Klausurrelevant

pH-Wert

Temperatur

Feuchtigkeit

Sauerstoffkonzentration

Strahlenbelastung

Vorhandensein von Schadstoffen (Noxen), z. B.

Schwermetalle

1. DNA-Vorlage (Template-DNA): Die DNA, in der sich das zu vervielfältigende Zielsegment befindet.

2. Primer (Vorwärts- und Rückwärtsprimer): Kurze, einzelsträngige DNA-Oligonukleotide (~18–30 Basen), die spezifisch an das Ziel-DNA-Fragment binden.

3. DNA-Polymerase: Eine thermostabile DNA-Polymerase, meist Taq-Polymerase, die bei hohen Temperaturen aktiv bleibt.

4. dNTPs (Desoxynukleotid-Triphosphate): Die Bausteine (dATP, dTTP, dGTP, dCTP), die von der Polymerase für den neuen Strang verwendet werden.

5. Pufferlösung: Enthält z. B. MgCl₂, sorgt für den richtigen pH-Wert und die optimale Ionenstärke für die Enzymaktivität.

6. MgCl₂ (Magnesiumchlorid): Kofaktor für die DNA-Polymerase, oft schon im Puffer enthalten, kann aber auch separat hinzugefügt werden.

Acidophil: pH < 4,0

Neutrophil: pH 6,0 – 7,0

Alkaliphil: pH > 8,0

< 20°C psychrophil – Umweltflora, „Kühlschrankkeime“,

20-45°C mesophil – Kommensalen und Krankheitserreger bei warmblütigen Spezies

45-60°C thermophil – angepasst an spezielle Habitate wie heiße Quellen, Nutzung in der Biologie, Beispiel Thermophilus aquaticus sehr weit

psychrotolerant – Wachstum bei kühler und warmer Temperatur, Beispiel Listeria monocytogenes

Sehr empfindlich: Gram-negative Bakterien

Mittel: Gram-positive Bakterien, Hefen

Wenig: Schimmelpilze

(alle Pilze) ohne O2 kein Wachstum

Belüftete oder gut durchblutete Organe

Mycobacterium – Tuberkulose

Pseudomonas aeruginosa – Eitererreger bei oberfächlichen Wunden, Lung

hohe Konzentration O2 sind toxisch,

z.T. ist O2 in geringer Menge erforderlich

Kopf- und Genitalschleimhäute, Gelenke Haemophilus parasuis – Polyserositis Brucella abortus – Morbus Bang

Gärung oder Atmung möglich,

O2 nicht zwingend erforderlich

prinzipiell überall Staphylococcus aureus – Eitererreger

Toxinbildner Streptococcus equi – Druse, Eitererreger

Escherichia coli – Durchfall, Wundinfektion

keine aerobe Atmung

O2 ist toxisch

keine entgiftenden Enzyme (Katalase, SuperOxiddismutase)

Darm, Kadaver, tiefe Wunde

Clostridium tetani – Wundstarrkrampf

Fusobacterium necrophorum – Eitererreg

obligat intrazelluläre Keime

(sind nicht in der Lage selbst ATP zu produzieren = „Energieparasiten“)

Gemeinschaft von Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Pilze, Algen), die auf einer Oberfläche leben mit selbst produzierte Schleimschicht aus extrazellulärer polymerer Substanz (EPS)

1. Zahnbelag (Plaque): Ein klassischer Biofilm aus Bakterien auf den Zähnen.

2. Katheterinfektionen: Bakterien bilden Biofilme auf medizinischen Geräten.

3. Abwasseranlagen: Biofilme helfen, organische Stoffe abzubauen.

1. Anhaftung: Einzelne Mikroorganismen haften an einer Oberfläche – z. B. an einem Zahn oder einer Kontaktlinse.

1. Kolonisierung: Die Mikroorganismen beginnen sich zu vermehren und produzieren eine schleimige Matrix (EPS).

2. Reifung: Der Biofilm wächst, bildet Kanäle zur Nährstoffversorgung und enthält verschiedene Arten von Mikroben.

3. Ablösung: Teile des Biofilms können sich ablösen und neue Oberflächen besiedeln.

1. Art: Grampositive, meist stäbchenförmige Milchsäurebakterien

2. Beweglichkeit: Unbeweglich

3. Sporenbildung: Keine Sporenbildung

4. Katalase: Negativ

5. Atmung: Fakultativ anaerob, bevorzugt mikroaerophil (1–2 % O₂)

6. Stoffwechsel:

   • Homofermentativ (Milchsäure aus Glukose)

   • Fakultativ heterofermentativ (auch CO₂, Ethanol etc.)

