Bakterien Flashcards
Begeißelungstypen
Anordnung & Arten
Nach Anordnung und Anzahl der Flagellen unterscheidet
man verschiedene Begeißelungstypen
(in der Reihenfolge steigender Schwimmgeschwindigkeit):
- peritrich: Viele Geißeln sind gleichmäßig über die
Zelloberfläche verstreut. - polytrich-bipolar: Die Geißeln stehen in zwei
gegenüberliegenden Gruppen an den Zellpolen. - polytrich-monopolar: Die Geißeln stehen in einer
Gruppe an einem der Zellpole. - amphitrich: Die beiden Geißeln stehen an den
gegenüberliegenden Zellpolen. - lateral: Die Geißeln stehen seitlich, nicht an den Polen
der Zelle.
Kokken
Arten, Unterscheidung, Bsp
kugelförmig
- Diplokokken: aus 2 Kokken, z.B Pneumokokken
- Streptokokken: Kette von Kokken, z.B Erreger Mandelentzündung
- Staphylokokken: Haufen von Kokken, z.B Erreger Blutvergiftung
Formen v. Kokken:
- unterscheiden durch Wachstums- & Teilungsverhalten
a) Kettenkokken
b) Diplokokken
c) Tetrakokken
d) Paketkokken
e) Haufenkokken
Stäbchen & Spirillen
- Stäbchen: länglich, zylindrisch, z.B Gattung Bacillus (Erreger Typhus / Keuchhusten)
- Spirillen: spiralförmig, leben z.B in Schweinejauche
Gram-Färbung v. Bakterien
Erklärung
- Methode zur differenzierenden Färbung von Bakterien
- nach Hans-Christian Gram
- vers. Bakterien reagieren auf diese Färbung unterschiedlich
- Gram-positive → Bakterien erscheinen nach Färbegang violett/blau
- Gram-negative → bleiben ungefärbt/rosa
Zellwand Bakterien
Bedeutung, Bestandteil
- Dies ist ein wichtiges Kriterium für die
Unterscheidung verschiedener Bakterien nach
der Struktur ihrer Zellwand. Gram-positive
Bakterien haben eine 3 bis 5-mal mächtigere
Mureinschicht in ihrer Zellwand. - Murein besteht aus Strängen von N-
Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure.
Diese werden durch eine Oligopeptidkette
verknüpft.
Stoffwechseltypen Bakterien
Arten, Bsp
- chemoheterotrophe Bakterien: nutzen organische Verbindungen als Energiequelle & C-Quelle → meisten Bakterien gehören dieser Gruppe an
- chemoautotrophe Bakterien: nutzen Oxidation von anorganischen Verbindungen wie Ammonium, Nitrat, Schwefel als Energiequelle, CO2 → C-Quelle, dazu gehören z.B Bakterien Nitrifikanten Nitrosomonas (NH4+ → NO2-) und Nitrobacter (NO2- → NO3-). Ihr Anteil an der mikrobiellen Biomasse von Böden ist sehr klein, trotz ihrer Bedeutung für den N-Kreislauf.
- photoautotrophe Bakterien: nutzen Licht als Energie-Quelle & CO2 → C-Quelle, z.B Cyanobakterien, die fälschlicherweise auch als Blaualgen bezeichnet werden
- photoheterotrophe Bakterien: nutzen Licht als E-Quelle & organische Verbindungen, die von anderen produziert wurden, als C-Quelle, z.B schwefelfreie Purpurbakterien
Vermehrung Bakterien
Erklärung, einzelne Phasen
- Einfache Zweiteilung: DNA- Verdoppelung & Aufteilung auf beiden Zellpole → Einschnürung v. Zellwand & -membran → Trennung der beiden Tochterzellen
- unter Kulturbedingungen vermehren sie sich in charakteristischer Weise → Kurve mit 4 Phasen
-
Latenzphase: zunächst werden durch
Substratinduktion die nötigen Enzyme zur
Verwertung der vorhandenen Nährstoffe
hergestellt -
Exponentielle Phase: Bakt. verwerten die
vorhandenen Nährstoffe und vermehren sich
explosionsartigTeilungsgeschw. = abhängig von Bakterienart,
Zusammensetzung + pH des Kulturmediums,
Temperatur -
Stationäre Phase: Nährstoffe aufgebraucht
oder Produktion Wachstums hemmender
Stoffe (z.B. Säuren während Gärung)→
Vermehrung sinkt auf Null -
