Bakterien

• Kokken

  • Grampositive Kokken

    • Staphylokokken

    • Streptokokken

  • Gramnegative Kokken

    • Bspw. Neisseria meningitidis

• Stäbchenbakterien

  • Grampositive Stäbchen

    • Bspw. Aktinomyzeten

  • Gramnegative kokkoide Stäbchen

    • Bspw. Haemophilus influenza

  • Gramnegative Stäbchen

    • Bspw. Legionella pneumonia

    • Enterobakterien

      • Bspw. Salmonellen

• Erreger mit atypischem Gramverhalten

  • Mykobakterien

  • Mykoplasmen

  • Spirochäten: Borrelien, Leptospira, Treponema

  • Obligat intrazelluläre Erreger

    • Rickettsien

    • Chlamydien

• 0,5-5 µm groß

• Prokaryoten

• Vermehrung: Zellteilung -> Generationszeit stark unterschiedlich (E. coli 20 min vs M. tuberculosis 20h)

• besitzen kein ER, Golgi-Apparat, Mitos

• Mesosom (ähnelt Mitos) -> Atmungskette

• 70S-Ribosome -> PBS

  • S = Svedberg-Einheit / Sedimentationsverhalten in Zentrifuge

• Nukleoid / Bakterienchromosom -> Kernäuquivalent

  • aus 1 zirkulären Doppelstrang DNA

  • frei im Zytoplasma

• Plasmide

  • ringförmige, extrachromosomale DNA Stücke

  • Nutzen: Resistenz, Fertilität, Produktion von Exotoxinen

• Episom

  • frei als Plasmid oder

  • in Nukleoid eingebaut

• Zytoplasma von Plasmamembran umgeben

• semipermeabel

• Funktion:

  1. Schutz

  2. O2-Austausch

• auf ihr sitzen zellwandsynthetisierende Enzyme

  1. produzieren N-Acetylmuramin und N-Acetylglucosamin

  2. Verknüpfung zum Peptidoglykan (Murein) -> Zellwand

• Unterscheidung nach gram Färbung

  1. gram negative = 1-2 Lagen Murein (dünne Wand)

  2. gram positive = bis 40 Lagen Murein (dicke Wand)

• Plasmamembran + Zellwand = cell envelope

1. grampositive Bakterien

   • weniger komplex

   • Murein als einziges große Molekül in Zellwand (50 % der Zellwand)

2. gramnegative Bakterien

   • 5 bis 10 % aus Murein

   • komplexer

   • periplasmatischen Raum + äußeren Membran

     • Peptidoglykane in Gel des periplasmatischen Raums eingebettet

   • äußere Membran ist lipopolysaccharidhaltig

     • Lipopolysaccharide häufig toxisch -> Pathogenität Die

1. Flagellen (Geißeln)

   • • fadenförmige Proteinfortsätze

   • Durchmesser: 10 nm;

   • Länge: mehrfaches der Bakterienzelle

   • Funktion Beweglichkeit (wichtiges Differenzierungsmerkmal und Virulenzeigenschaft)

2. Pili (Fimbrien)

   • starre, haarförmige Proteinfortsätze

   • Funktion: Zell-Zellkontakte

     • Bakterium-Bakterium (DNA-Austausch = Sexpili)

     • Bakterium-Wirt: Adhäsion, Kolonisation

3. Zellwand

   • dicht unter Kapsel

   • bei gram neg. : innere + äußere Wand, dazwischen periplasmatischer Raum

• Stäbchenförmige Bakterien (Stäbchenbakterien)

• Kugelförmige Bakterien (Kokken)

  • Haufenkokken

  • Kettenkokken

  • Sarcinen

  • Tetrakokken (Tetraden)

  • Diplokokken

• Fadenförmige Bakterien

• Spirillenförmige Bakterien

• Kommabakterien (Vibrionen)

• Gram-Färbung:

  1. Präparat hitzefixieren

  2. Färben mit Kristallviolett-Lösung (blau) (3 Minuten)

  3. Abspülen und Beizen mit Lugol ́scher Lösung (2 Minuten)

  4. Entfärben mit 96% Alkohol

  5. Gegenfärben mit Safranin (rot) (1 Minute)

  6. Abspülen mit Wasser

1. grampositive Bakterien

   • Zellwand mit hohem Peptidoglykangehalt.

