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Hygiene/Mikrobiologie (Fach) / Mikrobiologie (Lektion)
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- Unterschied Prokaryoten - Eukaryoten Prokaryoten: (Eukaryoten) kein Kern, DNA liegt frei in der Zelle (Kern) keine membranumschlossenen Organellen (membranumschlossene Organellen, z.B. Mitochondrien) einfache Genome, 0,5-8,0 MB (Mensch: 3000 MB) kleinere Zellen, 0,5-5,0 μm (10-100 μm) Unterschiede in DNA Replikation Unterschiede in Zellwandaufbau
- Aufbau der prokaryotischen Zelle Cytoplasmamembran (Lipiddoppelschicht) Zellwand (Peptidoglyan) äußere Membran, Lipopolysaccharid, LPS-Schicht (beschränkt auf gram-negativ) Kapseln, Schleime Fimbrien (Pilus)
- Beweglichkeit/Taxis gerichtete Fortbewegung Flagellen (Geißeln) Richtungsänderung: Geißel schlägt asynchron sehr schnell
- Chemotaxis bezeichnet die Beeinflussung der Fortbewegungsrichtung von Lebewesen oder Zellen durch Stoffkonzentrationsgradienten Lauf-Taumel-Verhalten Anstieg des Lockstoffes: Taumel wird unterdrückt Abstieg des Lockstoffes: Taumel beginnt früher
- Notwendigkeiten für Wachstum und Vermehrung Wasser Kohlenstoff Stickstoff Phosphat Schwefel Kalium Ca, Fe Co, Cu, Mn etc Temperatur Sauerstoff
- Temperaturoptima psychrophil: <15°C Mesophil: 15-45°C thermophil: >45°C hyperhermophil: >80°C
- Sauerstoffverhalten aerob aerotolerant mikroaerophil anaerob
- Wachstumsverhalten binäre Teilung (Verdopplung des Genoms, klonal identische Tochterzellen) Wachstum = Erhöhung der Zellzahl Teilungsrate / Wachstumsgeschwindigkeit = Teilungen pro Zeit Generationszeit = Verdopplungszeit
- Wachstumsphasen lag-Phase (Verzögerungsphase, Einstellung auf Nährmedium) log-Phase (exponentielle Wachstumskurve, kein Nährstoff ist limitiert, maximales Wachstum) stationäre Phase (Zellzahl ändert sich nicht, limitierende Faktoren: Kampf um Ressourcen, sterbende Zellen gleichen neue Zellen auf) Absterbephase (Stoffwechselprodukte werden angehäuft, absterbende Zellen übersteigen neue Zellen)
- Differenzierung von Bakterienzellen Heterocysten Cyanobakterien Stickstofffixierung statt Photosynthese Austausch mit anderen Zellen Konidien Sporen, Actinomyceten Verbreitungs-/Vermehrungsstrukturen Endosporen Dauerformen resistent Wassergehalt 10-30% lebensfähig 25-40 Mio. Jahre bekannte Vertreter: Bacillus, Clostridium
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- Energiestoffwechsel phototroph Lichtenergie als Energiequelle chemotroph Redoxreaktionen als Energiequelle chemoorganotroph (Oxidation organischer Moleküle) chemolithoautotroph (CO2-Fixierung und Oxidation anorganischer Moleküle) chemoorganoheterotroph (C-Verbindungen aus organischen Molekülen)
- Milchsäuregärung Milchsäurebakterien (obligate Gärer, aber aerotolerant) Glucose --> 2 Lactat + 2H+ Homofermentative Milchsäuregärung
- Ethanol-Gärung Glucose --> 2 Ethanol + 2 CO2 Pasteureffekt (Sauerstoff unterdrückt Gärung) können also beide Wege (mit und ohne Sauerstoff)
