Hauptlinien der Bacteria Gram-positive Bakterien niedrig
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Hauptlinien der Bacteria Gram-positive Bakterien Einteilung: GC-Gehalt Morphologie niedrig-GC nicht-sporulierende Bakterien niedrig-GC sporulierende Bakterien niedrig-GC zellwandlose Bakterien hoch-GC CMN-Gruppe hoch-GC filamentöse Bakterien niedrig-GC nicht-sporulierende Bakterien niedrig-GC nicht-sporulierende Bakterien Lactobacillus Staphylococcus Katalase-positiv, fakultativ anaerob immotil, Haufenkokken oft pigmentiert Staphylococcus aureus - Entzündungen Stäbchen, immotil nur fermentativ, aerotolerante Anaerobier Bedeutung in der Lebensmittelherstellung - abhängig von Zuckern Joghurt, Wurst, Käse Katalase-negativ homofermentative Milchsäuregärung: Streptococcus Katalase-negativ homofermentative Milchsäuregärung Lactococcus lactis - Milchsäureprodukte Enterococcus faecalis - Fäkalorganismen Streptococcus pyogenes - Entzündungen Streptococcus mutans - Karies Glucose -> 2 Laktat (Ausbeute: 2 ATP) heterofermentative Milchsäuregärung: Glucose -> Laktat, Ethanol und CO2 (Ausbeute: 1 ATP) Lactobacillus acidophilus, casei, kefiri, plantarum niedrig-GC sporulierende Bakterien 2 Gattungen: Clostridium strikt anaerob Bacillus aerob/fakultativ anaerob Vorkommen in verschiedenen Habitaten (Boden etc.) einige pathogene Vertreter niedrig-GC sporulierende Bakterien Clostridium strikt anaerob verschiedenste Gärungen Bacillus subtilis - Modellorganismus, Heubacillus Bacillus anthracis - Milzbranderreger - Tierhaltung/Bioterror Bacillus thuringiensis biologischer Pflanzenschutz -Endotoxin - toxisch für Insekten parasporaler Kristall transgene Pflanzen Clostridium butyricum Clostridium acetobutylicum Toxine! Clostridium tetani - Wundstarrkrampf Clostridium perfringens - Gasbrand Clostridium botulinum - Botulismus, Botulinus-Toxin Lage der Spore als taxonomisches Kriterium: Bacillus und Clostridium niedrig-GC zellwandlose Bakterien Endosporen Mycoplasmen keine Zellwände pleomorphe Formen kleine Genome (0,6-0,8 MB) meist Parasiten komplexe Nahrungsanforderungen Spiegelei-Kolonien Bedeutung: Kontamination von Zellkulturen vegetative Zelle sporulierende Zelle Mycoplasma pneumoniae - Lungenentzündung Spiroplasma citri - Pflanzenpathogen - Buttersäure - Aceton/Butanol - Aminosäure-Vergärung Spore Endosporen: Eigenschaften Austrocknungsresistenz Hitzeresistenz Strahlungsresistenz Überdauerungsresistenz Vorkommen: Bacillus Clostridium Endosporen: Dipicolinsäure Thermische Inaktivierung von Bakterien und Sporen Temperatur (°C) D10-Wert Salmonella ssp 65 0,01 - 0,25 min Staphylococcus 65 0,2 - 2,0 min Bacillus subtilis 100 11 min Bacillus subtilis Bacillus subtilis 120 150 4,5 sec 1,1 sec Bacillus stearothermophilus Bacillus stearothermophilus 100 120 47 min 38,6 sec Bacillus stearothermophilus 150 2,4 sec Vegetative Zellen und Sporen: charakteristische Unterschiede vegetative Zelle Mikroskop nicht Lichtbrechend Endospore stark lichtbrechend Calciumgehalt niedrig Dipicolinsäure fehlt hoch vorhanden enzymatische Aktivität stark fehlt Stoffwechsel stark fehlt Hitzeresistenz gering ausgeprägt Strahlungsresistenz gering ausgeprägt Resistenz gegen Chemikalien gering ausgepräg Färbbarkeit ja spez. Meth. Wassergehalt hoch, 80 - 90% niedrig, 10 - 25% kleine, säurelösliche Proteine (SASP) fehlen vorhanden hoch-GC CMN-Gruppe Stäbchen - leicht filamentös, meist unbeweglich Aerob, Boden und Pfanzenmaterial Saprophyten, Tier- und Pflanzenpathogene Corynebakterien - coryneform „Golfschläger“ - snapping division Corynebacterium diphtheriae - Diphtherie Corynebacterium glutamicum - Glutamat-Produktion Arthrobacter - Wechsel der Morphologie hoch-GC CMN-Gruppe