Leitfaden für die Vorlesung Mikrobiologie und ... - Gudrun Nagl

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FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Unterschiedliche Zellwandtypen Bei gramnegativen Bakterienfamilien ist das Mureinnetz ein- oder maximal zweischichtig; auf dem Mureinnetz sind aber noch weitere Schichten aufgelagert. Diese Schichten können bis zu 90% der Trockenmasse (10% der TS ist Mureinanteil) der gesamten Zellwand ausmachen. Sie enthalten in relevanten Mengen das diagnostisch wichtige Lipopolysaccharid. Die äußeren Schichten der Zellwand ähneln in Aufbau und Funktion einer Membran, so daß sie auch als "äußere Membran" bezeichnet wird. Bei grampositiven Bakterienfamilien ist das Mureinnetz vielschichtig (bis zu 40 Schichten; 30-70% der TS ist Mureinanteil). Eine äußere Membran fehlt. Da der Aufbau der Zellwand erblich ist, können die angeführten Unterschiede zum Differenzieren (= Unterscheiden) von Bakterien genutzt werden. Vergleiche: Gramfärbung; KOH-Test; LAP-Test; Test auf Lipopolysaccharide. Die Zellwand als Ansatzpunkt zum Bekämpfen (Abtöten) von Bakterien Die Zellwand von Prokaryoten (Bakterien und Cyanobakterien) bietet Angriffspunkte die bei Eukaryoten fehlen. Substanzen, die die Bakterienzellwand zerstören oder ihren Aufbau behindern, sollten für Eukaryoten unschädlich wirken. Lysozym: Lysozym (z.B. im Eiklar, Tränenflüssigkeit, Speichel) löst die Verbindung Muraminsäure – Glucosamin und spaltet so die Polysaccharidketten zu Disacchariden (AMS- AGA). Penicillin: Penicillin verhindert bei wachsenden Bakterien eine peptidische Quervernetzung der Peptidseitenketten. Dadurch wird das Längen- und Seitenwachstum der Bakterienzellwand gestört und es entstehen unregelmäßig geformte Riesenzellen. Beide Substanzen wirken erheblich stärker auf grampositive Bakterien. Das Murein gramnegativer Bakterien scheint durch die "äußere Membran" weitestgehend abgeschirmt zu sein. Dagegen erweisen sich Gramnegative in der Regel empfindlicher gegen Hitzeeinwirkung. Geißeln Zahlreiche Bakterien haben Geißeln. Sie dienen der Fortbewegung in flüssigen oder halbflüssigen Medien. Es sind monomolekulare Proteinfäden (Flagellin) mit einer Dicke von etwa 20 nm. Der Geißelfaden ist hohl. Man kann drei Teile des Geißelapparates unterscheiden: Basalkörper, Geißelhaken und Geißelfilament. Der Basalkörper ist in der Zelle verankert und reicht bis an die Cytoplasmamembran heran. Er besteht aus mehreren Ringen, wobei gramnegative Bakterien ein zusätzliches Ringpaar haben. Als Geißelhaken bezeichnet man den gekrümmten Teil, der sich unmittelbar an den Basalkörper anschließt und aus der Zelle herausragt. Er besteht, wie die Geißel selbst, aus Protein. Der Geißelhaken geht direkt in das Geißelfilament über. Das Geißelfilament besteht aus mehreren Flagellinsträngen, die in gewundener Anordnung einen Hohlzylinder bilden. Die helikalen Geißelfilamente können mit etwa 3000 U/min um die eigene Achse rotieren. Sie wirken ähnlich wie eine Schiffsschraube, und die Bakterienzellen schwimmen wie ein Schiff. Außer schnellen Schubbewegungen sind durch Umkehr der Rotationsrichtung der Geißeln auch langsame, taumelnde Zugbewegungen möglich. Bei polytrich begeißelten Bakterien ist eine koordinierte Geißelrotation unerläßlich. Die Bakterienzellen selbst rotieren ebenfalls um die eigene Achse, aber langsamer als die Geißelfilamente und in einer der Geißelrotation entgegengesetzten Richtung. Die Fortbewegung erreicht Geschwindigkeiten von 20 - 200 µm je Sekunde. Bei der lokalen Verbreitung in flüssigen oder halbflüssigen Medien, z.B. auf mit 01FH.DOC 18
FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL einem Kondenswasserfilm überzogenen Fleisch, sind begeißelte Bakterien den unbegeißelten überlegen. Sie bilden Schwärmkolonien, die sich in kurzer Zeit auf großen Fleischteilen ausbreiten. Die Begeißelung ist bei den Bakterienspecies variabel. Danach unterscheidet man: - atrich (ohne Geißel) - monotrich (eine polar angeordnete Geißel) - amphitrich (Geißel an beiden Polen) - lophotrich (büschelförmig an den Polen) - peritrich (über die ganze Zelloberfläche angeordnet) In Abbildung 6 ist die Geißelanordnung schematisch dargestellt. Die Art der Begeißelung bestimmt auch die Art der Fortbewegung des Bakteriums. Abb.6: Schema der wichtigsten Begeißelungstypen Fimbrien, Pili Bei Enterobacteriaceen gibt es noch eine zweite Sorte von fädigen Protein-Organellen, die Fimbrien oder Pili, von denen 100 - 500 Stück als dichter Saum die Zelle peritrich umgeben. Die Fimbrien sind zarte Gebilde von 0,1 bis 1,5 µm Länge und 4 - 8 nm Dicke, für deren Darstellung also das Elektronenmikroskop nötig ist. Auch Fimbrien sind nicht essentiell für das Bakterium und existieren unabhängig von Begeißelung oder Bekapselung. Sie werden nur in flüssigen Kulturen bei 37 o C, nicht bei 18 o C gebildet, eine Tatsache, die für die Herstellung von Fimbrien-spezifischen Antiseren beachtet werden muß. Fimbrien sind für adhäsive Vorgänge verantwortlich, z.B. sind fimbrientragende Stämme von Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Shigella, Proteus und Serratia hämagglutinierend. Diese Hämagglutination wird bei gewissen Fimbrientypen durch Mannose gehemmt, bei anderen nicht. Bei gewissen enteropathogenen Colitypen ist der Besitz von Fimbrien die Voraussetzung für die Haftung des Erregers an den Darmepithelien, was wiederum die Bedingung ist für die Kolonisation des betreffenden Darmabschnittes. Viele gramnegative Stäbchen sind befähigt, sogenannte konjugative Pili zu formieren. Sie sind kräftiger strukturiert als die Fimbrien und tragen Rezeptoren für RNS-Phagen. Diese Konjugationspili sind hohl, wodurch die Penetration der Phagen-RNS in die Zelle gewährleistet ist. Sie sind die Organellen, die die Konjugation zwischen zwei Zellen 01FH.DOC 19
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