Mikrobiologie (griechisch: Mikros = klein; bios = Leben)

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1 Mikrobiologie (griechisch: Mikros = klein; bios = Leben) Was is n das?? ~ ist die Lehre von den Kleinstlebewesen (Mikroorganismen). Das Wissen von der Mikrobiologie gehört mit der Hygiene als biologische Grundlage zusammen! Die Mikroorganismen (Mikroben) werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Die Mikroorganismen (= Kleinstlebewesen, ugs. Mikroben ) kommen überall in der Natur vor: also in der Luft, im Wasser, am Boden, in der Erde und an und in jedem Lebewesen. Auch beim Menschen findet man sie auf der Haut, in den Haaren, auf den Schleimhäuten, im Darm und in den Organen (exokrine Drüsen). Die Mehrzahl der Mikroorganismen ist apathogen (nicht krankmachend) und bilden mit dem Körper eine Symbiose (=eine voneinander abhängige Lebensgemeinschaft - Körper und Mikroorganismen sind von gegenseitigem Nutzen!). [z.b.: im Darm oder Putzerfische] Parasiten (Schmarotzer, Mitesser) sind Lebewesen, die nur auf Kosten eines anderen Lebewesens (als Wirt) leben. pathogen: krankmachend apathogen: nicht krankmachend Kontamination: Besiedelung, Behaftung von und mit Schadstoffen invasiv: in das Gewebe eindringen, in den Körper eindringen, durch Gewebe stechen oder schneiden. (nichtinvasiv minimalinvasiv) Symbiose: ist das Zusammenleben von einander abhängiger Lebensgemeinschaften - Körper und Mikroorganismen sind von gegenseitigen Nutzen! 1

2 Parasiten: sind Lebewesen, die auf Kosten von anderen Zellen leben, sie ausnützen - Schmarotzer oder Mitesser!! Inkubationszeit: ist die Zeit, die vom Eindringen eines pathogenen Keimes bis zum Ausbruch der Krankheit vergeht. Bakterien: sind einzellige Mikroorganismen, die sich durch Zellteilung vermehren und einen eigenen Stoffwechsel haben. Die Zahl der pathogenen Mikroben ist relativ gesehen eher gering. Nach der Kontamination (=Besiedlung) von Oberflächen mit Schadstoffen oder Mikroben, z.b. von der Haut, Gerätschaften, Böden, Griffe usw. Sie können in den Körper eindringen (invasive pathogene Erreger). Sie sind die Erreger von Infektionskrankheiten! Nach einer sog. Inkubationszeit* können sie eine Infektionskrankheit verursachen: wenn eine Immunabwehr des Körpers gegen diesen Erreger nicht vorhanden ist, die Immunabwehr geschwächt oder zu gering ist. * Inkubationszeit ist die Zeit, die vom Eindringen der pathogenen Keime bis zum Ausbruch der Krankheit vergeht. Erste Erregergruppe, die in der Mikrobiologie eine Rolle spielen: Die Bakterien: Sie sind einzellige Mikroorganismen, die sich durch Zellteilung vermehren. Sie haben einen eigenen Stoffwechsel und sind auf Nährböden züchtbar. Die Vermehrung geschieht durch Zellteilung! 2

3 Aufbau: Die Bakterien sind ggfls. von einer Kapsel, der Zellwand und der Zellmembran umgeben. Die Zellwand gibt Form und Stabilität, die Zellmembran ist für den Stoffwechsel zuständig. Die Kapsel, falls vorhanden, geben weiteren Schutz. Plasma kettenförmige DNA Zellkern (fakultativ) Bakterien sind eigenständige Kleinstlebewesen, besitzen keinen Zellkern, die DNA ist im Plasma kettenförmig verteilt! DNA = Des-oxy-ribo-nuclein-säure (acid) Nur pflanzliche und tierische Zellen besitzen einen Zellkern! Viele Bakterien können sich aktiv mit Hilfe von kleinen Fortsätzen (Geißeln) fortbewegen. Beispiel von Geißeln bei anderen Zellen: Spermazellen Stäbchen mit Geißeln Einzelne Bakterien sogenannte Bazillen, können widerstandsfähige Dauerformen gegen ungünstige Umweltbedingungen (z.b. Kälte, Hitze, Austrocknung) bilden. Diese Bazillen nennt man: Sporen Bakterien, die Sporen bilden können, nennt man Bazillen (gefährlichste Art in der Praxis: Milzbrandsporen = Anthrax) 3

