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Labor 4: Zählung von Mikroorganismen - Biologie

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Labor 4: Zählung von Mikroorganismen

Definitionen:

Quantitative Analyse
Analyse, bei der eine Keimzahl bestimmt wird

Qualitative Analyse
Analyse, bei der die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Organismus bestimmt wird

KBE
Koloniebildende Einheiten

COA
Bescheinigung über die Analyse

Dieser Teil ist eine repräsentative Probe und liefert ein genaues und umfassendes Ergebnis.

Wenn Sie ein Ergebnis melden, bei dem keine Organismen nachgewiesen werden, schreibt der Meldestandard vor, dass Sie keine Null melden können, sondern <1 melden müssen.

Da Proben zu Testzwecken verdünnt werden, muss diese Verdünnung auch bei der Ergebnismeldung berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise in einer Verdünnung von 1:10 keine Kolonien nachgewiesen werden, wäre das Ergebnis <10.

Dieses Ergebnis ist das niedrigste meldepflichtige Ergebnis, bei dem keine Organismen nachgewiesen wurden.

Siehe Auszug aus ISO 7218, „Microbiology of Food and Animal Feeding Stuffs — General Rules for Microbiological Examinations“:

„9.3.5.3.2 Wenn die beiden Schalen auf Höhe der Prüfprobe (flüssige Produkte) oder der Ausgangssuspension (andere Produkte) keine Kolonien enthalten, ist das Ergebnis wie folgt auszudrücken:
weniger als 1 Mikroorganismus pro Milliliter (flüssige Produkte)
weniger als 1/d Mikroorganismen pro Gramm (andere Produkte)
(wobei d der Verdünnungsfaktor der anfänglichen Suspension ist)“

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Keimzahl den oberen zählbaren Bereich der Testmethode erreicht hat. Die Zählungen sind TNTC (zu zahlreich zum Zählen) und werden daher als mehr als (>) des oberen zählbaren Bereichs des Tests angegeben.

Wenn Zählungen den empfohlenen zählbaren Bereich überschreiten, aber gezählt werden können, wird das Ergebnis mit einem „E“ gemeldet, um anzuzeigen, dass die Zählung außerhalb des empfohlenen zählbaren Bereichs liegt.

Das Berichtsformat der Ergebnisse wird durch die ISO-Norm 7218, „Mikrobiologie von Lebensmitteln und Futtermitteln – Allgemeine Regeln für mikrobiologische Untersuchungen“ vorgegeben.

Diese Norm schreibt Folgendes vor:
In flüssigen Proben ist die unterste Nachweisgrenze für das Fehlen von Wachstum <1.

Da zum Testen der Probe eine Verdünnung von festen Nahrungsmitteln vorgenommen wird, beträgt die niedrigste Nachweisgrenze für das Fehlen von Wachstum <10.

Da ein repräsentativer Teil einer Probe analysiert wird, zeigen die Ergebnisse, dass in dem getesteten Probenteil kein Wachstum erzielt wurde.
Ein Ergebnis von „kein Wachstum“ oder „Null“ ist daher wissenschaftlich nicht genau, da die Probenverdünnung nicht gemeldet oder berücksichtigt wird.

Das ‚E‘ = geschätzt
Die meisten quantitativen Referenzmethoden haben einen empfohlenen Bereich von berichtspflichtigen Ergebnissen. Wenn Zählungen außerhalb dieses Bereichs gemeldet werden, wird dies mit dem Symbol „E“ angezeigt. Diese Zählung stellt die tatsächlich gezählten Kolonien dar, bei denen die endgültige Zählung außerhalb des empfohlenen Meldebereichs liegt.

Beispiel:
Der zählbare Bereich für TVC (Total Viable Count) beträgt 30-300 KBE/g pro Verdünnung. Die Ergebnisse auf dem COA lauten wie folgt für die folgenden Zählungen:
Durchschnittliche KBE-Zahl = 10 – Ergebnisse = 10 E
Durchschnittliche KBE-Zahl = 350 – Ergebnisse = 350 E
(Der Einfachheit halber wurde im obigen Beispiel kein Verdünnungsfaktor aufgenommen)

Bitte beachten Sie, dass wir alle unsere Ergebnisse gemäß der internationalen Norm ISO 7218, „Mikrobiologie von Lebensmitteln und Futtermitteln – Allgemeine Regeln für mikrobiologische Untersuchungen“ angeben.

Bitte beachten Sie die Punkte 9.3.5.3.1 und 9.3.5.3.2, in denen zur Berechnung und Meldung der Ergebnisse (siehe unten) Folgendes ausgeführt wird:

„9.3.5 Ergebnisdarstellung
9.3.5.3 Geschätzte Anzahl
9.3.5.3.1 Wenn die beiden Schalen auf Höhe der Prüfprobe (flüssige Produkte) oder der Ausgangssuspension (andere Produkte) weniger als 15 Kolonien enthalten, berechnen Sie das arithmetische Mittel y der auf zwei Schalen gezählten Kolonien.
Drücken Sie das Ergebnis wie folgt aus:
für flüssige Produkte: geschätzte Anzahl Mikroorganismen pro Milliliter NE = y
für die anderen Produkte: geschätzte Anzahl Mikroorganismen pro Gramm NE = y/d
(wobei d der Verdünnungsfaktor der anfänglichen Suspension ist).“

9.3.5.3.2 Enthalten die beiden Schalen auf Höhe der Prüfprobe (flüssige Produkte) bzw. der Ausgangssuspension (andere Produkte) keine Kolonien, ist das Ergebnis wie folgt auszudrücken:
weniger als 1 Mikroorganismus pro Milliliter (flüssige Produkte)
weniger als 1/d Mikroorganismen pro Gramm (andere Produkte)
(wobei d der Verdünnungsfaktor der anfänglichen Suspension ist).“

Vorläufige Ergebnisse weisen auf abgeschlossene Analysen hin. Sie können auch Ergebnisse anzeigen, die noch nicht abgeschlossen und ausstehend sind.

