Bakteriologie Erarbeitet und vorgestellt von Leopold Böhm, Sebastian Hanswille, Gianluca Nowoczyn, Rolf Rempel
Inhalt Feinstruktur der Bakterien Morphologie der Bakterien Genetische Variabilität der Bakterien Interzelluläre Mechanismen Molekulare Mechanismen Hygiene Nährbodenherstellung + Inhaltsstoffe Mikroskopie Eigene Ergebnisse Quellen
Feinstruktur der Bakterien
Nukleoid (Kernäquivalenz) und Plasmide Zellkern kein wirklich Zellkern, sondern stark verknäulter DNA-Strang Bei E. coli: 6,34 10 6 Basenpaare Plasmide: - autonom vermehrend - Phänotyp bestimmen
Zytoplasma Enthällt nieder- und hochmolekularer Stoffe, RNA, Reservestoffe und ungefähr 20000 Ribosomen pro Zelle Wichtig: Permeasen, Biosynthese-Enzyme, Efflux-Plumen, Proteine der Sekretionssysteme, Sensorproteine und Enzyme der Atmungskette bei Bakteriem mit aeroben Stoffwechsel Allgemeine Sekretionsweg: Proteinzylinder in der Zytoplasmamembran Sensorproteine übertragen Informationen aus der Umgebung der Zelle ins innere
Zytoplasmamembran typische biologische Elementarmembran, die aus einer Phospholipidschicht besteht
Kapsel Polymer, das mit Hilfe von extrazellulärer Enzyme sich um die Zelle anordnet schützt Bakterien vor der Phagozytose Bei den meisten Bakterien Kapsel aus Polysaccharid
Geißeln Dient zur Fortbewegung sind monotrich, lophotrich oder peritrich angeordnet sein Sind über einen Halteapparat in der Zellwand und in der Zytoplasmamembran verankert Können mit Hilfe von aus Proteinen bestehenden Motoren wie ein Propeller um ihre Achse rotieren
Biofilm strukturierte Gemeinschaft von Bakterienzellen in selbst produzierter Polymermatrix In der Tiefe dieser Beläge befindliche Bakterien sind weitgehend vor dem Immunsystem und vor Antibiotika geschützt
Zellwand Sehr komplex Schützt die Zelle vor Noxen, osmotischem Druck und ermöglicht Kommunikation mit der Außenwelt
Zusammenfassung Eigenschaft Prokaryont Eukaryont Kernstruktur nicht von Proteinen bedecktes, zirkuläres DNA Molekül Komplex aus DNA und Proteinen Lokalisation der Kernstruktur dichtes DNA-Knäuel im Zytoplasma ohne Kernmembran: Nukleoid in einer von einem von einer Kernmembran umgebenen Nukleus DNA Nukleoid und Plasmide im Kern, Mitochondriend und Plasmide Zytoplasma Zellwand Reproduktion 70S-Ribosomen, keine Mitochondrien, keine Zellorganellen meist: starre Zellwand mit Murein Ungeschlechtlich durch einfache Querteilung 80S-Ribosomen, Mitochondrien und Zellorganellen oft: Glucane, Mannane, Chitin, Chitosin, Cellulose meist: geschlechtlich
E.Coli Jeder kennt sie, aber was ist das eigentlich genau?
