Allgemeine Bakteriologie. Die Bakterienzelle. Dr. Thomas Seehaus

Transkript

1 Allgemeine Bakteriologie Die Bakterienzelle Dr. Thomas Seehaus 1

2 Grundformen der Bakterien klassische Einteilung rein morphologisch keine taxonomische Bedeutung! Morphologie primär durch Zellwand bestimmt 2

3 Bakterien- und Eukaryonten-Zelle kein Zellkern, lediglich Kernäquivalent/Nucleoid keine membranumhüllten Organellen deutlich einfacherer Zellaufbau 3

4 Zytoplasma wässrige Lösung, Wasser ca. 80% des Zellgewichtes Salze, Enzyme, Strukturproteine, Zwischenprodukte 70 S-Ribosomen Proteinsynthese Komplexe aus rrna s und Proteinen Angriffspunkt für Antibiotika (Tetrazykline, Chloramphenicol, Erythromycin, Aminoglykoside u. a.) Ribonukleinsäuren (RNA) Kernäquivalent zirkuläres Chromosom, stark gefaltet und verdrillt keine Kernmembran 1 bis 10 Mio. Nukleotidpaare (einige tausend Gene) Plasmide mit ca kbp (Kilobasenpaare) 4

5 Zytoplasmamembran Bilayer-Membran, 6-8 nm dick Proteine ca. 60% des Trockengewichtes Transportprotein, Atmungskette, ATPasen, u.a. Permeabilitätsbarriere, Osmose Periplasmatischer Raum (zw. Membran und Murein) Enzyme (Hydrolasen, Phosphatasen, Nukleasen u.a.) Antibiotika-inaktivierende Proteine (ß-Laktamase u. a.) 5

6 Bakterielle Kapsel (Glycocalix) relativ feste Schleimschicht aus Polysacchariden äußerste Schicht der Bakterienzelle nicht bei allen Bakterien vorhanden auch innerhalb einer Bakterienart bekapselte und unbekapselte Stämme Bedeutung für Kolonieform rau/glatt matt/schleimig glänzend Schutz vor Phagocytose Schutz vor Immunsystem Pathogenitätsfaktor! cremige Konsistenz von Joghurt durch Kapselschleim der Laktobakterien 6

7 Streptococus pneumoniae: pathogen durch Kapselbildung (Griffith-Experiment, 1928) R-Stamm: nicht bekapselt S-Stamm: bekapselt 7

8 Die bakterielle Zellwand Exoskelett bedingt Form der Bakterienzelle verhindert das Platzen durch osmotischen Druck kompensiert bis zu 20 bar Innendruck! Autoreifen: 2 3 bar! Angriffsort für Antibiotika (z. B. Penicilline, Cephalosporine, Vancomycin u. a.) Enzyme (Lysozym) enthält antigene Determinanten lösen Antikörperbildung aus werden durch Kapselbildung überdeckt L-Formen (Protoplast) ohne Zellwand 8

9 verschiedene Zellwandtypen Gramfärbung 1) färben mit KarbolGentianaviolett und Lugolscher Lösung Komplexbildung, gram+ Zellen sind blau 2) Entfärben mit 96% Alkohol, gram--zellen werden farblos - Staphylococcus aureus (Kokken, grampositiv, dunkelviolett) Escherichia coli (Stäbchen, gramnegativ, rot) 3) Gegenfärbung mit Fuchsin, gram--zellen werden rot - Achtung: gramnegative Zellwände können unterschiedliche Struktur haben 9

10 gram -Zellwand nm nur 2-3 Lagen Murein äußere Membran stärker asymmetrisch als Zytoplasmamembran ä. M. enthält Lipopolysaccharide (LPS = Endotoxin), Lipid A (toxisch) OMP (outer membrane protein) Porine sind Transportproteine (Kanal) Glattformen (ausgebildete O-Seitenketten, smooth, gewölbte, spiegelnde Kolonien) Rauformen (fehlenden O-Seitenketten, rough, unregelmäßige Kolonien, körnige Oberfläche) 10

11 gram+-zellwand 30 70% des Trockengewichtes nm bis zu 40 Lagen einheitlich Zellwand assoziierte Oberflächenproteine M Protein Protein A bei Staphylococcus aureus 11

12 Anhänge der bakteriellen Zellwand Filamente (Pili) lat. pilus = Haar, Faser Proteinanhänge, nicht beweglich Länge 0,1 20 µm Durchmesser 2 20 nm Anheftung an Oberflächen F-Pilus (F = Fertilität) horizontaler Gentransfer Länge 1 4 µm Durchmesser 2 8 nm, hohl nach Kontaktaufnahme Verkürzung Plasmabrücke außerhalb des Pilus! 12

13 Bakteriengeißel Video 13

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15 Geißelmotor Aufbau ähnlich ATP-Synthase einziges echt rotierendes biologisches Gelenk Drehfrequenz Hz 15

16 Bakterielle Endosporen nur wenige Bakterien bilden Endosporen (Bacillus, Clostridium) große Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse keine Vermehrungs- sondern Dauerform! Dipicolinsäure (Calcium-Salz), bis 15 % der Sporenmasse, korreliert mit Hitzebeständigkeit Reduktion des Wassergehaltes auf ca. 15 % dicke Proteinhülle, bis 50 % des Trockengewichtes über 100 Jahre lebensfähig Lagerung arttypisch pathogene Bedeutung durch enorme Widerstandsfähigkeit -> aufwändige Sterilisationstechnik 1. Spore zentral für Nährmedien und medizinische 2. Spore terminal mit Einschlusskörper (Protein) Geräte 3. Spore terminal, Bakterie keulenförmig aufgetrieben 4. Spore zentral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben Indikatoren zur Prüfung von ("Clostridium-Form") Sterilisatoren 5. Spore terminal, rund = Plectridium 6. Spore lateral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben 16

17 Endosporenbildung Core - dehydriertes Zytoplasma enthält DNA, Ribosomen, Enzyme etc. Alle Bestandteile für die Rückkehr zum normalen Stoffwechsel sind vorhanden. Hitzeresistenz! Cortex - modifizierte Zellwand/Peptidoglycan Schicht, nicht querverknüpft wie bei vegetativen Zellen. Coats - Verschiedene Protein Schichten, impermeabel für die meisten Chemkialien, verantwortlich für die Chemikalienresistenz 17