Auf Wunsch des Auftraggebers können vorläufige Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden. Sie können vom Auftraggeber verwendet werden, um weitere Prüfanforderungen festzulegen. Sie können vom Labor verwendet werden, um dem Kunden Ergebnisse zu übermitteln, bevor der Abschlussbericht erstellt werden kann.

Wenn vorläufige Ergebnisse in Form eines Analysenzertifikats bereitgestellt werden, werden diese nicht unterschrieben. Eine Unterschrift zeigt an, dass die Ergebnisse und die Anfrage von einem technischen Unterzeichner überprüft wurden und dass die Ergebnisse vollständig sind.

Bestimmte Referenzmethoden sehen vor, dass Proben mit mutmaßlich positiven Ergebnissen einer weiteren Bestätigung bedürfen. Die Bestätigung ist daher eine Verpflichtung, die Methode abzuschließen und das Endergebnis als „Positiv“ oder „Erkannt“ zu melden.

Ergebnisse, die keine mutmaßlichen Kolonien aufweisen, sind gemäß dem Verfahren vollständig. Für diese Proben kann keine weitere Bestätigung durchgeführt werden und es ist daher kein zusätzliches Ergebnis oder eine zusätzliche Gebühr für die Bestätigung erforderlich.

Die Ergebnisse und der mit der Durchführung der Rückmeldungen verbundene Mehraufwand werden daher getrennt.

NR weist auf ein nicht meldepflichtiges Ergebnis hin und wird in der Ergebnisspalte des COA angegeben. Ergebnisse können aus einer Reihe von Gründen nicht gemeldet werden.

NR wird gemeldet, wenn die erhaltenen Ergebnisse nicht mikrobiologisch einwandfrei sind, z. B. die Zahlen nicht innerhalb der im Labor akzeptablen Grenzen liegen oder die Lebensmittelmatrix das Testmedium beeinflusst hat, was dazu führt, dass die gezählten Kolonien keine typischen Bakterienmerkmale oder Ergebnisse aufweisen.

Im Fall von NR entfallen die Kosten für diese spezielle Analyse und es wird empfohlen, diese spezielle Probe erneut zur Analyse einzureichen, um schlüssige Ergebnisse zu erhalten.


Überblick über den Mikrobiologie-Grundkurs

In diesem Kurs lernen die Studierenden die theoretischen und praktischen Aspekte der folgenden Experimente, deren Details in Tabelle 1 aufgeführt sind:

Isolierung von Mikroorganismen aus Lebensmittelproben

Identifizierung der Spezies und Gattung unbekannter Bakterien durch eine Reihe von Experimenten mit Gram-Färbung, Wachstum auf selektiven und differentiellen Medien, Oxidase-Test und API20E-Test

Vergleich der Wirkung der Antibiotika Ampicillin und Kanamycin auf grampositive und gramnegative Bakterien


Neuigkeiten und Veranstaltungen

Gibt es einen Unterschied zwischen der Behandlung am Point of Use und den Anweisungen zur Vorreinigung?

Gebrauchsanweisungen (IFU) können in vielen verschiedenen Formen und Größen vorliegen, und wenn man sich diese Dokumente ansieht, kann der Begriff „Vorreinigung“ in verschiedenen Phasen mehrmals auftauchen.

Dekontamination von persönlicher Schutzausrüstung (PSA): Methylenblau und Licht inaktivieren das schwere akute respiratorische Coronavirus-Virus 2 (SARS-CoV-2) auf N95-Atemschutzmasken und medizinischen Masken unter Beibehaltung der Integrität und Passform

Die Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) hat zu einem Mangel an persönlicher Schutzausrüstung (PSA) geführt, was den dringenden Bedarf an einfachen, effizienten und kostengünstigen Methoden zur Dekontamination von Masken und Atemschutzmasken unterstreicht.

MDM West 2021 – Anaheim, CA

Veranstaltungsdatum: 10. August 2021

JETZT REGISTRIEREN >> Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass Nelson Labs zusammen mit unserer Schwesterfirma Sterigenics auf der Messe MDM West 2021 in 2021 ausstellen wird.

Nelson Laboratories, LLC
6280 S. Redwood Rd.
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Verbunden mit der chinesischen Universität

Qiu ist Ärztin aus Tianjin, China, die 1996 zum Aufbaustudium nach Kanada kam. Sie ist noch immer der dortigen Universität angeschlossen und hat im Laufe der Jahre viele Studenten zu ihrer Arbeit geholt.

Derzeit Leiter der Abteilung Impfstoffentwicklung und antivirale Therapien im Special Pathogens Program im Labor, ist Qiu's Hauptgebiet die Immunologie. Ihre Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Impfstoffen, Postexpositionstherapeutika und die Schnelldiagnostik von Viren wie Ebola.

