Grundlagen Mikrobiologie - Cheatsheet.pdf

Mikroskopie und Färbetechniken

Definition:

Mikroskopie: Untersuchung mikroskopisch kleiner Organismen/Strukturen. Färbetechniken: Erhöhung des Kontrasts/Sichtbarmachung spezifischer Strukturen.

Details:

• Lichtmikroskopie: sichtbares Licht, Vergrößerung bis ca. 1000x
• Elektronenmikroskopie: Elektronenstrahlen, höhere Auflösung
• Gram-Färbung: Unterscheidung zwischen gram-positiven und gram-negativen Bakterien
• Säurefest-Färbung: Nachweis säurefester Bakterien wie Mycobacterium
• Fluoreszenzmikroskopie: Nutzung von Fluoreszenzfarbstoffen zur Markierung spezifischer Strukturen
• Phasenkontrastmikroskopie: Beobachtung lebender, ungefärbter Proben

Kulturmethoden und Identifikation von Mikroorganismen

Definition:

Isolierung und Vermehrung von Mikroorganismen durch Anlegen von Kulturen, oft gefolgt von morphologischen, biochemischen und molekularbiologischen Tests zur Identifikation.

Details:

• Sterile Techniken verwenden
• Kultivierungsmedien wählen: selektiv, differentiell
• Reinkulturen durch streak plate Methode
• Morphologische Untersuchung: Gram-Färbung
• Biochemische Tests: Enzymaktivität, Stoffwechselprodukte
• Molekularbiologische Tests: PCR, Sequenzierung von 16S rRNA-Genen

Energiegewinnung (Atmung und Gärung) bei Bakterien

Definition:

Prozess der Umwandlung organischer Substrate in Energie durch Bakterien, entweder aerob (Atmung) oder anaerob (Gärung).

Details:

• Atmung: Oxidation von Substraten mit O₂ als terminaler Elektronenakzeptor, erzeugt mehr Energie.
• Gärung: Energiegewinnung ohne O₂, mit organischen Verbindungen als terminalen Elektronenakzeptoren.
• Allgemeine Atmungsformel: { C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 -> 6 CO_2 + 6 H_2O + Energie }
• Allgemeine Gärungsformel: { C_6H_{12}O_6 -> 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + Energie }
• Wichtige Enzyme: Dehydrogenasen, Cytochrome.
• Energiemenge: Atmung erzeugt ca. 38 ATP pro Glukosemolekül, Gärung etwa 2 ATP.

Mechanismen der Virusinfektion und -replikation

Definition:

Virusinfektion: Eintritt des Virus in die Wirtszelle. Virusreplikation: Vermehrung des Virus innerhalb der Wirtszelle.

Details:

• Anheftung: Virus bindet an spezifische Rezeptoren auf der Zelloberfläche.
• Penetration: Eindringen des Virus oder seines Genoms in die Wirtszelle.
• Uncoating: Freisetzung des viralen Genoms.
• Replikation: Synthese viraler RNA/DNA durch die Wirtszell-Maschinerie.
• Transkription/Translation: Produktion viraler Proteine.
• Assemblierung: Zusammenbau neuer Virionen.
• Freisetzung: Freisetzung neuer Viren aus der Wirtszelle (Lytischer Zyklus oder Knospung).

Angeborenes und adaptives Immunsystem

Definition:

Angeborenes Immunsystem: unspezifische, sofortige Abwehr. Adaptives Immunsystem: spezialisierte, verzögerte Abwehr.

Details:

• Angeborenes Immunsystem: phagozytische Zellen, Entzündungsreaktion, Barrieren (Haut, Schleimhäute)
• Adaptives Immunsystem: B-Zellen (Antikörperproduktion), T-Zellen (zelluläre Immunantwort), Gedächtniszellen
• Angeborenes: keine Immunologisches Gedächtnis
• Adaptives: spezifische Erkennung von Antigenen, immunologisches Gedächtnis
• Humorale Immunantwort: Antikörper
• Zellvermittelte Immunantwort: T-Zellen
• Primäre Immunantwort: erste Exposition gegenüber einem Pathogen
• Sekundäre Immunantwort: schnellere und stärkere Reaktion bei erneutem Kontakt mit demselben Pathogen

Antibiotika-Resistenztests

Definition:

Methode zur Bestimmung der Empfindlichkeit von Bakterien gegenüber Antibiotika.

Details:

• Disk-Diffusionstest (Kirby-Bauer): Antibiotika-empfindliche Bakterien bilden Hemmhöfe um Antibiotika-Disks.
• MHK (Minimale Hemmkonzentration): niedrigste Konzentration eines Antibiotikums, die Bakterienwachstum hemmt.
• E-Test: Kombination aus Disk-Diffusion und MHK-Bestimmung.
• Automatisierte Systeme: Nutzung von Geräten zur schnellen Bestimmung
• Resistenzmechanismen: Verminderte Permeabilität, Antibiotika-Abbau, Zielmodifikation, Efflux-Pumpen.

Mikrobielle Diversität und Taxonomie

Definition:

Vielfalt und Klassifikation von Mikroorganismen wie Bakterien, Archaeen und Pilzen.

Details:

• Abstammungslinien anhand von 16S-rRNA-Sequenzen
• Hauptgruppen: Bakterien, Archaeen, und Eukaryoten
• Domain, Phylum, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art
• Phylogenetische Analysen zur Bestimmung von Verwandtschaftsverhältnissen
• Phenotypische Merkmale neben genotypischen Analysen
• Vielfalt durch metabolische und ökologische Anpassungen

Techniken der Umweltmikrobiologie wie Metagenomik

Definition:

Techniken zur Untersuchung von Mikroorganismen aus Umweltproben ohne Kultivierung.

Details:

• Metagenomik: Analyse der gesamten genetischen Information direkt aus Umweltproben
• 16S rRNA-Sequenzierung: Identifikation von Mikroben anhand ribosomaler RNA
• Shotgun-Sequenzierung: Ganzgenom-Sequenzierung zur Erfassung aller Gene
• Bioinformatik: Datenanalyse zur Identifizierung und Kategorisierung von Mikroorganismen
• Hochdurchsatz-Sequenzierung: Ermöglicht die Sequenzierung von Millionen von DNA-Fragmenten gleichzeitig