4 Sämtliche gebrauchten Instrumente müssen vor dem Sterilisieren gründlich von allen groben und feinen sichtbaren Verunreinigungen befreit werden. (Bürsten, usw.) Dies muss geschehen, weil in Resten auf den Instrumenten Bazillen + Sporen vorhanden sein können, die die Sterilisation überleben können!!! Die Bakterien werden eingeteilt nach: Größe und Form Beweglichkeit Stoffwechseleigenschaften Verhalten beim Anfärben mit Farbstoffen Wachstumsverhalten auf künstlichen Nährboden (Kulturen) Größe und Form + Beweglichkeit: kugelförmige Bakterien (Kokken) stäbchenförmige Bakterien spiralförmige Bakterien (Spirochäten) Staphylokokken: Diese gehören zu den Bakterien mit fester Zellwand, sind aerob und anaerob (fakultativ) gram-positiv 4

5 Was sind Staphylokokken? (staphylos = Beere) Sind wie Beeren oder Trauben angeordnete Bakterien, aerob oder anaerob und grampositiv, unbeweglich. Eitererreger. Verhalten nach Stoffwechseleigenschaften: - aerobe Bakterien (aer = die Luft). Sie brauchen Sauerstoff zum Leben, sterben ohne Sauerstoff ab - anaerobe Bakterien. Sie gewinnen ihre Energie ohne Sauerstoff und überleben nur unter Ausschluss von Sauerstoff Verhalten beim Anfärben mit Farbstoffen und Wachstumsverhalten in Kulturen: (benannt nach den Pharmakologen + Arzt Gram ) grampositive Bakterien Sie färben sich dunkelblau. (z.b.: Staphylokokken) gramnegative Bakterien Sie färben sich rot (z.b.: Escheridia coli) Beispielhafte Bakterien aus und in der Praxis: Staphylokokkus aureus ist ein Vertreter der kugelförmigen, grampositiven, aeroben Bakterien. Nochmal eine Namenserklärung, die die Bakterienmorphologie erklären: - staphylokokkus = kugelförmige Bakterien, die traubenförmig zusammen gelagert sind - aureus = golden Morphologie (Lehre von Gestalt und Form) Staphylokokkus aureus ist 0,8-1,2 Mikrometer groß. Das Bakterium ist unbeweglich und bildet keine Sporen aus. Manche Stämme haben aber eine Kapsel. Im mikroskopischen Bild erkennt man grampositive, also violett angefärbte Kokken, die traubenförmig gelagert sind. 5

6 Durch die Toxine, die Staphylokokkus aureus produziert, kann es zu einer Lebensmittelintoxikation kommen, wenn die Bakterien sich in Lebensmitteln vermehren konnten. Reaktion des Körpers ist Erbrechen, Durchfall oder in schlimmsten Fällen, wenn die Toxine ins Blut gelangen, Herzschädigungen. Hier seht Ihr eine Fotografie eines Originalpräparates, z. B. eines Wundabstriches. Man sieht Zellen, Leukozyten und die Bakterien. Staphylokokken Die Anzüchtung: Staphylokokkus aureus wächst auf den üblichen Nährböden für Kokken. Auf einer Blutplatte wächst das Bakterium mit goldgelben (aureus) Pigment. Außerdem ist um die Bakterienkolonie eine Hämolyse (Blutauflösung) zu sehen. Auf der Abbildung könnt Ihr eine Blutplatte sehen, auf der Staphylokokkus aureus wächst. 6