Sie ist außerdem außerordentliche Professorin am Department of Medical Microbiology der University of Manitoba.

Cheng arbeitet auch als Biologe im Labor. Er hat Forschungsarbeiten zu HIV-Infektionen, dem schweren akuten respiratorischen Syndrom (SARS), E. coli-Infektionen und dem Creutzfeldt-Jakob-Syndrom veröffentlicht.

Die RCMP hat eine Empfehlung erhalten von der Public Health Agency of Canada (PHAC) am 24. Mai.

"Basierend auf den bisher erhaltenen Informationen hat die RCMP festgestellt, dass derzeit keine Gefahr für die öffentliche Sicherheit besteht", sagte Robert Cyrenne am Donnerstag in einer E-Mail an CBC News.

PHAC beschreibt es als Richtlinienverstoß und "administrative Angelegenheit" und sagt, die Abteilung unternehme Schritte, um es "schnell zu lösen", sagte Eric Morrissette, der Leiter der Medienarbeit der Gesundheitsbehörde, aus Ottawa.

Niemand sei verhaftet oder zu Hause eingesperrt, fügte er hinzu.

Auf die Frage nach einer Antwort auf die neuesten Details sagte Morrissette, es werde "aus Datenschutzgründen" keinen weiteren Kommentar geben

Eine Sprecherin von Gesundheitsministerin Ginette Petitpas Taylor sagte, sie sei sich einer „administrativen Untersuchung“ im Labor bewusst, hat aber keinen Kommentar dazu.

"Wir können den Kanadiern versichern, dass für die kanadische Öffentlichkeit absolut kein Risiko besteht und dass die Arbeit der NML zur Unterstützung der Gesundheit und Sicherheit aller Kanadier fortgesetzt wird", sagte Kommunikationsdirektor Mathieu Filion am Samstag in einer E-Mail.

Matthew Gilmour, wissenschaftlicher Generaldirektor des NML, reagierte nicht auf eine Bitte um Stellungnahme.

Ein Sprecher der Canada Border Services Agency sagte, das Ministerium werde weder bestätigen noch dementieren, ob jemand festgenommen wurde oder gegen ihn ermittelt wird. Diese Informationen wären nur öffentlich, wenn Anklage erhoben wird, sagte Judith Gadbois-St-Cyr in einer E-Mail am Donnerstag.

Niemand von der chinesischen Botschaft war für eine Stellungnahme zu erreichen.


VERSCHIEDENE ARTEN VON MEDIEN, DIE IM MIKROBIOLOGIELABOR VERWENDET WERDEN

Kulturmedien enthalten Nährstoffe und physikalische Wachstumsparameter, die für das mikrobielle Wachstum notwendig sind. Alle Mikroorganismen können nicht in einem einzigen Kulturmedium wachsen und tatsächlich können viele in keinem bekannten Kulturmedium wachsen. Organismen, die in künstlichem Kulturmedium nicht wachsen können, werden als obligate Parasiten bezeichnet. Mykobakterium Aussatz, Rickettsien, Chlamydien und Treponema pallidumareobligatorische Parasiten. Bakterienkulturmedien können basierend auf Zusammensetzung, Konsistenz und Zweck unterschieden werden.

KLASSIFIZIERUNG VON KULTURMEDIEN, DIE IM MIKROBIOLOGIELABOR AUFGRUND DER KONSISTENZ VERWENDET WERDEN

  1. Festes Medium: – Festes Medium enthält Agar in einer Konzentration von 1,5-2,0% oder ein anderes, meist inertes Verfestigungsmittel. Festes Medium hat eine physikalische Struktur und ermöglicht Bakterien auf physikalisch informative oder nützliche Weise (z. B. als Kolonien oder in Streifen) zu wachsen. Festes Medium ist nützlich zum Isolieren von Bakterien oder zum Bestimmen der Kolonieeigenschaften des Isolats.
  2. Halbfeste Medien: – Sie werden mit Agar in Konzentrationen von 0,5% oder weniger hergestellt. Sie haben eine weiche, puddingartige Konsistenz und eignen sich zur Kultivierung von mikroaerophilen Bakterien oder zur Bestimmung der Bakterienmotilität.
  3. Flüssiges (Brühe) Medium: – Diese Medien enthalten bestimmte Mengen an Nährstoffen, aber keine Spuren von Geliermitteln wie Gelatine oder Agar. Das Nährmedium dient verschiedenen Zwecken, wie der Vermehrung einer großen Anzahl von Organismen, Fermentationsstudien und verschiedenen anderen Tests. z.B. Zuckerfermentationstests, MR-VR-Brühe.

KLASSIFIZIERUNG VON KULTURMEDIEN NACH DER BASIS DER ZUSAMMENSETZUNG

  1. Synthetisches oder chemisch definiertes Medium: – Ein chemisch definiertes Medium ist eines, das aus gereinigten Inhaltsstoffen hergestellt wird und dessen genaue Position daher bekannt ist.
  2. Nicht-synthetisches oder chemisch nicht definiertes Medium: – Nicht-synthetisches Medium enthält mindestens eine Komponente, die weder gereinigt noch vollständig charakterisiert oder sogar von Charge zu Charge vollständig konsistent ist. Oft handelt es sich dabei um teilweise verdaute Proteine ​​aus verschiedenen Organismenquellen. Nährbrühe wird beispielsweise aus Hefekulturen gewonnen.