hoch-GC CMN-Gruppe Corynebacterium Mycobacterium Nocardia Mycobacterium Stäbchen - pleomorph - kurze Filamente Mycobacterium tuberculosis - Tuberkulose - Robert Koch Arthrobacter - „Snapping division“ Hoch-GC filamentöse Bakterien:Actinomyceten hoch-GC CMN-Gruppe Bildung von verzweigten Filamenten/Myzelien 63-78 % GC Mycobacterium Einteilung: wachsartige Zellhülle Mycolsäuren Auf dem Murein aufgelagert, Mit diesem kovalent gebunden Ziehl-Neelsen-Färbung Färbung mit Fuchsin und Phenol Entfärbung durch Säure und Alkohol „Säurefestigkeit“ Streptomyces Morphologie Chemotaxonomie/Zellwand meist Sporenbildung Bedeutung: - Produktion von Sekundärmetaboliten (Pigmente, Antibiotika) - Exoenzyme Streptomyces: Kolonie Streptomyces Hoch-GC filamentöse Bakterien Zelldifferenzierung: Streptomyceten Gattung: Streptomyces Gattung: Streptomyces - Bodenorganismen - Erdgeruch Geosmin - charakteristische Sporenständer - Exosporen (nicht hitzeresistent) - Bodenorganismen - Erdgeruch Geosmin - charakteristische Sporenständer - Exosporen (nicht hitzeresistent) Der Entwicklungszyklus von Streptomyces coelicolor Antibiotika Stoffe biologischen Ursprungs, die, ohne Enzymeigenschaften zu besitzen, in geringen Konzentrationen Wachstum der MO hemmen 1929 A. Fleming: Penicillium notatum: Penicillin 1943 Waksman: Streptomycin Produzenten: 12.77b Anreicherung von Antibiotikaproduzenten Aspergillales: Aspergillus, Penicillium: -Laktame Actinomycetales: Streptomyces: Streptomycin, Chloramphenicol, Tetrazyklin u. a. Bacillaceae: Bacillus (bei Sporulation): Polypeptidantibiotika (Gramicidin, Polymixin) Angriffsorte der Antibiotika Grundstruktur der Penicilline Herstellung semisynthetischer Penicilline Strukturen unterschiedlicher Penicilline Angriffsorte der Antibiotika Erythromycin, ein Makrolid-Antibiotikum Kanamycin, ein Aminoglykosid-Antibiotikum Klassen von Antibiotika Klassen von Antibiotika Andere Wachtsumsinhibitoren: Sulfonamide Andere Inhibitoren: Wachstumsanaloga Andere Wachtsumsinhibitoren: Ciproflaxin, ein Quinolon Wirkungsspektrum eines Antibiotikums Auswirkung der Antibiotika auf das Wachstum Gesamtzellzahl Bakteriostatisch (Tetrazykline, Sulfonamide) Antibiogramm Bakteriozid (Aminoglykoside) Bakteriolytisch (-Laktame) Lebendzellzahl Antimikrobielles Spektrum der Antibiotika Hauptlinien der Bacteria Cyanobakterien oxygene Photosynthese - Pflanzen aquatische Habitate - Anpassung auch an hohe Temperaturen einige leben in Symbiosen morphoplogisch heterogene Gruppe Einzeller -> Filamente 1 μm - 60 μm Durchmesser Produktion von Neurotoxinen (Algenblüten) Cyanobakterien:Heterozysten Zelluläre Differenzierung - Gasvesikel - Heterozysten als Orte der N2-Fixierung - Schutz der O2-labilen Nitrogenase Chlamydien Obligate Parasiten Pathogen C. psittaci (Vögel) C. trachomatis (Erblindung im Menschen) C. pneumoniea (Atemwege) C. psittaci Chlamydien: Entwicklungszyklus Spirochäten Spirochaeta stenostrepta Morphologie und Beweglichkeit der Spirochäten Spirochaeta plicatilis Gram-negativ, motil, typische Korkenzieher-Form Häufig in aquatischen Ökosystemen Anaerob und fakultativ anaerob Treponema pallidium: Syphillis Borrelia burgdorferi: Lyme disease (Borelliose) Deinococci Thermotoga Deinococcus radiodurans Aerob, chemorganotroph Komplexe Zellwand Sarcinen-Struktur Bis zu 8 Chromosomen Extrem strahlenresistent (bis 30000 Gy, Menschen sterben bei <5 Gy) Mn-vermittelte Strahlenresistenz? Thermotoga maritima Temperaturoptimum. 80 °C Toga Anaerob, fermentativ, Polymere Genomsequenz bekannt Aquifex Aquifex pyrophilus Temperaturoptimum. 85 °C, heißestes Bakterium Obligat chemolithotroph, O2 oder NO3 als Elektronenakzeptor Reduktiver TCC zur CO2-Fixierung Genomsequenz bekannt
