04 Mikrobiologie 1
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Mikrobiologie (griechisch: Mikros = klein; bios = Leben) Was is‘n das?? ~ ist die Lehre von den Kleinstlebewesen (Mikroorganismen). Das Wissen von der Mikrobiologie gehört mit der Hygiene als biologische Grundlage zusammen! Die Mikroorganismen (Mikroben) werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Die Mikroorganismen kommen überall in der Natur vor: also in der Luft, im Wasser, am Boden, in der Erde und an und in jedem Lebewesen. Auch beim Menschen findet man sie auf der Haut, in den Haaren, auf den Schleimhäuten, im Darm und in den Organen. Die Mehrzahl der Mikroorganismen ist apathogen (nicht krankmachend) und bilden mit dem Körper eine Symbiose (eine voneinander abhängige Lebensgemeinschaft - Körper und Mikroorganismen sind von gegenseitigem Nutzen!). [z.B.: im Darm oder Putzerfische] Parasiten (Schmarotzer, Mitesser) sind Lebewesen, die nur auf Kosten eines anderen Lebewesens (Wirt) leben. pathogen: krankmachend apathogen: nicht krankmachend Kontamination: Besiedelung, Behaftung von und mit Schadstoffen invasiv: in das Gewebe eindringen, in den Körper eindringen, durch Gewebe stechen oder schneiden. Symbiose: ist das Zusammenleben von einander abhängiger Lebensgemeinschaften - Körper und Mikroorganismen sind von gegenseitigen Nutzen! 1 Parasiten: sind Lebewesen, die auf Kosten von anderen Zellen leben, sie ausnützen Schmarotzer oder Mitesser!! Inkubationszeit: ist die Zeit, die vom Eindringen eines pathogenen Keimes bis zum Ausbruch der Krankheit vergeht. Bakterien: sind einzellige Mikroorganismen, die sich durch Zellteilung vermehren und einen eigenen Stoffwechsel haben. Die Zahl der pathogenen Mikroben ist relativ gesehen eher gering. Nach der Kontamination (=Besiedlung) von Oberflächen mit Schadstoffen oder Mikroben, z.B. von der Haut, Gerätschaften, Böden, Griffe usw. Sie können in den Körper eindringen (invasive pathogene Erreger). Sie sind die Erreger von Infektionskrankheiten! Nach einer sog. Inkubationszeit* können sie eine Infektionskrankheit verursachen: wenn eine Immunabwehr des Körpers gegen diesen Erreger nicht vorhanden ist, die Immunabwehr geschwächt oder zu gering ist. * Inkubationszeit ist die Zeit, die vom Eindringen der pathogenen Keime bis zum Ausbruch der Krankheit vergeht. Erste Erregergruppe, die in der Mikrobiologie eine Rolle spielen: Die Bakterien: Sie sind einzellige Mikroorganismen, die sich durch Zellteilung vermehren. Sie haben einen eigenen Stoffwechsel und sind auf Nährböden züchtbar. Die Vermehrung geschieht durch Zellteilung! 2 Aufbau: Die Bakterien sind ggfls. von einer Kapsel, der Zellwand und der Zellmembran umgeben. Die Zellwand gibt Form und Stabilität, die Zellmembran ist für den Stoffwechsel zuständig. Die Kapsel, falls vorhanden, geben weiteren Schutz. kettenförmige DNA Plasma Bakterien sind eigenständige Kleinstlebewesen, besitzen keinen Zellkern, die DNA ist im Plasma kettenförmig verteilt! DNA = Des-oxy-ribo-nuclein-säure (acid) Nur pflanzliche und tierische Zellen besitzen einen Zellkern! Viele Bakterien können sich aktiv mit Hilfe von kleinen Fortsätzen (Geißeln) fortbewegen. Beispiel von Geißeln bei anderen Zellen: Spermazellen Stäbchen mit Geißeln Einzelne Bakterien sogenannte Bazillen, können widerstandsfähige Dauerformen gegen ungünstige Umweltbedingungen (z.B. Kälte, Hitze, Austrocknung) bilden. Diese Bazillen nennt man: Sporen Bakterien, die Sporen bilden können, nennt man Bazillen (gefährlichste Art in der Praxis: Milzbrandsporen = Anthrax) Sämtliche gebrauchten Instrumente müssen vor dem Sterilisieren gründlich von allen groben und feinen sichtbaren Verunreinigungen befreit werden. (Bürsten, usw.) Dies muss geschehen, weil in Resten auf den