KLASSIFIZIERUNG VON BAKTERIELLEN KULTURMEDIEN NACH ZWECK/ FUNKTIONELLER VERWENDUNG/ ANWENDUNG

Viele Spezialmedien werden benötigt, um die Erkennung, Auszählung und Isolierung bestimmter Bakterienarten zu erleichtern. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, stehen zahlreiche Medien zur Verfügung.

  1. Allzweckmedien/ Basismedien: – Basalmedien sind im Grunde einfache Medien, die die meisten nicht anspruchsvollen Bakterien unterstützen. Als Basalmedium kommen Peptonwasser, Nährbrühe und Nähragar in Frage. Diese Medien werden im Allgemeinen zur Primärisolierung von Mikroorganismen verwendet.
  2. Angereichertes Medium (Wachstumsfaktoren hinzugefügt): – Die Zugabe von zusätzlichen Nährstoffen in Form von Blut, Serum, Eigelb usw. zum Basalmedium macht sie zu angereicherten Medien. Angereicherte Medien werden verwendet, um ernährungsphysiologisch anspruchsvolle (anspruchsvolle) Bakterien zu züchten. Blutagar, Schokoladenagar, Loeffler-Serum-Steigung usw. sind nur einige der angereicherten Medien. Blutagar wird hergestellt durch Zugabe von 5-10% (bezogen auf das Volumen) Blut zu einer Blutagarbasis. Schokoladenagar wird auch als erhitzter Blutagar oder lysierter Blutagar bezeichnet.
  3. Selektive und Anreicherungsmedien: – Sie wurden entwickelt, um unerwünschte kommensale oder kontaminierende Bakterien zu hemmen und helfen, Krankheitserreger aus einer Bakterienmischung zu gewinnen. Während selektive Medien auf Agar basieren, haben Anreicherungsmedien eine flüssige Konsistenz. Beide Medien dienen demselben Zweck. Alle Agarmedien können durch Zugabe bestimmter Hemmstoffe, die den interessierenden Krankheitserreger nicht beeinflussen, selektiv gemacht werden. Verschiedene Ansätze, um ein Medium selektiv zu machen, umfassen die Zugabe von Antibiotika, Farbstoffen, Chemikalien, die Änderung des pH-Werts oder eine Kombination davon. –Selektives Medium: –Differentielle Wachstumsunterdrückung. Das selektive Medium wurde entwickelt, um das Wachstum einiger Mikroorganismen zu unterdrücken, während es das Wachstum anderer ermöglicht. Das selektive Medium ist ein (festes) Medium auf Agarbasis, so dass einzelne Kolonien isoliert werden können.

Beispiele für selektive Medien sind:

  • Thayer Martin Agar zur Gewinnung von N. gonorrhoeae enthält die Antibiotika Vancomycin, Colistin und Nystatin.
  • Mannitol-Salz-Agar und Salz-Milch-Agar zur Gewinnung von S. aureus enthalten 10 % NaCl.
  • Kaliumtellurit-Medium, das zur Gewinnung von C. diphtheriae verwendet wird, enthält 0,04 % Kaliumtellurit.
  • MacConkey's Agar, der für Enterobacteriaceae-Mitglieder verwendet wird, enthält Gallensalz, das die meisten grampositiven Bakterien hemmt.
  • Pseudogel-Agar (Cetrimid-Agar), das zur Gewinnung von P. aeruginosa verwendet wird, enthält Cetrimid (Antiseptikum).
  • Crystal Violet Blood Agar zur Gewinnung von S. pyogenes enthält 0,0002% Kristallviolett.
  • Lowenstein Jensen Medium, das zur Wiederherstellung von M. tuberculosis verwendet wird, wird durch den Einbau von Malachitgrün selektiv gemacht.
  • Wilson- und Blair-Agar zur Gewinnung von S. typhi wird durch Zugabe des Farbstoffs Brillantgrün selektiv gemacht.
  • Selektive Medien wie TCBS-Agar, die zur Isolierung von V. cholerae aus Stuhlproben verwendet werden, haben einen erhöhten pH-Wert (8,5–8,6), der die meisten anderen Bakterien hemmt. –Anreicherungskulturmedium: –Anreicherungsmedium wird verwendet, um die relative Konzentration bestimmter Mikroorganismen in der Kultur vor dem Ausplattieren auf festes selektives Medium zu erhöhen. Im Gegensatz zu selektiven Medien wird eine Anreicherungskultur typischerweise als Nährmedium verwendet. Anreicherungsmedien sind flüssige Medien, die auch zur Hemmung von Kommensalen in der klinischen Probe dienen. Selenit-F-Brühe, Tetrathionat-Brühe und alkalisches Peptonwasser (APW) werden verwendet, um Krankheitserreger aus Kotproben zu gewinnen.
  1. Differenzial/ Anzeigemedium: – Bestimmte Medien sind so konzipiert, dass unterschiedliche Bakterien anhand ihrer Koloniefarbe erkannt werden können. Verschiedene Ansätze umfassen den Einbau von Farbstoffen, Stoffwechselsubstraten usw., so dass die Bakterien, die sie verwenden, als verschiedenfarbige Kolonien erscheinen. Solche Medien werden Differenzmedien oder Indikatormedien genannt. Differentielle Medien ermöglichen das Wachstum von mehr als einem interessierenden Mikroorganismus, jedoch mit morphologisch unterscheidbaren Kolonien.

