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1.5: Arten von Mikroorganismen - Biologie

1.5: Arten von Mikroorganismen - Biologie


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Lernziele

  • Nennen Sie die verschiedenen Arten von Mikroorganismen und beschreiben Sie ihre charakteristischen Eigenschaften
  • Nennen Sie Beispiele für verschiedene Arten von zellulären und viralen Mikroorganismen und Infektionserregern
  • Einen Überblick über das Gebiet der Mikrobiologie geben

Die meisten Mikroben sind einzellig und klein genug, dass sie eine künstliche Vergrößerung benötigen, um gesehen zu werden. Es gibt jedoch einige einzellige Mikroben, die mit bloßem Auge sichtbar sind, und einige mehrzellige Organismen, die mikroskopisch klein sind. Ein Objekt muss etwa 100 Mikrometer (µm) groß sein, um ohne Mikroskop sichtbar zu sein, aber die meisten Mikroorganismen sind um ein Vielfaches kleiner. Betrachten Sie aus einer gewissen Perspektive, dass eine typische tierische Zelle einen Durchmesser von ungefähr 10 µm hat, aber immer noch mikroskopisch klein ist. Bakterienzellen sind typischerweise etwa 1 µm groß und Viren können zehnmal kleiner sein als Bakterien (Abbildung (PageIndex{1})). Siehe Tabelle (PageIndex{1}) für Längeneinheiten, die in der Mikrobiologie verwendet werden.

Abbildung (PageIndex{1}): In der Mikrobiologie häufig verwendete Längeneinheiten
Metrische EinheitBedeutung von PräfixMetrisches Äquivalent
Meter (m)1m = 100m
Dezimeter (dm)1/101 dm = 0,1 m = 10−1 m
Zentimeter (cm)1/1001 cm = 0,01 m = 10−2 m
Millimeter (mm)1/10001 mm = 0,001 m = 10−3 m
Mikrometer (μm)1/1,000,0001 μm = 0,000001 m = 10−6 m
Nanometer (nm)1/1,000,000,0001 nm = 0,000000001 m = 10−9 m

Mikroorganismen unterscheiden sich nicht nur in ihrer Größe, sondern auch in Struktur, Lebensraum, Stoffwechsel und vielen anderen Eigenschaften. Während wir Mikroorganismen normalerweise als einzellig betrachten, gibt es auch viele vielzellige Organismen, die zu klein sind, um ohne Mikroskop gesehen zu werden. Einige Mikroben, wie zum Beispiel Viren, sind sogar azellulär (nicht aus Zellen zusammengesetzt).

Mikroorganismen kommen in jedem der drei Lebensbereiche vor: Archaeen, Bakterien und Eukarien. Mikroben innerhalb der Domänen Bakterien und Archaea sind alle Prokaryoten (ihre Zellen haben keinen Kern), während Mikroben in der Domäne Eukarya Eukaryoten sind (ihre Zellen haben einen Kern). Andere Mikroben wie Viren fallen in keine der drei Lebensbereiche. In diesem Abschnitt werden wir jede der großen Gruppen von Mikroben kurz vorstellen. Spätere Kapitel werden sich eingehender mit den verschiedenen Arten innerhalb jeder Gruppe befassen.

Prokaryontische Mikroorganismen: Bakterien

Bakterien kommen in fast jedem Lebensraum der Erde vor, auch im Inneren und auf dem Menschen. Die meisten Bakterien sind harmlos oder hilfreich, aber einige sind Krankheitserreger, die bei Menschen und anderen Tieren Krankheiten verursachen. Bakterien sind prokaryotisch, weil ihr genetisches Material (DNA) nicht in einem echten Zellkern untergebracht ist. Die meisten Bakterien haben Zellwände, die Peptidoglycan enthalten. Bakterien werden oft in Bezug auf ihre allgemeine Form beschrieben. Häufige Formen sind kugelförmig (Kokken), stäbchenförmig (Bazillus) oder gebogen (Spirillum, Spirochäte oder Vibrio). Abbildung (PageIndex{2}) zeigt Beispiele dieser Formen.

Sie haben ein breites Spektrum an metabolischen Fähigkeiten und können in einer Vielzahl von Umgebungen wachsen, indem sie verschiedene Nährstoffkombinationen verwenden. Einige Bakterien sind photosynthetische Bakterien, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige Cyanobakterien und anoxygene grüne Schwefel- und grüne Nichtschwefel-Bakterien; Diese Bakterien nutzen die aus Sonnenlicht gewonnene Energie und fixieren Kohlendioxid für das Wachstum. Andere Arten von Bakterien sind nicht photosynthetische und beziehen ihre Energie aus organischen oder anorganischen Verbindungen in ihrer Umgebung.

Prokaryontische Mikroorganismen: Archaeen

Archaeen sind auch einzellige prokaryontische Organismen. Archaeen und Bakterien haben unterschiedliche Entwicklungsgeschichten sowie signifikante Unterschiede in der Genetik, den Stoffwechselwegen und der Zusammensetzung ihrer Zellwände und Membranen. Im Gegensatz zu den meisten Bakterien enthalten die Zellwände der Archaeen kein Peptidoglycan, aber ihre Zellwände bestehen oft aus einer ähnlichen Substanz namens Pseudopeptidoglycan. Archaeen kommen wie Bakterien in fast jedem Lebensraum der Erde vor, sogar in extremen Umgebungen, die sehr kalt, sehr heiß, sehr basisch oder sehr sauer sind (Abbildung (PageIndex{3})). Einige Archaeen leben im menschlichen Körper, aber keiner hat sich als humanpathogen erwiesen.

Übung (PageIndex{1})

  1. Was sind die beiden wichtigsten Arten von prokaryotischen Organismen?
  2. Nennen Sie einige der definierenden Merkmale jedes Typs.

Eukaryotische Mikroorganismen

Die Domäne Eukarya enthält alle Eukaryonten, einschließlich ein- oder mehrzelliger Eukaryonten wie Protisten, Pilze, Pflanzen und Tiere. Das wichtigste Merkmal von Eukaryoten ist, dass ihre Zellen einen Zellkern enthalten.

Protisten

Protisten sind einzellige Eukaryoten, die keine Pflanzen, Tiere oder Pilze sind. Dies ist eine sehr heterogene Gruppe. Algen und Protozoen sind Beispiele für Protistengruppen.

Algen (Singular: Alge) sind pflanzenähnliche Protisten, die entweder einzellig oder vielzellig sein können (Abbildung (PageIndex{4})). Ihre Zellen sind von Zellwänden aus Zellulose, einer Art Kohlenhydrat, umgeben. Algen sind photosynthetische Organismen, die der Sonne Energie entziehen und Sauerstoff und Kohlenhydrate an ihre Umgebung abgeben. Da andere Organismen ihre Abfallprodukte zur Energiegewinnung nutzen können, sind Algen wichtige Bestandteile vieler Ökosysteme. Viele Verbraucherprodukte enthalten aus Algen gewonnene Inhaltsstoffe wie Carrageenan oder Alginsäure, die in einigen Marken von Eiscreme, Salatdressing, Getränken, Lippenstift und Zahnpasta enthalten sind. Auch im mikrobiologischen Labor spielt ein Algenderivat eine herausragende Rolle. Agar, ein aus Algen gewonnenes Gel, kann mit verschiedenen Nährstoffen gemischt und zum Züchten von Mikroorganismen in einer Petrischale verwendet werden. Auch Algen werden als mögliche Quelle für Biokraftstoffe entwickelt.

Protozoen (Singular: Protozoen) sind Protisten, die das Rückgrat vieler Nahrungsnetze bilden, indem sie Nährstoffe für andere Organismen bereitstellen. Protozoen sind sehr vielfältig, wenn auch oft tierähnlicher. Einige Protozoen bewegen sich mit Hilfe von haarähnlichen Strukturen, die Zilien genannt werden, oder peitschenähnlichen Strukturen, die Flagellen genannt werden. Andere erweitern einen Teil ihrer Zellmembran und ihres Zytoplasmas, um sich vorwärts zu bewegen. Diese zytoplasmatischen Fortsätze werden Pseudopoden („falsche Füße“) genannt. Einige wenige Protozoen sind photosynthetische; viele andere ernähren sich von organischem Material. Einige sind freilebend, während andere parasitär sind und nur überleben können, indem sie einem Wirtsorganismus Nährstoffe entziehen. Die meisten Protozoen sind harmlos, einige sind jedoch Krankheitserreger, die bei Tieren oder Menschen Krankheiten verursachen können (Abbildung (PageIndex{5})).

Pilze

Pilze (Singular: Pilz) sind ebenfalls Eukaryoten. Einige vielzellige Pilze, wie zum Beispiel Pilze, ähneln Pflanzen, sind aber eigentlich ganz anders. Pilze sind keine Photosynthese und ihre Zellwände bestehen normalerweise aus Chitin und nicht aus Zellulose. Die mikroskopischen Pilze lassen sich grob in zwei Gruppen einteilen: Hefen und Schimmelpilze.

Hefen sind einzellige Pilze, die in das Studium der Mikrobiologie aufgenommen werden. Es sind mehr als 1000 Arten bekannt. Hefen kommen in vielen verschiedenen Umgebungen vor, von der Tiefsee bis zum menschlichen Nabel. Einige Hefen haben nützliche Verwendungen, wie zum Beispiel das Aufgehen von Brot und das Gären von Getränken; Hefen können aber auch Lebensmittel verderben. Einige verursachen sogar Krankheiten, wie vaginale Hefepilzinfektionen und Mundsoor (Abbildung (PageIndex{6})).

Formen sind kolonial (viele angehängte Einzelzellen), die lange Filamente bilden, die sichtbare Kolonien bilden (Abbildung (PageIndex{7})). Schimmelpilze kommen in vielen verschiedenen Umgebungen vor, von Erde über verrottende Lebensmittel bis hin zu feuchten Badezimmerecken. Schimmelpilze spielen eine entscheidende Rolle bei der Zersetzung abgestorbener Pflanzen und Tiere. Einige Schimmelpilze können Allergien auslösen, andere produzieren krankheitserregende Stoffwechselprodukte namens Mykotoxine. Schimmelpilze wurden zur Herstellung von Arzneimitteln verwendet, darunter Penicillin, das eines der am häufigsten verschriebenen Antibiotika ist, und Cyclosporin, das verwendet wird, um die Abstoßung von Organen nach einer Transplantation zu verhindern.

Übung (PageIndex{2})

  1. Nennen Sie zwei Arten von Protisten und zwei Arten von Pilzen.
  2. Nennen Sie einige der definierenden Merkmale jedes Typs.

Helminthen

Mehrzellige parasitäre Würmer, die Helminthen genannt werden, sind technisch gesehen keine Mikroorganismen, da die meisten groß genug sind, um ohne Mikroskop zu sehen. Diese Würmer fallen jedoch in den Bereich der Mikrobiologie, da durch Helminthen verursachte Krankheiten mikroskopisch kleine Eier und Larven beinhalten. Diese Eigenschaften versetzen sie in das Tierreich wie wir. Ein Beispiel für einen Helminthen ist der Guineawurm, oder Dracunculus medinensis, die Schwindel, Erbrechen, Durchfall und schmerzhafte Geschwüre an Beinen und Füßen verursacht, wenn sich der Wurm aus der Haut herausarbeitet (Abbildung (PageIndex{8})). Die Infektion tritt typischerweise auf, nachdem eine Person Wasser getrunken hat, das Wasserflöhe enthält, die von Meerwurmlarven infiziert sind. Mitte der 1980er-Jahre gab es schätzungsweise 3,5 Millionen Fälle von Perlwurm-Krankheit, aber die Krankheit ist weitgehend ausgerottet. Im Jahr 2014 wurden nur 126 Fälle gemeldet, dank der koordinierten Bemühungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und anderer Gruppen, die sich für eine Verbesserung der Trinkwasserhygiene einsetzten.1,2

Azelluläre, infektiöse Partikel

Viren sind azelluläre Mikroorganismen, das heißt, sie bestehen nicht aus Zellen. Im Wesentlichen besteht ein Virus aus Proteinen und genetischem Material – entweder DNA oder RNA, aber nie beides –, die außerhalb eines Wirtsorganismus inert sind. Durch den Einbau in eine Wirtszelle sind Viren jedoch in der Lage, die zellulären Mechanismen des Wirts zu nutzen, um sich zu vermehren und andere Wirte zu infizieren. Viren können alle Arten von Zellen infizieren, von menschlichen Zellen bis hin zu Zellen anderer Mikroorganismen. Beim Menschen sind Viren für zahlreiche Krankheiten verantwortlich, von der Erkältung bis zum tödlichen Ebola (Abbildung (PageIndex{9})). Viele Viren verursachen jedoch keine Krankheiten. Es gibt auch einige andere Beispiele für nicht-virus-infektiöse Partikel, wie die Prionen, die mit dem klinischen Fokus für dieses Kapitel gesehen wurden.

Übung (PageIndex{3})

  1. Sind Helminthen Mikroorganismen? Erkläre warum oder warum nicht.
  2. Wie unterscheiden sich Viren von anderen Mikroorganismen?

Mikrobiologie als Studienfach

Mikrobiologie ist ein weit gefasster Begriff, der das Studium aller verschiedenen Arten von Mikroorganismen umfasst. In der Praxis neigen Mikrobiologen jedoch dazu, sich auf eines von mehreren Teilgebieten zu spezialisieren. Zum Beispiel: Bakteriologie ist das Studium von Bakterien; Mykologie ist das Studium von Pilzen; Protozoologie ist das Studium der Protozoen; Parasitologie ist das Studium von Helminthen und anderen Parasiten; und Virologie ist das Studium von Viren (Abbildung (PageIndex{10})). Immunologie, die Erforschung des Immunsystems, wird oft in das Studium der Mikrobiologie einbezogen, da Wirt-Pathogen-Interaktionen von zentraler Bedeutung für unser Verständnis von Infektionskrankheiten sind. Mikrobiologen können sich auch auf bestimmte Bereiche der Mikrobiologie spezialisieren, wie z. B. klinische Mikrobiologie, Umweltmikrobiologie, angewandte Mikrobiologie oder Lebensmittelmikrobiologie. In diesem Lehrbuch beschäftigen wir uns hauptsächlich mit klinischen Anwendungen der Mikrobiologie, aber da die verschiedenen Teilgebiete der Mikrobiologie stark miteinander verbunden sind, werden wir oft Anwendungen diskutieren, die nicht streng klinisch sind.

Bioethik in der Mikrobiologie

In den 1940er Jahren suchte die US-Regierung nach einer Lösung für ein medizinisches Problem: die Prävalenz von sexuell übertragbaren Krankheiten (STDs) unter Soldaten. Mehrere inzwischen berüchtigte staatlich finanzierte Studien verwendeten Menschen, um gängige Geschlechtskrankheiten und Behandlungen zu erforschen. In einer solchen Studie setzten amerikanische Forscher absichtlich mehr als 1300 menschliche Probanden in Guatemala Syphilis, Gonorrhoe und Schanker aus, um die Fähigkeit von Penicillin und anderen Antibiotika zur Bekämpfung dieser Krankheiten zu bestimmen. Zu den Studienteilnehmern gehörten guatemaltekische Soldaten, Gefangene, Prostituierte und psychiatrische Patienten – von denen keiner über die Teilnahme an der Studie informiert wurde. Die Forscher setzten Probanden mit verschiedenen Methoden sexuell übertragbaren Krankheiten aus, von der Erleichterung des Geschlechtsverkehrs mit infizierten Prostituierten bis hin zur Impfung von Probanden mit den Bakterien, von denen bekannt ist, dass sie die Krankheiten verursachen. Bei dieser letzteren Methode wurde eine kleine Wunde an den Genitalien des Patienten oder an einer anderen Stelle des Körpers gemacht und dann Bakterien direkt in die Wunde eingebracht.3 Im Jahr 2011 enthüllte eine mit der Untersuchung des Experiments beauftragte US-Regierungskommission, dass nur einige der Probanden mit Penicillin behandelt wurden und 83 Probanden bis 1953 starben, wahrscheinlich als Folge der Studie.4

Leider ist dies eines von vielen schrecklichen Beispielen für mikrobiologische Experimente, die grundlegende ethische Standards verletzt haben. Selbst wenn diese Studie zu einem lebensrettenden medizinischen Durchbruch geführt hätte (hat sie nicht), würden nur wenige behaupten, dass ihre Methoden ethisch einwandfrei oder moralisch vertretbar seien. Aber nicht jeder Fall ist so eindeutig. Fachkräfte, die in klinischen Einrichtungen arbeiten, sehen sich häufig mit ethischen Dilemmata konfrontiert, wie beispielsweise der Arbeit mit Patienten, die einen Impfstoff oder lebensrettende Bluttransfusionen ablehnen. Dies sind nur zwei Beispiele für Entscheidungen über Leben und Tod, die sich mit den religiösen und philosophischen Überzeugungen sowohl des Patienten als auch des medizinischen Fachpersonals überschneiden können.

