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

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FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL ermöglichen, ein Mechanismus, bei dem genetische Information in Form von DNS der pilustragenden Donorzellen in eine pilus-negative Rezipientenzelle übertritt. Schleime und Kapseln Zahlreiche Bakterienarten sind in der Lage, Schleimsubstanzen zu bilden. Diese haften auf der äußeren Zellwand als mehr oder weniger dicke, wasserreiche gallertige Schicht, die Kapsel, und werden teilweise auch in die umgebende Nährlösung abgegeben. Bakterienkapseln bestehen entweder aus hochmolekularen Polysacchariden oder Polypeptiden bzw. aus beiden Substanzen zugleich. Stark schleimbildende Bakterien sind mit bloßem Auge an Hand des Koloniebildes zu erkennen. Bei Leuconostoc mesenteroides, das besonders große Kapseln aus Dextran, einem Glucose- Polymer aus α-D-Glucose in 1,6-Bindung bildet, kann der Durchmesser der Schleimschicht größer als der Zelldurchmesser sein. Das Bakterium wird zur industriellen Dextrangewinnung eingesetzt. Der Karieserreger Streptococcus salivarius bildet Laevan, eine Polyfructose, die auf den Zähnen haftet und in der sich Stoffwechselprodukte, wie Milchsäure, anreichern. Acetobacter-Arten können große Mengen Cellulose bilden, wie sie sonst bei Bakterien kaum vorkommen. Schleimschichten aus Polypeptiden sind vor allem bei einigen Bacillus-Arten verbreitet. Außer von der Mikroorganismenart hängt die Kapselbildung in starkem Maße von der chemischen Zusammensetzung des Nährmediums ab, z.B. bildet Leu. mesenteroides nur in saccharosehaltigen Medien Dextran, dagegen nicht in glucosehaltigen. In der Zuckerindustrie kann das Aufkommen von Dextranbildnern zu hohen Saccharoseverlusten und zur Verstopfung von Filtern und Rohrleitungen führen. Kapseln bieten den Bakterien besonderen Schutz gegen physikalische und chemische äußere Einflüsse. Das relativ gehäufte Vorkommen von kapselbildenden Bakterien im Erdboden und anderen natürlichen Standorten wird u.a. auf die hohe Resistenz gegen Austrocknen und gegen die chemischen Abwehrsysteme höherer Pflanzen und niederer Organismen, z.B. Antibiotika zurückgeführt. Interessant ist die Tatsache, daß kapsellose Mutanten einiger humanpathogener Bakterien avirulent sind, da sie im Gegensatz zu den bekapselten Stämmen von den weißen Blutkörperchen (Phagocyten) vernichtet werden. Schleimbildende Bakterien neigen zur Bildung von Zellketten. Durch Färbetechniken mit Tusche können die Bakterienkapseln im Mikroskop sichtbar gemacht werden. Sporen Gewisse Keime sind zur Bildung einer Endospore befähigt, die dem Organismus eine stark erhöhte Überlebenszeit unter erschwerten Umständen garantiert. Im Gegensatz zu den Pilzsporen sind Bakteriensporen nicht Fruktifikationsorgane, sondern Resistenzorganellen. Zu den Sporenbildnern gehört die Gattung der aeroben Bazillen (einziger pathogener Vertreter Bac. anthracis, allenfalls B. cereus als Lebensmittelvergifter) und der anaeroben Clostridien (Erreger von Gasbrand, Tetanus, Botulismus, ferner Fäulniskeime). Es wird oft behauptet, die Umwandlung des vegetativen Keimes zum versporten Organismus erfolge "unter ungünstigen Lebensbedingungen", bzw. werde durch diese ausgelöst. Dies scheint eine unzulässige Verallgemeinerung zu sein, z.B. versport B. anthracis, der Erreger des Milzbrandes, innerhalb des Kadavers nicht, sondern erst außerhalb bei Luftzutritt. Auch Austrocknung führt nicht zur Sporulierung. Die Bedingungen der Sporenbildung müssen für jede Bakterienspecies gesondert studiert werden. Eine vorsichtigere Formulierung müßte deshalb lauten: Die Sporenbildung erfolgt unter bestimmten, für die betreffende Species charakteristischen Bedingungen. Die oben zitierte Eigenart von B. anthracis hat übrigens erhebliche Konsequenzen für die Epidemologie und Desinfektion: Bleibt der Kadaver des toten Tieres ungeöffnet, so können die vegetativen Bazillen mitsamt dem Tier leicht vernichtet werden. Tritt aber ante oder post mortem Blut aus und imprägniert die Umgebung, so wird man nach eingetretener Versporung mit der Desinfektion Mühe haben. 01FH.DOC 20
FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Durch Einschnürung der Zellmembran (Abb.7 a-e) wird ein Teil des Genoms abgetrennt und der Sporenprotoplast wird sukzessive von Membran umhüllt. Die Membran der Mutterzelle umwächst darauf die primitive Spore. Die innere Membran scheidet nun zellwandartiges Material ab, und die Mutterzelle bildet die äußere Sporenhülle. Zwischen beiden Sporenhüllen liegt jetzt die Rinde (Cortex). Bei einigen Bakterienarten lagert die Mutterzelle außerdem außen noch ein sog. Exosporium an, eine relativ lose Hülle. Abb.7: Schema der Sporenbildung bei Bakterien; a Beginn der Protoplastteilung, b Sporulationssepte geschlossen, c Umhüllung des Sporenprotoplasten, d Bildung der Sporenwand, des Cortex und der äußeren Sporenhülle, e Sporangium mit reifer Spore; 1 äußere Sporenhülle, 2 Cortex, 3 Sporenzellwand, 4 Sporenprotoplast Alle Bakteriensporen enthalten große Mengen von Ca-Dipicolinat, das den vegetativen Formen fehlt. Mit der Anwesenheit dieser Substanz und der Abwesenheit freien Wassers wird die Thermoresistenz von Sporen erklärt. Außerdem sind die Sporenhüllen derb und undurchdringlich. Die Auskeimung erfolgt, wenn das Nährmilieu dies gestattet, wobei durch Wasseraufnahme eine Quellung eintritt. Während der Auskeimung, die durch leichte Hitzebehandlung auf 60 o C stimuliert werden kann, sind die Keime maximal empfindlich auf äußere Einwirkung. Bedeutung der Sporenbildung a) Epidemologie: Die Tenazität der Sporenbildner, d.h. die Überlebenszeit unter definierten Umweltbedingungen ist sehr stark erhöht und ist bei B. anthracis praktisch unbegrenzt. Die Versporung erschwert die Desinfektion erheblich, und für eine Sterilisation ist Autoklaventemperatur oder Kochen zusammen mit einem Desinfektionsmittel unerläßlich. Versporte Gasbrandkeime und Cl. tetani können in 70 % Alkohol überleben, der früher zur "Sterilhaltung" von Spritzen und Instrumenten gebraucht wurde. Iatrogener Gasbrand wurde demzufolge bei Mensch und Tier mehrfach beschrieben. Sporen sind außerdem resistenter gegen Desinfektionsmittel und Strahlung als ihre vegetativen Formen. b) Diagnose: Die Sporen einer jeden Species haben eine charakteristische Form und Lagerung, die mikroskopisch-diagnostisch berücksichtigt wird. Die Spore ist rund oder oval, gleich dick wie die Bakterienzelle oder dicker, sie ist zentral, subterminal oder terminal gelagert (Abb.8). 01FH.DOC 21
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