7 Identifizierung: Natürlich kann man nicht nur anhand der Morphologie ein Bakterium identifizieren. Jede Gattung hat bestimmte biochemische Eigenschaften und Reaktionsbesonderheiten, die eine genaue Identifizierung erlauben. Krankheiten, die durch Staphylokokkus aureus verursacht werden können: Da wäre zuerst die Wundeiterung zu nennen, aus der Staphylokokkus aureus oft angezüchtet wird. Auch beim Furunkel (eine tiefgreifende schmerzhafte Entzündung eines Haarfollikels und seiner Umgebung) und dem Karbunkel (mehrere Furunkel, die ineinander übergehen), findet man Staphylokokkus aureus. Weiterhin wären die Otitis (Ohrentzündung), die Parotitis (Ohrspeicheldrüsenentzündung) und die Mastitis (Brustdrüsenentzündung) als häufig auftretende Erkrankungen zu nennen. Zu den Wundinfektionen, bei denen Staphylokokkus aureus beteiligt ist, zählt: Abszess (abgekapselte Eiteransammlung in nicht vorgebildeter Gewebehöhle) und das Gangrän (Autolyse oder bakterielle Fäulnis, fauliger Zerfall von Gewebe). der Ulcus (das Geschwür) 7

8 Bakterienklassifikation I. Bakterien mit dünner Zellwand II. Bakterien mit fester Zellwand 1.aerobe Kokken und Stäbchen 2. anaerobe Kokken 3. anaerobe Stäbchen 4. fakultativ anaerobe Stäbchen 5. Spirochäten 6. anders spiralige Bakterien 7. Rickettsien 8. Chlamydiales 1. aerobe und fakultativ anaerobe Kokken 2. aerobe Stäbchen Bakterien 3. Endosporenbildner 4. unregelmäßig geformte Stäbchen 5. Verzweigungs-Bakterien III. Bakterien ohne feste Zellwand Mycoplasmatales Mikrokokken Streptokokken I. Bakterien mit dünner Zellwand Bakteriologie II. Bakterien mit fester Zellwand III. Bakterien ohne feste Zellwand Ordnungen: Aerobe Kokken und Stäbchen anaerobe Kokken anaerobe Stäbchen fakultativ anaerobe Stäbchen anders spiralige Bakterien Spirochäten Rickettsien Chlamy diales Rickettsiaceae; Bartonellaceae Familien: Spirochaetaceae; Leptospiraceae Enterobakterien; Vibrionen; Pasteurella Bakteroidaceae Veillonellaceae; Peptococcaceae (keine Familie) Legionellen; Neissericeae; Pseudomonaceae Gattungen: Legionella Peptococcus; Peptostreptococcus Borrelien (Zecken, Läuse) Heliobacter Bakteriologie Klasse I. Bakterien mit dünner Zellwand II. Bakterien mit fester Zellwand III. Bakterien ohne feste Zellwand Ordnungen: Familien: aerobe und fakultativ anaerobe Kokken Lactobazillen aerobe Stäbchenbakterien Endosporenbildner Bacillaceae unregelmäßig geformte Stäbchen (keine Familie) Verzweigung fadenbildende Bakterien Actinomycetaceae; (= Parodontitis!!) Mycobacteriaceae; Dermatophilaceae; Streptomycetaceae Mikrococcaceae; Streprococcaceae Gattungen: Staphylococcus aureus Streptococcus; Enterococcus Corynebakterium; Propionibakterium; = (Akne!!) 8

9 Was sind Staphylokokken? Sind wie Beeren oder Trauben angeordnete Bakterien, grampositiv, aerob, und fakultativ anaerob und unbeweglich. Eitererreger. Was sind Streptokokken? gr.: streptos gedreht kugelförmige, gramnegative Bakterien,, die lange perlschnurartige Ketten bilden. Sind Milchsäurebakterien. Sind harmlose Bakterien in der Mundschleimhaut, sie nutzen dem Wirt (Vorverdauung der Nahrung) und schaden ihm nicht! [Allerdings bilden diese Bakterien Milchsäure, die, wenn sie nicht neutralisiert wird (z.b. Zähneputzen), Karies verursachen] Was sind Rickettsien? Das sind kleine, unbewegliche Stäbchen oder Kokken (benannt nach dem Pathologen Ricketts ) Es handelt sich um Parasiten oder Symbionten im Darmepithel von Läusen, Flöhen oder Zecken. Bei Übertragung auf den Menschen durch Biß kommt es zu schweren Erkrankungen. Was sind Sporen? Manche Bakterien können unter ungünstigen Lebensbedingungen widerstandsfähige Dauerformen bilden. Diese widerstandsfähige Form der Bazillen nennt man Sporen. In diesem Zustand ruht der Stoffwechsel der Zelle, aber die Zelle überlebt. Verbessern sich die Lebensbedingungen, bilden sich wieder Bakterien. Die große Resistenz der Sporen gegen chemische und physikalische Einwirkungen erfordert in der Praxis Hygienemaßnahmen, die berücksichtigt werden müssen. Sporen sind durch Desinfektion nicht abzutöten, nur durch extrem lange Sterilisation (Dampf, Heißluft). Bakterien sind dagegen durch Desinfektion und Sterilisation abzutöten. 9

