Fachmodul Mikrobiologie I - Cheatsheet

Mikroskopische Techniken: Hellfeld-, Phasenkontrast- und Fluoreszenzmikroskopie

Definition:

Unterschiedliche mikroskopische Techniken, um Strukturen in Zellen und Mikroorganismen sichtbar zu machen.

Details:

• Hellfeldmikroskopie: Licht wird durch das Präparat gesendet, Kontrast entsteht durch die Lichtabsorption in den Probenstrukturen.
• Phasenkontrastmikroskopie: Verwendet Phasenverschiebungen des Lichts beim Durchgang durch das Präparat, um kontrastarme Proben ohne Färbung sichtbar zu machen.
• Fluoreszenzmikroskopie: Nutzung von Fluorophoren, die nach Anregung durch Licht spezifischer Wellenlänge Licht emittieren; ermöglicht die Markierung spezifischer Zellstrukturen oder Moleküle.

Unterscheidung von grampositiven und gramnegativen Bakterien

Definition:

Unterscheidung aufgrund der Zellwandstruktur und Färbungseigenschaften.

Details:

• Gram-Färbung: Unterscheidet Bakterien nach Zellwandaufbau.
• Grampositive Bakterien: Dicke Peptidoglycanschicht, färbt sich violett.
• Gramnegative Bakterien: Dünne Peptidoglycanschicht, zusätzliche äußere Membran, färbt sich rot/pink.
• Färbeverfahren: Kristallviolett, Lugol'sche Lösung, Ethanol/Aceton, Safranin.
• Beispiele: Grampositiv - Staphylococcus aureus; Gramnegativ - Escherichia coli.
• Wichtigkeit: Antibiotika-Wirkung, Pathogenitätsmechanismen.

Verwendung selektiver und differenzierender Nährmedien

Definition:

Verwendung selektiver und differenzierender Nährmedien zur Trennung und Identifizierung von Mikroorganismen durch Förderung oder Hemmung bestimmter Gruppen.

Details:

• Selektive Nährmedien: Bevorzugen Wachstum bestimmter Mikroorganismen; inhibieren andere.
• Differenzierende Nährmedien: Ermöglichen Unterscheidung von Mikroorganismen durch spezifische Reaktionen (z.B. Farbumschläge).
• Beispiele selektiver Medien: MacConkey-Agar (für gramnegative Bakterien), Sabouraud-Agar (für Pilze).
• Beispiele differenzierender Medien: Blutagar (Hämolyse-Typen), Mannit-Salz-Agar (Staphylococcus).
• Kombination in einem Medium möglich (z.B. MacConkey-Agar: selektiv für gramnegative und differenzierend durch Laktosefermentation).

Biochemische Tests zur Bakterienidentifikation

Definition:

Zur Identifikation von Bakterien verwendete biochemische Methoden.

Details:

• Katalase-Test: Nachweis der Katalase-Aktivität durch Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff.
• Oxidase-Test: Bestimmung der Cytochrom-c-Oxidase-Aktivität.
• Indol-Test: Nachweis der Indolproduktion aus Tryptophan.
• Koagulase-Test: Identifikation koagulase-produzierender Bakterien wie Staphylococcus aureus.
• Urease-Test: Nachweis der Urease-Aktivität mittels Harnstoff-Hydrolyse zu Ammoniak und Kohlendioxid.
• Methylrot-Voges-Proskauer (MR-VP)-Test: Unterscheidung der Säureproduktion und Acetoinbildung.
• Citrate-Test: Nutzung von Citrat als alleinige Kohlenstoffquelle.

Plate-Count-Verfahren zur Zellzahlbestimmung

Definition:

Koloniezahlmethode zur Quantifizierung lebender Mikroorganismen in einer Probe durch Zählen der Kolonien auf Nähragarplatten.

Details:

• Probe wird seriell verdünnt und auf Nähragarplatten ausgestrichen.
• Nach Inkubation werden Kolonien gezählt.
• Kolonienanzahl: Maß für die Anzahl lebender Zellen in der ursprünglichen Probe.
• Anzahl der Kolonien (CFU) berechnet mit: \[ \text{CFU/mL} = \frac{\text{Anzahl der Kolonien}}{\text{Verdünnungsfaktor} \times \text{Volumen der Platte}} \]
• Empfohlene Kolonienanzahl pro Platte: 30-300.

Transformation von Bakterien und Plasmidisolierung

Definition:

Transformation von Bakterien: Aufnahme von freier DNA durch Bakterien. Plasmidisolierung: Gewinnung von Plasmiden aus Bakterienzellen.

Details:

• Transformation: Einleitung von Plasmiden durch Hitzeschock oder Elektroporation.
• Plasmidisolierung: Verwendung von Alkalischer Lyse zur Zellwandauflösung.
• DNA-Reinigung: Zentrifugation und Nutzung von Silica-Säulen oder Ethanolpräzipitation.
• Kontrolle: Nachweis der Plasmidaufnahme und Expression durch Selektion (z.B. Antibiotikaresistenz).
• Wichtige Puffer: P1, P2, N3 für Alkalische Lyse.

Agarose-Gelelektrophorese zur DNA-Analyse

Definition:

Methode zur Trennung und Analyse von DNA-Fragmenten nach Größe durch ein Agarosegel unter Einwirkung eines elektrischen Feldes

Details:

• Verwendete Puffer: TAE oder TBE
• Prozess: DNA-Proben in Gel-Löcher pipettieren -> Strom anlegen (DNA wandert zur Anode wegen negativer Ladung)
• Größenbestimmung: Vergleich mit DNA-Leiter (Molekulargewichtsstandard)
• Visualisierung: Ethidiumbromid (EtBr) oder andere DNA-Farbstoffe, Betrachtung unter UV-Licht
• Relevanz: Häufig für Genotypisierung, Restriktionsfragmentanalyse, PCR-Produktprüfung

Konjugation und horizontaler Gentransfer

Definition:

Konjugation und horizontaler Gentransfer sind Prozesse, durch die Bakterien genetische Informationen austauschen, ohne sich zu vermehren.

Details:

• Konjugation: direkter Austausch von DNA zwischen zwei Bakterien über Plasmabrücken.
• Wichtigster Mechanismus für Antibiotikaresistenz.
• Horizontaler Gentransfer: Transfer von Genen zwischen nicht verwandten Spezies.
• Mechanismen: Transformation (Aufnahme freier DNA), Konjugation, Transduktion (Virusvermittelter Transfer).
• Ermöglicht schnelle Anpassung und Evolution von Mikroorganismen.