   • Peptidolglykane halten Kristallviolett zurück

   • blaue Färbung

2. gramnegative Bakterien

   • Zellwand mit geringen Peptidoglykangehalt

   • blaue Färbung (Kristallviolett) durch Ethanol ausgewaschen

   • durch Gegenfärbung: rot

• Intrazelluläre Mechanismen

  • Hohe Mutationsrate

  • Homologe Rekombination

  • Transposition

• Interzelluläre Mechanismen

  • Konjugation: Weitergabe von Plasmiden zwischen Bakterien

  • Transduktion: Verbreitung von genetischen Informationen durch Infektion eines Bakteriums mit einem Bakteriophagen

  • Transformation: Aufnahme freier DNA durch die Zellwand

• Toxine

  • Exotoxine

    • Enterotoxine (z.B. Choleratoxin)

    • Neurotoxine (z.B. Botulinumtoxin)

  • Endotoxine

• Kapsel

  • Nachweisverfahren mit Tusche

• Spezielle Enzymausstattungen

  • Koagulase → Bildung von Fibrinogen und Fibrin -> "Schutzwall" gegen die Immunabwehr

  • z.B. von Staphylococcus aureus

• Begeißelung: Fadenförmige Organellen, die der Fortbewegung des Bakteriums dienen

  • Peritrich: Geißeln rund um das Bakterium (z.B. Escherichia coli)

  • Lophotrich: Mehrere Geißeln an einem Pol (z.B. Pseudomonaden)

  • Polar: Eine Geißel an einem der Bakterienpole (z.B. Vibrio cholerae)

• Sporenbildner können sehr widerstandsfähige Dauerformen, die sog. Sporen, ausbilden (z.B. Clostridien)

• Antibiotikaresistenzen → Nosokomiale Infektionen sind häufig auf Keime mit ausgeprägten Resistenzen zurückzuführen

  • Bakterien können verschiedene Resistenzmechanismen gegen Antibiotika entwickeln oder aufweisen, Beispiele sind:

    • β-Lactamase

    • Modifizierung der Penicillin-Bindeproteine (PBP; z.B. bei MRSA)

    • Ausbildung bzw. Überexprimierung von Effluxpumpen

• Erreger mit typischem Gramverhalten

• gram positive Kokken

• Anordnung in Ketten -> Kettenkokken

• Katalase negativ

• Einteilung nach Hämolyseart und Lancefield

• Enzym zur Umwandlung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) in Wasser (H₂O) und Sauerstoff (O)

• in Peroxisomen

• Bakteriendiagnostik: Katalase-Test

  • Aufträufeln von Wasserstoffperoxid

  • Katalase-positiven Staphylokokken: Bläschenbildung

  • Katalase-negativen Streptokokken: keine Bläschenbildung

• Auflösung von Erythrozyten durch Zerstörung der Zellmembran mit Übertritt von Hämoglobin in das Plasma

1. α-Hämolyse = Reduktion des Hämoglobins

   • Grünfärbung, da Biliverdin (lat. viridis = grün) bzw. Biliverdin ähnliche Substanzen entstehen

2. β-Hämolyse = Komplette Erythrozytenlyse (“Zeitung lesbar”)

3. γ-Hämolyse = keine Hämolyse

• zur weiteren Unterscheidung β-hämolysierender Streptokokkenund

• v.a. Gruppen A und B

• Untersuchung nach C-Polysaccharid (innerhalb der Bakterienwand)

• unterschiedliche Antigenität

• Einteilung in Subtypen von A bis W

Streptococcus pyogenes -> Abzess

• mikrobiologische Untersuchungsmethode

• Unterscheidung zwischen Streptococcus pneumoniaeund anderen α-hämolysierenden Streptokokken

• Ablauf

  1. Bakterienkolonie mittels steriler Öse auf Blutagar

  2. mittig ein Optochin-Plättchen (Papierblättchen mit Ethylhydrocuprein) plaziert

  3. Blutagar mehrere Stunden inkubiert

• Interpreation:

  • deutlicher Hemmhof (> 13 mm): Streptococcus pneumoniae

  • Bakterienkultur bis an Optochin-Plättchen heran: andere vergründend wachsende Streptokokken (z.B. Viridans-Streptokokken)

• Lebewesen mit einen Zellkern

• Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze und auch Algen.

