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Mibi > mikrobielles Wachstum > Flashcards

mikrobielles Wachstum Flashcards

(47 cards)

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1
Q

Unterschied grampos. und gramneg. (kurz)

A

neg. = dünne Zellwand, pos. = dicke Zellwand – beide mit Peptidoglykan (dünn/dick)

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2
Q

Unterschied Prokaryoten und Eukaryoten (Bestandteile)

A

Prokaryoten
Cytoplasma, Nucleoid, Ribosomen, Plasmiden, Zellwand und Cytoplasmamembran

Eukaryoten Cytoplasmamembran, ER, Ribosomen, Nucleus, Nucleolus,
Nuclearmembran, Golgi-Apparat, Cytoplasma, Mitochondrien, Chloroplasten

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3
Q

Bestandteile/ Aufbau der Zellwand und der Membran bei Archaea und Bacteria

A

Membran:
Bacteria -> Esterlipide, Hopanoide
Archaea -> Etherlipide

Zellwand:
Bacteria -> Peptidoglykan, Polysaccharide, Proteine
Archaea -> Pseudopeptidoglykan, Polysaccharide, Glykoproteine, Proteine

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4
Q

Organellen, Ribosomen, Zellteilung und chromosomale DNA bei Bacteria und Archaea

A

Bacteria:
Organellen -> selten (Magnetosomen, Anammoxosmen, Carboxysomen, Gasvesikel)
Ribosomen -> 70S
Zellteilung -> Septenbildung
DNA -> meiste ringförmig, haploid, Translation und Transkription gleichzeitig

Archaea:
Organellen -> keine
Ribosomen, Zellteilung und DNA wie Bacteria

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5
Q

Sterilisationsarten

A

thermisch (trockene oder feuchte Hitze)

chemisch

Strahlung

Sterilfiltration

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6
Q

Sterilisation - trockene Hitze

A

160 – 200 °C
30, - 180 min

Anwendungsbereich:
Geräte aus Glas, Metall, Kermaik, Telfon

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7
Q

Sterilisation - feuchte Hitze

A

Autoklavieren:
121 °C, 2 bar, 15 min;
134°C, 3 bar, 5 min)

Anwendungsbereich: Lösungen, Nährmedien,
Gummi, einige Kunststoffe,
infektiöses Material

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8
Q

Sterilisation - chemisch

A

Ethylenoxid, Formaldehyd

Anwendungsbereich: Kunststoff- Einwegmaterial

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9
Q

Sterilisation - Strahlung

A

Gamma-, beta- Strahlung,
Mikrowelle

Anwendungsbereich: 
Empfindliches, medizinisches
Verbrauchsmaterial,
Kunststoff- Einwegmaterial,
Lebensmitte, sterile
Werkbänke, Raumluft
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10
Q

Sterilisation - Sterilfiltration

A

Filtration, durch Filter mit
einer Porengröße von
norminal 0,02 μm

Anwendungsbereich:
Impfstoffe, Seren, andere
hitzelabile Lösungen, z.B.
Vitamine, Gase

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11
Q

Sterilisation - Autoklavieren

A

In der durch einen dichten Deckel verschlossenen Sterilisierkammer wird durch
Erhitzen von Wasser bei Überdruck Wasserdampf erzeugt, der das Sterilisiergut
durchströmt

T und Druck werden mit Hilfe von Thermometer und
Manometer kontrolliert, ein Sicherheitsventil verhindert zu starkes Ansteigen des
innendrucks

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12
Q

Pasteurisierung

A

= Teilsterilisation, durch die nur die vegetativen Zellen, nicht jedoch die
Sporenstadien von Pilzen und Bakterien abgetötet werden

o Das Gut wird in der Regel 5-10 min auf 75-80°C erhitzt.
o Milch wird zur Erhaltung des Geschmackswertes kürzeren Erhitzungstemperaturen
unterworfen:

Kurzzeiterhitzung: 20-40 s auf 71-74°C
Hocherhitzung: 2-5 s auf 85-87°C
Ultrahocherhitzung: 1-2 s auf 135-150°C (durch Einleitung von überhitztem Dampf)

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13
Q

Desinfektion

A

= Vernichtung pathogener Mikroorganismen
o also eine selektiv wirksame Maßnahme zur Verhinderung einer Übertragung von Krankheitserregern
o beschränkt sich oft auf Verringerung der Keimlinge

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14
Q

Desinfektion - Verfahrensarten

A

Physikalisch- thermisch

Physikalisch

chemisch

Chemisch- thermisch

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15
Q

Desinfektion - Physikalisch- thermisch

A

Heißwasser (80-100°C),
strömender Dampf (100°C,
10-30 min), Niederdruckdampf
(105°C, 1-15 min)