Beispiele für Differenzmedien sind:

  • Mannit-Salz-Agar (Mannitol-Fermentation = gelb)
  • Blutagar (verschiedene Hämolysearten, d. h. α-, β- und γ-Hämolyse)
  • Mac-Conkey-Agar (Laktose-Fermenter, rosa Kolonien, während Nicht-Laktose-Fermenter blasse oder farblose Kolonien produzieren.
  • TCBS (Vibrio cholerae produziert aufgrund der Fermentation von Saccharose gelbe Kolonien)
  1. Transportmedien: – Klinische Proben müssen unmittelbar nach der Entnahme ins Labor transportiert werden, um ein übermäßiges Wachstum von kontaminierenden Organismen oder Kommensalen zu verhindern. Dies kann durch den Einsatz von Transportmedien erreicht werden. Solche Medien verhindern das Austrocknen (Austrocknen) der Probe, halten das Pathogen-Verhältnis im Kommensalen und hemmen das übermäßige Wachstum unerwünschter Bakterien. Einige dieser Medien (Stuarts und Amies) haben eine halbfeste Konsistenz. Die Zugabe von Aktivkohle dient der Neutralisierung von Hemmfaktoren.

* Cary Blair Transportmedium und Venkatraman Ramakrishnan (VR) Medium werden verwendet, um Fäkalien von Patienten mit Verdacht auf Cholera zu transportieren.

* Die gepufferte Glycerin-Kochsalzlösung von Sach wird zum Transport von Fäkalien von Patienten verwendet, bei denen der Verdacht auf eine bakterielle Ruhr besteht.

* Hecht-Medium wird verwendet, um Streptokokken aus Rachenproben zu transportieren.

  1. Anaerobe Medien: Anaerobe Bakterien benötigen für ihr Wachstum spezielle Medien, da sie einen geringen Sauerstoffgehalt, ein reduziertes Oxidations-Reduktionspotential und zusätzliche Nährstoffe benötigen.

Medien für Anaerobier müssen möglicherweise mit Nährstoffen wie Hämin und Vitamin K ergänzt werden. Solche Medien müssen möglicherweise auch physikalisch oder chemisch reduziert werden. Das Sieden des Mediums dient dazu, jeglichen gelösten Sauerstoff auszutreiben. Durch Zugabe von 1 % Glucose, 0,1 % Thioglykolat, 0,1 % Ascorbinsäure, 0,05 % Cystein oder glühenden Eisenspäne kann ein Medium reduziert werden. Vor der Verwendung muss das Medium in einem Wasserbad gekocht werden, um gelösten Sauerstoff zu entfernen, und dann mit sterilem flüssigem Paraffin versiegelt werden.

Robertson Cooked Meat (RCM)-Medium, das üblicherweise zum Züchten von Clostridium-Arten verwendet wird, enthält eine 2,5 cm lange Säule mit Ochsenherzfleisch und 15 ml Nährbrühe. Thioglykolat-Brühe enthält Natriumthioglykolat, Glucose, Cystin, Hefeextrakt und Caseinhydrolysat.

Methylenblau oder Resazurin ist ein Oxidations-Reduktions-Potenzialindikator, der in das Medium eingebaut wird. Methylenblau ist im reduzierten Zustand farblos.


Labor 4: Zählung von Mikroorganismen - Biologie

Wolbachia sind häufige intrazelluläre Bakterien, die in Arthropoden und Nematoden vorkommen. Diese Alphaproteobakterien-Endosymbionten werden vertikal durch Wirtseier übertragen und verändern die Wirtsbiologie auf unterschiedliche Weise. Innerhalb von Arthropoden ist Wolbachia ein Fortpflanzungsparasit, der die Fortpflanzungsbiologie der Wirte manipuliert, um seine eigene Übertragung zu erhöhen. Obwohl Wolbachia normalerweise vertikal vererbt wird, kann sie sich auch horizontal über Artengrenzen hinweg bewegen, was zu einer weit verbreiteten und globalen Verbreitung in verschiedenen wirbellosen Wirten führt.

Mikroorganismen, die über ihre Wirte von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden (also vererbbare Mikroorganismen), sind bei Tieren weit verbreitet. Sie werden typischerweise durch das Zytoplasma ihrer Wirte vererbt, aber es gibt auch andere Übertragungsmechanismen. Die beteiligten Mikroorganismen reichen von Viren über Bakterien bis hin zu Pilzen und Protozoen. Die Interaktionen vererbbarer Mikroorganismen mit ihren Wirten reichen von mutualistisch (nützlich) bis parasitär. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass vererbbare Mikroorganismen für die Evolution von großer Bedeutung sind. Der am weitesten verbreitete vererbbare Mikroorganismus ist der Endosymbiont Wolbachia. Diese erstaunliche Gruppe von intrazellulären Rickettsien hat sich als reproduktive Parasiten von Arthropoden entwickelt. Diese Bakterien sind von besonderem Interesse, da sie bei ihren Wirten eine schnelle Artbildung bewirken können und sie auch bei der biologischen Bekämpfung von Schadinsekten von potentiellem Wert sind.