Absterbephase: Bakterienzahl ↓, da sie
„verhungern“ oder durch die selbst
produzierten Hemmstoffe oder Toxine
absterben
Ökologische Bedeutung: Bakterien als Symbionten
- Mensch: 10x so viele Bakt. wie er Körperz. hat
- nicht nur jede Organismenart, sondern auch jedes Individuum verfügt über 1 jeweils sehr spez. Bakterienflora, z.B Mensch: nur 13% der Arten sind bei allen Individuen identisch
- Im Laufe der Stammesgeschichte sind
artspezifische Wirt-Mikroben-Beziehungen
entstanden – sehr ausbalanciert – meiste
Bakterien haben ihren Wirten nichts an oder
nützen ihnen sogar – erst Störungen dieser
partnerschaftlichen Beziehungen führen zu
Krankheiten - Endosymbiontentheorie
- ********Knöllchenbakkterien:******** Symbiose mit Leguminosen (Bohne, Erbse, Klee) - Bodenbakterien Gattung Rhizobium “befallen” Wurzelhaare → Fixierung v. Luftstickstoff, dienen als Oberflächenvergrößerung
Biofilme
Bedeutung für Organismen & Menschen
- Lebensgemeinschaften von Mikroorganismen
- aus Schleimschicht, in die Bakterien, Algen, Pilze & Protozoen eingebettet
- entstehen an Grenzflächen: an
der Wasseroberfläche, auf Gestein oder
Gebäuden, auf Öltröpfchen im Wasser, an
Rohrwänden, auf Zähnen - ****Medizin:****** Probleme durch Besiedelung von Kathetern, Implantaten **& medizinischen Instrumenten
- Krankenhaus Bremen Mitte: 3 Neugeborene
starben 2011 an einer Infektion mit dem
Darmbakterium Klebsiella, gegen das die
meisten Antibiotika machtlos sind – Bakterien
stammen angeblich aus einem Biofilm in
einem Dosiergerät für Desinfektionsmittel
(Klebsiellen können Desinfektionsmittel
abbauen) - auch der Mensch besiedelt: Haut, Schleimhäute, Darm & Zähne
- Zusammensetzung variiert individuell & Auswirkungen auf Gesundheit & Krankheit, auch Phänomene ohne medizinische Relevanz → Körpergeruch
Bakterien für Gesundheit?
- Probiotika
- Joghurt, Topfen, Käse, Wurst
- Bakterien so gezüchtet, dass sie Magenpassage überleben
- intensive Werbung → gesundheitsfördernde Wirkung: helfen bei chronisch-entzündlichen
Darmerkrankungen, Durchfall, chronischer
Verstopfung, Erkältungskrankheiten, lindern
Allergien, Neurodermitis - konkurrieren mit anderen Darmbesiedler
- Probiotische Bakterien siedeln sich nicht
dauerhaft im Darm an, sondern verweilen nur für
einige Stunden→müssen regelmäßig (täglich &
über mehrere Tage) aufgenommen werden - jeder hat individuelle Darmflora
- Milchsäurebakterien (Lactobacillus) → normales Joghurt hat wahrscheinlich eine vergleichbare Wirkung
Weitere Bedeutungen Bakterien
- Krankheitserreger (Pathogene) → Toxine
- Lebensmittel:
*Milchsäuregärung →Herstellung von Sauerkraut, Sauermilch, Salami,
*“Essigsäuregärung” (Oxidation!) → Weinessig - Herstellung von AS, Enzymen, Antibiotika
- biolog. Abb. vonAbfällen, Abwasserreinigung, Bodenbildung, Humus
- Gentechnologiez.B Insulinproduktion
3 Formen Rekombination
+ Erklärung Parasexualität
Parasexualiät: einseitige partielle Übertragung genetischen Materials, erfolgt in Form horizontalen Gentransfers → innerhalb einer Generation weitergegeben
- Konjugation: Bakterium mit Plasmid + Bakterium ohne Plasmid, Plasmid-Kopie wird über Plasmabrücke einseitig auf anderes Bakterium übertragen
- Transformation: ohne Kontakt von Zellen werden frei DNA-Stücke übertragen
- ******Transduktion: Bakteriophagen **************übertragen DNA-Stücke von 1 Bakterienzelle in andere
Darm-Hirn-Achse
Wie beeinflusst Ökosystem Darm unser Gehirn?
