Mikrobiologie: Symbiose, Pathogene und Viren im Überblick

Mikrobiologie: Symbiose, Pathogene und Viren

Symbiose und Bodenmikroorganismen

Symbiose: Zusammenleben mit anderen Organismen, von denen organisches Material im Austausch für Leistungen aus mikrobieller Aktivität gewonnen wird. Parasiten: Erhalten organisches Material von anderen Organismen und verursachen dabei Krankheiten.

Mikroorganismen des Bodens: In durchlüfteten Böden finden sich reichlich saprophytische aerobe Bakterien und Pilze, die Humus bilden (zersetzen organisches Material). Zudem sind Nitrobakterien vorhanden, die atmosphärischen Stickstoff (N) fixieren. In tieferen Boden- und Untergrundschichten existieren Bakterien mit fermentativem Stoffwechsel sowie anaerobe denitrifizierende Bakterien.

Wichtige Entdeckungen und Begriffe

Pathogene Mikroorganismen: Erreger, die Krankheiten produzieren. Louis Pasteur: Wissenschaftler, der nachwies, dass bestimmte Stoffumwandlungen auf mikrobielle Aktivität zurückzuführen sind. Robert Koch: Entdecker des Erregers der Tuberkulose (Koch-Bazillus).

• Infektion: Invasion des Organismus durch parasitäre Mikroorganismen.
• Ansteckung: Übertragung pathogener Mikroorganismen von einem Patienten auf einen gesunden Körper.
• Pathogenität: Kapazität von Mikroorganismen, Krankheiten im Wirt zu erzeugen.
• Virulenz: Grad der Intensität der Erkrankung, die durch Erreger verursacht wird.
• Toxin: Giftige Substanzen, die von Mikroorganismen produziert werden.
• Immunsystem: Mechanismen zur Bekämpfung von Infektionen.

Prävention und Behandlung

Asepsis: Beseitigung von Mikroorganismen auf Objekten zur Prävention von Pathogenen. Antisepsis: Beseitigung von Organismen im Körper des Patienten; Antiseptika sind Stoffe, die auf Haut oder Wunden aufgetragen werden und allgemein gegen Mikroorganismen wirken.

Bakteriostatika: Im Labor synthetisierte Substanzen, die das Wachstum von Bakterien verhindern. Antibiotika: Von Mikroorganismen produzierte Stoffe (z. B. Penicillin), die das Bakterienwachstum hemmen und für den infizierten Organismus harmlos sind. Antivirale Stoffe: Im Labor synthetisiert oder aus spezialisierten Zellen gewonnen, verstärkt entwickelt im Zuge der AIDS-Forschung.

Infektionswege und Krankheiten

• Atemwege: Tuberkulose (befällt die Lunge), Lungenentzündung (Streptococcus pneumoniae), Meningitis (Meningokokken-Verletzung des Nervensystems).
• Verdauungstrakt: Gastroenteritis (Salmonella-Entzündung im Magen oder Darm), Cholera (Vibrio cholerae – sehr schwere Gastroenteritis), Kinderlähmung (Poliomyelitis – betrifft das zentrale Nervensystem und die Entwicklung von Kindern).
• Kontakt und Geschlechtskrankheiten: Syphilis (Treponema pallidum), Gonorrhoe (Neisseria gonorrhoeae), AIDS, Tetanus, Gangrän (Clostridium) und Herpes.
• Vektoren: Tollwut, Pest (Flöhe), Malaria (Mücken).

Mikroorganismen und Nahrung

Botulismus: Clostridium botulinum wächst in Konservendosen. Zur Vermeidung dienen: Kühlen, Gefrieren, Pasteurisieren (60 °C), Sterilisieren (im Original als Veresterung bezeichnet: 120 °C, 2 atm, 15 min) oder Bestrahlung.

Viren: Struktur und Lebenszyklus

Virus: Azelluläre biologische Einheit (24–300 nm), die als obligater intrazellulärer Parasit in Zellen reproduziert. Sie sind kristallisierbar (wenn sie geordnete Strukturen bilden). Struktur: Membranprotein, Kapsid (aus Kapsomeren) mit geometrischen Formen, Nukleinsäure (Virus-Information) und Lipoproteinhülle.

Lebenszyklus des Phagen T4

Ein Bakteriophage, der Bakterien infiziert. Er setzt sich an der Bakterienwand fest und injiziert seine DNA durch Kontraktion der Scheide des Schwanzes. Zwei Wege: Lytischer Weg (neue Viren vermehren sich und verursachen Zellzerstörung) oder lysogener Weg (Integration in das bakterielle Chromosom als Prophage).

Bakterielle Vermehrung und Genetik

Bakterien vermehren sich durch einfache Zweiteilung. Dies geschieht sehr schnell: Unter optimalen Bedingungen verdoppelt sich die Population alle 20 Minuten.

Genetische Rekombination bei Bakterien

• Bakterielle Konjugation: Übertragung des F-Faktors von einem Spender (F+) auf einen Empfänger (F-) über eine zytoplasmatische Brücke (Sexpili). Bei Hfr-Bakterien fusioniert der F-Faktor mit der DNA, wodurch Genfragmente übertragen und vom Empfänger assimiliert werden.
• Bakterielle Transformation: Aufnahme von DNA-Fragmenten toter Bakterien durch lebende Bakterien, wobei die DNA in das Genom integriert wird.
• Bakterielle Transduktion: Austausch von genetischem Material durch Viren (Bakteriophagen) im lysogenen Zyklus, wobei die Prophagen-DNA an Tochterzellen weitergegeben wird.