10 Was sind Bazillen? Das sind sporenbildende Bakterien. Was sind Spirochäten? Es sind spiralförmige Bakterien. Sie unterscheiden sich von allen anderen Bakterien durch ihre charakteristische spiralförmige Gestalt und die Art der rotierenden Fortbewegung Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Der Virus die Viren Viren sind keine Zellen! sie haben keine Zellwand keine Zellmembran keinen Zellkern kein Enzym, um die DNA oder RNA zu verdoppeln können nicht wachsen keinen eigenen Stoffwechsel 10

11 Viren haben nur einen Eiweißmantel = Kapsid nur Ribonucleinsäuren (RNA) und DNA (Desoxyribonucleinsäuren) ohne Verdopplungsenzyme können sich nur in fremden lebenden Zellen, in sogenannten Wirtszellen vermehren. man unterscheidet DNA-Viren und RNA-Viren Die Viren sind nur ca nm groß 1 nm (Nanometer) = 1/ Meter = 1 Millionstel Meter Bakterien sind ca. 0,8 1,2 Mikrometer groß 1 Mikrometer = 1/ Meter = 1 Tausendstel Meter Das bedeutet, daß Bakterien etwa 1000 mal größer sind als Viren!! Viren sind nur im Elektronenrastermikroskop sichtbar! Die Vermehrung der Viren: Da den Viren bestimmte Enzyme fehlen, um ihre eigene Erbinformation zu verdoppeln, müssen sie die DNA und die Enzyme von anderen lebenden Zellen, sogenannte Wirtszellen benutzen!! Viren sind also Zellparasiten!! 1. Zur Vermehrung lagern sich die Viren zuerst an andere Zellen an: 11

12 2. Die Viren dringen in die Wirtszelle ein und setzen dort ihre RNA oder DNA frei: 3. Das Erbmaterial des Virus dringt in den Zellkern der Wirtszelle ein und wird dort in das Erbmaterial der Wirtszelle eingebaut: 4. Das Erbmaterial der Wirtszelle wird so umprogrammiert, daß das Erbmaterial des Virus verdoppelt wird und sich ein neuer Virus bildet: 12

13 5. Die neuen Viren werden freigesetzt und die Wirtszelle geht zugrunde: Bei Viren helfen keine Antibiotika! denn Antibiotika greifen bei Bakterien in den Stoffwechsel des Bakteriums ein, da Viren keinen eigenen Stoffwechsel haben, wirken Antibiotika bei Viren nicht. Man kann sich gegen viele Viren impfen lassen. Durch das Impfen wird der Proteinmantel des Virus blockiert, sodaß die Viren nicht in andere Zellen eindringen können! 13