Instrumenten Bazillen + Sporen vorhanden sein können, die die Sterilisation überleben können!!! Die Bakterien werden eingeteilt nach: Größe und Form Beweglichkeit Stoffwechseleigenschaften Verhalten beim Anfärben mit Farbstoffen Wachstumsverhalten auf künstlichen Nährboden (Kulturen) 3 Größe und Form + Beweglichkeit: • kugelförmige Bakterien (Kokken) • stäbchenförmige Bakterien • spiralförmige Bakterien (Spirochäten) Staphylokokken: Diese gehören zu den •Bakterien mit fester Zellwand, •sind aerob und anaerob (fakultativ) •gram-positiv Was sind Staphylokokken? (staphylos = Beere) Sind wie Beeren oder Trauben angeordnete Bakterien, aerob oder anaerob und grampositiv, unbeweglich. Eitererreger. 4 Verhalten nach Stoffwechseleigenschaften: - aerobe Bakterien (aer = die Luft). Sie brauchen Sauerstoff zum Leben, sterben ohne Sauerstoff ab - anaerobe Bakterien. Sie gewinnen ihre Energie ohne Sauerstoff und überleben nur unter Ausschluss von Sauerstoff Verhalten beim Anfärben mit Farbstoffen und Wachstumsverhalten in Kulturen: (benannt nach den Pharmakologen + Arzt „Gram“) grampositive Bakterien Sie färben sich dunkelblau. (z.B.: Staphylokokken) gramnegative Bakterien Sie färben sich rot (z.B.: Escheridia coli) Beispielhafte Bakterien aus und in der Praxis: Staphylokokkus aureus ist ein Vertreter der kugelförmigen, grampositiven, aeroben Bakterien. Nochmal eine Namenserklärung, die die Bakterienmorphologie erklären: - staphylokokkus = kugelförmige Bakterien, die traubenförmig zusammen gelagert sind - aureus = golden Morphologie (Lehre von Gestalt und Form) •Staphylokokkus aureus ist 0,8-1,2 Mikrometer groß. Das Bakterium ist unbeweglich und bildet keine Sporen aus. Manche Stämme haben aber eine Kapsel. Im mikroskopischen Bild erkennt man grampositive, also violett angefärbte Kokken, die traubenförmig gelagert sind. Durch die Toxine, die Staphylokokkus aureus produziert, kann es zu einer Lebensmittelintoxikation kommen, wenn die Bakterien sich in Lebensmitteln vermehren konnten. Reaktion des Körpers ist Erbrechen, Durchfall oder in schlimmsten Fällen, wenn die Toxine ins Blut gelangen, Herzschädigungen. 5 Hier seht Ihr eine Fotografie eines Originalpräparates, z. B. eines Wundabstriches. Man sieht Zellen, Leukozyten und die Bakterien. Staphylokokken Die Anzüchtung: Staphylokokkus aureus wächst auf den üblichen Nährböden für Kokken. Auf einer Blutplatte wächst das Bakterium mit goldgelben (aureus) Pigment. Außerdem ist um die Bakterienkolonie eine Hämolyse (Blutauflösung) zu sehen. Auf der Abbildung könnt Ihr eine Blutplatte sehen, auf der Staphylokokkus aureus wächst. Identifizierung: Natürlich kann man nicht nur anhand der Morphologie ein Bakterium identifizieren. Jede Gattung hat bestimmte biochemische Eigenschaften und Reaktionsbesonderheiten, die eine genaue Identifizierung erlauben. 6 Krankheiten, die durch Staphylokokkus aureus verursacht werden können: Da wäre zuerst die Wundeiterung zu nennen, aus der Staphylokokkus aureus oft angezüchtet wird. Auch beim Furunkel (eine tiefgreifende schmerzhafte Entzündung eines Haarfollikels und seiner Umgebung) und dem Karbunkel (mehrere Furunkel, die ineinander übergehen), findet man Staphylokokkus aureus. Weiterhin wären die Otitis (Ohrentzündung), die Parotitis (Ohrspeicheldrüsenentzündung) und die Mastitis (Brustdrüsenentzündung) als häufig auftretende Erkrankungen zu nennen. Zu den Wundinfektionen, bei denen Staphylokokkus aureus beteiligt ist, zählt: Abszess (Eiteransammlung in nicht vorgebildeter Gewebehöhle) und das Gangrän (Autolyse oder bakterielle Fäulnis). der Ulcus (das Geschwür) I. Bakterien mit dünner Zellwand - 1.aerobe Kokken und Stäbchen 2. anaerobe Kokken 3. anaerobe Stäbchen 4. fakultativ anaerobe Stäbchen 5. Spirochäten 