Anwendungsbereich: 
Leitungen, Gefäße,
Wäsche, Lebensmittel, im
Krankenhaus auch für
Spülmaschinen,
Instrumente etc.
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16
Q

Desinfektion - Physikalisch

A

Filtration, UV- Stahlen

Anwendungsbereich:
Lösungen, Gase, Wasser,
Räume

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17
Q

Desinfektion - chemisch

A

Alkohole, Aldehyde, Phenole,
Oxidantien, Halogene,
Tenside

Anwendungsbereich:
Haut, Schleimhäute, Hände, Flächen, Trink- und
Badewasser, Wäsche

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18
Q

Desinfektion - Chemisch- thermisch

A

Kombination von feuchter
Hitze (40 – 60°C) und
chemischen Desinfektionsmitteln

Anwendungsbereich:
Hauptsächlich für
maschinelle Aufbereitung
flexibler Endoskope

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19
Q

Wachstumskurve einer statischen Kultur

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A

o Kein neues Medium wird hinzugefügt

o Bei der stationären Phase sind die Nährstoffe des Mediums verbraucht

o Lag: Neusynthese von
Transportporteinen und Enzymen

o Log: hauptsächlich Ribosome

o Post-exponentielle Phase: Flagellen, Chemotaxis

o Absterbephase

20
Q

Quantitative Betrachtungen zum Wachstum einer statischen Bakterienkultur

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A

-> Entwicklung der Zellzahl in der exponentiellen Phase

Zellzahl N = N0 * 2n

n = Zahl der Generationen

N0 = Zellzahl zu Beginn

log N = log N0 + n * log 2

log N – log N0 = n * log 2

–> n = logN - logN0/ log2 = logN - logN0/ 0,301

21
Q

Generationszeit

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A

g = t / n

t = Zeitraum der Messung

22
Q

Teilungsrate

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A

v = n/t = 1/g

23
Q

3- Strich- Methode

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A

Zweck: Isolation von Einzelzellen aus einer Zellkolonie

  • In Petrischale wird mit einem sterilen Gegenstand, der in die
    Zellkultur gehalten wurde, Striche gezogen, woraus Bakterien wachsen
  • Dann: neuer steriler Gegenstand mit dem durch die Striche gefahren wird, um
    anschließend wieder Striche zu ziehen
  • Zellkulturen in diesen Strichen sind deutlich geringer (man sieht einzelne Kolonien)
  • Um Einzelzellen zu bekommen wird ein dritter steriler Gegenstand verwendet um neue Striche zu ziehen –> einzelne Zellen