- Mikrobiotik: Ökosystem im Darm beeinflusst unser Gehirn auf erstaunliche Weise
VOM BAUCH ZUM KOPF
- Die Gesamtheit der Mikroorganismen in unserem Darm, das Mikrobiom, wirkt auch auf die Hirnentwicklung ein und könnte eine Rolle bei psychischen und neurodegenerativen Erkrankungen spielen.
- Studien an keimfrei aufgezogenen Mäusen legen nahe, dass Darmbakterien das Verhalten beeinflussen, die Stabilität der Blut-Hirn-Schranke ändern und möglicherweise an Krankheiten wie multipler Sklerose beteiligt sind.
- Die genauen Mechanismen, über die Darm und Hirn aufeinander einwirken, sind noch unklar. In Frage kommen Hormone ebenso wie Immunproteine und Abbauprodukte aus dem Stoffwechsel der Mikroorganismen.
Antiobiotika
Was sind sie?
- natürliche **Stoffwechselprodukte** von Bakterien, Pilzen & höheren Organismen (Pflanzen, Amphibien) gebildet, z.B als ****Abwehrmaßnahme gegen Infektion /**** um sich ********Selektionsvorteile********** i. Ressourcenwettbewerb
- **********Arzneinmitteltherapie:********** Substanzen, die entweder vollsynthetisch/teilsynthetisch / biotechnologisch gewonnen werden
Wirkungsweise Antiobiotika
- **************bakteriozide************** (Abtötung) **************/ bakteriostatische (**************keine Vermehrung Bakterien) Wirkung
- ****Hemmung Zellwandsynthese****
- Beeinflussungg Zellmembran (Permeabilität******)********
- ****Hemmung DNA- & RNA-Synthese****
- Hemmung Proteinsynthese
- Antimetatabolitenwirkung (chem. Verbindungen, die lebenswichtigen Stoffwechselprozess blockieren/verändern)
- AB setzen an verschiedenen Zellorten an
Antibiotikaresistenz
Definition, Ursachen
- Unempfindlichkeit von Bakterien gegenüber Antibiotika
Ursachen: - natürliche – erworbene Resistenz (Mutationen – horizontaler Gentransfer) Falscher Umgang!
- falscher Zeitpunkt
- falsche Infektion
- falsche Dosierung
- falsche Zeitspanne
Mikrobiom
Was? Wo? Escherichia coli?
- Jeden Menschen besiedeln geschätzt 40 bis 100
Billionen Kleinstlebewesen oder Mikroben –
darunter Bakterien, Viren und Pilze. - Die meisten leben im Verdauungstrakt, andere auf
der Haut, in Hautfalten und auf Schleimhäuten. Die
Gesamtheit der Gene dieser Lebewesen wird
Mikrobiom genannt, alle Organismen zusammen
heißen auch Mikrobiota. Jeder Körper beherbergt
in etwa so viele Mikroben wie eigene Zellen. - Escherichia coli: diese Keime können i. Darm schweren Durchfall & andere Erkrankungen auslösen
Prophylaktischer Einsatz in der Massentierhaltung
130.000 t AB weltweit jährlich, das meiste davon in China, den USA und Brasilien
* knapp Hälfte davon wird in der Tierhaltung eingesetzt (Prävention, Behandlung, Wachstumsbeschleunigung) – in den USA fast 80%, in Ö vergleichsweise wenig; in EU Einsatz als Wachstumsmittel offiziell verboten
* →Langzeitfolgen für den Menschen: potenzielle Krankheitserreger werden resistent und verbreiten sich durch Dünger & Grundwasser → Lebensmittelexport!
* Exkremente der Schweine→weite Verbreitung durch Einsatz als Dünger bzw. durch Auswaschung in Regen- & Grundwasser
* Konservierungsstoff mit antibiotischer Wirkung (Natamycin E235) zur Oberflächenbehandlung von Käse & getrockneten, gepökelten Wurstwaren
Arten von AB-Resistenzen
- Bakterien können Zielstruktur am Rezeptor
(Proteine, an die A. anbinden) so verändern, dass
Antibiotika nicht mehr eindringen können - Bakterium produziert ein Enzym, das das
Antibiotikum extrazellulär verdaut -
Dicke der Membran(v.a.gram-)nimmt beständig
zu→Bakterium schirmt sich vor Wirkeintritt des
A. ab - Bakterium produziert Pumpe in der Zellmembran
→A. werden aktiv aus der Zelle transportiert
Folgen v. AB-Resistenzen
- resistente “Krankenhauskeime”: schwache / nicht ausreichende Immunabwehr bestimmter Patientengruppem: früh geb. Babys, ältere, Organempfänger, AIDS-Kranke, Krebsp. während Chemot.