7. Wachstum:

   • Temperatur: mesophil, optimal bei 30–40 °C

   • pH-Bereich: 5,4–6,4

1. Art: Grampositive, kokkoide Bakterien

2. Sporenbildung: Keine Endosporen

3. Katalase: Negativ

4. Temperatur: Optimum bei ca. 30 °C

5. pH-Bereich: 4,0 – 4,8

6. Stoffwechsel:

   • Homofermentativ (Milchsäure aus Lactose)

   • Bildung von Exopolysacchariden

7. Vorkommen & Anwendung:

   • Starterkulturen in der Käsereifung

   • Einsatz in Quark, Buttermilch, Butter, Cheddar, Camembert

   • Bestandteil von Probiotika für Nutztiere

• Art: Gramnegative, meist stäbchenförmige Bakterien

• Beweglichkeit: Unbegeißelt oder peritrich begeißelt

• Sauerstoff: Aerotolerant anaerob (können auch ohne O₂ überleben, bevorzugen aber O₂)

• Temperatur: Optimum bei 25–30 °C

• pH-Bereich: 4,0 – 6,0

• Stoffwechsel:

  • Oxidieren Ethanol (bis 10%) zu Essigsäure (Acetat)

  • Weiterabbau von Essigsäure zu CO₂ und H₂O

• Vorkommen & Anwendung:

  • Herstellung von Essig

  • Fermentation von Kombucha (Teepilz-Mischkultur)

  • Kakaogärung

• Art: Grampositive, kokkoide, unbewegliche Bakterien

• Sporenbildung: Keine Endosporen

• Katalase: Negativ

• Oxidase: Negativ

• Atmung: Fakultativ anaerob

• Temperatur: Optimum bei 20–30 °C

• pH-Bereich: 6,0 – 7,0 (wächst auch bei bis zu 7% NaCl)

• Stoffwechsel: Heterofermentative Milchsäuregärung

• Vorkommen & Anwendung:

  • Starterkulturen für Quark, Buttermilch, Butter, Kefir

  • Verwendung in verschiedenen Käsesorten, fermentiertem Gemüse und Kaffee

RODAC Platten –zur Bestimmung des Oberflächenkeimgehalts

(Replicate organisms detecting and counting)

Gelber Agar- zur Gesamtkeimzahlbestimmung

Roter Agar- zur Bestimmung von Enterobacteriaceen

Dip Slides

Clean Card®

• Art: Grampositive, fakultativ anaerobe Stäbchenbakterien

• Intrazellulär: Fakultativ intrazellulär

• Temperatur: Wachstum von 0 °C bis 45 °C (psychrotroph)

• pH-Bereich: 4,5 – 9,6

• Salztoleranz: Wachstum bis 10 % NaCl, Toleranz bis 25 %

• Wasseraktivität (aw): Minimum 0,90

1. Grippeähnliche und Gastrointestinale Symptome: Fieber, Muskelschmerzen, Erbrechen

2. Schwangere: Abort, Frühgeburt, Tod des Neugeborenen

3. Immungeschwächte Personen (Alte, Kranke): Hirnhautentzündung, Blutvergiftung

4. Exponierte Berufsgruppen (z. B. Tierärzte, Metzger): Hauterkrankungen, Konjunktivits

• Gram -negativ

• Meist beweglich

• Peritrich begeißelt

• Nicht sporenbildende Stäbchen

• Fakultativ anaerob

• Keine Hämolyse auf Blutnährmedien

• Keine Laktosespaltung

• Bildung von H2S

• Abbau von Propylenglykol

• Fakultativ intrazellulär

• Gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium

• Wachstum bei 5–45 °C, Optimum 37 °C

• Abtötung > 70 °C

• pH-Wachstum 4,5–9,0, Optimum 6,5–7,5

• Abtötung unter pH 4,0

• Wachstum bis 4 % NaCl

1. Gassner-Agar: Unterscheidung Laktose-fermentierender Bakterien (z. B. E. coli)

2. Rambach-Agar: Chromogenes Medium zum Nachweis von Salmonella

3. Beide werden in der Lebensmittel- und Hygienemikrobiologie verwendet, häufig zur Differenzierung von Keimen aus Enterobacteriaceae.

