Vorlesung Biologie/Mikrobiologie für Mediziner

1 G nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26. April 2005 1 Vorlesung Biologie/Mikrobiologie f r Mediziner Autor: Dr. Oliver Nolte Hygiene-Institut Abt. Hygiene & Medizinische Mikrobiologie INF 324 69120 Heidelberg soll Skript einen berblick (!) ber das in der Vorlesung behandelte Stoffgebiet geben. Begleitend bzw. zur Vertiefung werden Standardlehrb cher der Mikrobiologie, Medizinischen Mikrobiologie oder Biologie (allg.) empfohlen. Im vorliegenden Skript finden sich Hyperlinks, die es erm glichen im Gesamtstoff zu quer verweisenden Informationen zu springen Um weiterf hrende Informationsquellen zu Nutzen sind im Skript Hyperlinks zu Inhalten im WWW enthalten. Deren Aktualit t wurde berpr ft (Stand: ). Sowohl die Text-internen Hyperlinks als auch die externen Hyperlinks sollten in der WORD Version als auch in der pdf-Version (bei Verwendung ab Acrobat Reader oder vergleichbar) funktionieren.

2 Das vorliegende Skript ist als html-Version auf der Website des Verfassers ( ) online verf gbar. Angegebene weiterf h-rende Literatur kann in Einzelf llen beim Dozenten eingesehen werden. Fragen, Anregungen, W nsche und Kritik an have rarely won wars. They more often mop up after the barrage of epidemics. And typhus, with his brothers and sisters plague, cholera, .. dysenteriae- has decided more campaigns than Caesar, Hannibal, Napoleon, and all the .. generals of history. The epidemics get the blame for the defeat, the generals the credit for the victory. It ought to be the other way round. Hans Zinsser g nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26. April 2005 2 Das vorliegende Skript wurde mit gro er Sorgfalt erstellt. Dennoch kann keine Gew hr daf r bernommen werden, dass alle Aspekte vollkommen fehlerfrei dargestellt wurden.

3 Die Benutzung des Skripts f r die Vorbereitung auf Pr -fungen etc. erfolgt daher durch den Nutzer ausdr cklich auf dessen eigene Verantwortung. Sollten sich Fehler eingeschlichen haben, so ist der Verfasser dieses Skripts f r Hinweise dankbar. Dr. Oliver Nolte Das Skript einschlie lich aller seiner Teile ist urheberechtlich gesch tzt. Jede Verwertung au erhalb der engen Grenzen des Urheberrechts ist ohne Zustimmung des Autors unzu-l ssig. Dies gilt insbesondere f r Vervielf ltigungen, bersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Anfragen bez g-lich weiterer Verwendung von Skriptinhalten per E-mail an den Verfasser. Skript in der Version f r das Sommersemester 2004, Universit t Heidelberg, mit 27 Abbildungen und 10 Tabellen. Probleme bei der Betreuung der Dissertation? Fragen zur Dissertation oder Beratung vor Beginn einer Dissertation?

4 Coaching f r Vortr ge, Rigososum, nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26. April 2005 31. Einf hrung 5 5 ALLGEMEINES ZU BAKTERIEN UND ZUR 8 2. Allgemeiner berblick ber die Bedeutung und Einteilung von Mikroorganismen .. 10 ZEITLICHER 10 INTIMATE STRANGERS .. 10 DIE 15 BERBLICK BER DIE DER MIKROBIOLOGIE ZUGERECHNETEN 15 3. Mikroorganismen und ihr Vorkommen/ihre Lebensr ume .. 17 17 18 19 VIREN IM HUMANMEDIZINISCHEN 19 19 4. Einf hrung in die Ultrastruktur und den Stoffwechsel der Bakterien .. 20 VERGLEICH DER STRUKTURELLEN ORGANISATION DER 20 STRUKTUR UND FUNKTION DER BAKTERIELLEN 21 BACTERIAL (MICROBIAL)LIFESTYLE .. 24 .. 25 ZELLTEILUNG DER .. 27 5. Genetik: Besonderheiten der Bakteriengenetik .. 29 STRUKTUR DER DNA .. 29 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN DER EUCARYONTEN-UND 30 GENETISCHE 31 GENETISCHE REKOMBINATION.

5 33 VORTEILE GENETISCHER VARIABILIT T ANPASSUNG AN DAS 34 6. 36 ALLGEMEINE MERKMALE UND EINTEILUNG DER 36 VORG NGE BEI DER VERMEHRUNG VON 36 INFEKTIONSABWEHR BEI VIRALEN 37 VIRUS-BEDINGTE 37 DIAGNOSTIK VIRALER 38 7. Interaktionen und die Pathogenese von Infektionskrankheiten!.. 39 M GLICHKEITEN DER INTERAKTION ZWISCHEN PRO-UND 39 IMMUNSYSTEM, INFEKTIONSPROPHYLAXE MA 40 DIE ROLLE VON PATHOGENIT TSFAKTOREN BEI DER 42 TOXINE ALS PATHOGENIT 43 PATHOGENESE DER 44 PATHOGENESE DER 44 PATHOGENESE VON S. AUREUS 45 PATHOGENESE DER 45 THE MALE KILLING 46 g nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26. April 2005 4 Zum Inhalt dieser Vorlesung Die Vorlesung zum vorliegenden Skript soll einen berblick ber das Fach Mikro-biologie mit seinen unterschiedlichen Facetten geben.