Wolbachia sind eng mit den Krankheiten verwandt, die Ehrlichia, Anaplasma und Rickettsia verursachen. Im Gegensatz zu diesen nahen Verwandten ist nicht bekannt, dass Wolbachia Wirbeltiere direkt infiziert, sondern eine Vielzahl von terrestrischen Arthropoden und Fadennematoden infiziert. Die folgende Abbildung zeigt die phylogenetischen Beziehungen von Wolbachia und anderen eng verwandten Bakterien. Der Baum wurde von Lo et al. 2007. Die Beziehung zwischen verschiedenen Wolbachia-Gruppen und ihre Interaktionen mit Wirten werden gezeigt (rechts). Baum modifiziert nach (Dunning Hotopp et al. 2006). Wolbachia innerhalb von Arthropoden (blau) sind größtenteils parasitär und manipulieren oft die Fortpflanzungsbiologie der Wirte (siehe unten). Wolbachia innerhalb der Filariennematoden (grün) sind weitgehend wechselseitig, wobei Wolbachia für das Überleben des Wirts unerlässlich ist. Die Dreiecksgröße repräsentiert die beschriebene Vielfalt innerhalb jeder Abstammungslinie. Kreise stellen eine Abstammungslinie dar, die auf einem einzelnen Wolbachia-Stamm basiert.

Innerhalb der Arthropoden hat Wolbachia vier Hauptmodi der Manipulation der Reproduktionsbiologie des Wirts entwickelt, um ihre eigene Übertragung zu erhöhen. Entscheidend für das Verständnis der Biologie und Evolution der Wolbachia ist ihre Art der Übertragung. Wolbachia werden nicht leicht von einem Wirt zum anderen übertragen. Stattdessen wird Wolbachia fast ausschließlich über infizierte Eier von der Mutter auf die Nachkommen übertragen. Männchen können mit Wolbachia infiziert werden, aber Männchen übertragen Wolbachia NICHT an Nachkommen oder andere Wirte. Die reproduktive Manipulation von Wirten durch Wolbachia umfasst 1) die Feminisierung infizierter Männchen (die Verwandlung genetischer Männchen in Weibchen). 2) Induzierte Parthenogenese (Reproduktion ohne Männchen) 3) Töten infizierter Männchen und 4) Zytoplasmatische Inkompatibilität (CI), die Modifikation von Spermien von infizierten Männchen, die zu embryonalen Defekten und zum Tod führt, wenn Spermien Eier befruchten, die nicht ähnlich infiziert sind.

Die Feminisierung ist vielleicht die offensichtlich vorteilhafteste Strategie für ein mütterlicherseits vererbtes Bakterium wie Wolbachia. Da Männchen eine Sackgasse für die Vererbung der meisten zytoplasmatischen Faktoren (wie Wolbachia und Mitochondrien) sind, verdoppelt die Umwandlung von infizierten genetischen männlichen Nachkommen in Weibchen die potenzielle Übertragung von Wolbachia auf die folgende Generation. Bis heute ist die Wolbachia-induzierte Feminisierung jedoch der am seltensten beschriebene der vier Haupt-Wolbachia-induzierten Phänotypen, die nur in drei Arthropodenordnungen beschrieben wurden. Wolbachia-induzierte Feminisierung wurde am häufigsten bei mehreren Arten von terrestrischen Asseln innerhalb der Ordnung Oniscidae dokumentiert. Bei Insekten ist die durch Wolbachia induzierte Feminisierung derzeit nur bei Lepidoptera und Hemiptera bekannt.

Da Männchen eine evolutionäre Sackgasse für die Vererbung von Wolbachia sind, besteht eine weitere offensichtliche Strategie der Wirtsmanipulation durch einen mütterlich vererbten Endosymbionten darin, die Parthenogenese zu induzieren, die Produktion weiblicher Nachkommen ohne Befruchtung durch Spermien. Wie bei der Wolbachia-induzierten Feminisierung verdoppelt die Parthenogenese-Induktion die potenzielle Übertragung von Wolbachia auf die nächste Generation, da alle Nachkommen weiblich sind. Derzeit ist die Wolbachia-induzierte Parthenogenese von drei verschiedenen Arthropodenordnungen Thysanoptera (Thrips), Acari (Milben) und Hymenoptera (Wespen) bekannt.

Der dritte durch Wolbachia verursachte Phänotyp ist die Tötung genetischer Männchen. Wolbachia sollte diesen Phänotyp nur entwickeln, wenn die Tötung infizierter Männchen den überlebenden infizierten weiblichen Geschwistern zugute kommt. Folglich sind nur Wirte mit hoher Geschwisterkonkurrenz um Ressourcen diejenigen, in denen die männertötende Wolbachia fortbestehen sollte. Bis heute wurden männliche Wolbachia-Infektionen in vier verschiedenen Arthropodenordnungen beschrieben. Innerhalb der Insekten umfassen diese Diptera, Coleoptera und Lepidoptera. Außerhalb von Insecta wurden männliche Tötungen bei Pseudoskorpionen (Klasse Arachnida) gemeldet.

