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Biologie (Fach) / MiBi 4 (Lektion)
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- Sterilisation Abtötung aller Keime und Inaktivierung aller Viren in/auf einem Material/Objekt (vegetative Zellen und Ruhestadien)
- Desinfektion ein Material wird so behandelt, dass es nicht mehrinfizieren kann (“Abtöten pathogener Mikroorganismen”)
- Desinfektionsmittel zur Behandlung von nicht lebenden Objekten
- Antiseptika zur Behandlung von lebendem Gewebe
- Physikalische Methoden zur Sterilisation/Desinfektion: Hitze 1. feuchte Hitze: Denaturierung von Proteinen, deswegen Absterben der meisten vegetativen Zellen bei 100°C für 10 Minuten in kochendem Wasser (auch Viren) ; beim Autoklavieren (Wasserdampf, 121°C) werden auch die meisten Sporen abgetötet 2. trockene Hitze: Denaturierung und Oxidation von Makromolekülen; durch brennende Flamme oder Heißluft (170°C, 2 h)
- Physikalische Methoden zur Sterilisation/Desinfektion: Filtration 1. Luftentkeimung durch Sterilbank, auch HEPA- Filter (high- efficiency particulate air) 2. Filtration durch Membranfilter (Porengröße 0,2 - 0, 45 μm) bei hitzeempfindlichen Lösungen
- Physikalische Methoden zur Sterilisation/Desinfektion: Ultraschall und Strahlung 1. Ultraschall: keine näheren Angaben 2. Strahlung: ionisierende Strahlung (Röntgen): direkte Schädigung von Biopolymeren, für medizinischen Bedarf und Lebensmittel UV- Strahlung: zerstört die Thymin-Dimere in der DNA, dringt nicht tief ein, gegen Oberflächenentkeimung auch α, β, γ- Strahlung? !Mikrowellen töten keine Keime, höchtens durch die entstehende Hitze
- Chemische Methoden zur Hemmung des Wachstums/ zur Abtötung - greifen Zellmembran an und denaturieren Proteine: Alkohle, Phenole und Kresole - inaktivieren Proteine durch Alkylierungfunktioneller Gruppen (-NH2, -OH, -COOH, -SH): Aldehyde - Inaktivierung von Proteinen durch Iod, oxidiert -SH Gruppen und iodiert Tyrosinreste, inaktiviert so Proteine - Oxidation durch Hypochlorige Säure (HOCl), Wasserstoffperoxid (3%ig), Ozon, Peressigsäure (Liste der vom Robert Koch-Institut geprüften und anerkannten Desinfektionsmittel und -verfahren)
- Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegen Desinfektionsmittel und Antiseptika - gramnegative Bakterien sind im allgemeinen resistenter als grampositive- Bakterien in Biofilmen sind nicht so empfindlich wie Bakterien inSuspension- “Nackte” Viren (ohne Membranhülle) sind meistens resistenter als umhüllteViren- Milieueinflüsse: (z.b. menschlicher Körper) -Organisches Material beeinträchtigt häufig die Wirksamkeitchemischer Desinfektionsmittel/Antiseptika -Erhöhte Temperatur verstärkt die Wirkung chemischer Agenzien
- Antibiotika (Definition) Sammelbegriff für Stoffe, die Mikroorganismen abtöten oder im Wachstumhemmen und aufgrund ihrer selektiven Wirkung eine geringe Toxizität für den Wirtsorganismus aufweisen
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- Primär- und Sekündärstoffwechsel primäre Stoffwechselprodukte sind solche, die für das unmittelbare Überleben des Organismus benötigt werden. Es entsteht jedoch manchmal ein Selektionsvorteil durch das Umwandeln von Primär- zu Sekundärmetaboliten, vor allem bei wachstumsbegrenzendem Nährstoffvorkommen. Zu diesen Sekundärmetaboliten gehören auch Antibiotika.
- Anabolismus, Katabolismus Anabolismus: Die Synthese von komlexen Molekülen aus einfachen (Nähr)stoffen, Aufbau körpereigener Stoffe Katabolismus: Der Abbau von (Schad)stoffen, Stoffwechselprodukten, die Verdauung
- Wirkorte von Antibiotika (5) 1. Synthese der bakteriellen Zellwand 2. Membran 3. Proteinsynthese 4. Nukleinsäuresynthese 5. Enzyme spezieller Stoffwechselwege Dabei können sie abtötend (bakteriozid) oder bakteriostatisch wirken
- Erworbene Resistenzen (6) 1. Wirkortresistenz: Veränderung des Targets (Angriffspunkt des Antibiotikums) 2. Eindringresistenz: verminderte Aufnahme durch Veränderungdes beteiligten Transporters 3. Efflux: aktiver Transport aus der Zelle (durch Resistenzgen!) 4. Enzyme, die das Antibiotikum durch Spaltung oder chemische Modifizierung inaktivieren (durch Resistenzgen!) 5. Metabolischer „bypass“: alternativer Weg zur Synthese des infolgeAntibiotikumseinwirkung fehlenden Metaboliten 6. Überproduktion des Target-Enzyms entstehen durch spontane Mutation oder durch Aufnahme von R- Plasmiden mit Resistenzen, Problem an "Hospitalkeimen"
- Quorum sensing (Definition) Wahrnehmung der Populationsdichte und Regulation der Genexpression in Abhängigkeit von der Populationsdichte führt zu Synchronisation derphysiologischen Aktivität. Beispiel bei Gram- negativen Bakterien: Ein Signalmolekül (autoinducer) wird von allen Bakterien der Kolonie ausgeschüttet. Wenn die Population groß genug ist (Quorum erreicht), reicht die Konzentration des Moleküls aus, um eine Biosynthese zu aktivieren Wird benutzt für: Biolumineszenz in Wirten (meist marin), Aufbau eines Biofilms, "virulence gene expression", Sporulation etc. Quorum sensing diskutiert als Alternative zu Antibiotika, Verringerung des Signalmoleküls, Inhibition eines Regulatorgens o. ä.
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