- Pathogene Bakterien (Vibrio cholerae, Clostridium botulinum) Protozoen (Plasmodium falciparum, Entmoeba histolytica) Pilze (Aspergillus fumigates, A. flavus) Viren (Variolavivus, Norovirus)
- Definition 1. Infektion 2. Pathogenität 3. Virulenz 4. Virulenzfaktoren Wachstum im Wirt Fähigkeit, Krankheiten auszulösen Ausmaß der krankheitserzeugenden Eigenschaft Eigenschaften, die Pathogenität hervorrufen
- Pathogenität Pathogenitätsfaktoren Adhärenz Toxine Invasivität
- bakterielle Toxine Exotoxine (Proteine werden abgegeben) Endotoxine (LPS, nur gram-negativ)
- Enterobacteriaceae Shigella Escherichia Salmonella
- Shigella Shiga-Toxin (neuro-, entero-, cytotoxisch) Anheftung Dickdarmepithel Teilung innerhalb der Wirtszelle Symptom: schwere Durchfälle
- E. coli Gastroenteritis (horizontaler Gentransfer) Enterotoxische E.coli (ETEC), Toxinproduktion Enteroinvasive E.coli (EIEC), invasiv Enterohämorrhagische E.coli (EHEC), Shiga-Toxin
- Salmonella hohe Infektionsdosis nötig (105-106 Zellen) gefährdet: rohe LM (Rohei, Geflügel, Gewürze)
- Vibrio cholerae z.B. bei Trinkwasserzusammenbruch (Haiti 2010) kann nicht in Darmepithelien eindringen Anheftung Dünndarmepithel Exotoxin (Cholera-Toxin) Abgabe von Cl- + H2O nicht invasiv
- Staphylococcus aureus Lebensmittelvergifter Eitererreger, Koagulase Gram-positiv (also kein Endotoxin!) Austrocknungsresistent (Salztolerant) Hautbewohner Toxin (Superantigen, Cytokin, hitzestabil)
- Listeria monocytogenes gram-positiv Pathogenitätsfaktoren (Anheftung) beweglich (Flagellen) psychrotroph (0-44°C) ubiquitär Biofilme hochinvasiv häufig Fisch Flagellen sterben ab 37°C ab
- Pilze Eurkaryoten chemoheterotroph aerob oder fakultativ anaerob Chitin in Zellwand große Bedeutung (z.B. Mycorrhiza, Polymerabbauer, LM-Produktion, Biotechnologie, Pathogene) Hefen (einzellig, Knospung, fakultativ anaerob) Schimmelpilze (filamentöses Wachstum, Wachstum an Hyphenspitze, aerob) --> Mykotoxine (Schimmelpilzgifte)
- Mykotoxine Schimmelpilzgifte sekundäre Stoffwechselproduktion chemisch vielfältige Struktur stabil metabolische Umwandlung im Körper Eintrag ins LM (Wachstum im LM, Rohwaren, Futtermittel --> carry-over: Toxine in tierischen Produkten, toxinogene Kulturen) Aflatoxine B1, B2, G1, G2 Heterocyclen kanzerogen, teratogen chronische Toxizität Trichothecene T2-Toxin, Desoxynivalenol (DON) Getreide
- Viren werden i.d.R. nicht zu den Lebewesen gezählt (z.B. kein Biomassenaufbau) Viren sind "komplexe Chemikalien" Aufbau: Nucleinsäure (RNA/DNA), Capsid, Enzyme, Lipidhülle, Genom 5-230kB Systematik: DNA/RNA (Einzel- oder Doppelstrang), mit/ohne Hülle Morphologie: linear, icosaedrisch, komplexer Quantifizierung Replikationszyklus lytische Viren (zerstören Wirtzellen immer) lysogene Viren (kann Wirtszelle zerstören)
- Influenza-Virus RNA Orthomyxoviren segmentiertes Genom Hämaglutinin Neuraminidase RNA-Polymerase
- Nukleosid Nukleotid Nukleosid: Base + Zucker Nukleotid: Base + Zucker + P
- Identifizierung/Nachweis Enzymreaktionen Charakterisierung der Morphologie Gramfärbung Oxidase-Test biochemische Tests Tabelle zur physiologischen Differenzierung