Egal wie edel das Ziel ist, mikrobiologische Studien und die klinische Praxis müssen sich an bestimmten ethischen Grundsätzen orientieren. Studien müssen mit Integrität durchgeführt werden. Patienten und Versuchspersonen geben ihr Einverständnis nach Aufklärung (sie erklären sich nicht nur damit einverstanden, behandelt oder untersucht zu werden, sondern zeigen auch, dass sie den Zweck der Studie und alle damit verbundenen Risiken verstehen). Die Rechte der Patienten müssen respektiert werden. Verfahren müssen von einem institutionellen Prüfungsausschuss genehmigt werden. Bei der Arbeit mit Patienten sind genaue Aufzeichnungen, ehrliche Kommunikation und Vertraulichkeit von größter Bedeutung. Tiere, die für die Forschung verwendet werden, müssen human behandelt werden, und alle Protokolle müssen von einem institutionellen Ausschuss für Tierpflege und -verwendung genehmigt werden. Dies sind nur einige der ethischen Prinzipien, die in der Ethik im Blick Kästchen in diesem Buch.

Klinischer Fokus - Auflösung

Die Liquorproben von Cora zeigen keine Anzeichen einer Entzündung oder Infektion, wie es bei einer Virusinfektion zu erwarten wäre. In ihrem Liquor befindet sich jedoch eine hohe Konzentration eines bestimmten Proteins, des 14-3-3 Proteins. Ein Elektroenzephalogramm (EEG) ihrer Gehirnfunktion ist ebenfalls abnormal. Das EEG ähnelt dem eines Patienten mit einer neurodegenerativen Erkrankung wie Alzheimer oder Huntington, aber Coras schneller kognitiver Verfall stimmt mit beiden nicht überein. Stattdessen kommt ihr Arzt zu dem Schluss, dass Cora an der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJK) leidet, einer Art übertragbarer spongiformer Enzephalopathie (TSE).

CJK ist eine extrem seltene Krankheit mit nur etwa 300 Fällen in den Vereinigten Staaten pro Jahr. Es wird nicht durch ein Bakterium, einen Pilz oder ein Virus verursacht, sondern durch Prionen, die nicht genau in eine bestimmte Mikrobenkategorie passen. Wie Viren sind Prionen nicht auf dem Baum des Lebens zu finden, da sie azellulär sind. Prionen sind extrem klein, etwa ein Zehntel der Größe eines typischen Virus. Sie enthalten kein genetisches Material und bestehen ausschließlich aus einer Art abnormal gefaltetem Protein.

CJK kann verschiedene Ursachen haben. Es kann durch Exposition gegenüber dem Gehirn oder Gewebe des Nervensystems einer infizierten Person oder eines infizierten Tieres erworben werden. Der Verzehr von Fleisch von einem infizierten Tier ist eine Möglichkeit, wie eine solche Exposition auftreten kann. In seltenen Fällen kam es auch zu einer CJK-Exposition durch Kontakt mit kontaminierten chirurgischen Geräten5 und von Hornhaut- und Wachstumshormonspendern, die unwissentlich CJK hatten.6,7 In seltenen Fällen resultiert die Krankheit aus einer bestimmten genetischen Mutation, die manchmal erblich ist. Bei etwa 85 % der Patienten mit CJK ist die Krankheitsursache jedoch spontan (oder sporadisch) und hat keine erkennbare Ursache.8 Aufgrund ihrer Symptome und ihres schnellen Fortschreitens wird bei Cora sporadisch CJK diagnostiziert.

Leider ist CJK für Cora eine tödliche Krankheit, für die es keine zugelassene Behandlung gibt. Etwa 90 % der Patienten sterben innerhalb eines Jahres nach der Diagnose.9 Ihre Ärzte konzentrieren sich darauf, ihre Schmerzen und kognitiven Symptome zu begrenzen, während ihre Krankheit fortschreitet. Acht Monate später stirbt Cora. Ihre CJK-Diagnose wird durch eine Gehirnautopsie bestätigt.

​​​​​​Schlüsselkonzepte und Zusammenfassung

  • Mikroorganismen sind sehr vielfältig und kommen in allen drei Lebensbereichen vor: Archaeen, Bakterien und Eukarien.
  • Archaeen und Bakterien werden als Prokaryoten klassifiziert, da ihnen ein Zellkern fehlt. Archaea unterscheiden sich von Bakterien in ihrer Evolutionsgeschichte, Genetik, Stoffwechselwege und Zellwand- und Membranzusammensetzung.
  • Archaea bewohnen fast jede Umgebung der Erde, aber es wurden keine Archaeen als menschliche Krankheitserreger identifiziert.
  • In der Mikrobiologie untersuchte Eukaryoten umfassen Algen, Protozoen, Pilze und Helminthen.
  • Algen sind pflanzenähnliche Organismen, die entweder einzellig oder vielzellig sein können und Energie durch Photosynthese gewinnen.
  • Protozoen sind einzellige Organismen mit komplexen Zellstrukturen; die meisten sind beweglich.
  • Mikroskopische Pilze umfassen Schimmelpilze und Hefen.
  • Helminthen sind mehrzellige parasitäre Würmer. Sie fallen in den Bereich der Mikrobiologie, weil ihre Eier und Larven oft mikroskopisch klein sind.
  • Viren sind azelluläre Mikroorganismen, die zur Vermehrung einen Wirt benötigen.
  • Das Gebiet der Mikrobiologie ist sehr breit gefächert. Mikrobiologen sind in der Regel auf eines von vielen Teilgebieten spezialisiert, aber alle Angehörigen der Gesundheitsberufe benötigen eine solide Grundlage in der klinischen Mikrobiologie.

Fußnoten

  1. C. Greenaway „Dracunculiasis (Guinea-Wurm-Krankheit).“ Zeitschrift der kanadischen Ärztekammer 170 Nr. 4 (2004): 495–500.
  2. Weltgesundheitsorganisation. „Dracunculiasis (Guinea-Wurm-Krankheit).“ WER. 2015. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs359/en/. Aufgerufen am 2. Oktober 2015.
  3. Kara Rogers. „Guatemala-Syphilis-Experiment: Amerikanisches medizinisches Forschungsprojekt“. Enzyklopädie Britannica. www.britannica.com/event/Guat...lis-experiment. Aufgerufen am 24. Juni 2015.
  4. Susan DonaldsonJames. „Syphilis-Experimente schockieren, aber auch Drogenstudien in der Dritten Welt.“ ABC-Weltnachrichten. 30. August 2011. http://abcnews.go.com/Health/guatema...ry?id=14414902. Aufgerufen am 24. Juni 2015.
  5. Gregor Botelho. „Fall der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit in New Hampshire bestätigt.“ CNN. 2013. http://www.cnn.com/2013/09/20/health...brain-disease/.
  6. P.Rudgeet al. „Iatrogene CJK aufgrund von Wachstumshormon aus der Hypophyse mit genetisch bedingten Inkubationszeiten von bis zu 40 Jahren.“ Gehirn 138 Nr. 11 (2015): 3386–3399.
  7. J. G. Heckmannet al. "Übertragung der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit durch eine Hornhauttransplantation." Zeitschrift für Neurologie, Neurochirurgie und Psychiatrie 63 Nr. 3 (1997): 388–390.
  8. Nationales Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall. „Informationsblatt zur Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.“ NIH. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058.
  9. Nationales Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058. Zugriff am 22. Juni 2015.

Glossar

azellulär
nicht bestehend aus einer Zelle oder Zellen
Algen
(Singular: Alge) einer von verschiedenen einzelligen und mehrzelligen photosynthetischen eukaryotischen Organismen; unterscheiden sich von Pflanzen durch das Fehlen von Gefäßgeweben und Organen
Archaeen
jeder von verschiedenen einzelligen prokaryotischen Mikroorganismen, die typischerweise Zellwände aufweisen, die Pseudopeptidoglycan enthalten
Bakterien
(Singular: Bakterium) einer von verschiedenen einzelligen prokaryontischen Mikroorganismen, die typischerweise (aber nicht immer) Zellvertiefungen aufweisen, die Peptidoglycan enthalten
Bakteriologie
das Studium von Bakterien
Eukarya
die Domäne des Lebens, die alle ein- und mehrzelligen Organismen umfasst, deren Zellen membrangebundene Kerne und Organellen enthalten
Pilze
(Singular: Pilz) einer von verschiedenen einzelligen oder mehrzelligen eukaryontischen Organismen, die typischerweise Zellwände aus Chitin haben und denen photosynthetische Pigmente, Gefäßgewebe und Organe fehlen
Helminth
ein vielzelliger parasitärer Wurm
Immunologie
das Studium des Immunsystems
infektiöse Partikel
jede Art von azellulären Mikroorganismen
Schimmel
ein vielzelliger Pilz, der typischerweise aus langen Filamenten besteht
Pilzkunde
das Studium der Pilze
Parasitologie
das Studium von Parasiten
Erreger
ein krankheitserregender Mikroorganismus
protist
ein einzelliger eukaryontischer Mikroorganismus, normalerweise eine Art von Algen oder Protozoen
Protozoon
(Plural: Protozoen) ein einzelliger eukaryotischer Organismus, meist beweglich
Protozoologie
das Studium der Protozoen
Virologie
das Studium von Viren
Virus
azellulärer Mikroorganismus, bestehend aus Proteinen und genetischem Material (DNA oder RNA), der sich durch Infektion einer Wirtszelle replizieren kann
Hefe
jeder einzellige Pilz

Mitwirkender

  • Nina Parker (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) und Brian M. Forster (Saint Joseph's University) mit vielen beitragende Autoren. Originalinhalt über Openstax (CC BY 4.0; Zugang kostenlos unter https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Mikroorganismus

EIN Mikroorganismus, oder Mikrobe, [a] ist ein mikroskopischer Organismus, der in seiner einzelligen Form oder als Zellkolonie existieren kann.

Die mögliche Existenz von unsichtbarem mikrobiellem Leben wurde schon in der Antike vermutet, wie in den Jain-Schriften aus dem 6. Jahrhundert v. Chr. Indien. Die wissenschaftliche Erforschung von Mikroorganismen begann mit ihrer Beobachtung unter dem Mikroskop in den 1670er Jahren durch Antonie van Leeuwenhoek. In den 1850er Jahren stellte Louis Pasteur fest, dass Mikroorganismen den Verderb von Lebensmitteln verursachten und entlarvte die Theorie der spontanen Generation. In den 1880er Jahren entdeckte Robert Koch, dass Mikroorganismen die Krankheiten Tuberkulose, Cholera, Diphtherie und Milzbrand verursachen.

Mikroorganismen umfassen alle einzelligen Organismen und sind daher äußerst vielfältig. Von den drei von Carl Woese identifizierten Lebensbereichen sind alle Archaeen und Bakterien Mikroorganismen. Diese wurden zuvor im Zwei-Domänen-System als Prokaryoten gruppiert, die anderen sind die Eukaryoten. Die dritte Domäne Eukaryota umfasst alle vielzelligen Organismen und viele einzellige Protisten und Protozoen. Einige Protisten sind mit Tieren und andere mit grünen Pflanzen verwandt. Viele der vielzelligen Organismen sind mikroskopisch klein, nämlich Mikrotiere, einige Pilze und einige Algen, aber diese werden hier nicht erörtert.

Sie leben in fast jedem Lebensraum von den Polen bis zum Äquator, Wüsten, Geysiren, Felsen und der Tiefsee. Einige sind an Extreme wie sehr heiße oder sehr kalte Bedingungen angepasst, andere an hohen Druck und einige wenige, wie z Deinococcus radiodurans, zu Umgebungen mit hoher Strahlung. Mikroorganismen bilden auch die Mikrobiota, die in und auf allen vielzelligen Organismen vorkommt. Es gibt Hinweise darauf, dass 3,45 Milliarden Jahre alte australische Gesteine ​​einst Mikroorganismen enthielten, der früheste direkte Beweis für das Leben auf der Erde. [1] [2]

Mikroben sind in vielerlei Hinsicht für die menschliche Kultur und Gesundheit wichtig. Sie dienen zur Fermentation von Lebensmitteln und zur Behandlung von Abwasser sowie zur Herstellung von Kraftstoff, Enzymen und anderen bioaktiven Verbindungen. Mikroben sind als Modellorganismen unverzichtbare Werkzeuge in der Biologie und wurden in der biologischen Kriegsführung und im Bioterrorismus eingesetzt. Mikroben sind ein wesentlicher Bestandteil fruchtbarer Böden. Im menschlichen Körper bilden Mikroorganismen die menschliche Mikrobiota, einschließlich der essentiellen Darmflora. Die Erreger vieler Infektionskrankheiten sind Mikroben und als solche Ziel von Hygienemaßnahmen.


Die Zelle: Ein molekularer Ansatz. 2. Auflage.

Zellen werden in zwei Hauptklassen eingeteilt, die zunächst dadurch definiert werden, ob sie einen Zellkern enthalten. Prokaryontischen Zellen (Bakterien) fehlt eine Kernhülle eukaryontische Zellen haben einen Kern, in dem das genetische Material vom Zytoplasma getrennt ist. Prokaryontische Zellen sind im Allgemeinen kleiner und einfacher als eukaryontische Zellen, zusätzlich zum Fehlen eines Kerns, ihre Genome sind weniger komplex und sie enthalten keine zytoplasmatischen Organellen oder ein Zytoskelett (Tabelle 1.1). Trotz dieser Unterschiede bestimmen die gleichen grundlegenden molekularen Mechanismen das Leben von Prokaryoten und Eukaryoten, was darauf hindeutet, dass alle heutigen Zellen von einem einzigen Urvorfahren abstammen. Wie ist diese erste Zelle entstanden? Und wie hat sich die Komplexität und Vielfalt heutiger Zellen entwickelt?

Tabelle 1.1

Prokaryontische und eukaryontische Zellen.


Ergebnisse

Ursprung der vorherrschenden Behauptungen in der Literatur zur Anzahl der Bakterienzellen beim Menschen

Mikroben kommen im gesamten menschlichen Körper vor, hauptsächlich auf den äußeren und inneren Oberflächen, einschließlich des Magen-Darm-Trakts, der Haut, des Speichels, der Mundschleimhaut und der Bindehaut. Bakterien überwiegen Eukaryoten und Archaeen im menschlichen Mikrobiom um 2𠄳 Größenordnungen [7,8]. Daher bezeichnen wir die mikrobiellen Zellen im menschlichen Körper manchmal operativ als Bakterien. Die Vielfalt der Orte, an denen sich Mikroben im Körper aufhalten, macht die Schätzung ihrer Gesamtzahl entmutigend. Sobald ihre quantitative Verteilung jedoch die Dominanz des Dickdarms zeigt, wie unten diskutiert, wird das Problem viel einfacher. Die überwiegende Mehrheit der Bakterien befindet sich im Dickdarm, mit früheren Schätzungen von etwa 10 14 Bakterien [2], gefolgt von der Haut, die schätzungsweise beheimatet ist

Wie wir kürzlich gezeigt haben [4], konnten alle Arbeiten zur Bakterienzahl im menschlichen Magen-Darm-Trakt, die auf den angegebenen Wert verwiesen, auf eine einzige Back-of-the-Envelope-Schätzung zurückgeführt werden [3]. Diese Größenordnung wurde geschätzt, indem 10 11 Bakterien pro Gramm Darminhalt angenommen und mit 1 Liter (oder etwa 1 kg) der Kapazität des Verdauungstrakts multipliziert wurden. Um eine revidierte Schätzung der Gesamtzahl der Bakterien im menschlichen Körper zu erhalten, diskutieren wir zunächst die quantitative Verteilung von Bakterien im menschlichen Körper. Nachdem wir die Dominanz der Darmbakterien gezeigt haben, überprüfen wir die Schätzungen der Gesamtzahl der Bakterien im menschlichen Körper.