rot (Salmonellen) im basischen, gelb (E.Coli) im sauren

1. XLD = Xylose, Lysine, Deoxycholat

2. Selektiv & differential für Enterobacteriaceae, v. a. Salmonella & Shigella

3. Hemmstoffe: Natriumdesoxycholat → hemmt grampositive Bakterien

4. Salmonella → rot mit schwarzem Zentrum (H₂S+)

5. Shigella → rot (kein Zuckerabbau, kein H₂S)

6. Laktose-/Saccharose-Fermentierer (z. B. E. coli) → gelb/orange

•Serovare ergeben sich aus der Vielfalt an O-, H- und Vi-Antigenen

• Grundlage der Serovar-Klassifizierung

• Einteilung der Salmonellen erfolgt in Serovare

• Ca. 2.659 unterschiedliche Serovare

• davon nur etwa 50 als häufige Krankheitserreger regelmäßig nachweisbar

• Umwelt

• Im Magen-Darm-Trakt von Vertebraten

Fische

Reptilien – Schildkröten!!!

Vögel

Säuger

Enteritis (Entzündung des Darms, meist des Dünndarms)

Septikämie (Vorhandensein von Bakterien oder deren Toxinen im Blutkreislauf verursacht wird)

Abort (vorzeitige Beendigung der Schwangerschaft)

Begleitsymptome: Fieber, Inappetenz, Benommenheit (typhos = gr. der Nebel), Depressionen – insbesondere bei akuten Erkrankungsverläufen

• Reservoir: Geflügel, Rinder, Schweine, Exoten

• Zoonoseerreger

Tierkontakt, tierische Lebensmittel, u.U. Oberflächenwasser, pflanzliche Lebensmittel

• Klinik: o initial gelegentlich Fieber, Diarrhoe wäßrig bis blutig, Erbrechen, Bauchkrämpfe postinfektiös Sepsis, reaktive Arthritis, Meningitis, Perikarditis, Endokarditis, Spondylitis, selten Dauerausscheider

MALDI-TOF MS = Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization – Time of Flight Mass Spectrometry

• Identifikation von Bakterien & Pilzen

• Analyse des Proteinfingerabdrucks (v. a. Ribosomenproteine)

• Vergleich mit Referenzdatenbank

Ziel der Extraktion:

• Freisetzung intrazellulärer Proteine (v. a. Ribosomenproteine)

• Verbesserung der Spektrenqualität bei schwer lysebaren Organismen

• Kolonie direkt auf Target + Matrix

• Schnell, aber evtl. unzureichend bei grampositiven, Hefen, Schimmelpilzen

1. Ablauf:

   1. Kolonie auftragen

   2. 1 µl 70 % Ameisensäure direkt auf Probe

   3. Trocknen lassen → Matrix zugeben

2. Vorteil:

   • Schnell und effektiv für viele Keime

   • Gute Zellaufschlusswirkung durch Säure

1. Für schwer lysebare Organismen (z. B. Mykobakterien, Pilze)

2. Ablauf:

   1. Zellpellet mit 70 % Ethanol waschen (Inaktivierung + Reinigung)

   2. Zentrifugieren, Überstand weg

   3. Auflösen in Ameisensäure (z. B. 70 %)

   4. Zugabe von Acetonitril → Proteine fallen aus

   5. Überstand auf Target + Matrix

3. Sehr zuverlässige Methode, aber aufwendiger

1. Glasperlen (Bead Beating)

• Kleine Glasperlen + Probe in Tube

• Vortexen oder Schütteln → mechanischer Zellaufschluss

• Effektiv bei:

  • Grampositive Bakterien (z. B. Staphylococcus, Enterococcus)