6. anders spiralige Bakterien 7. Rickettsien 8. Chlamydiales Bakterienklassifikation II. Bakterien mit fester Zellwand 1. aerobe und fakultativ anaerobe Kokken 2. aerobe Stäbchen Bakterien 3. Endosporenbildner 4. unregelmäßig geformte Stäbchen 5. Verzweigungs-Bakterien III. Bakterien ohne feste Zellwand Mikrokokken Streptokokken Mycoplasmatales 7 Bakteriologie I. Bakterien mit dünner Zellwand Ordnungen: Aerobe Kokken und Stäbchen anaerobe Kokken II. Bakterien mit fester Zellwand anaerobe Stäbchen fakultativ anaerobe Stäbchen III. Bakterien ohne feste Zellwand Spirochäten anders spiralige Bakterien Rickettsien Chlamy diales Rickettsiaceae; Bartonellaceae Spirochaetaceae; Leptospiraceae Familien: Enterobakterien; Vibrionen; Pasteurella Bakteroidaceae (keine Familie) Veillonellaceae; Peptococcaceae Legionellen; Neissericeae; Pseudomonaceae Gattungen: Legionella Peptococcus; Peptostreptococcus Klasse I. Bakterien mit dünner Zellwand Borrelien (Zecken, Läuse) Heliobacter Bakteriologie Ordnungen: aerobe und fakultativ anaerobe Kokken II. Bakterien mit fester Zellwand aerobe Stäbchenbakterien Familien: Endosporenbildner III. Bakterien ohne feste Zellwand unregelmäßig geformte Stäbchen Actinomycetaceae; (= Parodontitis !!) Mycobacteriaceae; Dermatophilaceae; Streptomycetaceae Bacillaceae Lactobazillen Verzweigung – fadenbildende Bakterien (keine Familie) Mikrococcaceae; Streprococcaceae Gattungen: Staphylococcus aureus Streptococcus; Enterococcus Corynebakterium; Propionibakterium; = (Akne !!) Was sind Staphylokokken? Sind wie Beeren oder Trauben angeordnete Bakterien, grampositiv, aerob, und fakultativ anaerob und unbeweglich. Eitererreger. Was sind Streptokokken? gr.: streptos – gedreht kugelförmige, gramnegative Bakterien, die lange perlschnurartige Ketten bilden. Sind Milchsäurebakterien. Sind harmlose Bakterien in der Mundschleimhaut, sie nutzen dem Wirt (Vorverdauung der Nahrung) und schaden ihm nicht! [Allerdings bilden diese Bakterien Milchsäure, die, wenn sie nicht neutralisiert wird (z.B. Zähneputzen), Karies verursachen] 8 Was sind Rickettsien? Das sind kleine, unbewegliche Stäbchen oder Kokken (benannt nach dem Pathologen ‚Ricketts‘) Es handelt sich um Parasiten oder Symbionten im Darmepithel von Läusen, Flöhen oder Zecken. Bei Übertragung auf den Menschen durch Biß kommt es zu schweren Erkrankungen. Was sind Sporen? Manche Bakterien können unter ungünstigen Lebensbedingungen widerstandsfähige Dauerformen bilden. Diese widerstandsfähige Form der Bazillen nennt man Sporen. In diesem Zustand ruht der Stoffwechsel der Zelle, aber die Zelle überlebt. Verbessern sich die Lebensbedingungen, bilden sich wieder Bakterien. Die große Resistenz der Sporen gegen chemische und physikalische Einwirkungen erfordert in der Praxis Hygienemaßnahmen, die berücksichtigt werden müssen. Sporen sind durch Desinfektion nicht abzutöten, nur durch extrem lange Sterilisation (Dampf, Heißluft). Bakterien sind dagegen durch Desinfektion und Sterilisation abzutöten. Was sind Bazillen? Das sind sporenbildende Bakterien. Was sind Spirochäten? Es sind spiralförmige Bakterien. Sie unterscheiden sich von allen anderen Bakterien durch ihre charakteristische spiralförmige Gestalt und die Art der rotierenden Fortbewegung 9 Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Zweite Erregergruppe, die in der Mikrobiologie eine Rolle spielen: Die Viren: Der Virus hat keine Zellstruktur. Er besteht lediglich aus einem Proteinmantel (Kapsid). Der Virus hat seine Erbinformationen in den Nucleinsäuren (DNA + RNA) gespeichert. Er besitzt keinen Zellkern und keine Doppelhelix. Diese Nukleinsäuren (RNA) enthalten die Erbinformation. Zur Verdopplung der RNA‘s werden aber die Enzyme eines Zellkerns benötigt. Die Viren müssen in eine andere Zelle eindringen, die einen Zellkern mit DNA besitzen > in eine sogenannte Wirtszelle. In dieser Zelle verdoppeln sich die Nukleinsäuren mit Hilfe der DNA der Wirtszelle. Dadurch wird die Original-DNA zerstört und die Zelle geht zugrunde. 