3- Strich-Methode ist eine Verdünnungsmethode

24
Q

Lebend- Zellzahl- Bestimmung durch Verdünnung und Ausplattieren

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A
  • mit Probe die ausgezählt werden soll, wird eine Verdünnungsreihe durchgeführt (Probe
    wird verdünnt -> Verdünnung wird verdünnt usw.)
  • von den jeweiligen Verdünnungen wird ein definiertes Volumen auf Nährmediumplatten
    gegeben (diese werden inkubiert)
  • man versucht einen Verdünnungsgrad zu finden, wo die Bakterien hoch genug verdünnt sind, dass nur einzelne Bakterien auf der Medienplatte vorhanden sind
  • dauert länger als 3- Strich- Methode
25
Bakterielle Zellteilung
-> beginnt mit der DNA- Replikation 1. Anfangszelle 2. oriC verdoppelt sich und die Zelle hat ein replizierendes Nukleoid 3. Nukleoid ist in originales und repliziertes Nukleoid getrennt, dazwischen hat sich Fts-Z (Z- Ring) gebildet 4. aus dem FtsZ Ring wird ein Divisom 5. es entstehen zwei Zellen, die aber noch durch das kontrahierte Divisom verbunden sind, es entsteht eine eingeschnürte Septumwand 6. es sind zwei voneinander getrennte Zellen entstanden
26
FtsZ Ring
o ist ein Protein, das den Ort der Zellteilung bestimmt o ist homolog zum Tubulin (Cytoskelett-Protein) eukaryotischer Zellen o bildet strukturelle Basis für Enzyme der Peptidoglykan-Synthese o Zur Ausbildung des Rings wird GTP benötigt!
27
Septumbildung unterscheidet sich zwischen Bakterien (welche und wie?)
G- synthetisieren und teilen das Septum simultan -> Einschnürung G+ synthetisieren das vollständige Septum vor der Teilung
28
Bakterielles Cytoskelett
Besteht u.a. aus Divisome, FtsZ Ring, Peptidoglykan, MreB, Cytoplasmamembran, Zellwand, Crescentin An der Seite zum Zellinneren findet die Zellwandsynthese statt MreB produziert orientierte, hochgradig vernetzte Zellwand Crescentin bewirkt ein unterschiedlich gedehntes und gekrümmtes Cytoskelett
29
Längenwachstum in Stäbchen – MreB
o MreB ist homolog zu dem Cytoskelettprotein Aktin in eukaryotischen Zellen o Inaktivierung von MreB in stäbchenförmigen Zellen führt zu kokkoidaler Form o MreB bestimmt die Zellform durch Bindung an zellwand-assoziierten Proteinen, wodurch die Position diktiert wird, an der neues Zellwandmaterial eingebaut wird o Dabei bewegen sich die MreB Filamente gemeinsam mit dem Peptidoglykan Synthesekomplex
30
MinCDE System (Definition Zellmitte)
- Minicell Phänotyp (Minicells = nicht teilungsfähig) drei Gene -> minC, minD und minE - Septumsbildung zufällig in der Mitte oder in der Nähe eines Pols – nie dazwischen! - FtsZ-Ring muss immer mittig liegen - Oszillation von Strukturen an den Zellpolen verhindert dortige Ringbildung (Defekte Min- Gene führen zu polarer Zellteilung) - Proteine MinD und MinC lagern sich an Cytoplasmamembran zusammen und verhindern Bildung des FtsZ-Rings am Zellpol - Ringförmiges MinE-Polymer verdrängt MinCD, MinC und MinD werden frei, Bildung neuer MinCD-Struktur am gegenüberliegenden Zellpol - MinC: Inhibitator der Z-Ring Bildung - MinD: bildet Membrananker für MinC. ATPase Aktivität, MinCD bildet in vivo einen heterodimeren Komplex - MinE: „verdrängt“ MinCD von der Membran, möglicherweise durch Auflösung des Heterodimers
31
Nukleoid- Ausschluss
- FtsZ-Ring darf sich nicht vor Nukleoid-Teilung bilden - Bindeproteine SlmA binden an Nukleoid, verhindern Bildung des FtsZ-Rings - Mit fortschreitender Trennung der Tochterchromosomen entfernt sich SlmA von Zellmitte - DNA- Bindeproteine verhindern FtsZ- Polymerisation
32
Wie definieren Bakterien die richtige Zeit und den richtigen Ort der Zellteilung?
-> Durch Zusammenwirken von Nukleoid- Ausschluss und Min- System Nukleoid- Ausschluss 1. Initiation der Replikation des Nukleoids 2. Zwei SlmA entstehen 3. DNA- Trennung 4. Beendigung der Replikation 5. Zwei getrennt Nukleoide sind entstanden Min- System 1. MinC, MinD, MinE -> Freisetzung von MinCD 2. Aufbau eines neuen Komplexes am anderen Pol 3. Beginn des nächsten Zyklus  MinC,D, und E am entgegen gesetzten Pol Schaltet man Gene des Min- Systems aus, teilen sich die Zellen ungeregelt
33
Wachstumsparameter
pH- Wert Temperatur Salzgehalt O2- Gehalt
34
pH- Wert
- pH-Wert innerhalb der Zelle ist nahe neutral, selbst wenn manche MOs bei sehr hohem oder sehr niedrigem pH-Wert existieren können - bevorzugte pH- Bereich von Pilzen und Bakterien liegt zwischen 2 und 11 - Acidophile: bevorzugen einen pH- Bereich zwischen 2 und 3,5 - Neutrophile: bevorzugen einen pH-Bereich zwischen 6,2 und 7,9 - Alkaliphile: bevorzugen einen pH- Bereich zwischen 9 und 10,5 - Ab pH 5 zahlreiche Pilze - Ab pH 9 überwiegend Bakterien
35
Temperatur
