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Johannes Gutenberg-Universität Mainz Institut für Mikrobiologie und Weinforschung FI-Übung: Allgemeine Grundlagen (WS 2004/05) Sebastian Lux Datum: 5.12.2004 Nachweis der Wirkung von Hemmstoffen 1. Theoretische Grundlagen Hemmstoffe verhindern das Wachstum von Mikroorganismen bzw. dämmen es ein. Werden durch einen Stoff Bakterien abgetötet, spricht man von einer bakteriziden Wirkungsweise. Agenzien, die lediglich das Wachstum hemmen, werden als bakteriostatisch bezeichnet. Das Antibiotikum Penicillin gehört zu den Lactamen und wird von dem Pilz Penicillum chrysogenum hergestellt. Es verhindert die Quervernetzung des Peptidoglykanrückgrats und wirkt daher nur auf wachsende Bakterien. Zudem wirkt Penicillin hauptsächlich gegen grampositive Bakterien, die Zellwand der meisten gramnegativen Bakterien ist undurchlässig für Penicillin. 2. Material und Methode Siehe Skript. In diesem Versuch soll die minimale Hemmkonzentration (MHK) von Penicillin auf Bacillus bestimmt werden. Hierzu wird eine Verdünnungsreihe des Antibiotikums angesetzt, jedes Röhrchen anschließend mit Bacillus beimpft und inkubiert. Wachstum wird durch Trübung angezeigt. Um herauszufinden bei welchen Konzentrationen Penicillin bakterizid bzw. bakteriostatisch wirkt, werden von den Medien ohne Trübung Subkulturen angelegt. Zudem wird eine Auxanographie durchgeführt. Hierbei wird die Hemmwirkung von verschiedenen Chemikalien auf Hefekulturen untersucht. 3. Ergebnisse Tabelle Auxanographie Substanz Natriumchlorid Kupfersulfat Quecksilberchlorid Benzoesäure Natriumacetat Phenol Kaliumsorbat Acetylsalicylsäure Kaliumsulfat Hemmung + + + + + + - Hemmung: + Nichthemmung: - Tabelle Hemmstoffverdünnungsreihe Penicillin-Konzentration (in g/ml) Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: 11: Hauptkultur Trübung Subkultur Trübung + + + + + + N + + N N N N N N 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 0,0312 0,0156 0,0078 0,0039 +: Trübung -: keine Trübung N: nicht durchgeführt Rechenbeispiel Penicillin-Konzentration: 0,4mg in 10ml entsprechen 0,04mg in 1ml. Die Hemmstofflösung wird anschließend noch 1:10 verdünnt, womit die Ausgangskonzentration 4µg/ml beträgt. 4. Diskussion Natriumchlorid, Natriumacetat und Kaliumsulfat haben keine hemmende Wirkung auf die Hefe. Natrium und Chlorid sind als Kation bzw. Anion ohnehin schon Bestand einer Zelle, Natriumacetat wirkt als Säureregulator und Kaliumsulfat wird z.B. als Pflanzendünger eingesetzt. Kaliumsorbat, Acetylsalicylsäure und Benzoesäure sind Konservierungsstoffe und hemmen auf verschiedene Weise das Wachstum der Hefe. Kaliumsorbat hemmt Dehydrogenasen, Proteasen und Katalasen, Benzoesäure hemmt Dehydrogenasen, während Acetylsalicylsäure Cyclo-oxygenasen hemmt, die für die Bildung von Panthotensäure benötigt werden. Phenol denaturiert Proteine und wurde früher in Desinfektionsmitteln oder als Konservierungsstoff eingesetzt (z.B. auf Schalen von gesundheitsschädigenden Zitrusfrüchten), Wirkung nicht was mehr aber getan heute wird. aufgrund Die der stärkste hemmende Wirkung der getesteten Substanzen weisen die Schwermetallsalze Quecksilberchlorid und Kupfersulfat auf. Schwermetalle lagern sich in aktive Zentren von Enzymen ein (meist an -OH- oder -SH-Gruppen) und deaktivieren diese somit. Nach Auswertung der Hauptkultur zeigt Röhrchen 5 als letztes Röhrchen keine Trübung, die entsprechende Penicillinkonzentration scheint demnach gerade noch hemmend zu sein. In Röhrchen Nummer 6 lässt sich Wachstum erkennen. Von den Röhrchen 2-5 wird jeweils eine Subkultur angelegt. Die minimale Hemmkonzentration von Penicillin liegt den Ergebnissen zufolge bei Konzentration Nr. 5 (0,25 Geht man davon aus, dass die Trübung in Röhrchen Nr. 3 der Subkultur aufgrund von Kontamination entstand, kann man zudem festhalten, dass Penicillin bis zu einer Konzentration von 0,2 bakteriostatisch wirkt, bei höheren Konzentrationen hingegen bakterizid. Wurde allerdings auch Röhrchen Nr. 5 kontaminiert, so gilt die eben getroffene Aussage nur unter Vorbehalt. Literatur: MADIGAN, MICHAEL T. et. al (2001): Brock. Mikrobiologie, Heidelberg. SCHLEGEL, HANS G. (1992): Allgemeine Mikrobiologie. Stuttgart.