Verteilung von Bakterien in verschiedenen menschlichen Organen

Tabelle 1 zeigt typische Schätzungen der Größenordnung für die Anzahl der Bakterien, die sich in verschiedenen Organen des menschlichen Körpers befinden. Die Schätzungen basieren auf der Multiplikation der gemessenen Bakterienkonzentration mit dem Volumen jedes Organs [9,10]. Die Werte werden aufgerundet, um eine obere Grenze der Größenordnung zu ergeben.

Tabelle 1

StandortTypische Bakterienkonzentration (1) (Anzahl/ml Gehalt)Volumen (ml)Für Bakterienzahl gebundene Größenordnung
Dickdarm (Dickdarm)10 11 400 (2) 10 14
Zahnbelag10 11 10 12
Ileum (unterer Dünndarm)10 8 400 (5) 10 11
Speichel10 9 𼄀10 11
Haut㰐 11 pro m 2 (3) 1,8 m² (4) 10 11
Magen10 3 � 4 250 (5) � (6) 10 7
Duodenum und Jejunum (oberer Dünndarm)10 3 � 4 400 (5) 10 7

(1) Außer für die Haut gelten die Konzentrationen nach [9]. Für die Haut haben wir die bakterielle Flächendichte und die gesamte Hautoberfläche verwendet, um eine Obergrenze zu erreichen.

(2) Siehe Ableitung im Abschnitt unten.

(3) Die Bakteriendichte auf der Hautoberfläche wird aus [11] entnommen.

(4) Hautfläche berechnet nach der Standardformel von DuBois für die Körperoberfläche [12].

(5) Das Volumen der Organe des Magen-Darm-Traktes wird aus den Gewichten aus [13] unter Annahme einer Inhaltsdichte von 1,04 g/mL [6] abgeleitet.

(6) Höhere Werte sind in [14] angegeben.

Obwohl die Bakterienkonzentrationen im Speichel und im Zahnbelag hoch sind, beträgt die Gesamtzahl der Bakterien im Mund aufgrund ihres geringen Volumens weniger als 1% der Dickdarmbakterienzahl. Die Bakterienkonzentration im Magen und den oberen 2/3 des Dünndarms (Duodenum und Jejunum) beträgt aufgrund des relativ niedrigen pH-Wertes des Magens und des schnellen Flusses des Inhalts nur 10 3 � 4 Bakterien/ml durch den Magen und den Dünndarm [10]. Tabelle 1 zeigt, dass der Bakteriengehalt des Dickdarms alle anderen Organe um mindestens zwei Größenordnungen übertrifft. Wichtig ist, dass im Verdauungstrakt der Dickdarm der einzige wesentliche Beitrag zur gesamten Bakterienpopulation ist, während der Magen und der Dünndarm einen vernachlässigbaren Beitrag leisten.

Überprüfung der ursprünglichen Schätzung auf der Rückseite des Umschlags für die Anzahl der Bakterien im Dickdarm

Die primäre Quelle für den oft zitierten Wert von

10 14 Bakterien im Körper stammen aus den 1970er Jahren [3] und bestehen nur aus einer satzlangen �leitung,”, die das Volumen des Verdauungstraktes mit 1 Liter annimmt und dieses Volumen mit der Anzahldichte multipliziert von Bakterien, bekannt als etwa 10 11 Bakterien pro Gramm Nassinhalt. Solche Schätzungen sind oft sehr aufschlussreich, dennoch ist es sinnvoll, sie zu überdenken, wenn sich mehr empirische Daten ansammeln. Diese bahnbrechende Schätzung von 10 14 Bakterien im Darm basiert auf der Annahme einer konstanten Bakteriendichte über 1 Liter Verdauungstraktvolumen (Umrechnung von Volumen in Masse über eine Dichte von 1 g/ml). Jedoch enthalten die dem Dickdarm proximalen Teile des Verdauungstrakts eine im Vergleich zum Dickdarminhalt vernachlässigbare Anzahl von Bakterien, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist. Daraus schließen wir, dass das relevante Volumen für die hohe Bakteriendichte von 10 11 Bakterien/g nur das des Dickdarms ist. Wie in Kasten 1 besprochen, haben wir Datenquellen zum Dickdarmvolumen integriert, um 0,4 l zu erhalten.

Kasten 1. Das Volumen des menschlichen Dickdarminhalts

Dies ist ein kritischer Parameter in unserer Berechnung. Basierend auf den folgenden Studien haben wir einen Wert von 0,4 L verwendet (siehe auch S1-Daten, Reiter ColonContent). Das Volumen des Dickdarminhalts des erwachsenen Referenzmannes wurde zuvor auf 340 ml (355 g bei einer Dichte von 1,04 g/ml [6]) geschätzt, basierend auf verschiedenen indirekten Methoden, einschließlich Durchflussmessungen, Röntgenmessungen von Bariummehl und postmortalen Untersuchungen [13]. Eine aktuelle Studie [15] liefert detailliertere Daten über das Volumen des ungestörten Dickdarms, das durch MRT-Scans gesammelt wurde. Die Autoren berichten von einem höhenstandardisierten Koloninnenvolumen für Männer von 97 ± 24 ml/m 3 (wobei die beste Anpassung gefunden wurde, wenn das Kolonvolumen durch die Kubik der Körpergröße geteilt wurde). Bei einer Körpergröße von 1,70 m für den Referenzmann [6] kommen wir auf ein Dickdarmvolumen von 480 ± 120 ml (wobei ± sich, sofern nicht anders angegeben, auf die Standardabweichung [SD] bezieht). Dieses Volumen enthält ein nicht gemeldetes Gasvolumen und nicht das Rektum. In jüngster Zeit lieferten Studien, die MRT-Bilder des Dickdarms analysierten, die detailliertesten und vollständigsten Daten. Das innere Kolonvolumen in dieser Kohorte betrug insgesamt 760 ml [16,17]. Diese Kohorte war jedoch deutlich größer als der Referenzmann. Normalisierend für die Körpergröße kommen wir auf 600 ml Gesamtvolumen für einen normalen Mann. Um das von Gas eingenommene Volumen abzuziehen, wurde die Stuhlfraktion in diesem Bericht auf �% des Dickdarmvolumens geschätzt, was zu einem standardisierten feuchten Dickdarminhalt von 430 ml führt. Daher unterstützt diese zuverlässigste Analyse zusammen mit früheren Studien einen Durchschnittswert von etwa 0,4 L.

Wir können diese Schätzung des Volumens überprüfen, indem wir uns das Stuhlvolumen ansehen, das durch den Dickdarm fließt. Es wird berichtet, dass ein erwachsener Mensch durchschnittlich 100� Gramm nassen Stuhl pro Tag produziert [18]. Die Kolontransitzeit ist negativ mit der täglichen Stuhlleistung korreliert und ihre Normalwerte liegen bei etwa 25� Stunden [18,19]. Durch Multiplizieren der Tagesleistung und der Dickdarmtransitzeit erhalten wir somit eine Volumenschätzung von 150� ml, was etwas niedriger ist als die obigen Werte, aber mit diesen übereinstimmt, da die Unsicherheiten und die sehr grobe Schätzung, die Wasser in der Dickdarm, der vor dem Stuhlgang resorbiert wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Volumen des Dickdarminhalts, wie es durch neuere Analysen von MRT-Bildern bewertet wurde, mit früheren Schätzungen und der fäkalen Transitdynamik übereinstimmt. Die Werte für einen erwachsenen Referenzmann betrugen durchschnittlich 0,4 l (Standardfehler des Mittelwerts [SEM] 17%, Variationskoeffizient [CV] 25%), die in den folgenden Berechnungen verwendet werden. Nach einer typischen Mahlzeit ändert sich das Volumen um etwa 10 % [15], während jeder Stuhlgang den Inhalt um ein Viertel bis ein Drittel reduziert [18].

Die Gesamtzahl der Bakterien im Körper

Wir können nun die ursprüngliche Berechnung für die Bakterienzahl im Dickdarm wiederholen [3]. Bei 0,9뜐 11 Bakterien/g nassem Stuhl, wie in Box 2 abgeleitet, und 0,4 l Dickdarm finden wir 3,8뜐 13 Bakterien im Dickdarm mit einer Standardfehlerunsicherheit von 25 % und einer Abweichung von 52 % SD über a Bevölkerung von 70 kg Rüden. Wenn man bedenkt, dass der Beitrag anderer Organe zur Gesamtzahl der Bakterien höchstens 10 12 beträgt, verwenden wir 3,8뜐 13 als unsere Schätzung für die Anzahl der Bakterien im gesamten Körper des „Referenzmannes“.

Kasten 2. Konzentration von Bakterien im Dickdarm

Der am weitesten verbreitete Ansatz zur Messung der Bakterienzelldichte im Dickdarm ist die Untersuchung des Bakteriengehalts in Stuhlproben. Dies setzt voraus, dass Stuhlproben den Dickdarminhalt angemessen darstellen. Wir kehren in der Diskussion auf diese Annahme zurück. Die ersten Experimente dieser Art stammen aus den 1960er und 1970er Jahren [20,21]. In diesen frühen Studien basierte die Zählung auf direkten mikroskopischen Klumpenzählungen aus verdünnten Stuhlproben. Spätere Experimente [22,23] verwendeten DAPI-Nukleinsäurefärbung und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung [FISH] an bakterielle 16S-RNA. Die Werte werden normalerweise als Bakterien pro Gramm trockenem Stuhl angegeben. Für unsere Berechnung interessieren wir uns eher für den Bakteriengehalt für den Nass- als für den Trockengehalt des Dickdarms. Um sich von Bakterien zu bewegen /g trockener Stuhl gegen Bakterien /g nasser Stuhl wir verwenden den Trockensubstanzanteil, wie in jedem Artikel angegeben. Tabelle 2 zeigt die Werte, die wir aus 14 Studien in der Literatur extrahiert und auf eine gemeinsame Basis übersetzt haben, die einen Vergleich ermöglicht.

Tabelle 2

Artikelbac. #/g trockener Stuhl (x10 11 )Trockenmasse in % des Stuhlsbac. #/g nasser Stuhl (x10 11 )LEBENSLAUF(%)
AutorJahr
Houte & Gibbons1966--3.253%
Moore & Holdeman1974522%1.178%
Holdeman, Guter & Moore19764.131%1.366%
Stephen & Cummings1980429% (1) 1.225%
Langendijket al.1995--2.726%
Franken et al.19982.9-0.74 (2) 39%
Köcheln & Kleessen19994.8-1.3 (2) 44%
Tannocket al.2000--0.9540%
Harmsen, Raangs, He, Degener & Welling20022.130%0.6238%
Zoetendal et al20022.9-0.77 (2) 24%
Zhonget al.20041.523%0.3573%
Thiel & Blaut20053.525%0.8753%
Er et al.20081.5-0.39 (2) 43%
Uyeno, Sekiguchi & Kamagata2008--0.4434%
Bedeuten -27 % ± 2 %0,92 ± 19%46%

Vollständige Referenzen sind in Tabelle A im Anhang S1 enthalten. Die mittlere Bakterienzahl wird unter Verwendung des geometrischen Mittels berechnet, um Robustheit gegenüber Ausreißerwerten zu gewährleisten. Direkt aus den Artikeln zitierte Werte sind fett, von uns abgeleitete Werte kursiv geschrieben. Werte mit mehr als zwei signifikanten Stellen werden auf zwei signifikante Stellen gerundet, da die Unsicherheit eine solche Überspezifikation unsinnig macht. ± Standardfehler des Mittelwerts.

(1) Wert für [21] aus Tabelle 1 abgeleitet.

(2) Aus Ableitung unter Annahme eines gemittelten Trockensubstanzanteils von 27%.

Aus den in Tabelle 2 gesammelten Messungen berechneten wir die repräsentative Bakterienkonzentration im Dickdarm mit zwei Methoden, die sehr ähnliche Werte lieferten: Der geometrische Mittelwert beträgt 0,92뜐 11 (SEM 19%) Bakterien pro Gramm nassem Stuhl, während der Median der Werte ist 0,91뜐 11 (SEM 19% durch Bootstrapping, siehe Methoden im S1-Anhang). Die Streuung innerhalb der Bevölkerung, angegeben durch den durchschnittlichen CV, beträgt 46%.

Wir weisen darauf hin, dass der Unsicherheitsschätzwert bekannte Variationen des Dickdarmvolumens, der Bakteriendichte usw. berücksichtigt, aber nicht quantifizierte systematische Verzerrungen berücksichtigen kann. Eine prominente dieser Verzerrungen ist die Wissenslücke bezüglich der Unterschiede zwischen der tatsächlichen Bakteriendichte im Dickdarm mit all seiner räumlichen Heterogenität und den Konzentrationsmessungen im Kot, die als Proxy für die Schätzung der Bakterienzahl dienen.

Wie groß ist die Gesamtmasse der Bakterien im Körper? Aus dem Gesamtkoloninhalt von ca. 0,4 kg und einem Bakterienmassenanteil von ca. der Hälfte [21,24] erhalten wir einen Beitrag von ca. 0,2 kg (Feuchtgewicht) der Bakterien zur Gesamtmasse des Dickdarminhalts. Angesichts der Dominanz von Bakterien im Dickdarm gegenüber allen anderen Mikrobiota-Populationen im Körper schlussfolgern wir, dass sich insgesamt etwa 0,2 kg Bakterien im Körper befinden. Angesichts des Wassergehalts der Bakterien beträgt das Gesamttrockengewicht der Bakterien im Körper etwa 50�g. Dieser Wert stimmt mit einer parallelen alternativen Schätzung für die Gesamtmasse der Bakterien überein, die die durchschnittliche Masse eines Darmbakteriums von etwa 5 pg (Nassgewicht, entspricht einem Trockengewicht von 1𠄲 pg, siehe S1-Anhang) multipliziert mit dem aktualisierten Gesamtzahl der Bakterien. Wir stellen fest, dass dieses empirisch beobachtete durchschnittliche Darmbakterium um ein Vielfaches größer ist als das bequem gewählte “standard” 1 μm 3 Volumen und 1 pg Nassmassebakterium, auf das oft in Lehrbüchern Bezug genommen wird. Die Gesamtbakterienmasse, die wir finden, macht etwa 0,3% des gesamten Körpergewichts aus und aktualisiert damit deutlich frühere Aussagen, dass 1%𠄳% der Körpermasse aus Bakterien bestehen oder dass ein normaler Mensch 1𠄳 kg Bakterien beherbergt [25] .

Die Anzahl menschlicher Zellen bei einem “Standard” erwachsenen Mann

Viele Literaturquellen machen allgemeine Aussagen zur Anzahl der Zellen im menschlichen Körper, die zwischen 10 12 und 10 14 Zellen liegen [26,27]. Eine Größenordnung, die hinter solchen Werten steckt, ist in Kasten 3 dargestellt.

Kasten 3. Größenordnung, Naïve Schätzung für die Anzahl der menschlichen Zellen im Körper

Nehmen wir einen 10 2 kg schweren Mann an, der aus “representative” Säugerzellen besteht. Jede Säugetierzelle mit einem Zellvolumen von 1.000�.000 μm 3 , und eine Zelldichte ähnlich der von Wasser, wiegt 10 � � � kg. Damit kommen wir im Körper auf insgesamt 10 13 � 14 menschliche Zellen, wie in Abb. 1 dargestellt. Bei dieser Art von Schätzungen, bei denen die Zellmasse auf eine Größenordnung geschätzt wird, werden Faktoren, die zu einer weniger als zweifachen Differenz beitragen, vernachlässigt. Wir verwenden also 100 kg statt 70 kg als Masse eines Referenzmannes und ignorieren ebenfalls den Beitrag der extrazellulären Masse zur Gesamtmasse. Diese Vereinfachungen sind nützlich, um die Schätzung prägnant und transparent zu machen.

Ein alternatives Verfahren, das keine Betrachtung einer repräsentativen "durchschnittlichen" Zelle erfordert, zählt die Zellen systematisch nach Typ. Ein solcher Ansatz wurde kürzlich in einer detaillierten Analyse [1] verfolgt. Die Anzahl der menschlichen Zellen im Körper jeder unterschiedlichen Kategorie (entweder nach Zelltyp oder Organsystem) wurde geschätzt. Für jede Kategorie wurde die Zellzahl aus einer Literaturstelle oder durch eine Berechnung basierend auf direkten Zählungen in histologischen Querschnitten erhalten. Die Summierung über insgesamt 56 Zellkategorien [1] ergab eine Gesamtschätzung von 3,7뜐 13 menschlichen Zellen im Körper (SD 0,8뜐 13 , d. h. CV von 22%).

