bakterien: 0,3 µm

Question 39

Filtersterilisation ist geeignet für

Answer 39

hitzeempfindliche Gase und Flüssigkeiten

Question 40

Filtersterilisation: Arten von Filter

Answer 40

* Tiefenfilter * Membranfilter * etc.

Question 41

Definition: Antimikrobielle Wirkstoffen

Answer 41

natürliche oder chemische Substanzen, die das Wachstum von MOs verhindern oder diese abtöten

Question 42

Welche "Stoffklassen" gehören zu den antimikrobiellen Wirkstoffen

Answer 42

* Bacteriozide, Fungizide und virizide Wirkstoffe * bacteriostatische, fungistatische und virostatische Wirkstoffe * lytische Agenzien

Question 43

Beschreibe bacteriozide, fungizide und virizide Wirkstoffe

Answer 43

* Nachsilbe -*zid →* Abtötung von MOs * binden sehr fest an zelluläre Ziele und werden durch Verdünnungseffekte nicht beeinflusst * töten die Zelle, jedoch keine Lyse * keine Zerstörung der Zellen → Gesamtzellzahl bleibt konstant

Question 44

Beschreibe bacteriostatische, fungistatische und virostatische Wirkstoffe

Answer 44

* Nachsilbe -statika → wachstumshemmend * Hemmstoffe der Proteinbiosynthese (Wirkung durch Bindung an Ribosomen) * Verdünnungseffekt: nimmt die Konzentratin des Mittels ab, nehmen die MOs ihr Wachstum wieder auf *bei Zugabe bleibt die Gesamt- bzw. Lebendzellzahl konstant (kein Wachstum) * manche Antibiotika wirken auf diese Weise

Question 45

Beschreibe lytische Agenzien

Answer 45

* Abtötung der MOs durch Zelllyse * wirkt sich auf Lebend- und Gesamtkeimzahl aus * Feststellung durch Abnahme der Zellzahl bzw. Trübung der Kultur * dazu gehören Antibiotika, die die Zellwandsynthese zerstören (z.B. Penicillin), und Detergenzien, die die Zellmembran zerstören (z.B. Tenside, oberflächenaktive Verbindungen)

Question 46

Funktion von Antiseptika

Answer 46

töten MOs ab oder hemmen ihr Wachstum

Question 47

Anwendung von Antiseptika

Answer 47

* Toxizität ist gering genug, um sie auf lebendem Gewebe auftragen zu können * → zum Händewaschen, zur Behandlung oberflächlicher Wunden

Question 48

Antiseptika: Nenne Wirkstoffe, die dazugehörige Wirkungsweise und Verwendung

Answer 48

* Alkohol (60-80% Ethanol/Isopropanol) Proteindenaturierung; für Instrumente und Laboroberflächen * Phenolhaltige Verbindungen (Hexachlorophoren, Chlorhexidin): zerstören die Plasmamembran; Seifen, Lotion, Kosmetika, Deodorant, topische (äußerlich) Antispetika * Kationische Detergenzien: interagieren mit Phospholipiden der Cytoplsamamembran und zerstören diese; Seifen, Lotion, topische Antiseptika

Question 49

Funktion von Reinigungsmittel

Answer 49

* reduzieren die Keimzahl bis auf ein Niveau, welches als unbedenklich gilt * eliminieren MOs aber nicht vollständig

Question 50

Funktion von Desinfektionsmittel

Answer 50

töten MOs ab, nicht aber notwendigerweise Dauerstadien wie Endsporen

Question 51

Nenne Wirkstoffe von Desinfektionsmittel, die jeweilige Wirkungsweise und Verwendung

Answer 51

* Alkohol (60-80% Ethanol/Isopropanol) Proteindenaturierung; für Instrumente und Laboroberflächen * Kationische Detergenzien: interagieren mit Phospholipiden der Cytoplsamamembran und zerstören diese; Desinfektionsmittel und Reinigungsmittel für medizinische Instrumente, Geräte zur Lebensmittelherstellung und Molkereiausstattung * Formaldehyd: Alkylierendes Agens; zur Desinfektion von Oberflächen * Ozon: starkes Oxidationsmittel; Desinfektionsmittel für Trinkwasser * Phenolverbindungen: Proteindenaturierung; Desinfektionsmittel für Laboroberflächen

Question 52

Reinigungsmittel: Wodurch wird die Wirksamkeit negativ beeinflusst?

Answer 52

* Anwesenheit von Schmutz- und Begleitstoffen * Eine starke Verschiebung des pH-Werts * niedrige Temperaturen * besondere Wachstumsformen (Biofilme!)

Question 53

Welches Mittel wird zur Flächendesinfektion verwendet? Vorteil und Nachteil?

Answer 53

* Arbeitsflächen vor und nach jedem Arbeiten mit vergälltem 70% Ethanol und Papiertüchern abwischen * Alkohol wirkt schnell und hinterlässt keine Rückstände * ABER: Brand- und Explosionsgefahr!

Question 54

Welches Mittel wird zur Raumdesinfektion verwendet? Vorteil und Nachteil?

Answer 54

* Formaldehyd -> gasförmig * sehr gut wasserlöslich, töten bei längerer Einwirkzeit auch bakterielle Endsporen ab * da Formaldehyd giftig ist, wird nur selten durchgeführt (nach Kontamination, Baumaßnahmen etc.)