Vorlesung 5. Flashcards
Antibiotika-Übersicht Antibiotika Wirkmechanismen Einteilung von AB Wirkorte in der Zelle Strukturen ausgewählter AB Resistenzmechanismen
Was gibt es für Antibakterielle Wirkungen?
- Breites Spektrum: viele Gram-positive und Gram-negative MO
- Enges Spektrum: Aktiv nur gegen wenige MO
Welche Arten der Wirkungen gibt es und was haben sie für einen Einfluss auf den MO-Wachstum?
-Bakteriostatisch: Inhibition (Hemmung) des Wachstums; nicht lethal für den MO -Bakteriozid: lethal für die MO -Bakteriolytisch: Lyse der Zellen, lethal für die MO
Was bedeutet MIC?
- Minimum Inhibitory Concentration
- geringste Konzentration, die 99,9 % der Population abtötet–> muss experimentell bestimmt werden
Was sind die fünf am häufigsten verwendeten Antibiotika?
- Cephalosporine
- Penicilline
- Chinolone
- Macrolide
- Tetracycline und Aminoglycoside (ca. gleich)
Welche ABs werden in den USA hauptsächlich bei der Tieraufzucht verwendet?
- Tetracycline (wichtig)
- Cephalosporine (wichtig)
- Macrolides
- Aminoglycoside
Welche ABs werden in den USA hauptsächlich beim Menschen verwendet?
- Cephalosporine
- Macrolides
- Tetracyclin
- Aminoglycoside
Wozu wird AB im wesentlichen Eingesetzt?
• Behandlung von Infektionen im
klinischen Bereich
• Prophylaktik. Einsatz im Haushalt, Spülmaschinen, Seifen, sogar Cutting boards, etc.
• Landwirtschaft, Tierfutter (Mastfutter), Konservierung (Fische),
etc. ,
• Forschung Entwicklung neuer
Antibiotka, selektierbare genetische Marker.
Welche Plasmide sorgen für Resistenzmechanismen?
-R-Plasmide werden ausgetauscht
Bei welchen opportunistisch pathogenen und pathogenen MOs kann aufgrund der auftreten Resistenzen nicht mehr Behandelt werden, weil sie zu hoch resistent sind?
- Enterococcus feacalis
- Mycobacterium tuberculoosis –> Gram-positiv
- Pseudomonas aeruginosa –> Gram-negativ
Gibt es eher Gram-positive oder Gram-negative MOs, wo die Resistenz immer mehr steigt?
-mehr Gram-negative
Was sind die am wichtigsten resistenten Keime?
- E nterococcus faecalis
- S almonella spp.
- K lebsiella
- A cinetobacter laumanii (wichtig)
- P seudomonas aeruginosa (wichtig)
- E coli
- S tenotrophomonas maltophilia (wichtig)
Woher kommen ABs?
• AB gibt es seit es MO gibt
• Dienen der Verteidigung und zur Etablierung der eigenen
Spezies (Konkurrenz ausschalten)
• MO synthetisieren derart komplexe Strukturen nur, wenn Vorteile für sie
Welche arsenhaltige Verbindung war der erste nützlichen, antimikrobiell wirksamen chemotherapeutischen Stoff?
-Salvarsan –> Behandlung gegen Syphilis
Welches AB gegen Erreger der Flussblindheit und Erreger der Elephantiasis ?
-Streptomyces avermitilis
Wie werden neue ABs isoliert?
• Verdünnung von MO aus Böden u. anderen Habitaten (Hofbildung?) • Isolierte Produzierer werden dann mit bekannten Organismen auf einer Platte getestet
Wie werden die ABs eingeteilt?
– Chemische Struktur
– Funktion/Mechanismus und Zielmolekül
– Verwendung im klinischen Bereich
Welche vier Wirkmechanismen von ABs gibt es?
- Zellwandsynthese oder Struktur zerstören/inhibieren
- Inhibition der Proteinbiosynthese
- Inhibition der DNA/RNA Synthese
- Antimetabolite
Welche 7 Ab Klassen gibt es?
- Zucker-enthaltende AB
- Macrolid-AB
- Quinon-AB
- Amino-Säure und Peptid-AB
- Heterocycl. und N-enthaltende AB
- Heterocycl. und O 2 -enthaltende AB
- Alicyclische AB
Wirkort Penecillin?
-Zellwandsynthese –> breites Spektrum
Wirkort Tetracyclin?
-Proteinbiosynthese (Hemmstoff der ribosomalen 30s-Einheit) –> breites Spektrum
Wirkort Vanomycin?
-Zellwandsynthese –> enges Spektrum
Wirkort Chinolone und Actinomycin?
- DNA -Gyrase
2. RNA-Elongation
Wirkort Sulfonamide?
-Folsäurestoffwechsel –> breites Spektrum
Aufbau Penicillin nur erkennen können?
- N-Acyl-Gruppe (R-C+O Doppelb.) –> Restgruppe frei variabel
- betta-Lactamring (Viereck)
- Thiazolidinering (Hausförmig)
Wann ist Penicillin unwirksam?
Wenn Bindung zwischen N4 und C mit DB (im Viereck) geknackt ist
–> also Lactamring gespalten ist
Wie wirken Penicillin-Antibiotika?
-Hemmung der Mureinbiosynthese
-es wird der
letzte Schritt der Zellwandbiosynthese, die
Transpeptidase irreversibel geblockt –>Keine Quervernetzung mehr möglich
Aufbau Cephalosporine nur erkennen können?