Aktualisiertes Inventar menschlicher Zellen im Körper

In unserem Bemühen, die zitierten Messungen zu überarbeiten, haben wir einen Ansatz gewählt, der versucht, den detaillierten Zensus-Ansatz mit den Vorteilen einer heuristischen Berechnung zu kombinieren, die als Plausibilitätsprüfung verwendet wird. Wir konzentrierten uns auf die sechs Zelltypen, die kürzlich identifiziert wurden [1], die 97% der menschlichen Zellzahl ausmachen: rote Blutkörperchen (die 70% ausmachen), Gliazellen (8%), Endothelzellen (7%), dermale Fibroblasten (5%), Blutplättchen (4%) und Knochenmarkzellen (2%). Die anderen 50 Zelltypen machen die restlichen 3% aus. In vier Fällen (rote Blutkörperchen, Gliazellen, Endothelzellen und dermale Fibroblasten) kamen wir zu überarbeiteten Berechnungen, wie in Kasten 4 beschrieben.

Kasten 4. Überarbeitete Schätzungen für die Anzahl der roten Blutkörperchen, Gliazellen, Endothelzellen und dermalen Fibroblasten

Den größten Beitrag zur Gesamtzahl der menschlichen Zellen leisten die roten Blutkörperchen. Die Berechnung der Anzahl der roten Blutkörperchen wurde durchgeführt, indem ein durchschnittliches Blutvolumen von 4,9 l (SEM 1,6 %, VK 9 %) mit einer mittleren Erythrozytenzahl von 5,0뜐 12 Zellen/l (SEM 1,2 %, VK 7 .) multipliziert wurde %) (siehe Tabelle 3 und S1-Daten). Letzteres kann anhand Ihres routinemäßigen großen Blutbildes überprüft werden, normale Werte reichen von 4,6𠄶.1뜐 12 Zellen/l für Männer und 4,2𠄵.4뜐 12 Zellen/l für Frauen. Dies führte zu insgesamt 2,5뜐 13 roten Blutkörperchen (SEM 2%, CV 12%). Dies ähnelt dem früheren Bericht von 2.6뜐 13 Zellen [1].

Tisch 3

Vollständige Referenzen finden Sie in Tabelle B im Anhang S1.

BevölkerungssegmentKörpergewicht [kg]Alter [j]Blutvolumen [l]Erythrozytenzahl [10 12 /L]Dickdarmgehalt [g]bac. Konz. [10 11 /g nass] (1) Gesamtzahl menschlicher Zellen [10 12 ] (2) Gesamtbakterien [10 12 ]B: H
ref. Mann7020�4.95.04200.9230381.3
ref. Frau63 3.94.54800.9221442.2
junges Kind4.44 Wochen0.43.8480.921.94.42.3
Kleinkind9.610.84.5800.92471.7
ältere70663.8 (3) 4.84200.9222381.8
übergewichtig140 6.75.0 (4) 610 (5) 0.9240561.4

(1) Keine signifikante Änderung der Bakterienkonzentration in Bezug auf die hohe Variation für den Referenzmann [40,43].

(2) Angenommen, Erythrozyten machen 84 % der gesamten Wirtszellen aus, wie beim Referenzmann beobachtet.

(3) Abnahme des Blutvolumens um 24 % nach [44].

(4) Keine signifikante Veränderung des Hämatokrits bei Adipositas [45].

(5) Wir konnten in der Literatur keine direkten Messungen des Kolonvolumens für adipöse Personen finden, jedoch nimmt aus einer indirekten Analyse das Volumen mit dem Gewicht und Plateaus bei etwa 600 ml zu [46].

Die Anzahl der Gliazellen wurde zuvor mit 3뜐 12 angegeben [1]. Diese Schätzung basiert auf einem Verhältnis von 10:1 zwischen Gliazellen und Neuronen im Gehirn. Dieses Verhältnis von Glia:Neuronen wurde in der Literatur als allgemein akzeptierte Konvention angesehen. Eine kürzlich durchgeführte Analyse [28] überprüft diesen Wert jedoch erneut und kommt nach Analyse der Variation zwischen den Hirnregionen zu dem Schluss, dass das Verhältnis nahe bei 1:1 liegt. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass es im Gehirn 8,5뜐 10 Gliazellen (CV 11 %) und eine ähnliche Anzahl von Neuronen gibt. Daher verwenden wir hier diese aktualisierten Werte.

Die Zahl der Endothelzellen im Körper wurde früher auf 2,5뜐 12 Zellen (VK 40%) geschätzt, basierend auf der mittleren Oberfläche einer Endothelzelle [1] und der Gesamtoberfläche der Blutgefäße, basierend auf a Gesamtkapillarlänge von 8뜐 9 cm. Wir konnten keine primäre Quelle für die Gesamtlänge des Kapillarbetts finden und beschlossen daher, diese Schätzung zu überarbeiten. Wir verwendeten Daten bezüglich des prozentualen Anteils des Blutvolumens in jeder Art von Blutgefäßen [29]. Unter Verwendung mittlerer Durchmesser für verschiedene Blutgefäße [30] konnten wir die Gesamtlänge jedes Gefäßtyps (Arterien, Venen, Kapillaren usw.) und die entsprechende Oberfläche (S1-Daten) ableiten. Dividiert durch die mittlere Oberfläche einer Endothelzelle [31] ergibt sich eine reduzierte Gesamtschätzung von 6뜐 11 Zellen.

Die Anzahl dermaler Fibroblasten wurde zuvor auf 1,85뜐 12 [1] geschätzt, basierend auf der Multiplikation der Gesamtoberfläche (SA) des menschlichen Körpers (1,85 m 2 [32]) mit der Flächendichte dermaler Fibroblasten [33 ]. Wir wollten die Hautdicke (d) in die Berechnung einbeziehen. Die Hautdicke wurde direkt an 17 Stellen im ganzen Körper gemessen [34], wobei der Mittelwert dieser Messungen 0,11ଐ,04 cm ergab. Die Dermis besteht aus zwei Hauptschichten: der papillären Dermis (etwa 10 % der Dermisdicke) und der retikulären Dermis (die anderen 90 %) [35]. Die Fibroblastendichte ist in der papillären Dermis größer, mit einer berichteten Flächendichte, σBrei. von 10 6 Zellen/cm 2 (mit 100 μm Dicke der Papillare, was 10 8 Zellen/cm 3 ergibt) [33]. Die Fibroblastendichte in der Mitte der Dermis wurde mit etwa 3뜐 6 Zellen/cm 3 [36] angegeben, was einer Flächendichte von σ . entsprichtr. = 3뜐 5 Zellen/cm 2 . Wenn wir diese kombinieren, finden wir: Nder.fib. = SA·(σBrei. + σret.) = 1,85뜐 4 cm 2 (10 6 + 3뜐 5 ) Zellen/cm 2 = 2,6뜐 10 Zellen. Nach diesem 100-fachen Rückgang der Zahl wird geschätzt, dass dermale Fibroblasten nur noch 𢒀.05% der menschlichen Zellzahl ausmachen.

Unsere revidierten Berechnungen der Anzahl von Gliazellen, Endothelzellen und dermalen Fibroblasten ergeben nur 0,9뜐 12 Zellen, im Gegensatz zu 7,5뜐 12 Zellen in der vorherigen Schätzung. Damit bleiben uns 3,0뜐 13 menschliche Zellen im 70 kg schweren “reference Mann” mit einer berechneten 2% Unsicherheit und 14% CV. Wir stellen fest, dass die Unsicherheits- und CV-Schätzungen möglicherweise zu optimistisch niedrig sind, da sie von der berichteten hohen Zuverlässigkeit von Studien dominiert werden, die sich mit roten Blutkörperchen befassen, aber systematische Fehler, Auslassungen einiger Zelltypen und ähnliche Faktoren, die schwer zu quantifizieren sind, unterschätzen können . In 2 fassen wir die revidierten Ergebnisse für den Beitrag der verschiedenen Zelltypen zur Gesamtzahl der menschlichen Zellen zusammen. Kategorien, die Ϡ,4% zur Zellzahl beitragen, werden dargestellt. Alle anderen Kategorien ergeben zusammen etwa 2 %. Wir stellen fest, dass der Körper nur 3뜐 12 menschliche Nicht-Blutzellen enthält, nur 10 % der gesamten aktualisierten menschlichen Zellzahl. Die Visualisierung in Abb. 2 zeigt, dass schätzungsweise fast 90% der Zellen entkernte Zellen sind (26뜐 12 Zellen), hauptsächlich rote Blutkörperchen und Blutplättchen, während die anderen �% aus 𢒃뜐 12 kernhaltigen . bestehen Zellen. Die auffallende Dominanz der hämatopoetischen Abstammungslinie bei der Zellzahl (90% der Gesamtzahl) ist angesichts der Zusammensetzung des Körpers nach Masse kontraintuitiv. Dies ist Gegenstand der folgenden Analyse.

Darstellung als Voronoi-Baumkarte, bei der die Polygonfläche proportional zur Anzahl der Zellen ist. Visualisierung erfolgt über das Online-Tool unter http://bionic-vis.biologie.uni-greifswald.de/.

Massenzentrierter Ansatz als Sanity Check für die Zellzahl

Bei solchen Schätzungen ist es ratsam, die Analyse aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. In diesem Sinne fragen wir uns nun, ob die kumulative Masse der gezählten Zellen innerhalb des erwarteten Bereichs für einen Referenz-Erwachsenen liegt? Um diese Frage richtig anzugehen, müssen wir zunächst das erwartete Ergebnis angeben, d. h. die Gesamtzellmasse des Körpers. Bei einer Referenzmasse von 70 kg sind 25 % extrazelluläre Flüssigkeit [37], weitere 7 % extrazelluläre Feststoffe [37], also müssen wir � kg Zellmasse (einschließlich Fett) berücksichtigen.

Eine umfassende systematische Quelle für die Zusammensetzung der Gesamtzellmasse (statt der Gesamtzellzahl) ist der Bericht der Arbeitsgruppe Referenzmann [6], der Werte für die Masse der Hauptgewebe des menschlichen Körpers angibt. Diese Masse-pro-Gewebe-Analyse umfasst sowohl intra- als auch extrazelluläre Komponenten. Um zwischen intra- und extrazellulären Anteilen jedes Gewebes zu unterscheiden, können wir die Ganzkörperkaliummessungen [38] nutzen, wie in Anhang S1 beschrieben. Abb. 3 vergleicht die wichtigsten Gewebe, die zum menschlichen Körper in Bezug auf Zellzahl und Masse beitragen.

Der obere Balken zeigt die Anzahl der Zellen an, während der untere Balken den Beitrag der einzelnen Hauptzelltypen zur gesamten zellulären Körpermasse anzeigt (ohne extrazelluläre Masse, die weitere � kg hinzufügt). Zum Vergleich ist rechts der Beitrag der Bakterien dargestellt, der nur 0,2 kg beträgt, was etwa 0,3 % des Körpergewichts entspricht.

Ein auffallendes Ergebnis dieser Gegenüberstellung ist die offensichtliche Diskrepanz zwischen den Beiträgen zur Gesamtzellmasse und zur Zellzahl. Die Zellzahl wird von roten Blutkörperchen (84 %) dominiert, die mit einem Volumen von etwa 100 μm 3 zu den kleinsten Zelltypen des menschlichen Körpers gehören. Im Gegensatz dazu bestehen 75 % der gesamten Zellmasse aus zwei Zelltypen, Fettzellen (Adipozyten) und Muskelzellen (Myozyten), beides große Zellen (normalerweise 㸐.000 μm 3 nach Volumen), die nur eine Minute ausmachen Bruchteil (𢒀.2%) der Gesamtzellzahl. Auf der anderen Seite haben Bakterien einen geringen Massebeitrag, aber eine Zellzahl, die mit allen menschlichen Zellen zusammen vergleichbar ist, wie oben diskutiert. Die Massenbilanz berücksichtigt gut die gesamte erwartete Körpermasse und unterstützt unsere Analyse. Die Option, eine Sammlung von sehr kleinen Zellen zu übersehen, die zahlreich genug sind, um die Gesamtzellzahl zu verändern, wird im S1-Anhang weiter diskutiert.

Das Verhältnis von Bakterien zu menschlichen Zellen im erwachsenen Körper

Mit den revidierten Schätzungen für die Zahl der menschlichen (3,0� 13 ) und bakteriellen Zellen (3,8� 13 ) im Körper (der Zähler und Nenner des B/H-Verhältnisses) können wir eine aktualisierte Schätzung von B . abgeben /H = 1,3, mit einer Unsicherheit von 25 % und einer Abweichung von 53 % gegenüber der Population von 70 kg-Standardmännchen. Dieser B/H-Wert von ca. 1:1 (mit zugehörigem Unsicherheitsbereich) sollte die in der Literatur angegebenen 10:1 bzw. 100:1 Werte ersetzen, bis genauere Messungen zur Verfügung stehen.

Wir stellen fest, dass das Verhältnis etwa 10:1 beträgt, wenn man die Anzahl der Bakterien im menschlichen Körper (3.8뜐 13 ) mit der Anzahl der kernhaltigen menschlichen Zellen (𢒀.3뜐 13 ) vergleicht. Dies liegt daran, dass die dominante Population von nicht kernhaltigen roten Blutkörperchen nicht in die Berechnung eingeht. Wir stellen fest, dass dieses Verhältnis darauf zurückzuführen ist, dass sowohl die Anzahl der Bakterien als auch die Anzahl der kernhaltigen menschlichen Zellen im Körper um ein Vielfaches niedriger ist als in der ursprünglichen Schätzung der 1970er Jahre (die die Analyse nicht auf kernhaltige Zellen beschränkte). Die Frage, ob Zellen ohne Zellkern in die Berechnung der Zahl der menschlichen Zellen und damit des B/H-Verhältnisses ein- oder ausgeschieden werden sollen, scheint eine Definitionsfrage zu sein. Wir betrachten rote Blutkörperchen als echte Blutkörperchen, wie der Name schon sagt. Es ist aber auch plausibel, sie nicht mit einzubeziehen, da manche sie vielleicht als �utel voller Hämoglobin betrachten.” Die Einbeziehung von Thrombozyten in die Zählung, die ihrer Einbeziehung in früheren Zählungen entspricht, ist ebenfalls potenziell strittig, hat aber nur ein geringer quantitativer Effekt. Dies eröffnet in der Tat eine interessante tangentiale Diskussion darüber, was als Zelle definiert werden sollte.

Variationen im Verhältnis von Bakterien zu menschlichen Zellen über Bevölkerungssegmente

Nach der Überprüfung des B/H-Verhältnisses für den “reference man” verallgemeinern wir nun unsere Ergebnisse, indem wir andere Bevölkerungsgruppen ansprechen. Wenn wir unsere Schätzung betrachten, identifizieren wir vier Hauptparameter, die die Berechnung dominieren:

Bakteriendichte im Dickdarm

Hämatokrit (d. h. rote Blutkörperchen pro Volumeneinheit).

Dies sind die maßgeblichen Parameter aufgrund des dominierenden Beitrags der Dickdarmbakterien und der Erythrozytenzahl zur Gesamtzahl der Bakterien bzw. der menschlichen Zellen. Um den Einfluss von Geschlecht, Alter und Fettleibigkeit auf das B/H-Verhältnis zu bewerten, untersuchen wir die Veränderung dieser Parameter in diesen Gruppen.

Tabelle 3 fasst die Veränderungen jedes der zuvor genannten Parameter für Personen zusammen, die verschiedene Segmente der menschlichen Bevölkerung repräsentieren: erwachsene Referenzfrau (1,63 m, 60 kg [39]), Kleinkind (Alter 4 Wochen), Säugling (Alter 1 Jahr .) ), ältere Menschen (66 Jahre) und fettleibig (140 kg).