- Psychrophile: bevorzugen Temperatur von -2 bis +29 °C - Mesophile: bevorzugen Temperatur von +18 bis +45°C - Thermophile: bevorzugen Temperatur von +41 bis +70°C - Extrem Thermophile: bevorzugen Temperatur von +65 bis 90 °C - Hyperthermophile: bevorzugen Temperatur von +85 bis 110°C
36
Einfluss von Temperatur auf die Wachstumsrate
- Minimum T -> Membran erstarrt; Transportprozesse werden so stark verlangsamt, dass kein Wachstum mehr möglich ist - Zwischen Min. und Opt. T -> enzymatische Reaktionen steigen mit wachsender Geschwindigkeit - Optimum T -> enzymatische Reaktionen laufen mit max. Geschwindigkeit - Maximum T -> Denaturierung der Proteine; Zusammenbruch der Struktur der Membran; thermisch bedingte Lyse
37
O2- Gehalt
Nonhalophile Halotolerant Halophile Extreme Halophile -> Je höher der Salzgehalt, desto höher der osmotische Stress
38
Salzgehalt
- Aerob: O2 wird für Wachstum und generell zum Leben benötigt - Anaerob: O2 wird nicht für Wachstum benötigt und auch nicht zum Leben - Fakultativ aerob: Bakterien, die optimal in Gegenwart von Sauerstoff wachsen, aber auch in Abwesenheit von Sauerstoff leben können und ihren Stoffwechsel auf Gärung oder anaerobe Atmung umschalten - Mikroaerophil: MOs, die am besten wachsen können, wenn die O2- Konzentration im Nährmedium deutlich geringer ist als bei Sättigung mit normaler Luft - Aerotolerant: können in Gegenwart von O2 wachsen, ihn aber nicht für ihren Stoffwechsel verwenden
39
Cytoplasmamembran -Funktionen:
Osmotische/ Permeabilitäts- Barriere Protein Translokation Energie liefernde Prozesse Synthese und Translokation von Membranlipiden und Polysacchariden Koordination der DNA Replikation und der Segregation mit der Septumbildung und Zellteilung Chemotaxis
40
äußere Membran gramnegativer Bakterien
- Asymmetrisch (innen Phospholipide, außen LPS = Lipopolysaccharid) - Diffusionsbarriere für große Moleküle (u.a. viele Antibiotika) - Äußere Membran ist permeabel für kleinere, hydrophile Moleküle (durch Porine) - Braun’sche Lipoproteine - > Verankern Murein mit Außenmembran
41
LPS
- Besteht aus Lipid A, Kernpolysaccharid, O-spezifische Polysaccharide - Schutzfunktion, unterstützt strukturelle Integrität und erhöht die negative Ladung der Membran - Zusätzliche Funktionen bei der Adhäsion an Oberflächen und Sensitivität gegenüber Bakteriophagen - Relevant in der Pathogenität von gramnegativen Bakterien: -> Antigenwirkung -> „Endotoxin“ (Lipid A)
42
Zellwand - Funktionen/ Aufgaben
- Stabilisierende und schützende Exoskelettstruktur - Stabilität -> die Zellwand ist verantwortlich dafür, dass die Zelle dem hohen intrazellulären Druck standhält - Formgebung -> die feste Zellwand kompensiert für die Flexibilität der Phospohlipidmembran und bestimmt die Form der Zelle - Unbegrenztes Wachstum -> die Zellwand muss sich ständig vergrößern und teilen, sie ist ein stoffwechselaktives Kompartiment
43
Zellwand - Aufbau
- Murein: ein Makromolekül, das die gesamte Zelle umschließt - Bibasische Aminosäure: ermöglicht Tail- to- Tail Verknüpfung der Peptidreste (Transpeptidation) - Glykanteil variiert in Bakterien nur geringfügig (O oder N- Acetylation) - Peptidteil kann sich insbesondere zwischen G- und G+ in der Zusammensetzung erheblich unterscheiden - Quervernetzung zweier Stränge o Merke: Energie zur Knüpfung der D-Ala-DAP-Bindung kommt aus Abspaltung des 5. AS-Restes (D-Ala) o Quervernetzung = Transpetidierung o Penicillin greift während der Quervernetzung an
44
Aufbau und Struktur Murein (Peptidoglykan)
Aufbau: - bakterielle Zellwand enthält die Aminozucker N- Acetylglucosamin und N- Acetyl- Muraminsäure (immer über beta- 1,4 glycosidische Bindung verbunden) - Beta- 1,4 glycosidische Bindung = Angriffsstelle für Lysozym Struktur: - Osmotischer Druck ist in der Breite doppelt so hoch wie in der Längsrichtung - Glukanstränge sind senkrecht zur Längsachse angeordnet (250 Stränge hintereinander)
45
Zellwände gramnegativer und grampositiver Bakterien
gramneg. : DAP, einschichtiges Peptidoglykan + äußere Membran grampos. : L-Lysin, viele Peptidoglykanschichten (bis zu 50)
46
GRAM- Färbung
1. Hitzefixierten Ausstrich mit Kristallviolett 1 Minute lang färben -> alle Zellen sind violett 2. Jodlösung 3 Minuten einwirken lassen -> alle Zellen bleiben violett 3. Kurz mit Alkohol einfärben (ca. 20 sec.) -> G+ Zellen sind violett, G- Farblos 4. 1 – 2 min. mit Safranin gegenfärben -> G+ Zellen sind violett, G- sind rosa bis rot
47
Peptidoglykansynthese
- Einbau neuer Elemente in Zellwand unter Turgor- Stress -> darf nicht zur Schwächung der Zellwandstabilität führen - „Make before break“ -> es wird erst ein „docking strand“ eingebaut bevor Murein andockt, anschließend wird „docking strand“ wieder entfernt - Mureinsynthese: Zusammenspiel von Mureinsynthasen und Mureinhydrolasen

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