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Pilze (Funghi)
• sind Eukaryoten und bilden neben Pflanzen und Tieren ein eigenes Reich.
• haben einen Zellkern; die DNA wird durch Histone zuChromosomen komplexiert.
• Die meisten Pilze besitzen eine Zellwand aus Chitin
• können keine Photosynthese betreiben und sind daher C-heterotroph.
• Pilze vermehren sich über Sporen, durch Knospung oder Abspaltung
1 Pilze1 PilzeÜbersicht 1
• Pilze sind vielgestaltig und sind weit verbreitet.
• Aufgrund ihrer speziellen Stoffwechseleigenschaften sind sie in der Lage viele organische Verbindungen abzubauen und sie der Wiederverwertung zuzuführen.
1 PilzeÜbersicht 2
1 Pilze1.1 Wuchsformen von Pilzen
Hyphen (A), septiert oder unseptiert: filamentöse Pilze
Myzel (B): Geflecht von Hyphen
Pseudohyphen (C): kettenförmig aneinanderhängende Einzelzellen (z.B. Hefen)
1 Pilze1.1 Wuchsformen von Pilzen
Bsp. Rhizopus stolonifer (gem. Brotschimmelpilz)
1 Pilze1.3 Zygomyceten (Jochpilze)1 Pilze1.3 Zygomyceten (Jochpilze)
Saccharomyces cerevisiae, (Wein-, Bier- oder Bäckerhefe)vermehrt sich durch Knospung.
1 Pilze1.4 Hefepilze1 Pilze1.4 Hefepilze
• Als Mykosen werden Erkrankungen bezeichnet, die auf Pilze zurückzuführen sind.
• Endogene Mykosen manifestieren sich z.B. durch opportunistische Erkrankungen des Darmtrakts. Sie treten häufig als Sekundär-Infektion in Folge einer anderen Erkrankung auf. (Folge der Gabe von Antibiotika, Corticoiden oder Immunsuppressiva)
• Exogene Mykosen: Erkrankungen der Haut durch Hautpilze (Dermatomykose)
2 MykosenÜbersicht
2 MykosenÜbersicht
2 MykosenÜbersicht
.
Aspergillus fumigatus auf Agar
Aspergillus-Konidiophore.
© Tischner
2 Mykosen2.1 Aspergillus spec. in Kultur2 Mykosen2.1 Aspergillus spec. in Kultur
Auslöser: Schimmelsporen; A. fumigatus,
A. niger, A. flavus ua.
Morphologie: filamentöse, verzweigte Hyphen;
Konidienträger
Diagnose: Gewebebiopsie; PCR-Nachweis des Erregers
Aspergillose:
a) Aspergillom: meist in vorgegebener Höhle
b) disseminierte Lungenaspergillose: nekrotisierende Pneumonie, allergische Alveolitis(Farmerlunge)
c) invasive Aspergillose (vermehrt bei immungeschwächten Patienten)
Therapie: Amphotericin B + 5-Fluorcytosin; Aspergillom: chirurgische Entfernung
(Amphotericin B beeinträchtigt die pilzliche Zellmembran durch Bindung an Ergosterin)
Aflatoxine: Aflatoxin B1 (A. flavus) ist hochgradig krebserzeugend
2 Mykosen2.1 Aspergillus verursacht Aspergillosen2 Mykosen2.1 Aspergillus verursacht Aspergillosen
2 Mykosen2.1 Aspergillosen
Aspergillose in der Lunge
Invasive pulmonare Aspergillose
Aspergillus sp. im Gewebe© Wikimedia commons
2 Mykosen2.1 Aspergillosen
Candida: Charakteristika und typischer BefallHefen (Sproßpilze), septiert oder unseptiert, unizelluläre Pilze,
Vermehrung durch Knospung
- Candida siedeln normalerweise auf der Haut und auf den Schleimhäuten. Sie sind Bestandteil der normalen Flora
- Bei einer Beeinträchtigung der Immunabwehr des Wirtes und nach Antibiotikagabe können sie Mykosen auslösen
- Befallen werden: Schleimhäute des Mundraumes, Scheide, Nagelbett, Hautfalten.
Candida albicans
ist der häufigste humanpathogene Pilz. Riskant wird die Infektion bei Patienten, deren Immunsystem geschwächt ist, beispielsweise nach Organtransplantationen oder einer Chemotherapie bei Krebserkrankungen.
2 Mykosen2.2 Candida spec.
2 Mykosen2.2 Candida albicans Wuchsformen
Zellsprossung bei Candida albicans.
Candida albicansPseudohyphen und hefeartige Zellen
Candida albicans auf Agar bei 20°C
© Wikimedia commons
2 Mykosen2.2 Candida albicans Wuchsformen
Candida albicans, Soor Ausstrich eines Isolats von der Zunge
Auf den Schleimhäuten entstehen rundliche, weißliche Beläge, die fest auf dem Untergrund haften. Sie bestehen aus abgestorbenen Zellen des Wirtes und Pseudomyzel der Candida.