6 Dabei stehen sowohl die Medizinische Mikrobiologie wie auch die Allgemeine Mikrobiologie im Fokus der Vorlesung . Zentrales Thema ist die wechselhafte Beziehung zwischen Mensch und Mikrobe, die sowohl positive Aspekte aufweist (symbiontisches Zusammenleben) als auch verheerende Ausma e annehmen kann (Infektionskrankheiten stellen noch immer die Todesursache Nr. 1 dar). Die Vorlesung ist zwar thematisch untergliedert, soll jedoch als zusammenh ngen-des Ganzes gesehen und verstanden werden. Ein einzelner Aspekt der Vorlesung sollte nicht isoliert betrachtet werden sondern immer nur im Zusammenhang mit anderen Aspekten dieses Faches. g nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26. April 2005 51. Einf hrung Mikroorganismen Mikroorganismen, insbesondere Bakterien und Pilze, sind nur vergleichsweise selten an der Entstehung von Krankheitsprozessen beteiligt.

7 Vielmehr stellt der berwiegende Teil der Procaryonten einen weitgehend unauff lligen Bereich des t glichen Lebens dar. Die weitaus meisten Mikroorganismen sind in den Stoffkreis-l ufen der Natur an der Remineralisation beteiligt. Es handelt sich also um weitge-hend saprophyt re Lebensformen, die praktisch keinen Einfluss auf die Gesund-heit des Menschen nehmen. Daneben gibt es den Teil der Mikroorganismen, die sich entweder tempor r oder langfristig auf das Zusammenleben mit dem Men-schen eingestellt haben. Hierbei handelt es sich um die physiologische K rperflora, ohne die ein Mensch normalerweise auch nicht leben kann. Beinahe der ganze K rper, von wenigen Ausnahmen prim r steriler K rperbereiche oder fl ssigkeiten wie Blut oder Liquor einmal abgesehen, bietet der physiologischen Flora einen weitgehend stabilen Lebensraum. St rungen dieses Zusammenlebens sind vergleichsweise selten.

8 Entweder gelangen von au en eindringende Mikroor-ganismen in den K rper (exogene Infektion) oder die Abwehrsysteme des K rpers lassen nach (dies kann altersbedingt der Fall sein oder auf Krankheiten [Diabetes, Alkoholismus] oder medizinische Therapien [OP s, Organtransplantationen] zu-r ckzuf hren sein) wodurch Angeh rigen der physiologischen Flora die M glichkeit er ffnet wird, endogene Infektionen auszul sen. Begriffsdefinitionen F r das Zusammenleben von Mikroorganismen und Menschen wird h ufig der Begriff der Gast-Wirt-Beziehungen gebraucht. Unter diesem Oberbegriff summiert sich eine Reihe von Definitionen (Tabelle 1), mit denen die unterschiedlichen M g-lichkeiten der Interaktion zwischen beiden Partnern beschrieben werden. Tabelle 1: Die wichtigsten Definitionen zur Charakterisierung des Zusammenlebens von Mensch und Mikrobe . Besiedlung (Kolonisierung) Anwesenheit von Mikroorganismen auf Haut, Schleimhaut, oder anderen Kompartimenten des Wirtes; es handelt sich nicht um eine Infektion sondern um die physiologische Flora (Normalflo-ra).

9 Diese kann resident sein ( ber l ngere Zeit-r ume den Wirt besiedelnd) oder transient (den Wirt nur vor bergehend besiedelnd). Auch Krankheitserreger wie der Eitererreger Staphy-lococcus aureus k nnen zur Normalflora geh -ren. Infektion Besiedeln oder Eindringen von pathogenen oder fakultativ pathogenen, nicht zur residen-ten Flora geh renden Mikroorganismen in den Wirt und ausl sen einer Immunantwort. Von In-fektion spricht man auch, wenn Mitglieder der physiologischen Flora durch Standortwechsel oder Zusammenbruch des Immunsystems zur Erkrankung f hren. stumm/inapparent stille Feiung, nach der Infektion treten keine (oder nur sehr milde) klinische Symptome auf, die Immunantwort f hrt jedoch zum Aufbau eines immunologischen Ged chtnisses (diesen Effekt macht man sich beim Impfen zu Nutze). g nzlich berarbeitete Version (Sommersemester 2004); Erstellt von Dr. Oliver Nolte - Universit t Heidelberg Alle Rechte liegen beim Verfasser letzte nderung: 26.

10 April 2005 6latent zwischen Phasen mit klinischen Symptomen liegen Phasen ohne klinische Symptome (latent), typischerweise anzutreffen bei der Tuberkulose, bei der Syphilis (Lues) oder auch bei der HIV-Infektion. W hrend der Latenzzeit ist die Infektion inapparent ! manifest/apparent Infektion mit messbaren Symptomen bzw. sicht-baren/f hlbaren Krankheitszeichen (subakut, akut, fodroyant, chronisch, rezidivierend) Parasiten leben auf Kosten des Wirtes und sch digen ihn (wohl alle Krankheitserreger) Symbionten leben mit dem Wirt in gegenseitiger Vorteilsnah-me. Hierf r gibt es eine Reihe sehr guter Beispie-le, etwa Escherichia coli der Darmflora: die Bak-terien zersetzen Nahrungsbestandteile und stel-len aus ihrem eigenen Stoffwechsel Metaboliten wie Vitamine oder Coenzyme bereit. Etwa 10% des t glichen Energiebedarfs des Menschen wird ber mikrobielle Stoffwechselprodukte der Darm-flora bereitgestellt. Daneben sch tzt eine intakte Darmflora zumindest in Grenzen vor eindringen-den pathogenen Erregern.