Viereck plus 6.Ring
Aufbau Tetracyclin nur erkennen können?
vier sechsringe
–> Naphthacen Ring System —> Reste variabel
Wie wirken Tetracycline?
• Tetracycline binden an die 30S UE der Ribosomen und greifen so in die Proteinbiosynthese ein
• Tetracycline sind neben den ß-Lactam AB eine der wichtigsten
Breitbandantibiotka
Aufbau Quinolon nur erkennen können?
- mit Flour
- mit dreiring
- sonst drei sechringe
Wie wirken Quinolon Antibiotika?
-z.B. Ciprofloxacin ist ein Fluor-Derivat der Nalidixinsäure
und hemmen die DNA-Gyrase
Was für Resistenzmechanismen gibt es?
1) Abbau oder Modifikation
2) Transport aus der Zelle
3) Zielmolekül verändern
4) Aufnahme inhibieren
5) Resistenz-Transfer mittels Austausch von DNA-Material
6) Aktivieren von Anti-Stress Regulons
Was verändern Aminogylcosid-ABs durch Abbau oder Modifikation wie Kanamycin oder Streptomycin in Molekülstrukturen?
-Fügen Aminogruppen an oder inaktivieren
Phosphorylierung
–>Ausschalten von N-Acetyltransferasen und-Phosphotransferasen
Welche vier (gibt mehr) Typen gibt es um ABs auszuschleusen?
- ABC-Typ
- Major-Faciliator-Typ (MF-Typ)
- Resistance Nodulation and Cell-Divison (RND) –> nur Gram-negative
- Multidrug and Toxic Compound Extrusion (MATE)
Info AB-Ausschleusung mit dem ABC-Typ
- Substrat wird unter ATP-Verbrauch aus der Zelle transportier
- Pumpe in der Cytoplasmamembran
Info AB-Ausschleusung Major-Faciliator-Typ
- Substrat wird aus der Zelle transportiert und ein Proton in die Zelle (transportiert auch Zucker)
- Pumpe in der Cytoplasmamembran
- wird strikt reguliert aus energetischen Gründen
Was sind Effluxpumpen?
Membrantransporter, die Moleküle aus der Zelle hinaus befördern
Info zu RND?
-Vorkommen Gram-negative
-nutzt auch protonenmotorische Kraft
-RND-Familie besteht aus 3 Komponenten:
. 1 Efflux-Protein in der inneren Membran
. 2 ein periplasmatisches, akzessorische Protein
. 3 ein Kanalprotein in der äußeren Membran
-Substrat wird komplett aus Zelle transportiert (auch äußere Membran)
Info MATE
- Nutzt protonenmotorische Kraft
- als Substrat nicht nur AB, sondern auch Farbstoffe, Desinfektionsmittel, andere Detergenzien
- in der Cytoplasmamembran
Wissenswertes RND-Tansport von Pseudomonas aeruginosa:
- besitzt Multi drug extrusion Gene
- MEX-System
- min 11 unterschiedliche Transportsysteme
- meist drei Proteine gekoppelt; können auch mehr sein
Was sind Grundlage für die Resistenzausbreitung für Bakterien?
-Plasmide
Definition Plasmide?
• Extrachromosomale DNA (kann z.T. in Genom integriert und auch wieder ausgeschnitten werden)
• repliziert sich selbst
• ca. 2 bis 1200 kb
• circulär manchmal auch lineare Plasmide (Streptomyceten,
Streptococcen, Nocardia)
•Zellen ohne Plasmid oft auch lebensfähig; d.H. es wird nicht essentielle Information kodiert
Wofür sorgt das F-Plasmid?
- Zur Fertilität (Fruchtbarkeit)
- das Bakterien die Fähigkeit zur Konjugation (horizontaler Gentransfer) verleiht (E. coli
- Plasmid für Sexualhormone (Synthese von Adhäsin) (Staphylococcus aureus)
Was gibt es für unterschiedliche Plasmide welche resistent machen?
-Antibiotika-Resistenz-Plasmide (R-Plasmid)
-Schwermetallresistenz: Hg, Ni, Co, Cadmium…
-Col-Plasmide –> Synthese Bacteriocin
. E. Coli Prduktion Colizin –> abtöten verwandter Bakterien
. Pseudomonas Produktion Pyocine
. Bacillus megaterium : Megacine
Wofür sorgt ein Plasmid?
- Fertilität
- Resistenz
- Pathogenität/ Virulenz
Plasmide gegen Pathogenität/Virulenz?
TI-Plasmid: z.B. Integration von Gen für BT-Toxin in Pflanzen zahlreiche Hämolysine (Wirkung auf Erythrozyten)
Siderophore—> Chelatoren: z.B. für Fe (Fe-Mangel: Enterobacteriaceae)
Zusatz was noch alles auf Plasmiden codiert ist
Synthesen, Metabol. Aktivitäten: z.T. Megaplasmide (300-
1200 kb) Beispiel:
-Stickstoff-Fixierung (SYM-Plasmide der Rhizobien)
Abbau z.B.:
-Toluol-Abbau: (TOL-Plasmid von Pseudomonas putida)
-Xylene
-Naphtaline
-chlorierte Verbindungen
Restriktions-,Modifikationssysteme:
bakterielle Abwehr: zerschneidet Fremd-DNA:
-z.B. palindromische
Sequenz
schützt eigene DNA (Methylierung)