Die Literaturrecherche zeigt keinen signifikanten Einfluss auf die bakteriellen Konzentrationen im Dickdarm über das Alter vom einen Monat alten Säugling bis zum älteren Menschen [40,41]. Die Besiedelung des neonatalen GI-Trakts von vernachlässigbaren Kolonbakterienkonzentrationen von � 5 Bakterien/ml bis zu Konzentrationen, die denen von Erwachsenen äquivalent sind, erfolgt in knapp einem Monat [42]. Für diese dynamische Periode, die noch in hoher Auflösung aufgezeichnet werden muss, liefern wir keine Schätzung des B/H-Verhältnisses. Wie mit dem Alter haben extreme Gewichte einen geringen Einfluss auf die Anzahl der Bakterienzellen. [43]. Die berichteten Werte für Säuglinge und Adipositas liegen im Schwankungsbereich des „Referenzmannes“. Außerdem konnten wir in der Literatur keinen Bericht zu geschlechtsspezifischen Unterschieden der Bakteriendichte im Dickdarm finden. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, variiert das B/H-Verhältnis zwischen diesen verschiedenen Bevölkerungsgruppen um das bis zu 2-fache von einem Tiefstwert von 1,3 bis zu einem Höchstwert von 2,3.

Wir weisen darauf hin, dass zusätzliche Faktoren wie Rasse und ethnische Zugehörigkeit das B:H-Verhältnis beeinflussen können. Es hat sich gezeigt, dass die Bakterienpopulation im Dickdarm stark von der Geographie beeinflusst wird [47], aber aktuelle Daten reichen nicht aus, um belastbare Rückschlüsse auf die Dickdarmkonzentrationen zu ermöglichen und stellen eine Datenlücke dar.


Fragen und Antworten zu Pilzen | Mikrobiologie | Biologie

Häufig gestellte Fragen und Antworten zu Pilzen. In diesem Artikel werden wir diskutieren über: 1. Definition von Pilzen 2. Ursprung von Pilzen 3. Stoffwechsel 4. Eigenschaften 5. Strukturen 6. Reproduktion 7. Klassifikation 8. Bedeutung 9. Sporenformen 10. Labordiagnostik.

  1. Fragen und Antworten # Definition von Pilzen
  2. Fragen und Antworten # Ursprung der Pilze
  3. Fragen und Antworten # Stoffwechsel von Pilzen
  4. Fragen und Antworten # Eigenschaften von Pilzen
  5. Fragen und Antworten # Strukturen von Pilzen
  6. Fragen und Antworten # Reproduktion von Pilzen
  7. Fragen und Antworten # Klassifizierung von Pilzen
  8. Fragen und Antworten # Bedeutung von Pilzen
  9. Fragen und Antworten # Sporenformen in Pilzen
  10. Fragen und Antworten # Labordiagnose einer Pilzinfektion

Fragen und Antworten # 1. Definition von Pilzen:

Die Pilze sind im Vergleich zu den Prokaryoten (Prionen, Viren, Bakterien) evolutionär fortgeschrittene Formen von Mikroorganismen. Sie werden als Eukaryoten klassifiziert. d.h. sie haben eine diploide Chromosomenzahl und eine Kernmembran und haben Sterine in ihrer Plasmamembran. Genetische Komplexität ermöglicht morphologische Komplexität und daher haben diese Organismen komplexe strukturelle Merkmale, die bei der Artbildung verwendet werden.

Pilze lassen sich in zwei morphologische Grundformen unterteilen, Hefen und Hyphen. Hefen sind einzellige Pilze, die sich ungeschlechtlich durch Blastokonidienbildung (Knospung) oder Spaltung vermehren. Hyphen sind mehrzellige Pilze, die sich ungeschlechtlich und/oder sexuell vermehren. Dimorphismus ist der Zustand, bei dem ein Pilz je nach Wachstumsbedingungen entweder die Hefeform oder die Hyphenform aufweisen kann.

Nur sehr wenige Pilze weisen einen Dimorphismus auf. Die meisten Pilze kommen in der Hyphenform als verzweigte, fadenförmige röhrenförmige Filamente vor. Diesen filamentösen Strukturen fehlen je nach Spezies entweder Querwände (coenocytic) oder sie haben Querwände (Septate). In einigen Fällen entwickeln septierte Hyphen Klemmverbindungen an den Septen, die die Hyphenelemente verbinden.

Eine Ansammlung von Hyphenelementen wird als Myzel (synonym mit Schimmel) bezeichnet. Lufthyphen produzieren oft asexuelle Fortpflanzungsvermehrungen, die als Konidien (synonym mit Sporen) bezeichnet werden. Relativ große und komplexe Konidien werden als Makrokonidien bezeichnet, während die kleineren und einfacheren Konidien als Mikrokonidien bezeichnet werden.

Wenn die Konidien in einem Sack (dem Sporangium) eingeschlossen sind, werden sie Endosporen genannt. Das Vorhandensein/Fehlen von Konidien sowie deren Größe, Form und Lage sind wichtige Merkmale, die im Labor verwendet werden, um die Pilzart in klinischen Proben zu identifizieren.

Die asexuelle Reproduktion durch Konidienbildung beinhaltet keine genetische Rekombination zwischen zwei Geschlechtstypen, während die sexuelle Reproduktion eine genetische Rekombination zwischen zwei Geschlechtstypen beinhaltet.

Fragen und Antworten # 2. Herkunft von Pilzen:

Irland der 1840er Jahre war ein wirtschaftlich schwaches Land mit acht Millionen Einwohnern. Die meisten waren Pächter, die Mieten an Vermieter zahlten, die wiederum den englischen Eigentümern des Grundstücks verantwortlich waren. Die einzige Ernte irischer Bauern waren Kartoffeln, die Saison für Saison auf kleinen Landstrichen angebaut wurden. Das wenige verfügbare Getreide wurde in der Regel an die Kühe und Schweine verfüttert. Anfang des Jahrzehnts deuteten starke Regenfälle und Feuchtigkeit auf ein Unglück hin.

Dann, am 23. August 1845, berichtete The Gardener’s Chronicle and Agricultural Gazette:

“Eine tödliche Krankheit ist in der Kartoffelernte ausgebrochen. Von allen Seiten hören wir von der Zerstörung. In Belgien sollen die Felder völlig verödet gewesen sein.”

Die Kartoffeln hatten vorher gelitten. Es hatte Schorf, Dürre, “curl” und zu viel Regen gegeben, aber nichts war so zerstörerisch wie diese neue Krankheit. Es schlug die Pflanzen wie Frost im Sommer nieder. Es begann als schwarze Flecken, verfaulte die Blätter und Stängel und hinterließ bei den Kartoffeln eine faule, breiige Masse mit einem eigentümlichen und unangenehmen Geruch. Sogar die geernteten Kartoffeln verfaulten.

Der Winter 1845-1846 war für Irland eine Katastrophe. Die Bauern ließen die faulen Kartoffeln auf den Feldern und die Krankheit breitete sich aus. Zuerst aßen die Bauern das Tierfutter und dann die Tiere. Sie verschlangen auch die Saatkartoffeln und ließen nichts für die Frühjahrspflanzung übrig.

Als sich der Hunger ausbreitete, versuchte die englische Regierung zu helfen, indem sie Mais importierte und Hilfszentren errichtete. In England hatte die Kartoffelkrankheit nur wenige Auswirkungen, da die englische Landwirtschaft verschiedene Getreidearten umfasste, aber in Irland breitete sich die Hungersnot schnell aus.

Nach zwei Jahren schien die Kartoffelfäule nachzulassen, aber 1847 war sie mit aller Macht zurück. Trotz der Hilfsmaßnahmen der Engländer starben über zwei Millionen Iren an Hunger. Schließlich machten sich etwa 900.000 Überlebende auf den Weg nach Kanada und in die Vereinigten Staaten. Diejenigen, die blieben, mussten mit wirtschaftlichen und politischen Umbrüchen sowie Elend und Tod fertig werden.

Die Kartoffelfäule verblasste 1848, verschwand aber nicht. Stattdessen tauchte sie während der Regenzeit wieder auf und blühte erneut auf. Am Ende verließen Hunderttausende Iren das Land und zogen in Städte oder ins Ausland. In den 1860er Jahren kamen große Wellen irischer Einwanderer in die Vereinigten Staaten. Viele Amerikaner stammen von diesen hungernden, demoralisierten Bauern ab.

Dies sind die historischen, politischen, wirtschaftlichen und soziologischen Auswirkungen einer Pilzart. Andere Pilzkrankheiten von Obst, Getreide und Gemüse können ebenso verheerend sein. Darüber hinaus werden wir einige weit verbreitete Krankheiten von Mensch und Tier, die auf Pilze zurückzuführen sind, zur Kenntnis nehmen und wir werden viele nützliche Pilze treffen, die beispielsweise zur Herstellung von Antibiotika, Brot und Lebensmitteln oder als Insektizide verwendet werden. Unsere Studie beginnt mit einem Fokus auf die Strukturen, Wachstumsmuster und Lebenszyklen von Pilzen.

Alle Pilze sind frei lebend, d.h. sie sind keine obligaten intrazellulären Parasiten. Sie enthalten kein Chlorophyll und können keine Makromoleküle aus Kohlendioxid und Energie aus Lichtstrahlen synthetisieren. Daher sind alle Pilze heterotrophe und leben von vorgeformtem organischem Material.

Für medizinische Zwecke sind die wichtigen Aspekte des Pilzstoffwechsels:

1. Die Synthese von Chitin, einem Polymer von N-Acetylglucosamin, und anderen Verbindungen zur Verwendung bei der Bildung der Zellwand. Diese induzieren eine Immunüberempfindlichkeit.

2. Die Synthese von Ergosterol zum Einbau in die Plasmamembran. Dies macht die Plasmamembran empfindlich gegenüber solchen antimikrobiellen Mitteln, die entweder die Synthese von Ergosterol blockieren oder seinen Einbau in die Membran verhindern oder an diese binden, z. Amphotericin B.

3. Die Synthese von Toxinen wie:

(a) Mutterkornalkaloide – diese werden von Claviceps purpurea produziert und verursachen eine alpha-adrenerge Blockade

(b) Psychopharmaka – dazu gehören Psilocybin, Psilocin und Lysergsäurediethylamid (LSD)

(c) Aflatoxine – Dies sind Karzinogene, die von Aspergillus flavus beim Anbau auf Getreide produziert werden. Wenn diese Körner vom Menschen verzehrt oder an Milchkühe verfüttert werden und in die Milchversorgung gelangen, wirken sie sich auf den Menschen aus.

4. Die Synthese von Proteinen an Ribosomen, die sich von denen in Bakterien unterscheiden. Dies macht die Pilze immun gegen jene antimikrobiellen Mittel, die gegen das bakterielle Ribosom gerichtet sind, z. B. Chloramphenicol.

5. Die Fähigkeit bestimmter Metaboliten, die Morphologie von Hefe zu verändern und/oder von Hefe assimiliert zu werden, mit gleichzeitigen Auswirkungen auf die klinische Identifizierung.

2. Enthält kein Chlorophyll

4. Absorbierende Heterotrophe – verdauen zuerst Nahrung und nehmen sie dann in ihren Körper auf.

5. Geben Sie Verdauungsenzyme frei, um organisches Material oder ihren Wirt abzubauen.

6. Nahrungsenergie als Glykogen speichern

7. Die meisten sind Saprobes – leben von anderen toten Organismen

8. Wichtige Zersetzer und Wiederverwerter von Nährstoffen in der Umwelt

9. Die meisten sind vielzellig, aber einige einzellig wie Hefe

10. Einige sind interne oder externe Parasiten, einige sind Raubtiere, die Beute fangen

12. Es fehlen echte Wurzeln, Stängel und Blätter

13. Zellwände bestehen aus Chitin (einem komplexen Polysaccharid)

14. Wachsen als mikroskopische Röhren oder Filamente, sogenannte Hyphen, die Zytoplasma und Kerne enthalten

15. Hyphennetzwerke werden Myzel genannt

17. Fortpflanzung durch sexuelle und asexuelle Sporen

18. Antibiotisches Penicillin stammt aus dem Schimmelpilz Penicillium

19. Klassifiziert nach ihren sexuellen Fortpflanzungsstrukturen

20. Wachsen Sie am besten in warmen, feuchten Umgebungen, die Schatten bevorzugen

21. Mykologie – Studie von Pilzen

22. Fungizide – Chemikalien, die verwendet werden, um Pilze abzutöten

23. Enthält Hefen, Schimmelpilze, Pilze, Ringelflechte, Puffballs, Rost, Ruß usw.

24. Pilze können sich durch Endosymbiose aus Prokaryoten entwickelt haben.

1. Körper eines Pilzes aus winzigen Filamenten oder Röhren, die Hyphen genannt werden.

2. Hyphen enthalten Zytoplasma und Kerne und haben eine Zellwand aus Chitin.

3. Jede Hyphen ist eine durchgehende Zelle.

4. Hyphen wachsen und verzweigen sich ständig.

5. Septum (Septum-Plural) ist eine Querwand mit Poren, um die Bewegung des Zytoplasmas in Hyphen zu ermöglichen.

6. Hyphen mit Septen werden septische Hyphen genannt.

7. Hyphen ohne Septen werden als coenocytische Hyphen bezeichnet.

8. Verhedderte Hyphenmatten werden als Myzel bezeichnet

9. Alle Hyphen innerhalb eines Myzels teilen das gleiche Zytoplasma, sodass sich die Materialien schnell bewegen.

10. Hyphen wachsen durch Zellteilung schnell aus den Spitzen.

11. Stolon sind horizontale Hyphen, die Gruppen von Hyphen miteinander verbinden.

12. Rhizoide sind wurzelähnliche Teile von Hyphen, die den Pilz verankern.

1. Die meisten Pilze vermehren sich ungeschlechtlich und sexuell.

2. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung produziert genetisch identische Organismen und ist die am häufigsten verwendete Methode.

3. Sexuelle Fortpflanzung bei Pilzen tritt auf, wenn Nährstoffe oder Wasser knapp sind.

4. Fruchtkörper sind modifizierte Hyphen, die asexuelle Sporen bilden.

5. Fruchtkörper bestehen aus einem aufrechten Stiel oder Sporangiophor mit einem Sack, der Sporen enthält, die als Sporangium bezeichnet werden.

6. Arten von Fruchtkörpern sind Basidien, Sporangien und Ascus.

7. Sporen – haploide Zellen mit dehydriertem Zytoplasma und einer schützenden Hülle, die sich zu neuen Individuen entwickeln kann.

8. Wind, Tiere, Wasser und Insekten verbreiten Sporen.

9. Wenn die Sporen auf der feuchten Oberfläche landen, bilden sich neue Hyphen.

Fragen und Antworten # 6. Reproduktion von Pilze:

1. Pilze vermehren sich ungeschlechtlich, wenn die Umweltbedingungen günstig sind.

2. Einige einzellige Pilze vermehren sich durch Mitose.

3. Hefezellen vermehren sich durch Knospung, wo ein Teil der Zelle abknipst, um mehr Hefezellen zu produzieren.

4. Der Fußpilz eines Sportlers reproduziert sich durch Fragmentierung eines kleinen Myzelstücks.

5. Die meisten Pilze vermehren sich ungeschlechtlich durch Sporen.

6. Penicillium-Schimmel produziert Sporen, die Konidien genannt werden, ohne einen schützenden Sack auf der Oberseite eines Stiels, der Konidiophore genannt wird.

1. Pilze vermehren sich sexuell, wenn die Umweltbedingungen ungünstig sind.

2. Keine männlichen oder weiblichen Pilze.

3. Zwei Paarungsarten – plus (+) und minus (-)

4. Befruchtung tritt ein, wenn (+) Hyphen mit (-) Hyphen verschmelzen, um eine 2N oder diploide Zygote zu bilden.

5. Einige Pilze zeigen Dimorphismus (Fähigkeit, ihre Form als Reaktion auf ihre Umweltbedingungen zu ändern)

Fragen und Antworten # 7. Klassifizierung von Pilzen:

Pilze werden nach ihrer Fortpflanzungsstruktur klassifiziert. Die 4 Pilzstämme sind Basidiomycota, Zygomycota, Ascomycota und Deuteromycota.