  • Pilze (z. B. Candida, Aspergillus)

• Vorteil: Keine Chemikalien notwendig

Schallwellen erzeugen Kavitationsblasen → Zellwände werden aufgebrochen

• Einsatz:

  • Ergänzend zur chemischen Extraktion

  • Oder allein bei empfindlichen Zelltypen

• Vorsicht: Übermäßige Hitze vermeiden → Proteindenaturierung

🦠 Gramnegative Bakterien

(z. B. E. coli, Klebsiella)

• Methode: Direktauftrag ODER Ameisensäure (On-Target)

• Zellwände relativ durchlässig → gute Spektren ohne aufwendige Extraktion

.🧫 Grampositive Bakterien

(z. B. Staphylococcus, Streptococcus)

• Methode:

  • On-Target mit Ameisensäure (mind. 70 %)

  • Optional: Glasperlenaufschluss zur Unterstützung

• Dicke Peptidoglykanschicht → erschwerter Proteinzugang

🍄 Hefen

(z. B. Candida)

• Methode:

  • Ethanol-Ameisensäure-Acetonitril-Extraktion

  • Optional: Glasperlen für robuste Arten

• Zellwände aus Chitin/Glucanen → chemisch-mechanischer Aufschluss nötig

🌿 Filamentöse Pilze

(z. B. Aspergillus, Penicillium)

• Methode:

  • Mechanischer Aufschluss (Glasperlen oder Mörser)

  • Gefolgt von vollständiger Extraktion (Ameisensäure + Acetonitril)

• Sehr stabile Zellwände → intensive Aufbereitung nötig

🧬 Mykobakterien

(z. B. M. tuberculosis)

• Methode:

  • Langzeitextraktion mit Glasperlen

  • Chemisch mit hochkonz. Ameisensäure + Acetonitril

• Wachshaltige Zellwände (Mycolsäuren) → schwer aufzubrechen

• große Vielfalt an Probenmaterialien:

Vollblut, Serum, Nasen- und Speichelsekret, BAL, Kot, Milch, Organe, Hautgewebe, Zellkulturmaterial…

• Freisetzung der Nukleinsäure, z.B.

− mechanische Homogenisierung von Geweben

− enzymatischer Gewebeverdau (Proteinase K)

− Lysieren von Zellen mittels Detergenz

LAMP (Loop-mediated Isothermal Amplification)

• DNA-Amplifikation bei konstanter Temperatur (~60–65 °C)

• Enzym: Bst-DNA-Polymerase (strand-displacement activity)

• Primer: 4–6 spezielle Primer binden an 6–8 Zielregionen

• Sehr schnelle & hochempfindliche Methode

• Produkte: Loop-Strukturen → massive DNA-Amplifikation

• Detektion: Trübung (Mg-Pyrophosphat), Farbumschlag, Fluoreszenz

• Anwendung: Point-of-Care-Diagnostik, z. B. COVID-19, Malaria

RNA muss zuerst mittels RNA-abhängiger DNA-Polymerase = Reverse Transkriptase (RT) in DNA umgeschrieben werden

funktioniert nur mit DNA!

• Denaturierung: Trennen des DNA-Doppelstrangs (95°C)

• Annealing: Anlagerung der Primer (45-60°C, je nach Länge und GC-Gehalt der Primer)

• Extension: Synthese des komplementären DNA-Stranges (68-72°C)

Gelelektrophorese

Auftrennung ist abhängig von

• Länge der Nukleinsäure

• Konzentration (Dichte) des Agarosegels

• Höhe der Stromspannung Agarose-Gelelektrophorese

Färbung der Nukleinsäure im Gel mittels Ethidiumbromid

NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification)

• Isotherme RNA-Amplifikation (keine Thermocycler nötig)

• Ziel: Nachweis von RNA (z. B. virale Genome, mRNA)

• Temperatur: ca. 41 °C (konstant)

• Enzyme:

  • Reverse Transkriptase (→ cDNA)

  • RNase H (baut RNA im Hybrid ab)

  • T7-RNA-Polymerase (synthetisiert neue RNA)

• Anwendung:

  • Virologische Diagnostik (z. B. HIV, Influenza)

  • Nachweis aktiver Infektionen (mRNA!)