14 Viren sind, da sie keine Zellwand und keine Zellmembran besitzen, empfindlich gegen: Hitze (werden im Sterilisator vernichtet) stärkere Säuren Alkohol (viele desinfizierende Sprühmittel vernichten Viren) viele chemische Substanzen. Der Virus hat keine Zellstruktur. Er besteht lediglich aus einem Proteinmantel (Kapsid). Der Virus hat seine Erbinformationen in den Nucleinsäuren (DNA + RNA) gespeichert. Er besitzt keinen Zellkern und keine Doppelhelix. Die Nukleinsäuren (RNA+DNA) enthalten die Erbinformation. Zur Verdopplung der RNA s werden die Enzyme eines Zellkerns benötigt. Die Viren müssen in eine andere Zelle eindringen, die einen Zellkern mit DNA besitzen > in eine sogenannte Wirtszelle. In dieser Zelle verdoppeln sich die Nukleinsäuren mit Hilfe der DNA der Wirtszelle. Dadurch wird die Original-DNA zerstört und die Zelle geht zugrunde. Allgemein bekanntester Vertreter der Viren ist der HI-Virus (die HIV Infektion) die Human-Immundefekt-Virus- Infektion Sie löst die Krankheit AIDS aus: Das gefährliche ist, dass diese Viren ausgerechnet die Zellen angreifen, die für die Immunabwehr zuständig sind: die T- Lymphozyten und die Makrophagen. Dadurch wird die gesamte Immunität des Körpers geschwächt und andere Krankheiten, die mit dem HI-Virus nichts zu tun haben, können mit ihren Bakterien den Körper bis hin zum Tode schädigen. Der Körper kann sogar an den körpereigenen Bakterien erkranken sogenannte Autoimmunkrankheiten. Derzeit gibt es noch keinen Impfstoff gegen AIDS. 14

15 created by Pali Design AIDS (deutsch: erworbenes Immundefekt- Syndrom) Definition: AIDS ist ein durch Infektion (Ansteckung) mit HI-Viren (HIV) erworbener Immundefekt. Gekennzeichnet ist AIDS durch eine Immunschwäche (Abwehrschwäche) gegen sonst vom Körper beherrschbare Erkrankungen. Typische Erkrankungen durch den Immundefekt: Hauterkrankungen, Pilzerkrankungen, Entzündungen verschiedner Organe, maligne Tumoren (Kaposi- Sarkom) created by Pali Design Kaposi-Sarkom created by Pali Design Krankheitsentstehung: Die HI-Viren befallen verschiedene Blutzellen, die für die Immunität zuständig sind, sogenannte Helferzellen (T-Helfer-Zellen) Krankheitsverlauf: Durch eine messbare Verringerung der Anzahl der Helferzellen kann es in der ersten Phase nach wenigen Wochen zu Fieber, Kopf- und Gliederschmerzen, Lymphknotenschwellungen und Durchfällen kommen. In dieser ersten Phase, die symptomlos verlaufen kann, bildet der Körper Antikörper gegen HIV, die im Blut nachgewiesen werden können das ist der AIDS- Test. (Die Antikörper können den Virus allerdings nicht hemmen!!) 15

16 created by Pali Design Der HI-Virus ist nachweisbar im lymphatischen Gewebe, im Blut, in der Samenflüssigkeit, im Vaginalsekret, im Speichel, in der Muttermilch und in anderen Körperflüssigkeiten! Das bedeutet, der Erkrankte ist hoch infektiös!! Die Übertragung der Viren erfolgt parenteral: > durch Blut bzw. Blutbestandteile (Verletzungen mit direktem Blutkontakt, Bluttransfusionen, Injektionen) > durch direkten Kontakt mit Körperflüssigkeiten (Speichel, Lymphe) > durch ungeschützten Geschlechtsverkehr, auch homosexuellen Kontakt. > selten (20%) ist eine Übertragung auf einen Fötus created by Nach 6 Monaten bis 10 Jahren kann es zu einem manifesten Immundefekt kommen. Pali Design In dieser Zeit kommt es zu rezidivierenden* Infektionskrankheiten, die tödlich verlaufen können! Zur Verhinderung dieser Infektionskrankheiten muss der Patient sehr viele Medikamente gegen Mikroorganismen einnehmen. Es können sich auch bösartige Haut~, Lymphknoten~ und Organ-Tumore bilden. Bei fortschreitender Abwehrschwäche führen auch sie zum Tode! * rezidivierend: wiederkehrend, wiederauftretend created by Pali Design Da es keine Übertragung des HIV mit Tröpfchen oder über Nahrungsmittel gibt, ist der Hauptübertragungsweg mit direktem Körperflüssigkeitskontakt jeder Art zu vermeiden!! Aufgrund der bekannten Übertragungswege gibt es Risikogruppen für AIDS: -Männer und Frauen mit häufig wechselnden Sexualpartnern (Prostituierte, Homo- und bisexuelle Männer), -Drogenabhängige, durch Verwendung von infizierten Spritzbestecken, -Ärzte und Zahnärzte durch Kontakt mit Verletzungen bei chirurgischen Eingriffen mit infizierten Bestecken. -Patienten, die dialysiert wurden oder Blut übertragen bekommen haben (seit 1985 nicht mehr möglich) 16