1. Genannte Sporangium-Pilze oder gewöhnliche Schimmelpilze.

2. Beinhaltet Schimmelpilze und Bling, wie zum Beispiel Blights wie Rhizopus stolonifer (Brotschimmel).

3. Keine Septen in Hyphen (coenocytic).

4. Asexuelle Fortpflanzungsstruktur namens Sporangium und produziert Sporangiosporen.

5. Rhizoide verankern den Schimmel, setzen Verdauungsenzyme frei und nehmen Nahrung auf.

6. Asexuelle Fortpflanzungsstruktur namens Sporangium und produziert Sporangiosporen.

7. Sexuelle Spore, die durch Konjugation erzeugt wird, wenn (+) Hyphen und (-) verschmelzen, wird Zygospore genannt.

8. Zygosporen können raue Umgebungen aushalten, bis sich die Bedingungen verbessern und neue Sporangien entstehen.

2. Enthält Pilze, Fliegenpilze, Puffballs, Klammerpilze, Regalpilze, Stinkhörner, Rost und Ruß

3. Einige werden als Nahrung verwendet (Pilze) und andere verursachen Ernteschäden (Rost und Ruß).

4. Vermehren sich selten ungeschlechtlich

5. Basdiocarp besteht aus einem Stiel, der als Stiel bezeichnet wird, und einer abgeflachten Kappe.

6. Stiel kann einen randartigen Ring unter der Kappe haben, der als Annulus bezeichnet wird.

7. Kiemen befinden sich an der Unterseite der Kappe und sind mit Basidien ausgekleidet.

8. Basidium – sexuelle Fortpflanzungsstruktur, die Basidiosporen bildet.

9. Basidiosporen werden aus den Kiemen freigesetzt und keimen, um neue Hyphen und Myzelien zu bilden.

10. Vegetative Strukturen finden sich unter der Erde und umfassen Rhizoide (verankern und absorbieren Nährstoffe), Hyphen und Myzelien.

2. Enthält Hefe, Tassenpilze, Trüffel, Mehltau und Morcheln

1. Einige sind Parasiten, die die Ulmenkrankheit und die Kastanienfäule verursachen.

2. Sackpilze können sich sowohl sexuell als auch ungeschlechtlich vermehren.

3. Hefe vermehrt sich ungeschlechtlich durch Knospung (bildet kleine, knospenartige Zellen, die abbrechen und mehr Hefe bilden)

4. Asexuelle Sporen, die Konidien genannt werden, bilden sich an den Spitzen spezialisierter Hyphen, die Kondiophoren genannt werden.

5. Ascocarp – spezialisierte Hyphen, die von Elternpilzen während der sexuellen Fortpflanzung gebildet werden.

6. Ascus –-Säcke innerhalb der Ascocarp, die Sporen bilden, die Ascosporen genannt werden.

1. Symbiotische Assoziation zwischen einem Sackpilz und einer photosynthetischen Grünalge oder Cyanobakterie.

2. Beide Organismen profitieren (Algen bilden Nahrung und Pilze bieten Feuchtigkeit, Schutz und Verankerung)

3. Wachsen Sie auf Felsen, Bäumen, Gebäuden usw. und helfen Sie, Erde zu bilden.

4. Krustenflechten wachsen auf Felsen und Bäumen Fructoseflechten wachsen strauchartig Laubflechten wachsen mattenartig auf dem Boden.

1. Symbiotische Assoziation eines auf Pflanzenwurzeln lebenden Pilzes.

2. Die meisten Pflanzen haben Mykorrhizen an ihren Wurzeln.

3. Pilz absorbiert Zucker, der von Pflanzen hergestellt wird.

4. Pflanzen nehmen mit Hilfe des Pilzes mehr Wasser und Mineralien auf.

1. Pilzsporen verursachen Allergien

2. Schimmel, Mehltau, Rost und Ruß schädigen die Ernte

3. Hefen werden zur Herstellung von Bier und Brot verwendet

5. Zersetzer und Recycler von Nährstoffen

6. Als Nahrung verzehrte Pilze

8. Aspergillus wird zur Herstellung von Sojasauce verwendet

9. Ursache von Fußpilz und Ringelflechte

10. Amanita ist ein giftiger Pilz

11. Kann Hefepilzinfektionen verursachen

Arten sind wichtige menschliche Krankheitserreger, die am besten dafür bekannt sind, opportunistische Infektionen bei immungeschwächten Wirten (z. B. Transplantationspatienten, AIDS-Kranken, Krebspatienten) zu verursachen. Infektionen sind schwer zu behandeln und können sehr schwerwiegend sein – 30-40% der systemischen Infektionen führen zum Tod.

Die Sequenzierung des Genoms von C. albicans und einiger anderer medizinisch relevanter Candida-Spezies hat einen wichtigen Impuls für vergleichende und funktionelle Genomanalysen von Candida gegeben. Diese Studien helfen bei der Entwicklung sensibler diagnostischer Strategien und neuartiger antimykotischer Therapien.

Aspergillus-Sporen kommen fast überall vor, so dass wir ihnen routinemäßig und fast ständig ausgesetzt sind. Eine solche Exposition ist ein normaler Bestandteil des menschlichen Zustands und hat im Allgemeinen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit. Nichtsdestotrotz kann Aspergillus auf drei Arten Krankheiten verursachen und tut dies auch: durch die Produktion von Mykotoxinen durch die Induktion allergener Reaktionen und durch lokalisierte oder systemische Infektionen. Bei den letzten beiden Kategorien ist der Immunstatus des Wirts entscheidend.

Es wird angenommen, dass Allergien und Asthma durch eine aktive Immunantwort des Wirts gegen das Vorhandensein von Pilzsporen oder Hyphen verursacht werden. Im Gegensatz dazu ist bei der invasiven Aspergillose das Immunsystem zusammengebrochen und es kann nur noch wenig oder keine Abwehr aufgebaut werden.

Die häufigsten pathogenen Arten sind Aspergillus fumigatus und Aspergillus flavus. Aspergillus flavus produziert Aflatoxin, das sowohl ein Toxin als auch ein Karzinogen ist und möglicherweise Lebensmittel wie Nüsse kontaminieren kann. Aspergillus fumigatus und Aspergillus clavatus können allergische Erkrankungen verursachen.

Einige Aspergillus-Arten verursachen Krankheiten bei Getreide, insbesondere Mais, und synthetisieren Mykotoxine, einschließlich Aflatoxin. Aspergillose ist die Gruppe von Krankheiten, die durch Aspergillus verursacht werden. Die Symptome sind Fieber, Husten, Brustschmerzen oder Atemnot. In der Regel sind nur Patienten mit geschwächtem Immunsystem oder mit anderen Lungenerkrankungen anfällig.

Cryptococcus neoformans kann bei Patienten mit HIV-Infektion und AIDS eine schwere Form von Meningitis und Meningo&Shyencephalitis verursachen. Die Mehrheit der Cryptococcus-Arten lebt im Boden und verursacht beim Menschen keine Krankheiten. Cryptococcus neoformans ist der wichtigste Krankheitserreger für Mensch und Tier.

Es ist bekannt, dass Cryptococcus laurentii und Cryptococcus albidus bei menschlichen Patienten mit geschwächter Immunität gelegentlich eine mittelschwere bis schwere Erkrankung verursachen. Cryptococcus gattii ist in tropischen Teilen des Kontinents Afrika und Australien endemisch und kann bei Menschen ohne Immunschwäche Krankheiten verursachen

Histoplasma capsulatum kann bei Menschen, Hunden und Katzen Histoplasmose verursachen. Der Pilz ist am weitesten verbreitet in Amerika, Indien und Südostasien. Es ist in bestimmten Gebieten der Vereinigten Staaten endemisch. Die Infektion erfolgt in der Regel durch das Einatmen kontaminierter Luft.

Pneumocystis jirovecii (oder Pneumocystis carinii) kann bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem, wie Frühgeborenen, älteren Menschen und AIDS-Patienten, eine Form von Lungenentzündung verursachen.

Stachybotrys chartarum oder “Schwarzschimmel” können Atemschäden und starke Kopfschmerzen verursachen. Sie tritt häufig in Häusern in chronisch feuchten Regionen auf.

Fragen und Antworten # 9. Sporenformen bei Pilzen:

Pilze vermehren sich sowohl ungeschlechtlich als auch sexuell scheu durch verschiedene Sporenarten. Einige Sporen sind die Einheit der Ausbreitung, aber andere fungieren als Ruhesporen, um die ungünstige Zeit zu überwinden, und einige andere haben die Effizienz, beide oben genannten Funktionen zu erfüllen.

Die Sporen werden hauptsächlich in zwei Gruppen eingeteilt:

Die bei der asexuellen Fortpflanzung gebildeten Sporen sind die asexuellen Sporen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von asexuellen Sporen: Sporangiosporen und Konidien.

Die Sporangiosporen entwickeln sich in einer sackartigen Struktur, dem Sporangium.

Es gibt zwei Arten von Sporangio- und Shysporen, Zoosporen und Aplanosporen:

Zoosporen (Abb. 4.4) sind die charakteristischen Sporen der Unterteilung Mastigomycotina. In dieser Gruppe werden drei Arten von Zoo&Shysporen produziert.

ich. Anterior uniflagellat, haben diese eine birnenförmige Form mit einem Schleudertrauma (Synchytrium) oder Flitter (Rhizidiomyces) Typ von Flagellum anterior.

ii. Anterior biflagellat. Diese sind birnenförmig mit zwei Flagellen (ein Schleudertrauma und ein Flittertyp), die anterior platziert sind, z. B. Saprolegnia usw.

iii. Seitlich biflagellat. Diese sind nierenförmig mit zwei Geißeln (ein Schleudertrauma und ein Flittertyp), die seitlich platziert sind, z.B. Phytophthora, Pythium usw.

Die Sporangiosporen dieses Typs sind frei von Geißeln und werden als Aplanosporen bezeichnet (Abb. 4.8L). Es ist die charakteristische Spore von Mucorales unter Zygomyceten, z.B. Mucor, Rhizopus etc.

Die Konidien (Abb. 4.8A, B, C) unterscheiden sich von Aplanosporen dadurch, dass sie nicht von einer eigenen Sporangienwand umschlossen sind. Sie entwickeln sich normalerweise an der Spitze der Hyphen.

Konidien zeigen Variabilität sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Entwicklung. Sie werden nach ihrem Entwicklungsmodus hauptsächlich eingeteilt.

Es gibt zwei grundlegende Arten der Entwicklung von Konidien: Biastic und Thallic. Beim Blastentyp findet eine deutliche Vergrößerung des Conidium initial statt, bevor es durch das Sep­tum begrenzt wird. Beim thallischen Typ findet eine Vergrößerung der Konidieninitiale erst nach Abgrenzung der Initiale durch das Septum statt.

Diese sind in zwei Typen unterteilt:

1. Blastokonidien. Sie können sich aus einer Zelle einer undifferenzierten Hyphe oder eines Konidiophors an o oder mehreren Punkten durch Knospung entwickeln, entweder apikal oder spät­ral. Sie können sich einzeln oder in Ketten entwickeln, z. B. Aureobasidium, Cladosporium usw.

2. Phialokonidien. Sie entwickeln sich aus einer flaschenförmigen Zelle, den Phialiden. Einzelne Konidien erreichen ihre volle Größe, bevor sie durch Septierung abgeschnitten werden und sofort entwickelt sich darunter eine weitere. So wird im Allgemeinen eine Konidienkette entwickelt, wobei die jüngere immer in der Nähe der Mutter bleibt, z. B. Trichoderma, Fusarium.

1. Thallokonidien. Bei diesem Typ entwickeln sich die Konidien auf Hyphen entweder einzeln oder in kurzen oder langen, verzweigten oder unverzweigten Ketten und eine Vergrößerung des Konidienanfangs erfolgt erst nach Abgrenzung des Anfangs durch Septum, z. B. Erysiphe, Penicillium, Geotrichum, Oidium usw .

Die nach der sexuellen Fortpflanzung gebildeten Sporen sind die sexuellen Sporen. Es gibt vier Arten von sexuellen Sporen bei Pilzen.

Dies sind Oosporen, Zygosporen, Ascosporen und Basidiosporen:

Dies sind diploide (2n) Sporen, die durch die Vereinigung zwischen Ei und männlichem Kern gebildet werden. Bei Kontakt mit dem Oogonium passiert das Antheridium seinen Kern innerhalb des Oogoniums durch die Befruchtungsröhre und bildet Oosporen. Es ist eine ruhende Spore, z. B. Mitglieder von Oomycetes unter Mastigomycotina.

Wie Oospor ist es auch eine ruhende Spore, die durch die Vereinigung zweier Gametangien zu einer einzigen Zelle gebildet wird. Die Zelle entwickelt sich zu einem dickwandigen, schwarzen und warzigen Gebilde, der Zygospore, z. B. Vertreter von Zygomyceten. Bei den meisten Mitgliedern von Mastigo­mycotina und Zygomycotina sind die sexuell produzierten Sporen frei entwickelt und nicht von sterilen Hyphen umgeben. Aber bei Ascomycotina und Basidiomycotina sind die Sporen gewöhnlich von sterilen Hyphen umgeben und werden entsprechend als Ascocarps und Basidiocarps bezeichnet.

Ascosporen werden durch die Vereinigung zweier Gametangien entwickelt. Die Ascosporen entwickeln sich immer in (d. h. endogen) einer sackartigen Struktur, dem Ascus, und daher werden die Asci enthaltenden Pilze allgemein als Sackpilze bezeichnet.

Die Ascosporen sind einkernig und einzellig, im Allgemeinen oval, rund oder länglich. Sie sind im Allgemeinen 8 in einem Ascus, können aber 4 (Saccharomyces cerevisiae, Saccharo­mycodes ludwigii) oder zahlreich sein.

Die Basidiosporen werden auf (d. h. exogen) Basidien entwickelt. Die Basidien werden aus der dikaryotischen Zelle entwickelt. Während dieses Prozesses wird im Allgemeinen eine lange Lücke zwischen Plasmogamie und Karyogamie aufrechterhalten. Basidien sind normalerweise von zwei Arten: Holobasidium, d. h. aseptiertes Basidium und Phragmobasidium.

Die Basidiosporen sind einzellig, einkernig, dünnwandig, im Allgemeinen rund bis oval, auf Basidien entwickelt. Sie sind im Allgemeinen vier pro Basidium, können aber auch zwei oder viele sein (z. B. Ustigo nuda tritici).

Fragen und Antworten # 10. Labordiagnostik der Pilzinfektion:

Der KOH-Test auf Pilze wird ambulant durchgeführt und die Patienten müssen sich nicht vorbereiten. Die Ergebnisse sind normalerweise verfügbar, während der Patient wartet oder am nächsten Tag, wenn sie an ein klinisches Labor geschickt werden. Das KOH-Testverfahren kann von einem Arzt, einer Arzthelferin, einer medizinischen Assistentin, einer Krankenschwester oder einem medizinischen Labortechniker durchgeführt werden. Wenn Pilzkulturen erforderlich sind, wird der Test von einem auf Mikrobiologie spezialisierten Technologen durchgeführt.

1. Entnahme – Haut-, Nagel- oder Haarproben werden aus dem infizierten Bereich des Patienten entnommen. Bei Hautproben wird ein Skalpell oder eine Kante eines Glasobjektträgers verwendet, um Hautschuppen von dem infizierten Bereich sanft abzukratzen. Bei Haarproben wird eine Pinzette verwendet, um Haarschäfte und Follikel von der infizierten Stelle zu entfernen. Wird der Test an ein Labor geschickt, werden die Abstriche in einen steril abgedeckten Behälter gegeben.

2. Die Abstriche werden direkt auf einen Objektträger gelegt und mit 10 % bzw. 20 % Kaliumhydroxid überschichtet.

3. Der Objektträger wird stehen gelassen, bis er klar ist, normalerweise zwischen fünf und fünfzehn Minuten, um Hautzellen, Haare und Ablagerungen aufzulösen.

4. Um die Klärung zu verbessern, kann dem Objektträger Dimethylsulfoxid zugesetzt werden. Um die Pilze besser sichtbar zu machen, kann Lactophenol-Baumwollblaufärbung hinzugefügt werden.

5. Der Objektträger wird leicht erhitzt, um die Wirkung des KOH zu beschleunigen.

6. Das Hinzufügen von Calcofluor-White-Färbung zum Objektträger führt dazu, dass die Pilze fluoreszieren, wodurch sie unter einem Fluoreszenzmikroskop leichter identifiziert werden können.

