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Allgemeine Bakteriologie

Die Bakterienzelle

Dr. Thomas Seehaus

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Grundformen der Bakterien

klassische Einteilung

rein morphologisch

keine taxonomische Bedeutung!

Morphologie primär durch Zellwand bestimmt

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Bakterien- und Eukaryonten-Zelle

kein Zellkern, lediglich Kernäquivalent/Nucleoidkeine membranumhüllten Organellendeutlich einfacherer Zellaufbau

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Zytoplasma

wässrige Lösung, Wasser ca. 80% des Zellgewichtes

Salze, Enzyme, Strukturproteine, Zwischenprodukte

70 S-Ribosomen ProteinsyntheseKomplexe aus rRNA‘s und ProteinenAngriffspunkt für Antibiotika (Tetrazykline, Chloramphenicol, Erythromycin, Aminoglykoside u. a.)

Ribonukleinsäuren (RNA)

Kernäquivalentzirkuläres Chromosom, stark gefaltet und verdrilltkeine Kernmembran1 bis 10 Mio. Nukleotidpaare (einige tausend Gene)

Plasmide mit ca. 2 – 200 kbp (Kilobasenpaare)

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Zytoplasmamembran

Bilayer-Membran, 6 - 8 nm dick

Proteine ca. 60% des Trockengewichtes

Transportprotein, Atmungskette, ATPasen, u.a.

Permeabilitätsbarriere, Osmose

Periplasmatischer Raum (zw. Membran und Murein)

Enzyme (Hydrolasen, Phosphatasen, Nukleasen u.a.)

Antibiotika-inaktivierende Proteine (ß-Laktamase u. a.)

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Bakterielle Kapsel (Glycocalix)relativ feste Schleimschicht aus Polysacchariden

äußerste Schicht der Bakterienzelle

nicht bei allen Bakterien vorhanden

auch innerhalb einer Bakterienart bekapselte und unbekapselte Stämme

Bedeutung für Kolonieformrau/glattmatt/schleimig glänzend

Schutz vor Phagocytose

Schutz vor Immunsystem

Pathogenitätsfaktor!

cremige Konsistenz von Joghurt durch Kapselschleim der Laktobakterien

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Streptococus pneumoniae: pathogen durch Kapselbildung (Griffith-Experiment, 1928)

R-Stamm: nicht bekapselt

S-Stamm: bekapselt

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Die bakterielle Zellwand

Exoskelett

bedingt Form der Bakterienzelle

verhindert das Platzen durch osmotischen Druck

kompensiert bis zu 20 bar Innendruck!Autoreifen: 2 – 3 bar!

Angriffsort für Antibiotika (z. B. Penicilline, Cephalosporine, Vancomycin u. a.)Enzyme (Lysozym)

enthält antigene Determinantenlösen Antikörperbildung auswerden durch Kapselbildung überdeckt

L-Formen (Protoplast) ohne Zellwand

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verschiedene Zellwandtypen

Gramfärbung1)färben mit Karbol-

Gentianaviolett und Lugolscher Lösung → Komplexbildung,

gram+‑Zellen sind blau

2)Entfärben mit 96% Alkohol,

gram--

-Zellen werden farblos

3)Gegenfärbung mit Fuchsin,

gram--

-Zellen werden rot

Achtung: gramnegative Zellwände können unterschiedliche Struktur haben

Staphylococcus aureus (Kokken, grampositiv, dunkelviolett)Escherichia coli (Stäbchen, gramnegativ, rot)

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gram--Zellwand

15 - 20 nm

nur 2 - 3 Lagen Murein

äußere Membran stärker asymmetrisch als Zytoplasmamembran

ä. M. enthält Lipopolysaccharide (LPS = Endotoxin), Lipid A (toxisch)

OMP (outer membrane protein)

Porine sind Transportproteine (Kanal)

Glattformen (ausgebildete O-Seitenketten, smooth, gewölbte, spiegelnde Kolonien)

Rauformen (fehlenden O-Seitenketten, rough, unregelmäßige Kolonien, körnige Oberfläche)

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gram+-Zellwand

30–70% des Trockengewichtes

20–80 nm

bis zu 40 Lagen

einheitlich

Zellwand assoziierte Oberflächenproteine

M‑Protein

Protein A bei Staphylococcus aureus

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Anhänge der bakteriellen Zellwand

Filamente (Pili)lat. pilus = Haar, FaserProteinanhänge, nicht beweglichLänge 0,1 – 20 µmDurchmesser 2 – 20 nmAnheftung an Oberflächen

F-Pilus (F = Fertilität)horizontaler GentransferLänge 1 – 4 µmDurchmesser 2 – 8 nm, hohlnach Kontaktaufnahme VerkürzungPlasmabrücke außerhalb des Pilus!

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Bakteriengeißel

Video

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Geißelmotor

●Aufbau ähnlich ATP-Synthase●einziges echt rotierendes biologisches Gelenk●Drehfrequenz 40-50 Hz

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Bakterielle Endosporen

dicke Proteinhülle, bis 50 % des Trockengewichtes

über 100 Jahre lebensfähig

Lagerung arttypisch

pathogene Bedeutung durch enorme Widerstandsfähigkeit -> aufwändige Sterilisationstechnik für Nährmedien und medizinische Geräte

Indikatoren zur Prüfung von Sterilisatoren

1. Spore zentral2. Spore terminal mit Einschlusskörper (Protein)3. Spore terminal, Bakterie keulenförmig aufgetrieben4. Spore zentral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben ("Clostridium-Form")5. Spore terminal, rund = Plectridium6. Spore lateral, Bakterie spindelförmig aufgetrieben

nur wenige Bakterien bilden Endosporen (Bacillus, Clostridium)große Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüssekeine Vermehrungs- sondern Dauerform!Dipicolinsäure (Calcium-Salz), bis 15 % der Sporenmasse, korreliert mit HitzebeständigkeitReduktion des Wassergehaltes auf ca. 15 %

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Endosporenbildung

Core - dehydriertes Zytoplasma enthält DNA, Ribosomen, Enzyme etc. Alle Bestandteile für die Rückkehr zum normalen Stoffwechsel sind vorhanden. Hitzeresistenz!

Cortex - modifizierte Zellwand/Peptidoglycan Schicht, nicht querverknüpft wie bei vegetativen Zellen.

Coats - Verschiedene Protein Schichten, impermeabel für die meisten Chemkialien, verantwortlich für die Chemikalienresistenz