Teilgebiet der Immunologie, das sich mit dem Nachweis von Antikörpern oder Antigenen im Serum (Blutflüssigkeit ohne Zellen) beschäftigt

1. ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay)

2. Western Blot

3. Agglutinationstests

4. Immunfluoreszenztests (IFT)

5. Neutralisationstests

„Was hat das Immunsystem gesehen und wie hat es reagiert?“

Immunfluoreszenz dient dem Nachweis spezifischer Antikörper durch fluoreszenzmarkierte Sekundärantikörper, die unter dem Mikroskop sichtbar gemacht werden. Die Auswertung erfolgt anhand von Fluoreszenzort, -intensität und -muster, ggf. mit Titerbestimmung über Serumverdünnungen.

Plasma- oder Kernfluoreszens von Zellen

Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA)

→ Nachweis von Antikörpern oder Antigenen mittels enzymgekoppelter Antikörper + Farbreaktion

Direkter ELISA

• Antigen auf Platte fixiert

• Enzymmarkierter Primärantikörper bindet direkt

• ➤ Schnell, aber weniger sensitiv

Indirekter ELISA

• Antigen + unmarkierter Primärantikörper

• Enzymmarkierter Sekundärantikörper bindet

• ➤ Sensitiver, da Signalverstärkung

Sandwich-ELISA

• Platte mit Fangantikörper beschichtet

• Bindet Antigen aus Probe

• Zweiter (enzymmarkierter) Antikörper erkennt anderes Epitop

• ➤ Sehr spezifisch & sensitiv (z. B. für Proteine, Zytokine)

Kompetitiver ELISA

• Probenantigen konkurriert mit markiertem Standard-Antigen um Antikörperbindung

• ➤ Signal umgekehrt proportional zur Antigenmenge

• Gut für kleine Moleküle (z. B. Steroide, Drogen)

1. Immunfluoreszenz: Fluoreszenzmarkierte Antikörper binden spezifisch an Zielantigene auf oder in Zellen.

2. Durchflusszytometrie: Einzelne Zellen passieren nacheinander einen Laserstrahl → Fluoreszenz wird gemessen.

3. Ergebnis: Quantitative Analyse von Zellpopulationen nach Antigenexpression (z. B. Oberflächenmarker).

4. Mehrfarbigkeit: Mehrere Antikörper mit unterschiedlichen Fluorophoren möglich → simultane Mehrfachanalyse.

• Schnelltestverfahren zum Nachweis von Antigenen oder Antikörpern

• Probe (z. B. Blut, Speichel) wandert kapillar durch eine Testkassette

• Antikörper oder Antigene sind auf Membranen fixiert

• Bei Bindung entsteht sichtbare Farblinie (z. B. durch Goldpartikel)

• Anwendung z. B. bei Schwangerschaftstests, COVID-19-Antigentests, Influenza

1. Schnelltest-System für den Nachweis von Antigenen, Antikörpern oder Enzymen

2. Kombiniert Immunochromatographie mit einem enzymatischen Farbumschlag

3. Probe + Reagenzien werden in ein Gerät (SNAP-Kassette) gegeben

4. Nach Aktivierung erfolgt Farbwechsel bei Nachweis des Zielmoleküls

5. Anwendung v. a. in der Veterinärdiagnostik (z. B. Parvovirus, Herzwurm)

1. Art: Monopolar begeißeltes Stäbchenbakterium (Gramnegativ)

2. Atmung: Obligat aerob (fakultativ anaerob über Nitratreduktion)

3. Enzyme: Katalase- & Oxidase-positiv

4. Pigmente: Pyocyanin (blaugrün), Pyoverdin (grün, fluoreszierend)

5. Geruch: Süßlich, „seifig“

6. Vorkommen: Umweltkeim (Wasser, feuchte Orte), häufig nosokomial

7. Infektionen: Wunden, Atemwege, Harnwege, Otitis externa

8. Resistenz: Oft multiresistent (Problemkeim in Kliniken)

• Art: Eukaryotischer Sprosspilz (Hefe)