7. Legen Sie den Objektträger zum Lesen unter ein Mikroskop.

Dermatophyten sind unter dem Mikroskop leicht an ihren langen, astartigen röhrenförmigen Strukturen, den sogenannten Hyphen, zu erkennen. Pilze, die Ringwurminfektionen verursachen, produzieren septierte (segmentierte) Hyphen. Einige zeigen das Vorhandensein von Sporen, die direkt aus den Hyphen gebildet werden (Arthrokonidien).

Unter dem Mikroskop erkennt man Tinea versicolor an geschwungenen Hyphen und runden Hefeformen, die ihr ein Spaghetti-Fleischbällchen-Aussehen verleihen. Hefezellen erscheinen rund oder oval und knospende Formen können gesehen werden.Die KOH-Vorbereitung kann den spezifischen Organismus nicht identifizieren, die Probe kann für eine Pilzkultur eingereicht werden, um den Organismus zu identifizieren.

8. Ein normaler oder negativer KOH-Test zeigt keine Pilze (keine Dermatophyten oder Hefen). Dermatophyten oder Hefen, die bei einem KOH-Test festgestellt werden, weisen darauf hin, dass die Person eine Pilzinfektion hat. Nachuntersuchungen sind in der Regel nicht erforderlich.

9. Die Haut kann nach dem Test wund sein, weil das Gewebe oben von der Hautoberfläche abgekratzt wird.

Proben sollten in sterilen Behältern oder mit sterilen Tupfern gesammelt und sofort ins Labor transportiert werden. Dieses Produkt wird in Verbindung mit anderen biochemischen und serologischen Tests verwendet, um Kulturen isolierter Organismen zu identifizieren.

Mischen Sie die Probe mit einem kleinen Tropfen India auf einem sauberen Objektträger. Ein Deckglas über den Ausstrich legen und leicht andrücken. Die Zubereitung sollte bräunlich sein, nicht schwarz. Untersuchen Sie den Abstrich unter Verwendung von reduziertem mikroskopisch (100X) auf das Vorhandensein von eingekapselten Zellen, wie durch klare Zonen um die Zellen herum angezeigt.

Hinweis – Der India ist einsatzbereit. Eine weitere Verdünnung mit Wasser wird nicht empfohlen.

Hinweis – Die Produktion von Kapselmaterial kann durch Kultivieren in einer 1%igen Peptonlösung (Pepton-Bouillon) gesteigert werden.

Pilzkulturen sind ein Test, um festzustellen, welche Art von Pilzorganismus für eine Infektion oder gar das Vorhandensein des Organismus verantwortlich ist. Pilze sind eine der fünf Krankheitserregerklassen, die andere sind Viren, Bakterien, Prionen und Helminthen.

Es ist sehr wichtig, dass während einer Infektion der richtige Organismus identifiziert wird, da die medikamentösen Behandlungen je nach Art des Organismus unterschiedlich sind und eine Behandlung bei der anderen nicht funktionieren würde.

Eine Pilzkultur wird normalerweise aus Wundexsudaten und Abstrichen von Bereichen im Körper wie Mund und Vagina gewonnen. Sehr selten können Pilze Infektionen im Körper verursachen, da das menschliche Immunsystem mehr als angepasst ist, um Pilze zu eliminieren.

Manchmal muss jedoch aufgrund einer als Pilzsepsis bezeichneten Erkrankung eine Pilzblutkultur durchgeführt werden. Sepsis ist das Vorhandensein von Bakterien oder eine Infektion im Blut. Dies ist eine sehr seltene Erkrankung und auch ein medizinischer Notfall. Der Pilzkulturtest, der in diesem Zustand durchgeführt wird, wird normalerweise den Candida-Pilz als verursachenden Organismus aufdecken, obwohl die Liste ziemlich endlos ist.

Eine Pilzkultur wird aus einem Körperteil in Sekreten oder durch Entnahme einer Blutprobe entnommen. Die meisten Infektionen mit Pilzen sind auf die Haut, die Mundschleimhaut oder die Genitalien beschränkt. Sehr selten kommt es tatsächlich zu einer Pilzsepsis, es sei denn, ein Patient ist stark immungeschwächt. Dies ist normalerweise bei Patienten mit AIDS oder Diabetes der Fall. Beide Krankheiten führen dazu, dass das Immunsystem vollständig aufhört zu arbeiten, was zu allen möglichen opportunistischen Infektionen führt.

Ein Pilzwachstum wird durch Analyse der Sekrete und Exsudate einer Wunde oder durch Abwischen einer infizierten Oberfläche erworben. Möglicherweise ist auch eine Blutprobe erforderlich, um das Vorhandensein von Pilzen im Blut zu überprüfen. Die Probe wird dann in einer pilzfreundlichen Umgebung bis zu einer Woche oder länger kultiviert, bevor die Pilzkolonien sichtbar werden.

Dieser Fleck wird über zwei Tage hergestellt.

1. Am ersten Tag Cotton Blue in destilliertem Wasser auflösen. Über Nacht einwirken lassen, um unlöslichen Farbstoff zu entfernen.

2. Am zweiten Tag mit Handschuhen die Phenolkristalle zur Milchsäure in ein Becherglas geben, auf Magnetrührer stellen bis das Phenol gelöst ist.

4. Filtern Sie die Baumwollblau- und destillierte Wasserlösung in die Phenol/Glycerin/Milchsäure-Lösung. Mischen und bei Raumtemperatur lagern.

1. Calcofluor Weiß mit 10% KOH

2. Kaliumhydroxid (KOH) mit Chlorazol Black

5. Vorbereitungen für die Flaggen des Cellobands

6. Vorbereitungen der Objektträgerkultur

7. Southgates Mucicarmin-Färbung

8. Periodsäure-Schiff (PAS) und PAS Digest-Färbung

9. Grocott’s Methenamine Silver (GMS) Fleck

Cryptococcus neoformans kann aufgrund seiner großen Polysaccharidkapsel durch die Indien-Färbung sichtbar gemacht werden. Organismen, die eine Polysaccharidkapsel besitzen, zeigen einen Halo um die Zelle vor dem schwarzen Hintergrund, der von den Indien geschaffen wurde.


Einzellige Pilze werden als Hefen bezeichnet. Etwa 1.500 Pilzarten werden als Hefen anerkannt. Einige Pilze haben die Fähigkeit, zwischen dem Leben als Hefe oder in einer vielzelligen Form mit Hyphen zu wechseln. Hefen gehören nicht zu einer bestimmten Pilzgruppe, sondern kommen in einer Reihe entfernt verwandter Pilzgruppen vor.

Hefen werden an einer Vielzahl von Orten gefunden – sowohl in Gewässern als auch an Land. Sie leben auch in und auf Pflanzen und Tieren.

Seit Jahrtausenden werden Hefen zur Herstellung bestimmter Lebensmittel verwendet. Hefen sind in der Lage, Kohlenhydrate in Alkohol und Kohlendioxid umzuwandeln. Der Mensch hat die Vergärung von Kohlenhydraten durch Hefen genutzt, um fermentierte Nahrungsmittel und Getränke wie Brot, Bier und Wein herzustellen.


Verwandte Begriffe aus der Biologie

  • Prokaryot – Ein Organismus, der eine einfache prokaryontische Zelle hat, Bakterien und Archaeen sind Prokaryonten.
  • Zellteilung – Die Methode, mit der sich Bakterien durch Teilung ungeschlechtlich vermehren.
  • Probiotika – Ein Bakterium, das beim Verzehr hilft, einen gesunden Verdauungstrakt aufrechtzuerhalten.
  • Horizontaler Gentransfer – Gentransfer zwischen zwei Organismen, die nicht Eltern und Nachkommen sind.

1. Wie vermehren sich Bakterien?
A. Sexuelle Fortpflanzung
B. Horizontaler Gentransfer
C. Zellteilung
D. Mitose

2. Welches ist nicht eine der drei Hauptformen von Bakterien?
A. Kokken
B. Bazillus
C. Spiral
D. Stern

3. Wann begannen zum ersten Mal Bakterien auf der Erde zu existieren?
A. Vor 4 Milliarden Jahren
B. Vor 2 Milliarden Jahren
C. Vor 1,6 Milliarden Jahren
D. Vor 1 Milliarde Jahren


Umfang

Extreme Microbiology veröffentlicht Forschungsergebnisse über mikrobielles Leben, das unter permanenten oder periodischen extremen Umweltbedingungen gedeiht oder fortbesteht. Wir werden daran arbeiten, das allgemeine Verständnis der extremen Mikrobiologie zu aktualisieren, von einer Nischenspezialität, die sich auf einige exotische Mikroorganismen und Lebensräume konzentriert, zu einem der Hauptgebiete der Mikrobiologie, das sich selbst schnell entwickelt und diversifiziert.

Obwohl ein absoluter Konsens darüber, was als „extrem“ gilt, schwer zu finden ist, konzentriert sich eine erste Annäherung auf Umweltbedingungen, die den meisten Mikroorganismen zunehmenden physiologischen Stress und Wachstumsbeschränkungen auferlegen, die Strategien und Anpassungen entwickelt haben, die es ihnen ermöglichen, dauerhaft unter diese Bedingungen nennen wir Extremophile. Die bekanntesten dieser Extreme existieren unter anderem in Form von Dauerfrost in Polar- und Bergregionen, dauerhaft kalten Tiefseeumgebungen, heißen Quellen und Tiefseeschloten, ultratrockenen Böden, wie der Atacama-Wüste, der tiefen Meeres- und Erdoberfläche unter der Oberfläche, sowie der kosmische Raum und die letzte Grenze. In den letzten zehn Jahren ist unser Wissen über und unser Interesse an der mikrobiellen Diversität und dem Lebensraumbereich von Extremophilen exponentiell gewachsen und hat konventionelle disziplinäre Grenzen überschritten.

Extremophile Mikroorganismen und ihre Lebensräume sind zwar ein wichtiges und zentrales Thema für die Extreme Microbiology, aber nicht ihr alleiniger Fokus. Mikroorganismen aller Art treffen auf natürlich veränderliche Bedingungen, die nicht dauerhaft sind, aber auch für kurze Zeit eine Herausforderung bleiben. Beispiele hierfür sind die drastischen pH-Änderungen während der Passage durch den menschlichen Darmtrakt, schwankende Temperaturgradienten, die pulsierende hydrothermale Strömungsregime charakterisieren, oder die täglichen sich ändernde Redoxregime in photosynthetischen Cyanobakterienmatten, die von einer Sauerstoffübersättigung während des Tages zu einer sulfidischen Anoxie in der Nacht wechseln. Die meisten Mikroorganismen, die diese Verschiebungen durchlaufen, würden sterben, wenn sie dauerhaft auf der falschen Seite dieser Kreisläufe positioniert wären, aber sie gedeihen in ihrer dynamischen Umgebung. Diese Variante von extremen Umgebungen und ihren mikrobiellen Bewohnern - was man mangels eines besseren Begriffs als extremotolerant bezeichnen könnte - ist in der Natur allgegenwärtig und wird von Extreme Microbiology entsprechend hervorgehoben.

Nicht zuletzt sind einige Umweltschwankungen so stark, intensiv oder lang anhaltend, dass die mikrobielle Aktivität und der Zellstoffwechsel vorübergehend ausgesetzt werden und die Art und das Ausmaß des Überlebens zum Hauptproblem werden, wie bei Austrocknung, Ionenschädigung oder Exposition gegenüber intensiven Strahlung. Sehr oft sind die Grenzen des Lebens und ständige oder schwankende Regime in der Natur fließende Grenzen, die sich auf überraschende und unvorhergesehene Weise ändern können. Extreme Microbiology wird diese äußeren Bereiche des Lebens kartieren, während wir sie in den kommenden Jahren besser kennenlernen.

Beschreibungen neuer Taxa und/oder ihrer Genomsequenzen (mit oder ohne zugehörige Metadaten) dürfen nur dann überprüft werden, wenn sie experimentell zeigen, dass sie zu neuen biologischen Erkenntnissen über den untersuchten Mikroorganismus in extremen Umgebungen führen. Standardmäßige Taxon- oder Genombeschreibungen bieten keine ausreichende wissenschaftliche Begründung für die Berücksichtigung im Abschnitt Extreme Microbiology und werden nicht berücksichtigt. Die Autoren möchten möglicherweise andere Publikationsorte in Betracht ziehen, die sich auf solche Beschreibungen spezialisiert haben.


1.5: Arten von Mikroorganismen - Biologie


Überblick über die Bakteriologie (Seite 1)

Die Bakterien sind eine Gruppe von einzelligen Mikroorganismen mit prokaryotisch Mobilfunkkonfiguration. Das genetische Material (DNA) prokaryontischer Zellen liegt ungebunden im Zytoplasma der Zellen vor. Es gibt keine Kernmembran, die das endgültige Merkmal von eukaryotischen Zellen ist, wie sie sich bilden, Pilze, Protisten, Pflanzen und Tiere. Bis vor kurzem waren Bakterien die einzige bekannte Art von prokaryotischen Zellen, und die mit ihrer Erforschung verbundene Disziplin der Biologie heißt Bakteriologie. In den 1980er Jahren, mit dem Aufkommen molekularer Techniken, die auf die Phylogenie des Lebens angewendet wurden, wurde eine weitere Gruppe von Prokaryonten definiert und informell "Archaebakterien" genannt. Diese Gruppe von Prokaryoten wurde inzwischen umbenannt Archaeen und wurde biologisch ausgezeichnet Domain Status auf der Ebene mit Bakterien und Eukarja. Die aktuelle Wissenschaft der Bakteriologie umfasst das Studium beider Domänen prokaryotischer Zellen, aber der Name "Bakteriologie" wird sich wahrscheinlich nicht ändern, um die Einbeziehung der Archaeen in die Disziplin widerzuspiegeln. Tatsächlich wurden viele Archaeen genauso intensiv und so lange untersucht wie ihre bakteriellen Gegenstücke, außer mit der Vorstellung, dass es sich um Bakterien handelte.


Abbildung 1. Das Cyanobakterium Anabaena. Amerikanische Gesellschaft für Mikrobiologie. Zwei (nicht ungewöhnliche) Ausnahmen, dass Prokaryoten einzellig und undifferenziert sind, werden in gesehen Anabaena: 1. Der Organismus lebt als vielzelliger Faden oder eine Zellkette. Prokaryoten werden als "einzellige Organismen" betrachtet, weil alle Zellen in einem Filament oder einer Kolonie vom gleichen Typ sind und jede einzelne Zelle ein exaktes Filament oder eine Kolonie bilden kann 2. Die vorherrschenden photosynthetischen (hellgelb-grünen) Zellen differenzieren sich in einen anderen Zelltyp: Die offensichtlich großen "leeren" Zellen, die gelegentlich entlang eines Filaments zu sehen sind, sind differenzierte Zellen, in denen Stickstofffixierung, aber keine Photosynthese stattfindet.

Als vor etwa 4 Milliarden Jahren das Leben auf der Erde entstand, waren die ersten Zelltypen, die sich entwickelten, prokaryontische Zellen. Ungefähr 2 Milliarden Jahre lang waren Zellen vom prokaryotischen Typ die einzige Lebensform auf der Erde. Die ältesten bekannten Sedimentgesteine ​​aus Grönland sind etwa 3,8 Milliarden Jahre alt. Die ältesten bekannten Fossilien sind 3,5 Milliarden Jahre alte prokaryontische Zellen, die in Westaustralien und Südafrika gefunden wurden. Die Natur dieser Fossilien und die chemische Zusammensetzung der Gesteine, in denen sie gefunden werden, weisen darauf hin littrophisch und fermentativ Stoffwechselmodi waren die ersten, die sich in frühen Prokaryonten entwickelten. Photosynthese in Bakterien etwas später, vor mindestens 3 Milliarden Jahren, entwickelt. Anoxygene Photosynthese (bakterielle Photosynthese, die anaerob ist und kein O . produziert2) voraus sauerstoffhaltige Photosynthese (Photosynthese vom Pflanzentyp, die O . liefert2). Oxygenische Photosynthese entstand aber auch in Prokaryoten, speziell in den Cyanobakterien, die Millionen von Jahren vor der Evolution der Grünalgen und Pflanzen existierten. Größere, kompliziertere eukaryotische Zellen erschienen erst viel später, vor 1,5 bis 2 Milliarden Jahren.