Zytoplasmatische Inkompatibilität (CI)

Der am häufigsten beschriebene und phylogenetisch vielfältige Wolbachia-induzierte Phänotyp ist CI, der derzeit aus mindestens acht verschiedenen Arthropodenordnungen bekannt ist: Acari, Coleoptera, Diptera, Isopoda, Lepidoptera, Hymenoptera, Homoptera und Orthoptera. CI manifestiert sich, wenn sich ein mit Wolbachia infiziertes Männchen mit einem Weibchen paart, dem der gleiche Wolbachia-Typ fehlt (entweder nicht infiziert oder mit einem anderen Wolbachia-Typ infiziert). Alle anderen Kreuzkombinationen sind kompatibel. Bei diploiden Organismen ist das Ergebnis einer inkompatiblen Kreuzung eine erhöhte embryonale Sterblichkeit. Im Extremfall, wenn sich ein Wolbachia-infiziertes Männchen mit einem nicht infizierten Weibchen paart, sterben alle Nachkommen (inkompatible Kreuzung). Das gleiche infizierte Männchen, das mit einem ähnlich infizierten Weibchen gepaart wurde (kompatible Kreuzung), sieht keine Erhöhung der Nachkommensterblichkeit. Die Verbreitung solcher Wolbachia durch eine Population ist theoretisch leicht zu erklären. Kurz gesagt, in einer gemischten Population (mit sowohl infizierten als auch nicht infizierten Individuen) erhöht die Anwesenheit von Wolbachia-infizierten Männchen die relative Fitness infizierter Weibchen, indem die Fitness nicht infizierter Weibchen verringert wird.

Wolbachia und lateraler Gentransfer

Der laterale Gentransfer von Bakterien auf vielzellige Eukaryoten galt bis vor kurzem als selten oder nicht existent. Inzwischen wird deutlich, dass solche Übertragungen von Wolbachia auf die Genome ihrer Wirte weit verbreitet sind. Der erste derartige Transfer wurde beim Adzuki-Bohnenkäfer beschrieben, bei dem ein alter Transfer eines großen Teils eines Wolbachia-Chromosoms in das X-Chromosom des Käfers integriert wurde. Die Analyse ganzer Genomsequenzen mehrerer Arthropoden- und Nematodenarten hat gezeigt, dass der Transfer von Genen von Wolbachia auf den Wirt weit verbreitet ist. Die übertragenen Gene reichen von kleinen Wolbachia-Genfragmenten, die in den Genomen der Schlupfwespe Nasonia vorkommen, bis hin zu einer Übertragung fast des gesamten Wolbachia-Chromosoms in das Genom der Fruchtfliege Drosophila ananassae. Kürzlich wurde beim Bockkäfer ein weiterer groß angelegter Transfer eines Wolbachia-Genoms in ein Wirtsgenom entdeckt. Während das Schicksal solcher lateraler Gentransfers weitgehend unbekannt ist, tauchen nun Beispiele auf, bei denen transferierte Wolbachia-Gene eine Funktion innerhalb des Wirtsgenoms übernommen haben. Innerhalb von Blattläusen wurden Gene von Wolbachia (oder einem nahen Verwandten von Wolbachia) in das Wirtsgenom übertragen und werden in der Insektenbakteriozyte stark exprimiert. Bei der Mücke Aedes aegypti wurden wahrscheinlich zwei benachbarte Gene von Wolbachia auf das Mückengenom übertragen und werden in relativ hohen Mengen exprimiert, was darauf hindeutet, dass diese Gene eine Funktion innerhalb des Mückengenoms erlangt haben. Ein anderes Gen innerhalb eines Mückengenoms weist Ähnlichkeit mit einem Wolbachia-Gen auf, war aber wahrscheinlich das Ergebnis einer Übertragung von Mücke auf Wolbachia.

Wolbachia in Filariennematoden

Filariennematoden sind kleine parasitäre Würmer, die bei Menschen und anderen Tieren schwere Krankheiten verursachen können. Wolbachia wurde bei einem großen Teil der Fadennematodenarten beschrieben. Im Gegensatz zu den Infektionen bei den meisten Arthropoden scheint sich die Wolbachia innerhalb der Fadennematoden zum Mutualismus entwickelt zu haben - Wolbachia ist für das Überleben und die Fortpflanzung von Fadenwürmern unerlässlich. Kürzlich hat sich herausgestellt, dass Wolbachia wesentlich zur Pathogenität der Filariennematodeninfektion beitragen kann. Aufgrund ihrer wesentlichen Beteiligung an der Biologie der Fadennematoden sind Wolbachien heute offensichtliche Ziele für Behandlungen, die Infektionen mit Fadennematoden kontrollieren. Für einen Überblick über Wolbachia - Filariennematoden-Interaktionen siehe Taylor et al. 2005. Weitere Informationen zur Verwendung von Anti-Wolbachia-Wirkstoffen zur Behandlung von Filariennematoden-Infektionen finden Sie im Anti-Wolbachia-Konsortium.


Labor 4: Zählung von Mikroorganismen - Biologie

Milchsäurebakterien (Seite 1)


Lactobacillus acidophilus Das Bakterium gehört zur normalen Flora des Menschen und kommt in der Mundhöhle, im Dünndarm und im Vaginalepithel vor, wo es eine wohltuende Rolle spielt. Der Organismus ist im Allgemeinen das erste Bakterium, das in probiotischen Zubereitungen als vorhanden aufgeführt ist.