17 In der Praxis gefürchtester Virus ist der Hepatitis C-Virus, der die Leberzellen angreift. Gegen die Hepatitis Viren A, B, D und E können wir uns durch Impfung schützen. Gegen den Hepatitis-Virus C ist keine Impfung möglich!! Eine Ausheilung einer akuten Hepatitis ist in vielen Fällen möglich, aber mit möglichen Spätfolgen, wie die Leberzirrhose oder das Leberkarzinom Weitere Krankheiten, die durch Viren verursacht werden: - Herpes -Grippe -Schnupfen -Masern -Röteln -Mumps -Windpocken -Kinderlähmung Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) 17

18 Pilze (funghi): sie haben eine starre Zellwand einen Zellkern sind unbeweglich gehören nicht zu den Pflanzen! (keine Photosynthese) sind etwa 10 mal größer als Bakterien von Arten führen nur ca.100 beim Menschen zu Erkrankungen beim Menschen werden Pilzerkrankungen als Mykosen bezeichnet. Mykosen in der Mundhöhle deuten auf eine geschwächte Immunabwehr oder veränderte Bakterienflora hin. Sie treten oft in Verbindung mit hohen und langwierigen Antibiotikadosierungen auf! Eine der häufigsten Mykosen in der Mundhöhle ist die Candidose (Candidus albicans = Soor). Am bekanntesten ist der Fußpilz (Tinea pedium) Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) 18

19 die Protozoen (sog. Urtierchen) sind tierische Einzeller mit einem deutlich abgegrenzten Zellkern Sie haben starke Zellwände, Sie haben zur Fortbewegung Geißeln, Sie haben Nahrungs- und Exkretionsvakuolen, einen eigenen Stoffwechsel. Fortpflanzung geschieht durch Zellteilung und komplizierte Entwicklungszyklen über Wirtswechsel. Sie sind Zellparasiten Durch diese tierischen Einzeller werden vor allem tropische Krankheiten wie die Malaria verursacht. Früh genug erkannt und richtig diagnostiziert kann die Malaria gut geheilt werden. Eine weitere bekannte Erkrankung ist die Toxoplasmose, die von Haustieren durch zu direkten Kontakt wie Kuscheln oder gar Knutschen übertragen wird!! In der Schwangerschaft führt diese Krankheit zu schweren Schädigungen des Kindes! Infektionskrankheiten Bei einer Infektion dringen Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen) bei Menschen, Tieren oder Pflanzen ein und können sich dort vermehren. Die meisten Infektionen bleiben durch sofortige Abwehrreaktionen des Körpers ohne Folgen. Erst wenn die Mikroben sich zu sehr vermehrt haben, kommt es zu sichtbaren Krankheitszeichen, dann sprechen wir von einer Infektionskrankheit 19

20 Die Entstehung von Infektionskrankheiten hängen von folgenden Faktoren ab: -infektiöse Eigenschaften wie Übertragbarkeit, Eindringungsvermögen in den Körper und Vermehrungsfähigkeit der Erreger. - Pathogenität der Erreger = krankmachende Eigenschaft eine Krankheit auslösen zu können. und die Virulenz der Erreger = die Stärke der krankmachenden Eigenschaften. Ein besonders virulenter Erreger ist besonders gefährlich!! Ablauf einer Infektionskrankheit: 1. Inkubationszeit 2. Prodromalstadium - Vorstadium, das der eigentlichen Krankheit vorausgeht 3. Ausbruch der Infektionskrankheit - die Erkrankung selbst mit den typischen Symptomen 4. Rekonvaleszenz - Genesungsphase bis zur endgültigen Heilung 20