Abbildung 2. Opalescent Pool im Yellowstone-Nationalpark, Wyoming, USA. K. Todar. Die Bedingungen für das Leben in dieser Umgebung sind ähnlich wie auf der Erde vor über 2 Milliarden Jahren. In diesen Arten von heißen Quellen sind die orangen, gelben und braunen Farben auf pigmentierte photosynthetische Bakterien zurückzuführen, die die mikrobiellen Matten bilden. Die Matten wimmeln buchstäblich von Bakterien. Einige dieser Bakterien wie Synechokokken führen eine sauerstoffhaltige Photosynthese durch, während andere wie z Chloroflexus anoxygene Photosynthese betreiben. Andere nicht-photosynthetische Bakterien sowie thermophile und acidophile Archaea sind ebenfalls Bewohner der heißen Quellen.

Die Archaeen und Bakterien unterscheiden sich in ihrem Aufbau grundlegend von eukaryontischen Zellen, die immer einen membranumschlossenen Zellkern, mehrere Chromosomen und verschiedene andere membranöse Organellen wie Mitochondrien, Chloroplasten, den Golgi-Apparat, Vakuolen etc. enthalten. Im Gegensatz zu Pflanzen und Tieren und Bakterien sind einzellige Organismen, die sich nicht zu mehrzelligen Formen entwickeln oder differenzieren. Einige Bakterien wachsen in Filamenten oder Zellmassen, aber jede Zelle in der Kolonie ist identisch und kann unabhängig existieren. Die Zellen können benachbart sein, weil sie sich nach der Zellteilung nicht getrennt haben oder weil sie in einer gemeinsamen Hülle oder einem von den Zellen abgesonderten Schleim eingeschlossen geblieben sind, aber typischerweise gibt es keine Kontinuität oder Kommunikation zwischen den Zellen.

Der universelle Lebensbaum

Auf der Grundlage von Analyse kleiner ribosomaler RNA (ssrRNA), der Zeitgenosse Baum des Lebens führt zu drei zellulare "Domains": Archaeen, Bakterien, und Eukarja (Figur 3). Bakterien (früher bekannt als Eubakterien) und Archaeen (früher genannt Archaebakterien) teilen den prokaryontischen Typ der Zellkonfiguration, sind aber ansonsten nicht näher miteinander verwandt als mit der eukaryontischen Domäne, Eukarja. Zwischen den beiden Prokaryoten, Archaeen sind offenbar enger verwandt mit Eukarja als die sind Bakterien. Eukarja besteht aus allen eukaryontischen Zelltypen, einschließlich Protista, Pilzen, Pflanzen und Tieren.


Abbildung 3. Der universelle Lebensbaum, wie er aus der Sequenzierung von ssrRNA abgeleitet wurde. N. Tempo. Beachten Sie die drei Hauptbereiche lebender Organismen: Archaea, Bakterien und Eucarya. Der "evolutionäre Abstand" zwischen zwei Organismen ist proportional zum messbaren Abstand zwischen dem Ende eines Zweiges zu einem Knoten zum Ende eines Vergleichszweiges. Zum Beispiel in Eucarya, Menschen (Homo) sind näher verwandt mit Mais (Zea) als Schleimpilze (Diktyostell) oder in Bakterien, E coli ist näher verwandt mit Agrobakterium als zu Therme.

Größe und Verteilung von Bakterien und Archaeen

Die meisten prokaryontischen Zellen sind im Vergleich zu eukaryontischen Zellen sehr klein. Eine typische Bakterienzelle hat einen Durchmesser oder eine Breite von etwa 1 Mikrometer, während die meisten eukaryotischen Zellen einen Durchmesser von 10 bis 100 Mikrometer aufweisen. Eukaryontische Zellen haben ein viel größeres Zytoplasmavolumen und ein viel geringeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis als prokaryontische Zellen. Eine typische prokaryontische Zelle hat etwa die Größe eines eukaryontischen Mitochondriums. Da Prokaryonten zu klein sind, um sie nur mit Hilfe eines Mikroskops sehen zu können, wird normalerweise nicht erkannt, dass sie die häufigste Lebensform auf dem Planeten sind, sowohl in Bezug auf die Biomasse als auch auf die Gesamtzahl der Arten. Im Meer beispielsweise machen Prokaryonten 90 Prozent des Gesamtgewichts aller Organismen aus. In einem einzigen Gramm fruchtbaren landwirtschaftlichen Bodens können mehr als 10 9 Bakterienzellen vorhanden sein, die alle eukaryontischen Zellen um 10.000 übertreffen: 1. Etwa 3.000 verschiedene Bakterien- und Archaeenarten werden erkannt, aber diese Zahl ist wahrscheinlich weniger als ein Prozent von alle Arten in der Natur. Diese unbekannten Prokaryoten, die weit über unentdeckte oder unerforschte Pflanzen hinausgehen, sind eine enorme Reserve an genetischem Material und genetischer Information in der Natur, die auf ihre Nutzung wartet.

Prokaryonten kommen in allen Lebensräumen vor, in denen Eukaryonten leben, aber auch in vielen natürlichen Umgebungen, die für eukaryontische Zellen als zu extrem oder unwirtlich gelten. Somit werden die äußeren Grenzen des Lebens auf der Erde (am heißesten, kältesten, trockensten usw.) normalerweise durch die Existenz von Prokaryonten definiert. Wo Eukaryonten und Prokaryonten zusammenleben, kann es zu gegenseitigen Assoziationen zwischen den Organismen kommen, die es beiden ermöglichen, zu überleben oder zu gedeihen. Die Organellen von Eukaryoten (Mitochondrien und Chloroplasten) gelten als Überreste von Bakterien, die in der evolutionären Vergangenheit in primitive Eukaryoten eingedrungen sind oder von ihnen eingefangen wurden. Zahlreiche heute existierende Arten von eukaryotischen Zellen werden von endosymbiotischen Prokaryonten bewohnt.

Aus metabolischer Sicht sind die Prokaryonten außerordentlich vielfältig und weisen verschiedene Stoffwechselarten auf, die bei Eukaryonten selten oder nie vorkommen. Zum Beispiel die biologischen Prozesse von Stickstoff-Fixierung (Umwandlung von atmosphärischem Stickstoffgas in Ammoniak) und Methanogenese (Methanproduktion) sind metabolisch einzigartig für Prokaryonten und haben einen enormen Einfluss auf die Stickstoff- und Kohlenstoffkreisläufe in der Natur. Einzigartige Mechanismen für die Energieproduktion und Photosynthese werden auch bei den Archaeen und Bakterien beobachtet.

Das Leben von Pflanzen und Tieren hängt von den Aktivitäten der Bakterienzellen ab. Bakterien und Archaeen gehen verschiedene Arten von symbiotischen Beziehungen mit Pflanzen und Tieren ein, von denen normalerweise beide Organismen profitieren, obwohl einige Bakterien Krankheitserreger sind.

Die metabolischen Aktivitäten von Prokaryoten in Bodenlebensräumen haben einen enormen Einfluss auf die Bodenfruchtbarkeit, der sich auf landwirtschaftliche Praktiken und Ernteerträge auswirken kann. In der globalen Umwelt sind Prokaryonten absolut notwendig, um die Kreisläufe der Elemente anzutreiben, aus denen lebende Systeme bestehen, d. h. die Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelkreisläufe. Die Ursprünge der Pflanzenzell-Chloroplasten und der (sauerstoffhaltigen) Photosynthese vom Pflanzentyp liegen in Prokaryonten. Der größte Teil des atmosphärischen Sauerstoffs der Erde könnte von freilebenden Bakterienzellen produziert worden sein. Die Bakterien fixieren Stickstoff und eine erhebliche Menge CO2, sowie.

Bakterien oder Bakterienprodukte (einschließlich ihrer Gene) können verwendet werden, um den Ernteertrag oder die Pflanzenresistenz gegen Krankheiten zu erhöhen oder um Pflanzenkrankheiten zu heilen oder zu verhindern. Zu den bakteriellen Produkten gehören Antibiotika zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten sowie Komponenten für Impfstoffe zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten.Aufgrund ihrer Einfachheit und unseres relativen Verständnisses ihrer biologischen Prozesse bieten die Bakterien geeignete Labormodelle für das Studium der Molekularbiologie, Genetik und Physiologie aller Zelltypen, einschließlich pflanzlicher und tierischer Zellen.


Was sind Bakterien und was machen sie?

Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Organismen, die zu Millionen in jeder Umgebung existieren, sowohl innerhalb als auch außerhalb anderer Organismen.

Einige Bakterien sind schädlich, aber die meisten dienen einem nützlichen Zweck. Sie unterstützen viele Lebensformen, sowohl pflanzliche als auch tierische, und werden in industriellen und medizinischen Prozessen verwendet.

Es wird angenommen, dass Bakterien vor etwa 4 Milliarden Jahren die ersten Organismen auf der Erde waren. Die ältesten bekannten Fossilien stammen von bakterienähnlichen Organismen.

Bakterien können die meisten organischen und einige anorganische Verbindungen als Nahrung verwenden, und einige können extreme Bedingungen überleben.

Ein wachsendes Interesse an der Funktion des Darmmikrobioms wirft ein neues Licht auf die Rolle von Bakterien für die menschliche Gesundheit.

Share on Pinterest Bakterien sind einzellige Organismen.

Bakterien sind einzellige Organismen, die weder Pflanzen noch Tiere sind.

Sie sind meist nur wenige Mikrometer lang und leben in Millionengemeinschaften zusammen.

Ein Gramm Erde enthält typischerweise etwa 40 Millionen Bakterienzellen. Ein Milliliter Süßwasser enthält normalerweise etwa eine Million Bakterienzellen.

Es wird geschätzt, dass die Erde mindestens 5 Nicht-Millionen-Bakterien enthält, und ein Großteil der Biomasse der Erde besteht vermutlich aus Bakterien.

Es gibt viele verschiedene Arten von Bakterien. Eine Möglichkeit, sie zu klassifizieren, ist die Form. Es gibt drei Grundformen.

  • Kugelförmig: Bakterien, die wie eine Kugel geformt sind, werden Kokken genannt, und ein einzelnes Bakterium ist eine Kokke. Beispiele sind die Streptokokken-Gruppe, die für „Streptokokken“ verantwortlich ist.
  • Stäbchenförmig: Diese werden als Bazillen (Singulärer Bazillus) bezeichnet. Einige stäbchenförmige Bakterien sind gekrümmt. Diese werden als Vibrio bezeichnet. Beispiele für stäbchenförmige Bakterien sind Bacillus anthracis (B. anthrazit) oder Milzbrand.
  • Spirale: Diese werden als Spirilla (singulärer Spirillus) bezeichnet. Wenn ihre Spirale sehr eng ist, werden sie als Spirochäten bezeichnet. Leptospirose, Lyme-Borreliose und Syphilis werden durch Bakterien dieser Form verursacht.

Es gibt viele Variationen innerhalb jeder Formgruppe.

Bakterienzellen unterscheiden sich von Pflanzen- und Tierzellen. Bakterien sind Prokaryoten, das heißt, sie haben keinen Zellkern.

Eine Bakterienzelle umfasst:

  • Kapsel: Eine Schicht, die sich bei einigen Bakterien an der Außenseite der Zellwand befindet.
  • Zellwand: Eine Schicht, die aus einem Polymer namens Peptidoglycan besteht. Die Zellwand gibt den Bakterien ihre Form. Es befindet sich außerhalb der Plasmamembran. Bei einigen Bakterien, die als grampositive Bakterien bezeichnet werden, ist die Zellwand dicker.
  • Plasmamembran: Diese befindet sich in der Zellwand, erzeugt Energie und transportiert Chemikalien. Die Membran ist durchlässig, das heißt, Stoffe können sie passieren.
  • Zytoplasma: Eine gallertartige Substanz innerhalb der Plasmamembran, die genetisches Material und Ribosomen enthält.
  • DNA: Diese enthält alle genetischen Anweisungen, die bei der Entwicklung und Funktion des Bakteriums verwendet werden. Es befindet sich im Zytoplasma.
  • Ribosomen: Hier werden Proteine ​​hergestellt oder synthetisiert. Ribosomen sind komplexe Partikel, die aus RNA-reichen Granula bestehen.
  • Flagellum: Dies wird für die Bewegung verwendet, um einige Arten von Bakterien anzutreiben. Es gibt einige Bakterien, die mehrere haben können.
  • Pili: Diese haarähnlichen Anhängsel an der Außenseite der Zelle ermöglichen es ihr, an Oberflächen zu haften und genetisches Material auf andere Zellen zu übertragen. Dies kann zur Ausbreitung von Krankheiten beim Menschen beitragen.

Bakterien ernähren sich auf unterschiedliche Weise.

Heterotrophe Bakterien oder Heterotrophe beziehen ihre Energie durch den Verzehr von organischem Kohlenstoff. Die meisten absorbieren totes organisches Material, wie zersetzendes Fleisch. Einige dieser parasitären Bakterien töten ihren Wirt, während andere ihnen helfen.

Autotrophe Bakterien (oder einfach nur Autotrophe) stellen ihre eigene Nahrung her, entweder durch:

  • Photosynthese unter Verwendung von Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid oder
  • Chemosynthese unter Verwendung von Kohlendioxid, Wasser und Chemikalien wie Ammoniak, Stickstoff, Schwefel und anderen

Bakterien, die Photosynthese betreiben, werden Photoautotrophe genannt. Einige Arten, zum Beispiel Cyanobakterien, produzieren Sauerstoff. Diese spielten wahrscheinlich eine entscheidende Rolle bei der Bildung des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre. Andere, wie Heliobakterien, produzieren keinen Sauerstoff.

Diejenigen, die Chemosynthese verwenden, werden als Chemoautotrophe bezeichnet. Diese Bakterien werden häufig in Meeresschloten und in den Wurzeln von Hülsenfrüchten wie Luzerne, Klee, Erbsen, Bohnen, Linsen und Erdnüssen gefunden.

Bakterien kommen in Böden, Wasser, Pflanzen, Tieren, radioaktiven Abfällen, tief in der Erdkruste, arktischem Eis und Gletschern sowie heißen Quellen vor. Es gibt Bakterien in der Stratosphäre, zwischen 10 und 30 Meilen hoch in der Atmosphäre, und in den Meerestiefen bis zu einer Tiefe von 32.800 Fuß oder 10.000 Metern.

Aerobes oder aerobe Bakterien können nur dort wachsen, wo Sauerstoff vorhanden ist. Einige Arten können Probleme für die menschliche Umwelt verursachen, wie Korrosion, Verschmutzung, Probleme mit der Wasserklarheit und schlechte Gerüche.

Anaerobier oder anaerobe Bakterien können nur dort wachsen, wo kein Sauerstoff vorhanden ist. Beim Menschen ist dies meist im Magen-Darm-Trakt der Fall. Sie können auch Gas, Gangrän, Tetanus, Botulismus und die meisten Zahninfektionen verursachen.

Fakultative Anaerobier oder fakultativ anaerobe Bakterien können entweder mit oder ohne Sauerstoff leben, bevorzugen jedoch Umgebungen mit Sauerstoff. Sie kommen hauptsächlich im Boden, im Wasser, in der Vegetation und in einigen normalen Flora von Mensch und Tier vor. Beispiele beinhalten Salmonellen.

Mesophile oder mesophile Bakterien sind die Bakterien, die für die meisten menschlichen Infektionen verantwortlich sind. Sie gedeihen bei gemäßigten Temperaturen um die 37 °C. Dies ist die Temperatur des menschlichen Körpers.

Beispiele beinhalten Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus Novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, und Clostridium kluyveri.

Die menschliche Darmflora oder das Darmmikrobiom enthält nützliche mesophile Bakterien, wie z Lactobacillus acidophilus.

Extremophile oder extremophile Bakterien können Bedingungen standhalten, die für die meisten Lebensformen als zu extrem gelten.

Thermophile können bei hohen Temperaturen von bis zu 75 bis 80°C leben, und Hyperthermophile können bei Temperaturen bis zu 113 °C überleben.

Tief im Ozean leben Bakterien in völliger Dunkelheit durch Thermalquellen, wo sowohl Temperatur als auch Druck hoch sind. Sie stellen ihre eigene Nahrung her, indem sie Schwefel oxidieren, der aus der Tiefe der Erde stammt.


Schau das Video: Biologi 1, Etologi 5 (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Tygoshakar

    Die gleiche Art der Urbanisierung

  2. Marsh

    Mona Uhr !!

  3. Lazarus

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  4. Melville

    Ich entschuldige mich, aber das ist nicht absolut notwendig für mich.



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