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Allgemeine Bakteriologie
Die Bakterienzelle
Dr. Thomas Seehaus
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Grundformen der Bakterien
klassische Einteilung
rein morphologisch
keine taxonomische Bedeutung!
Morphologie primär durch Zellwand bestimmt
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Bakterien- und Eukaryonten-Zelle
kein Zellkern, lediglich Kernäquivalent/Nucleoidkeine membranumhüllten Organellendeutlich einfacherer Zellaufbau
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Zytoplasma
wässrige Lösung, Wasser ca. 80% des Zellgewichtes
Salze, Enzyme, Strukturproteine, Zwischenprodukte
70 S-Ribosomen ProteinsyntheseKomplexe aus rRNA‘s und ProteinenAngriffspunkt für Antibiotika (Tetrazykline, Chloramphenicol, Erythromycin, Aminoglykoside u. a.)
Ribonukleinsäuren (RNA)
Kernäquivalentzirkuläres Chromosom, stark gefaltet und verdrilltkeine Kernmembran1 bis 10 Mio. Nukleotidpaare (einige tausend Gene)
Plasmide mit ca. 2 – 200 kbp (Kilobasenpaare)
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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.)
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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 Kolonieformrau/glattmatt/schleimig glänzend
Schutz vor Phagocytose
Schutz vor Immunsystem
Pathogenitätsfaktor!
cremige Konsistenz von Joghurt durch Kapselschleim der Laktobakterien
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Streptococus pneumoniae: pathogen durch Kapselbildung (Griffith-Experiment, 1928)
R-Stamm: nicht bekapselt
S-Stamm: bekapselt
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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 Determinantenlösen Antikörperbildung auswerden durch Kapselbildung überdeckt
L-Formen (Protoplast) ohne Zellwand
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verschiedene Zellwandtypen
Gramfärbung1)färben mit Karbol-
Gentianaviolett und Lugolscher Lösung → Komplexbildung,
gram+‑Zellen sind blau
2)Entfärben mit 96% Alkohol,
gram--
-Zellen werden farblos
3)Gegenfärbung mit Fuchsin,
gram--
-Zellen werden rot
Achtung: gramnegative Zellwände können unterschiedliche Struktur haben
Staphylococcus aureus (Kokken, grampositiv, dunkelviolett)Escherichia coli (Stäbchen, gramnegativ, rot)
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gram--Zellwand
15 - 20 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)
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gram+-Zellwand
30–70% des Trockengewichtes
20–80 nm
bis zu 40 Lagen
einheitlich
Zellwand assoziierte Oberflächenproteine
M‑Protein
Protein A bei Staphylococcus aureus
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Anhänge der bakteriellen Zellwand
Filamente (Pili)lat. pilus = Haar, FaserProteinanhänge, nicht beweglichLänge 0,1 – 20 µmDurchmesser 2 – 20 nmAnheftung an Oberflächen
F-Pilus (F = Fertilität)horizontaler GentransferLänge 1 – 4 µmDurchmesser 2 – 8 nm, hohlnach Kontaktaufnahme VerkürzungPlasmabrücke außerhalb des Pilus!
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Bakteriengeißel
Video
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Geißelmotor
●Aufbau ähnlich ATP-Synthase●einziges echt rotierendes biologisches Gelenk●Drehfrequenz 40-50 Hz
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Bakterielle Endosporen
dicke Proteinhülle, bis 50 % des Trockengewichtes
über 100 Jahre lebensfähig
Lagerung arttypisch
pathogene Bedeutung durch enorme Widerstandsfähigkeit -> aufwändige Sterilisationstechnik für Nährmedien und medizinische Geräte
Indikatoren zur Prüfung von Sterilisatoren
1. Spore zentral2. Spore terminal mit Einschlusskörper (Protein)3. Spore terminal, Bakterie keulenförmig aufgetrieben4. Spore zentral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben ("Clostridium-Form")5. Spore terminal, rund = Plectridium6. Spore lateral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben
nur wenige Bakterien bilden Endosporen (Bacillus, Clostridium)große Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüssekeine Vermehrungs- sondern Dauerform!Dipicolinsäure (Calcium-Salz), bis 15 % der Sporenmasse, korreliert mit HitzebeständigkeitReduktion des Wassergehaltes auf ca. 15 %
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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