Mikrobiologie, Virologie - Cheatsheet

Definition und Klassifikation von Mikroorganismen

Definition:

Mikroorganismen: mikroskopisch kleine Lebewesen, meist Einzeller (Bakterien, Archaeen, Pilze, Protozoen, Algen, einige Viren).

Details:

• Klassifikation: Domäne, Phylum, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art
• Bakterien: Prokaryoten, Einzeller, Zellwand aus Peptidoglykan
• Archaeen: Prokaryoten, Zellmembranlipide mit Etherbindungen
• Pilze: Eukaryoten, Zellwand aus Chitin
• Protozoen: Eukaryoten, tierähnliche Einzeller
• Algen: Eukaryoten, fotosynthetisch aktiv
• Viren: keine echten Lebewesen, benötigen Wirtszellen zur Replikation

Struktur und Funktion bakterieller Zellwände

Definition:

Struktur und Funktion der bakteriellen Zellwand - essentielle Schutz- und Strukturaufgaben, bestehend aus Peptidoglykan.

Details:

• Hauptbestandteil: Peptidoglykan (Murein)
• Gram-positive Bakterien: dicke Peptidoglykan-Schicht, enthalten Teichonsäuren
• Gram-negative Bakterien: dünne Peptidoglykan-Schicht, äußere Membran enthält Lipopolysaccharide (LPS)
• Schutz vor osmotischem Druck
• Formgebung und Stabilität
• Angriffspunkt für Antibiotika wie Penicillin
• Färbeverhalten bei Gram-Färbung: Gram-positiv (violett), Gram-negativ (rot)

Lebenszyklus von Viren

Definition:

Schritte, die ein Virus durchläuft, um eine Wirtszelle zu infizieren und sich zu vermehren

Details:

• Anheftung: Virus bindet an Rezeptoren der Wirtszelle
• Penetration: Virus oder sein genetisches Material dringt in die Zellmembran ein
• Uncoating: Freisetzung des viralen Genoms in die Wirtszelle
• Replikation: Vervielfältigung des viralen Genoms durch zelluläre Mechanismen
• Assembly: Zusammenbau neuer Viruspartikel aus viralen Proteinen und Genomen
• Freisetzung: Freisetzung neuer Viren durch Lyse oder Knospung

Mechanismen der Virusinvasion in Wirtszellen

Definition:

Mechanismen, durch die Viren in Wirtszellen eindringen, um sich zu replizieren

Details:

• Adsorption: Virale Bindung an spezifische Rezeptoren auf der Wirtszelloberfläche
• Penetration: Typischerweise durch Endozytose oder Membranfusion
• Uncoating: Freisetzung des viralen Genoms durch Entfernung der Proteinhülle
• Replikation: Synthese viraler Nukleinsäuren und Proteine durch die Wirtszelle
• Assembly: Zusammenbau neuer Virionen im Zytoplasma
• Freisetzung: durch Zelllyse oder Knospung aus der Wirtszellmembran

Molekulare Techniken (z.B. PCR)

Definition:

Molekulare Techniken wie PCR: Wesentliche Werkzeuge in der Mikrobiologie und Virologie zur Amplifikation und Analyse von DNA.

Details:

• PCR (Polymerase-Kettenreaktion): Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen in vitro.
• Benötigt: Template-DNA, Primer, DNA-Polymerase, Nukleotide.
• Ablauf: Denaturierung (ca. 95°C), Annealing (50-65°C), Elongation (72°C); wiederholt 25-35 Zyklen.
• Nachweis und Analyse von Mikroorganismen und viralen Genomen.
• Anwendung in Diagnostik, Forschung, und Forensik.

Antibiotikaresistenztests

Definition:

Test zur Bestimmung der Empfindlichkeit von Bakterien gegenüber Antibiotika.

Details:

• Wichtig für die richtige Auswahl einer effektiven Therapie
• Häufige Methoden: Agardiffusionstest (Kirby-Bauer-Test), Mikrodilutionstest
• Mindesthemmkonzentration (MIC) bestimmen: kleinste Konzentration eines Antibiotikums, die sichtbar das Bakterienwachstum hemmt
• Resistenzbestimmung: Resistent, empfindlich, intermediär
• Berücksichtigen beim Interpretation: Arzneimittelkonzentrationen im Patienten, Pharma- und Pharmakodynamik

Erkennung und Eliminierung von Viren durch Immunzellen

Definition:

Identifikation und Zerstörung von viralen Pathogenen durch das Immunsystem.

Details:

• Erkennung: Verwendung von PRRs (Pattern-Recognition Receptors) durch Immunzellen wie Makrophagen und dendritische Zellen zur Identifikation von PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns).
• Antigenpräsentation: Präsentation viraler Antigene mittels MHC-I auf infizierten Zellen und MHC-II auf phagozytierenden Zellen an naive T-Zellen.
• Aktivierung von T-Zellen: CD8^+ T-Zellen (zytotoxische T-Zellen) zerstören infizierte Zellen; CD4^+ T-Zellen (T-Helferzellen) unterstützen B-Zellen und andere Immunzellen.
• B-Zellen: Produktion virusspezifischer Antikörper, die die Virusvermehrung hemmen und virale Partikel markieren.
• NK-Zellen: Angriff auf infizierte Zellen über fehlende 'self' MHC-I und durch Antikörper-abhängige Zellvermittelnde Zytotoxizität (ADCC).
• Zytokine: Freisetzung von Signalmolekülen wie Interferone (IFNs), die antivirale Zustände in benachbarten Zellen induzieren.

Evasion-Strategien von Viren

Definition:

Strategien, die Viren nutzen, um dem Immunsystem zu entgehen

Details:

• Antigenvariabilität: Veränderung der Antigene, um vom Immunsystem nicht erkannt zu werden
• Inhibition der Antigenpräsentation: Blockade der MHC-I-Präsentation auf der Zelloberfläche
• Verringerung der Immunerkennung: Maskierung viraler Antigene oder Nutzung von immunhemmenden Molekülen
• Versteck in Immunprivilegierten Geweben: Z.B. Gehirn oder Augen
• Latency: Virus verbleibt in einem nicht-replizativen Zustand, Ruhezustand
• Manipulation von Apoptose: Verhinderung oder Induktion von Zelltod, um die Vermehrung zu ermöglichen