10 Allgemein bekanntester Vertreter ist der HI-Virus. Er löst die Krankheit AIDS aus: Das gefährliche ist, dass diese Viren ausgerechnet die Zellen angreifen, die für die Immunabwehr zuständig sind: die TLymphozyten und die Makrophagen. Dadurch wird die gesamte Immunität des Körpers geschwächt und andere Krankheiten, die mit dem HI-Virus nichts zu tun haben, können mit ihren Bakterien den Körper bis hin zum Tode schädigen. Der Körper kann sogar an den körpereigenen Bakterien erkranken – sogenannte Autoimmunkrankheiten. Derzeit gibt es noch keinen Impfstoff gegen AIDS. In der Praxis gefürchtester Virus ist der Hepatitis-Virus, der die Leberzellen angreift. Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Die Pilze: (lat. - fungi) Pilze sind wesentlich größer als Bakterien. Sie sind entweder eiförmige oder ovale kernhaltige und bewegungsunfähige Einzelzellen (Sproß- oder Hefepilze) oder bilden aus fadenförmigen Zellen, den Hyphen, ein Geflecht, das Myzel. Sie sind nicht zur Photosynthese, im Gegensatz zu den Pflanzenzellen, befähigt. Pilzinfektionen werden Mykosen genannt, Medikamente gegen Pilze werden Antimykotika genannt. Sie wirken fungizid (pilzabtötend) oder fungistatisch (Pilzwachstumshemmend). Es gibt über 120 000 Arten, von denen nur ca. 100 Krankheiten beim Menschen auslösen können. Krankheit in der Mundhöhle – der Soor, verursacht durch den Candida albicans. Bekannteste Vertreter: der Schimmelpilz, Fußpilz 11 Die Mikroorganismen werden eingeteilt in: 1.) Bakterien 2.) Viren 3.) Pilze 4.) Protozoen (tierische Einzeller) Die Protozoen: (Einzahl: das Protozoon) Protozoen (Urtierchen) sind einzellige, kernhaltige Mikroorganismen, die dem Tierreich zugeordnet werden. Sie haben einen deutlich abgegrenzten Zellkern und Mitochondrien, haben keine feste Zellwand und sind kugel- oder würmchenförmig. Sie besitzen Bewegungsorganellen = Geißeln (Flagellaten) oder Wimpern (Ciliaten), mit denen sie sich fortbewegen. Stoffwechsel: eigene Enzymsysteme und eigenständige Atmung, dadurch sind sie auch auf unbelebten Nährböden züchtbar. Fortpflanzung: teils ungeschlechtlich durch Teilung und Mehrfachteilung, teils geschlechtlich Vermehrung über verschiedene Entwicklungsstadien beim Wirtswechsel im Endwirt. Sie leben als Krankheitserreger im Darm, wie die Ruhramöben, oder im Blut, wie die Malaria-Erreger oder bohren sich in tierische oder menschliche Körperzellen ein. Bekannteste Vertreter der Protozoen ist der Malariaerreger und der Erreger der Toxoplasmose. Sie werden mit Chemotherapeutika behandelt. 12 Art der Mikroorganismen Pilze Viren Protozoen Zelle Zelle Kein Zelleib, keinen Zellkern, besteht nur aus Erbmaterial tierische Einzeller Rolle Gärung, Fäulnis, Krankheitserreger der Tuberkulose, Eiter, Geschlechtskrankheit en, Tetanus usw. Erreger der Mykosen Erreger der Grippen, AIDS, Hepatitis Überträger von Malaria, Toxoplasmose Größe 0,5-5 Mikrometer etwa 0,5 Mikrometer 0,5 – 2 nanometer 10 – 100 Mikrometer Form Kugeln – Kokken Stäbchen, Schrauben fadenförmig kugelig, kubisch amöboid Stoffwechsel eigener Stoffwechsel – aerob oder anaerob, auf Nährböden züchtbar wie normale Zellen keiner wie normale Zellen Vermehrung Zellteilung Zellteilung nur in einer Wirtszelle möglich Zellteilung und geschl. Vermehrung Desinfektions-, Sterilisationsverfahren Desinfektions-, Sterilisationsverfahren Desinfektions-, Sterilisationsverfahren Charakteristik Bakterien Färbung gram–negativ oder gram-positiv Abtötung Desinfektions- und Sterilisationsverfahren 13