Aufbau von Escherischia coli Fakultativ anaerobes, gramnegatives, stäbchenförmiges, nichtsporenbildendes und peritrisch begeißeltes Bakterium aus der Familie der Enterobacteriaceae Medizinische Mikrobiologie unterscheidet kommensale, nichtpathogene und pathogene Stämme Diagnostische Differenzierung beruht auf der serologischen Einteilung von Kauffmann nach O-, H- und K-Antigen
Aufbau von Escherischia coli
Wachstum von E. coli Heterotrophe Mikroorganismen Energie und Kohlenstoff durch Verbrauch energiereicher Verbindungen (Kohlenhydrate, organische Säuren oder Aminosäuren) Ammoniumverbindungen oder Aminosäuren als Stickstoffquelle Makroelemente wie Magnesium, Kalium, Eisen und Phosphor essentiell wichtig
E. Coli unter Stress Allgemeine Stressantwort geregelt durch alternativen s-faktor S veränderte RNA-Synthese Säurestressantwort durch Bildung biogener Amine aus korrespondierenden Aminosäuren dadurch Verbrauch eines Wasserstoffprotons
Morphologie der Bakterien: Bakterien lassen sich nach der äußeren Form differenzieren: Kokken(kugelförmige) Stäbchenförmige Bakterien Fadenförmige Bakterien Wendelförmige Bakterien nach Färbeverhalten bei der Gram-Färbung Gram-positiv Gram-negativ nach Sauerstoffverbrauch-toleranz Aerob Anaerob Mikroaerophil Aerotolerant Mikroaerotolerant
Genetische Variabilität von Bakterien
Genetische Vielfalt 1: Mutation Genetische Variabilität nicht durch Fortpflanzung Rätsel, da Prokaryoten ungeschlechtlich sind Variabilität durch schnelle Vermehrung und Mutationen schnelles Evolutionsgeschehen und hohe Adaptivität Insertionen, Deletionen, Punktmutationen
Genetische Vielfalt 2: Neukombinationen 1. Transformation 2. Transduktion 3. Kunjugation
Transformation
Transduktion
Konjugation
Hygiene: Hygiene ist sehr wichtig bei der Herstellung von Nährböden zum züchten von Bakterienkulturen Schlechte Hygienebedingungen verfälschen das Endergebnis Viele Materialien müssen vor dem Produktionsverfahren desinfiziert oder abgekocht werden Von Vorteil: Vakuumverpackte Petrischalen Arbeitsfläche und -umfeld sind möglichst steril
Nährboden und Inhaltsstoffe: Herstellung des Nährmediums: Erlenmeyerkolben zur Hälfe mit dest. Wasser füllen Zugabe von Agar und Nährmedium Rühren bis es sich löst dest. Wasser nachfüllen und erneut rühren Öffnung des Kolbens mit Alufolie schließen 30 min in den Dampfkochtopf Gießen der Agarplatten Schalen ruhig stehen lassen bis es fest ist Abstriche machen (z.b. mit Impfösen) Ab in den Brutschrank
Nährboden und Inhaltsstoffe: Hauptanteil Wasser Für Bakterien verwertbare Energiequellen Organische, anorganische und schwefelhaltige Verbindungen Kohlenstoff Stickstoff Zusätzliche Salze, die lebenswichtige Ionen liefern
Mikroskopie Nativpräparate mit oder ohne Vitalfärbung erlauben Betrachtung lebender Bakterien wenig kontrastreich Kontrasterhöhung durch gefärbte Präparate Aufbringen einer dünnen Materialschicht auf Objektträger, anschließendes Lufttrocknen Fixierung durch Hitze oder Methylalkohol Anschließende Färbung: Einfach- oder Differentialfärbung (Methylenblau oder Gram)
Gram-positive und gram-negative Bakterien: Gram-negative Rote Färbung durch Fuchsin Dünne Zellwand, einschichtiges Murein Eine äußere und eine innere Membran nichts besonders permeabel Lipopolysaccharide Keine gramlabilität Gram-positive Blaue Färbung durch Murein Dicke Zellwand, mehrschichtiges Murein Eine innere Membran stark permeabel Lipoteichonsäuren, Teichonsäuren Gramlabilität vorhanden
Prinzip der Gramfärbung Kristallviolettfärbung Beizung Entfärbung Gegenfärbung
Eigene Ergebnisse
Quellen Neil A. Campbell, Jane B. Reece; Biologie www2.bc.cc.ca.us M. Koops, Bakterien, http://biologielexikon.de/lexikon/bakterien.php,3.9.2012 F. Kayser, Medizinische Mikrobiologie, Thieme Verlag, 12. Auflage, 2012 S. A. Böse, Gram-färbung, http://flexikon.doccheck.com/de/gram- F%C3%A4rbung, letzter Stand 27.1.2013 chermieberufe.net, Durchführen mikrobiologischer Arbeiten I, http://www.chemieberufe.net/media/bl- Mikrobiologie/BL_7fh_Mikrobiologie_Mikroorganismen_isolieren_faerbe n_morphologisch-differenzieren.pdf, letzter Stand 27.1.2013 scholle.oc.uni-kiel.de/lind/iteach/glycobiol/glycobiologie crees.org/resources/files/forms/26 rzb.f2.fhtw-berlin.de/typo4/lse_sose09_stammkonstruktion bfr.bund.de/de/escherichia_coli-54352.html