• Zellen: Rund/oval, einzellig, Sprossung sichtbar

• Gramverhalten: Grampositiv (dickwandig), aber kein Bakterium

• Atmung: Fakultativ anaerob (Gärung bei O₂-Mangel → Ethanol & CO₂)

• Vorkommen: Backwaren, Bier, Wein, Umwelt

• Bedeutung: Modellorganismus, Lebensmittelproduktion, Biotechnologie

• Vermehrung: Asexuell durch Sprossung, sexuell über Sporen (Ascosporen)

1. Art: Grampositives, fakultativ anaerobes, begeißeltes Stäbchenbakterium

2. Beweglichkeit: Ja, tumbling motility bei 20–25 °C

3. Wachstum: Psychrotroph (Wachstum auch bei Kühlschranktemperaturen!)

4. Katalase: positiv

5. Hämolyse: β-Hämolyse

6. Intrazellulär: Fakultativ intrazellulärer Erreger

7. Vorkommen: Umwelt, Tierprodukte (Rohmilch, Fleisch), kontaminierte Lebensmittel

8. Infektionen: Listeriose – v. a. gefährlich für Schwangere, Neugeborene, Immunsupprimierte

   • Sepsis, Meningitis, Fehlgeburten möglich

• Art: Grampositives, begeißeltes Stäbchenbakterium

• Beweglichkeit: Ja (Flagellen, v. a. bei 20–25 °C)

• Atmung: Fakultativ anaerob

• Hämolyse: β-Hämolyse

• Katalase: positiv

• Wachstum: Psychrotroph (Wachstum bei Kühlung möglich)

• Vorkommen: Umwelt, v. a. bei Wiederkäuern (Rinder, Schafe)

• Pathogenität: Tierpathogen (Aborte, Sepsis), selten humanpathogen

• Art: Familie gramnegativer, fakultativ anaerober Stäbchenbakterien

• Gramverhalten: Gramnegativ

• Beweglichkeit: Meist beweglich (peritriche Begeißelung), einige unbeweglich

• Atmung: Fakultativ anaerob (nutzen Gärung & Atmung)

• Katalase: positiv

• Oxidase: negativ (wichtiger Unterscheidungsmerkmal zu z. B. Pseudomonas)

• Laktoseverwertung: variabel (→ Differenzierung auf MacConkey-Agar möglich)

• Vorkommen: Darmtrakt von Mensch & Tier, Umwelt

• Pathogenität: Viele apathogen, manche opportunistisch oder obligat pathogen

Hygieneindikator

1. Wird gezielt zugesetzt, um die Fermentation einzuleiten

2. Sorgt für gewünschte Produktentwicklung (z. B. Geschmack, Textur)

3. Aktiviert Stoffwechselprozesse (z. B. Milchsäuregärung)

4. Beispiel: Milchsäurebakterien bei Joghurtherstellung

• Wird zugesetzt, um unerwünschte Mikroorganismen zu hemmen

• Verlängert Haltbarkeit und Sicherheit von Lebensmitteln

• Produziert antimikrobielle Stoffe (z. B. Bakteriocine)

• Beispiel: Kulturen zur Hemmung von Listerien

quantitative Polymerase-Kettenreaktion

• Erweiterung der klassischen PCR zur quantitativen Messung von DNA

• Verfolgt die DNA-Amplifikation in Echtzeit während der Reaktion

• Nutzt fluoreszierende Farbstoffe oder Sonden (z. B. SYBR Green, TaqMan)

• Ermöglicht Bestimmung der Menge des Ausgangs-DNA-Materials

• Anwendung: Genexpressionsanalyse, Pathogen-Nachweis, Mutationsanalyse

• Vorteil: Schnelle, empfindliche und genaue Quantifizierung ohne Nachweisschritt

Sedimentationsverfahren

Offene Agarplatte, Luftkeime setzen sich ab, Kolonien zählen, einfache, aber ungenaue Luftkeimzahlmessung.

Luftproben mit Impaktor sammeln, Keime auf Nährboden wachsen lassen, KBE/m³ zählen und mit Grenzwerten vergleichen.

Wasser filtrieren, Filter auf Agar inkubieren, Kolonien zählen, Indikatorkeime prüfen – sichere Trinkwasseranalyse.