Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Antibiotikaresistenz bei Pseudomonaden

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2 S 1 M 6 M 7 Erarbeitung II, Präsentation und Diskussion Zunächst erarbeiten sich die Lernenden in einer zweiten Arbeitsphase anhand von M 6 (und M 7) weitere Inhalte. Der Einsatz von M 7 ist fakultativ. Die Lehrkraft wählt eine Gruppe für die Präsentation aus. In einer kurzen Pause wird das Handout der Gruppe für alle kopiert und anschließend verteilt. Es folgt die Präsentation, die max. 20 Minuten dauern soll. Anschließend werden im Plenum Ergänzungen und Korrekturen vorgenommen sowie die Präsentation analysiert und bewertet (zweite Doppelstunde) Minimalplan M 7 ist als Zusatzmaterial gedacht, das zur Binnendifferenzierung für schnelle bzw. leistungsstärkere Schüler eingesetzt werden kann. Bei Zeitmangel kann dementsprechend auf die Erarbeitung von M 7 verzichtet werden. Die Klausur M 8 dient der Überprüfung des Wissensstandes der Schüler. Sie kann bei Zeitmangel entfallen. Materialübersicht M 1 (Ab) M 2 (Ab) M 3 (Ab) M 4 (Ab) M 5 (Ab) M 6 (Ab) M 7 (Ab) M 8 (LEK) Resistente Bakterien in deutschen Krankenhäusern Resistenzen im Krankenhaus am Beispiel von Ciprofloxacin Pseudomonas aeruginosa ein gefährlicher Krankenhauskeim Efflux-Systeme so entfernen Bakterien Stoffe aus ihrem Inneren Wie reagiert Pseudomonas auf Desinfektionsmittel und Antibiotika? Mutationen im Genom von Pseudomonas aeruginosa Gibt es einen Zusammenhang zwischen BKC und Ciprofloxacin? Pseudomonaden, Antibiotika & Co. Testen Sie Ihr Wissen!

3 S 4 M 2 Resistenzen im Krankenhaus am Beispiel von Ciprofloxacin Ciprofloxacin ist ein Antibiotikum. Es wirkt unter anderem als Gyrase-Hemmer. Gyrasen sind bakterielle Enzyme, die für die Replikation und Transkription der DNA benötigt werden. Sie zählen zu den Topoisomerasen, die den DNA-Doppelstrang entwinden und zu diesem Zweck aufschneiden. Ohne ihre Tätigkeit können keine Polymerasen am codogenen Strang ansetzen. Ciprofloxacin ist ein recht kleines Molekül und dringt durch enge porenformende Proteine (sogenannte Porine) in Bakterien ein. % resistenter Stämme Resistenzen im Krankenhaus am Beispiel von Ciprofloxacin Ciprofloxacin Aufgaben 1. Erklären Sie, welche Folgen die Exposition eines Bakteriums mit Ciprofloxacin hat. 2. Beschreiben Sie, wie die Resistenzsituation in den verschiedenen Bereichen der Krankenhäuser bezüglich Ciprofloxacin ist. 3. Stellen Sie Vermutungen an, wie die unterschiedlichen Resistenzen zustande kommen können.

4 S 5 M 3 Pseudomonas aeruginosa ein gefährlicher Krankenhauskeim Pseudomonaden sind gramnegative, stäbchenförmige Bakterien. Gramnegative Bakterien besitzen als äußere Begrenzung zwei Doppelmembranen, zwischen denen eine dünne Mureinschicht liegt. Ihr Genom ist mit 6 7 Millionen Basenpaaren ungewöhnlich groß. Eine Folge ist, dass das Bakterium über besonders viele Membranproteine verfügt. Viele Porine sind außerordentlich eng, sodass kaum ein Antibiotikum in das Innere gelangen kann. Pseudomonaden verursachen Erkrankungen wie beispielsweise Hirnhautentzündung (Meningitis), Lungenentzündung (Pneumonie), Harnwegsinfekte und Gehörgangsentzündungen. picture-alliance/bsip Abbildung 1: Pseudomonas aeruginosa besitzt Geißeln Abbildung 2: Schematischer Aufbau von Pseudomonas aeruginosa Aufgaben 1. Beschriften Sie die schematische Zeichnung von Pseudomonas aeruginosa (Abbildung 2). 2. Erläutern Sie, welche Eigenschaften Pseudomonas aeruginosa aufweist, die eine Therapie erschweren.

5 S 7 M 4 Efflux-Systeme so entfernen Bakterien Stoffe aus ihrem Inneren Während durch Porine Substanzen in das Bakterium aufgenommen werden, dienen Efflux-Systeme dazu, bestimmte Stoffe aus dem Innern zu entfernen. Es handelt sich dabei um Transmembranproteine, die meist aus mehreren Einzelproteinen bestehen. In der Regel sind es drei Komponenten: ein Protein in der inneren Membran, das eine Substanz an ein nach außen folgendes Membranfusionsprotein weiterreicht, und ein äußeres Protein, das ein Kanalprotein ist. Das innen liegende Protein verbraucht beim Transport Energie und transportiert im Antiport-Verfahren (gegen H + ) eine Substanz einer bestimmten Stoffgruppe nach außen, die sich vorher an dieses Protein anlagern muss (sekundär aktiver Transport). Pseudomonaden verfügen über mehrere Efflux-Systeme, die unter anderem bestimmte Antibiotika wieder aus der Zelle transportieren können. Damit sind sie zumeist wirkungsvoll vor diesen Substanzen geschützt. Das Efflux-System MexCD-OprJ vermag es, unter anderem Ciprofloxacine aus dem Bakterium zu entfernen. Je nach Dosis kann es jedoch vorkommen, dass zu viel Antibiotikum in die Zelle gelangt, sodass das betreffende Efflux-System überfordert ist. OprJ Porin Porin MexC MexD Schematischer Aufbau der bakteriellen Membranen Aufgaben 1. Beschreiben Sie, wie Antibiotika in die Bakterienzelle gelangen und aus ihr wieder heraustransportiert werden. 2. Erläutern Sie, wie es kommen kann, dass ein Antibiotikum trotz dieses Efflux-Systems wirkt.

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