- MRSA = (Methicillin-resistenter) multiresistenter Staphylococcus aureus → Haut & Schleimhäute (eitrige Infektionen, Blutvergiftungen)
- weitere Probleme:
- Tuberkulose, Pneumokokken
Antibiotikaresistente Keime: MRSA
Wen besiedeln, was?
- Können Mensch und Tier besiedeln und auch auf
Lebensmitteln nachgewiesen werden - Antibiotikaresistente Keime: MRSA
-
Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA)
ist ein wichtiger humanpathogener Erreger und oftmals
die Ursache von Krankenhausinfektionen.
MRSA kommen beim Menschen und bei Tieren
(landwirtschaftliche Nutztiere wie Schweine, Geflügel,
Rinder sowie Pferde und Haustiere) vor, die
Übertragung kann sowohl von Tier auf Mensch als auch
umgekehrt erfolgen. Neben der primär in
Gesundheitseinrichtungen auftretenden Variante, dem
HA (Hospital Associated)-MRSA, ist seit nunmehr 10
Jahren auch eine mit Nutztieren assoziierte Variante,
der LA (Livestock Associated)-MRSA, meist vom
klonalen Komplex (CC) 398, von Bedeutung.
Antibiotikaresistente Keime:
ESBL-Bildner
Wofür steht EBSL, wozu führt es, Behandlung?
ESBL steht für „ExtendedSpektrum Beta-Laktamase“.
Dabei handelt es sich um Enzyme, die das ß-
Laktamantibiotikum durch Spaltung des ß-Laktamrings
wirkungslos machen.
Die Bedeutung der ESBL-bildenden Bakterien liegt in
einer häufig unwirksamen initialen Antibiotikatherapie,
was zu einer erhöhten Sterblichkeit bei schweren
Infektionen führen kann.
ESBL produzierende Bakterien sind nicht pathogener als
empfindliche Bakterien. Das bedeutet, sie führen nicht
häufiger zu Erkrankungen, allerdings sind die
Behandlungsmöglichkeiten (Anzahl der zur Verfügung
stehenden Antibiotika) eingeschränkt.
Antibiotikaresistente Keime:
Colistin-resistente Keime
Der antimikrobielle Wirkstoff Colistin wird als eine der letzten
therapeutischen Möglichkeiten zur Behandlung von Infektionen
durch multiresistente Gram-negative Bakterien angesehen.
Ende 2015 wurde in China erstmals eine Plasmid-lokalisierte
übertragbare Form der Colistin-Resistenz in E. coli-Isolaten
beschrieben, seither ist das Colistin-Resistenz-vermittelnde Gen
mcr-1 weltweit in Nutztieren, im Menschen, in Lebensmitteln
und in Umweltproben festgestellt worden.
Wenngleich nach derzeitigem Wissensstand die Prävalenz dieses
Gens in humanen Isolaten noch als sehr niedrig anzusehen ist,
stellt das Vorkommen des mcr-1 Gens im Nutztierbestand und in
Lebensmitteln ein potentielles Risiko der Übertragung auf den
Menschen dar.
AB: Indische Gewässer extrem belastet
Problem, wie gelangen Bakterien dorthin, Touristen, Donau
-
Antibiotika-Fabriken in Indien könnten durch mangelnde
Abwasserreinigung zur Entstehung resistenter Killer-
Bakterien beitragen: Darauf weisen Untersuchungen am
Pharmastandort Hyderabad hin.
In Gewässern entwickeln Bakterien nach Angaben der
Experten in kürzester Zeit Abwehrmechanismen gegen
Antibiotika. Die resistenten Erreger könnten über Kontakt
mit dem Wasser oder über die Nahrungskette in den
menschlichen Körper gelangen, zum Beispiel den Darm.
Das sei nicht allein für die indische Bevölkerung, sondern
auch für Reisende ein Problem. Zahlreiche Indientouristen
kehrten mit multiresistenten Bakterien zurück, die sie
vorher nicht hatten. - Antibiotikaresistente Bakterien werden immer häufiger, auch in Böden und Gewässern: Grazer Wissenschaftler haben solche multiresistenten Keime nun in der Donau nachgewiesen.
- bei neuen AB → innerhalb 2-3 Jahre *