• aus Urkaryoten entstanden

• Entwicklung der Zellorganellen: Endosymbiontentheorie

  • Zellen mit Zellorganellen durch Symbiose mit Bakterien

• typischen Aufbau verschiedener Organellen

  1. Cytoskelett

  2. Zellmembran

  3. Golgi- Apparat

  4. Endoplasmatisches Retikulum: glatte und raue

  5. Zellkern

  6. Mitochondrien

  7. Lysosomen

  8. Peroxisomen

  9. Ribosomen

  10. Vesikel

• einzellige Mikroorganismen ohne Zellkern

• Bakterien oder Archaeen.

• 1 bis 2 µm groß (kleiner als die eukaryotischen Zelle)

• unterschiedliche Phänotypen

• Plasmid: DNA doppelsträngig und ringförmig im Zellplasma

  • Erbgut: Bakterienchromosom.

• keine Mitochondrien, Vakuolen, Plastiden, kein Cytoskelett, keine Chloroplasten und kein Endoplasmatisches Retikulum

• Organellen:

  1. Zellwand

  2. Zellplasma/Cytoplasma

  3. Zellmembran

  4. Flagellum und Pili

  5. Plasmid

1. E. coli

   • Genomgröße: 4,6 x 10^5

   • Gene: 4.500

2. Mensch

   • Genomgröße: 3,1 x 10^9

   • Gene: 23.000

1. Mycobaterien -> Ziehl-Neelson Färbung (Zellwand sehr dick + Mykolsäureschicht säurefest)

2. Mycoplasmen -> Zellwandlos

3. Parasiten

4. Viren

5. Chlamydien

• Exanthem an Stamm und Extremitäten

• Trias:

  1. periorale Blässe

  2. Enathem am weichen Gaumen

  3. Himbeer/Erbeerzunge

• vor allem symptomatisch

• AB: Penicillin V für 7d

• bei Allergie: Erythromycinestolat, Clindamycin

• nicht empfohlen: Aminopenicilline -> bei EBV-Infektion immer Arzneimittelexanthem auslösen

• Nachweis des Clumping-Faktors

• zur Unterscheidung pathogene Staphylokokken (z.B. Staphylococcus aureus) von geringer pathogenen, Koagulase-negativen Staphylokokken (z.B. Staphylococcus epidermidis)

• Objektträgertest oder Röhrchentest

1. Bakterienkolonie mit einem Tropfen Reagenz verrieben -> enthält Fibrinogen-beschichtete Latexpartikel (Latexpartikel-Agglutination)

2. Vorhandensein des Clumping-Faktors: Agglutinate entstehen

3. Koagulase-Reaktion ist positiv -> Staphylococcus aureus

4. Ausschluss spontan auftretenden Agglutination: parallel Koloniematerial in 3,5%-iger Kochsalzlösung verrieben (Negativ-Kontrolle)

5. bei Kombi-Test: Zusätzlich Protein A (Pathogenitätsfaktor von S. aureus) nachgewiesen

Alternativer Ausgang

1. milchigen Trübung

2. Koagulase-Reaktion negativ

1. Bakterienkolonie in Reagenzröhrchen mit frischem Kaninchenplasma eingerührt

2. Gerinnung nach einigen Stunden

Obsolet, da er Kaninichenplasma und viel Zeit benötigt

1. Gram positive Kokken:

   1. Staphylococcus aureus

   2. Steptococcus pneumoniae

2. Gram negative Kokken

   1. Neisseria meningitidis

3. Gram positive Stäbchen

   1. Clostridioides difficile

4. Gramnegative, kokkoide Stäbchen

   1. Haemophilus influenzae

5. Gramnegative Stäbchen

   1. Enterobakterien: Yersinia pestis

   2. Helicobacter pylori

6. Atypisches Gramverhalten

   1. Mycobacterium tuberculosis

7. Obligat intrazelluläre Erreger

   1. Chlamydia trachomatis