© CDC
2 Mykosen2.2 Candidose - Soor
Die virulente Hyphenform von Candidaalbicans. (Foto: Fraunhofer IGB)
2 Mykosen2.2 Dermatose durch Candida albicans2 Mykosen2.2 Dermatose durch Candida albicans
Mucor spec.Mucormycose bezeichnet eine Endomykosen, die von Pilzen der Ordnung Mucorales hervorgerufen werden. Dazu gehören die Gattungen Rhizopus, Absidia und Mucor. Mucorales kommen auf feuchtem org. Material und Pflanzen vor.
CDC/Dr. Lucille K. Georg
2 Mykosen2.3 Mucor spec. Wachstum in Kultur
CDC/Dr. Lucille K. Georg
2 Mykosen2.3 Mucor spec. Wachstum in Kultur
Periorbitale MucormycoseMucormycose durch Mucor pusillus an der Herzklappe, Methenamin-Silber-Färbung
© CDC/Dr. Libero Ajello© CDC / Dr. Thomas F. Sellers/Emory University
2 Mykosen2.3 Mucormykosen2 Mykosen2.3 Mucormykosen
Dieser Pilz bildet schleimig aussehende Kolonien und keine Hyphen aus. Er kommt in Vogelmist und deren Stäuben vor.
Die Erkrankung heißt Kryptokokkose, europäische Blastomykose oder Torulose. Die Erreger werden über die Atmung aufgenommen. In der Lunge vermehren sie sich teilweise ohne äußere Krankheitszeichen. Von dort gelangen sie über das Blut auch ins Gehirn, in die Leber und andere Organe. Besonders gefährlich ist die Entzündung des Hirns und seiner Hirnhäute (Meningoenzephalitis)
Befallenes Lungengewebe
Kultur auf Agar (weiß: Candida)
© Wikimedia commons
© Dr David Ellis
2 Mykosen2.4 Cryptococcus neoformans2 Mykosen2.4 Cryptococcus neoformans
Cryptococcus neoformans, Tusche-Färbung Cryptococcose der Lunge eines AIDS Patienten
© CDC / Dr. Leanor Haley Leanor Haley © CDC / Dr. Edwin P. Ewing, Jr.
2 Mykosen2.4 Cryptococcus neoformans2 Mykosen2.4 Cryptococcus neoformans2 Mykosen2.4 Cryptococcus neoformans
1: Konidien, 2: Konidienträger, 3: Mycel
P. notatum lieferte das erste Penicillin (A.Fleming, 1928)
P. camemberti und P. roquefortii werden als Edelschimmel
in der Käseherstellung verwendet© Pearson Studium 2009
3 nützliche Pilze3.1 Penicillium spec.3 nützliche Pilze3.1 Penicillium spec.
Die meisten Antibiotika stammen ursprünglich aus Pilzen
© Pearson Studium 2009
3 nützliche Pilze3.2 Antibiotika produzierende Pilze3 nützliche Pilze3.2 Antibiotika produzierende Pilze
Die DNA ist als Doppelstrang organisiert. Die darin enthaltene Erbinformationist in der Abfolge von vier verschiedenen Nukleotiden kodiert.
© Pearson Studium 2009
4 Molekularbiologie4.1 DNA als Träger der Erbinformation
Prokaryot EukaryotTranskription und Translation
Bei Prokaryoten hemmt Rifampicindie RNA-Polymerase und verhindertdie Transkription.
Bei Eukaryoten bindet α-Amanitin (Gift des Knollenblätterpilzes) an die RNA-Polymerase II und hemmt so die Transkription.
© Pearson Studium 2009
4 Molekularbiologie4.2 Transkription und Translation
© Pearson Studium 2009
Actinomycin hemmt die Transkriptiondurch Einlagerung in die DNA.
codierender Strang
codogener Strang
4 Molekularbiologie4.3 Transkription
Bei Eukaryoten mussdie zunächst synthetisierteprä-mRNA vor dem Export aus dem Zellkern nochprozessiert werden.
4 Molekularbiologie4.4 Prozessierung der prä-mRNA
Mit Hilfe des genetischen Codes wird jedemBasentriplett genau eine Aminosäure bzw. einStop-Signal zugeordnet. Der Code gilt universell,nur in den Mitochondrien kommt es zu kleinenAbweichungen.
Aufgrund der Universalität des genetischenCodes können z.B. Gene des Menschen inBakterien übertragen werden und führen dortzur Produktion desselben Proteins. So kann z.B.die weltweit benötigte Menge an humanem Insulin nur mit Hilfe gentechnisch veränderter E.coli-Bakterien produziert werden.