Milchsäurebakterien (LAB) sind grampositive, nicht sporenbildende Kokken, Kokkobazillen oder Stäbchen mit einer DNA-Basenzusammensetzung von weniger als 53 mol% G+C. Sie sind im Allgemeinen nicht respiratorisch und haben keine Katalase. Sie fermentieren Glucose hauptsächlich zu Milchsäure oder zu Milchsäure, CO2 und Ethanol. Alle LAB wachsen anaerob, aber im Gegensatz zu den meisten Anaerobiern wachsen sie in Gegenwart von O2 als "aerotolerante Anaerobier". Obwohl ihnen Katalase fehlt, besitzen sie Superoxiddismutase und haben alternative Mittel zur Entgiftung von Peroxidradikalen, im Allgemeinen durch Peroxidaseenzyme.

Obwohl viele Bakteriengattungen Milchsäure als primäres oder sekundäres Endprodukt der Fermentation produzieren, ist der Begriff Milchsäurebakterien herkömmlicherweise für Gattungen in der Reihenfolge Lactobacillales reserviert, zu der neben Carnobacterium auch Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus und Streptococcus gehören , Enterococcus, Oenococcus, Tetragenococcus, Vagococcus und Weisella.

Da sie Energie nur aus dem Zuckerstoffwechsel gewinnen, sind Milchsäurebakterien auf Umgebungen beschränkt, in denen Zucker vorhanden ist. Sie haben eine begrenzte biosynthetische Fähigkeit, da sie sich in Umgebungen entwickelt haben, die reich an Aminosäuren, Vitaminen, Purinen und Pyrimidinen sind, so dass sie in komplexen Medien kultiviert werden müssen, die alle ihre Nährstoffanforderungen erfüllen. Die meisten sind freilebend oder leben in nützlichen oder harmlosen Verbindungen mit Tieren, obwohl einige opportunistische Krankheitserreger sind. Sie kommen in Milch und Milchprodukten sowie in verrottenden Pflanzenmaterialien vor. Sie sind die normale Flora des Menschen in der Mundhöhle, dem Darmtrakt und der Vagina, wo sie eine wohltuende Rolle spielen.

Einige wenige LAB sind für Tiere pathogen, insbesondere einige Mitglieder der Gattung Streptococcus. Beim Menschen ist Streptococcus pyogenes eine der Hauptursachen für Krankheiten (Streptokokken, Lungenentzündung und andere pyogene Infektionen, Scharlach und andere Toxämien), Streptococcus pneumoniae verursacht Lobärpneumonie, Mittelohrentzündung und Meningitis einige Viridane und nichthämolytische orale Streptokokken spielen eine Rolle bei zahnärztlichen Karies und kann eine heimtückische Ursache einer Endokarditis sein. Die pathogenen Streptokokken werden an anderer Stelle im Text behandelt. Dieses Kapitel befasst sich hauptsächlich mit LAB in Verbindung mit der Lebensmittel- und Milchmikrobiologie, in geringerem Maße mit LAB als nützliche Bestandteile der menschlichen Normalflora und Probiotika.

Milchsäurebakterien gehören zu den wichtigsten Gruppen von Mikroorganismen, die bei der Fermentation von Lebensmitteln verwendet werden. Sie tragen zum Geschmack und zur Textur von fermentierten Produkten bei und hemmen Lebensmittelverderbnisbakterien, indem sie wachstumshemmende Substanzen und große Mengen Milchsäure produzieren. Als Vergärungsmittel sind LAB an der Herstellung von Joghurt, Käse, kultivierter Butter, Sauerrahm, Wurst, Gurkengurken, Oliven und Sauerkraut beteiligt, aber einige Arten können Bier, Wein und verarbeitetes Fleisch verderben.


Kurzfristige Lagerung

Arbeitsbakterienstämme können auf Agarplatten ausgestrichen und bei 4°C für den täglichen oder wöchentlichen Gebrauch gelagert werden. Kulturschalen sollten mit Laborsiegelfolie (Kunststoff oder Paraffin) umwickelt und kopfüber (Agarseite nach oben) gelagert werden, um eine Kontamination zu minimieren und sowohl die Kultur als auch den Agar ausreichend hydratisiert zu halten. Some bacterial strains can be stored for up to 1 year at 4°C in agar stab cultures, which are especially useful for transporting samples to other research facilities. Stab cultures are prepared by first sterilizing strain-compatible agar (e.g., lysogeny broth [LB] agar for E. coli) and then transferring the warm liquid agar to screw-cap vials using the appropriate aseptic technique. After the agar has solidified, a single colony is picked from an actively growing culture using a sterile, straight wire. The wire with the bacteria is then plunged deep into the soft agar several times, and the vial is incubated at 37°C for 8–12 hours with the cap slightly loose. The vial is then sealed tightly and stored in the dark at 4°C.

Table 1. Approximate time bacterial cultures remain viable in different storage conditions.


Einzelheiten

This method is applicable to the procedures used for examination of environmental samples including swabs from carcasses in meat processing plants, swabs of food preparation surfaces and other environmental samples such as cloths collected from the food manufacturing environment and bottle rinses. This support method must be used in conjunction with accredited methods for the detection of bacteria in foods and includes the use of three different types of swab.

This method is well referenced and represents a good minimum standard for food, water and environmental microbiology. However, in using Standard Methods, laboratories should take account of local requirements and it may be necessary to undertake additional investigations.

The performance of a standard method depends on the quality of reagents, equipment, commercial and in-house test procedures. Laboratories should ensure that these have been validated and shown to be fit for purpose. Internal and external quality assurance procedures should also be in place.


Schau das Video: lab#5: Enumeration of microbial cells (Juni 2022).


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