© Pearson Studium 2009
4 Molekularbiologie4.5.1 Der genetische Code
zweidimensionale Struktur(Kleeblattstruktur)
dreidimensionale Struktur
© Pearson Studium 2009
4 Molekularbiologie4.5.2 Struktur der tRNA
Durch spezifische Enzyme wird jedetRNA mit der Ihrem Anticodonentsprechenden Aminosäurebeladen.
© Pearson Studium 2009
4 Molekularbiologie4.5.3 Beladung der tRNAs
© Pearson Studium 2009
P-Stelle= Peptidyl-Stelle
A-Stelle= Aminoacyl-Stelle
4 Molekularbiologie4.5.4 Aufbau des Ribosoms
Mit Hilfe molekularbiologischer Methoden können viele Untersuchungs-ergebnis deutlich schneller erhalten werden. Bei Verdacht auf bestimmtebakterielle oder virale Infektionen kann die PCR innerhalb weniger Stunden die Anwesenheit entsprechender DNA in der analysierten Probebestätigen oder ausschliessen.
Bordetella pertussis herkömmlicher Nachweis: 3-4 TageNachweis mit Hilfe der PCR innerhalb von 3-4 Stunden möglich
Ebenso ermöglicht die PCR z.B. einen deutlich früheren HIV-Nachweis als der Standardtest, der die Antikörper gegen das Virus im Blut nachweist (Serokonversion erst ca. 6 Wochen nach Infektion).
5 Molekulare Diagnostik5.1 Die PCR
Die verwendeten DNA-Primer sind komplementär zur gesuchten DNA-Sequenz. Die verwendete DNA-Polymerase muss hitzestabil sein und stammt z.B. aus Thermophilus aquaticus (TAQ-Polymerase)
Die PCR
(Einbau durchTAQ-Polymerase)
1) Denaturierung30 sec 94°C
2) Annealing45 sec 52°C
3) Amplifikation90 sec 60°C
PCR-Zyklus
Gesamtdauer pro Zyklus: ca. 3 min
Nach 25-30 Wiederholungen des PCR-Zyklus ist die Zielsequenz so häufig vermehrt worden, dass sie angefärbt werden kann.
PCR Analyse, Diagnostik
Erreger, Nukleinsäure 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bordetella pertussis, DNAKeuchhusten
X X
Borrelia burgdorferi, DNABorelliose
X X X X X
Cytomegalie-Virus (CMV), DNA X X X X X X
Chlamydia trachomatis, DNA X X
Hepatitis B-Virus, DNA (qualitativ) X
Hepatitis B-Virus, DNA (semiquantitativ) X
Hepatitis C-Virus, RNA (qualitativ) X
Hepatitis C-Virus, RNA (quantitativ) X
Herpes simplex-Virus Typ 1,2 (HSV), DNA X X X
HIV 1, RNA (quantitativ) X
Mycobacterium tuberculosis, DNA X X X X
Papillomaviren (HPV), DNA X X
1 = 5 ml EDTA Blut (Gerinnung verhindert)2 = 1 ml Urin3 = 1 - 2 ml Liquor4 = Sputum / BBAL5 = Abstrich (genital)6 = Gewebebiopsie
7 = Hautbiopsie 8 = Trachealsekret9 = Gelenkpunktat10 = Gehirnbiopsie11 = 10 ml Fruchtwasser12 = Abstrich
1 = 5 ml EDTA Blut (Gerinnung verhindert)2 = 1 ml Urin3 = 1 - 2 ml Liquor4 = Sputum / BBAL5 = Abstrich (genital)6 = Gewebebiopsie
7 = Hautbiopsie 8 = Trachealsekret9 = Gelenkpunktat10 = Gehirnbiopsie11 = 10 ml Fruchtwasser12 = Abstrich
Göttinger Forscher finden ein Verfahren zur Behandlung einer erblich bedingten, tödlichen Stoffwechselkrankheit. Weitere Forschungen sollen die Anwendbarkeit am Menschen klären.Wissenschaftlern der Universitätsmedizin Göttingen ist es erstmals gelungen, in einem Mausmodell eine erblich bedingte tödliche Stoffwechselkrankheit, die sogenannte Molybdän-Cofaktor (MoCo) Defizienz, mit Hilfe von Gentherapie zu heilen. Ursache dieser seltenen Erbkrankheit ist ein Defekt an einem einzigen Gen - dem Gen MOCS1. Sie setzten spezielle Viren ein, die so verändert sind, dass sie als Transport-Vehikel - auch Gen-transfervektoren- dienen können. Diese Viren binden gezielt an spezifische Zellen und transportieren die genetische Information genau dorthin, wo sie im Organismus fehlt. Mit Hilfe der Gentransfervektoren ist es gelungen, die fehlende genetische Information im Organismus der Mäuse zu ersetzen. Alle notwendigen Komponenten für den Stoffwechsel wurden wieder produziert. Die Mäuse entwickelten sich normal.
Informationsdienst Wissenschaft, 12.02.2007
Beispiel für eine erfolgreiche Gentherapie