Home About us Products Services Contact us Bookmark
:: wikimiki.org ::
Gramfärbung

Gramfärbung

Die Gram-Färbung ist eine Methode zur differenzierenden Färbung von Bakterien. Sie ist nach dem dänischen Arzt und Bakteriologen Hans Christian Gram benannt, der sie ca. Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte. Verschiedene Bakterien reagieren auf diese Färbung unterschiedlich. Daraus folgt eine Einteilung in sog.
- Gram-positive Bakterien, die nach dem Färbegang violett/blau erscheinen, und
- Gram-negative Bakterien, die rot gefärbt werden. Dies ist ein wichtiges Kriterium für die Unterscheidung verschiedener Bakterien nach der Struktur ihrer Zellwand.
Bedeutend ist das Färbeverfahren z.B. bei der Diagnostik von Infektionskrankheiten. "Gram-positive" und "Gram-negative" Bakterien reagieren unterschiedlich auf Antibiotika. Mit dieser schnellen diagnostischen Methode kann man in kurzer Zeit (ca. 5 Minuten) anhand eines Abstriches das "Gramverhalten" der Bakterien bestimmen. Damit hat man die Möglichkeit, sofort mit einer antibiotischen Therapie zu beginnen, bevor das Ergebnis der oft mehrere Tage dauernden definitiven Keimbestimmung vorliegt.

Methode der Gram-Färbung

Die Färbung setzt sich aus den drei Stufen Färben-Entfärben-Gegenfärben zusammen. In der ersten Phase wird mit Karbol-Gentianaviolett eingefärbt, wodurch alle Bakterien, grampositive wie auch gramnegative, gefärbt werden. Durch eine nachfolgende Behandlung mit Lugol-Lösung bilden sich größere Komplexe, die Bakterien erscheinen dunkel blau-violett. Die entscheidende zweite Phase bestimmt nun, ob die Bakterien als gram-positiv oder gram-negativ zu klassifizieren sind: Bei einer Behandlung mit Alkohol werden Gram-negative Bakterien, die eine dünnere Mureinschicht in ihrer Zellwand besitzen, wieder entfärbt und sind nun farblos, Gram-positive Bakterien werden dagegen durch Alkohol nicht entfärbt, weil ihre dickere Mureinschicht die Komplexe zurückhält. Zur Darstellung der Gram-negativen Bakterien werden diese abschließend mit Carbolfuchsin gegengefärbt und erscheinen nun rot.

Andere Methoden zur Unterscheidung von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien

KOH-Test

Eine kleine Menge Bakterienmasse (von einer Agar-Kultur) wird in einem Tropfen KOH-Lösung suspendiert. Bei Gram-positiven Bakterien führt die konzentrierte Lauge zu keiner Reaktion, zieht man eine Nadel durch das Gemisch, verhält es sich wie eine normale Flüssigkeit. Die Zellwand von Gram-negativen Bakterien dagegen ist zu dünn, um der Lauge Widerstand zu leisten. Die Zellen brechen auf, und die DNS wird freigesetzt. Wird die Nadel durch diese Lösung gezogen, zeigt sich aufgrund der erhöhten Viskosität durch die freigesetzte DNS eine Fadenbildung.

Aminopeptidasetest

Der Aminopeptidasetest beruht darauf, dass das Enzym L-Alaninaminopeptidase, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nur bei Gram-negativen Bakterien nachgewiesen werden kann. Eine kleine Menge der zu untersuchenden Bakterien wird in einem Reagenzglas in etwas sterilem, destilliertem Wasser suspendiert. Zum Nachweis dient ein Teststreifen, der die Peptidaseaktivität anzeigt, indem er sich nach 10- bis 35-minütiger Bebrütung bei 37°C sattgelb einfärbt. Kategorie:Mikrobiologische Färbung ko:그람 염색 zh-min-nan:Gram ní-sek-hoat

Hans Christian Gram

Hans Christian Joachim Gram (
- 13. September 1853 in Kopenhagen; † 15. November 1938) war ein dänischer Bakteriologe. Gram studierte zunächst Botanik, später auch Medizin, an der Universität Kopenhagen bis zum Abschluss 1883. 1891 wurde er Dozent und erhielt im gleichen Jahr eine Professur für Pharmakologie, ab 1900 für Medizin in Kopenhagen. Gram fand zwischen 1883 und 1885 in einem Berliner Krankenhaus einen Weg, Erreger der Lungenentzündung Streptococcus pneumoniae (Gram-Positiv) und Klebsiella pneumoniae (Gram-negativ) verschieden anzufärben. Diese Färbemethode (Gram-Färbung) basiert auf einem damals unbekannten Unterschied im Zellwandaufbau von Bakterien. Gram-positive Bakterien haben eine dicke Zellwand aus Murein. Die Gram-negativen Bakterien besitzen nur eine sehr dünne Wand aus Murein, außerdem haben sie eine zweite Cytoplasmamembran außerhalb der Zellwand. Bei der Färbung mit Gentianviolett bildet sich mit Jod-Jodkalium-Lösung ein wasserunlöslicher Lack innerhalb der Zelle. Dieser Lack kann mit Ethanol aus Gram-negativen ausgewaschen werden. Ethanol kann jedoch nicht durch die dicke Zellwand der Gram-positiven Bakterien dringen, daher bleibt der Farblack in diesen Zellen enthalten. Um die anderen Bakterien sichtbar zu machen, wird eine Gegenfärbung mit Safranin genutzt. Grund für die intensive Forschung an Färbemethoden für Bakterien zu Ende des 19. Jahrhundert war deren schlechte Sichtbarkeit in der Hellfeld-Mikroskopie. Erst mit der Entwicklung des Phasenkontrasts in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden sie ohne Färbung sichtbar. Gram, Hans Christian Gram, Hans Christian Gram, Hans Christian Gram, Hans Christian Gram, Hans Christian Gram, Hans Christian ja:ハンス・グラム ko:한스 크리스티안 그람

Diagnostik

Die Diagnose (v. griech.: διάγνωση diágnossi = (wörtlich in etwa) die Durchforschung; aus δια~ dia~ = durch~ + gnosein = kennen(lernen)) ist der Vorgang der Erkenntnisgewinnung durch die Zuordnung eines Phänomens oder einer Gruppe von Phänomenen zu einer Kategorie. Auch das Resultat einer solchen Klassifizierung bezeichnet man als Diagnose. Am häufigsten wird der Begriff in der Medizin verwendet, wo er die Erkennung einer Krankheit oder Verletzung (Kategorie) aufgrund von Symptomen und/oder Zeichen (Phänomenen) bezeichnet. Dabei wendet der Diagnostiker intuitiv oder explizit das Bayes-Theorem an. Die Methoden der Diagnose (z.B. klinische Untersuchung, Bildgebung wie Röntgenaufnahmen, Laborwerte) werden in der Diagnostik (adjektivische Wortform) zusammengefasst. Die Auswahl möglicher Diagnosen bezeichnet man als Differenzialdiagnose. Durch das diagnostische Vorgehen wird sie eingeschränkt, bis eine ausreichende Basis für die Entscheidung über eine Therapie besteht.

Differenzialdiagnose

Als Differenzialdiagnose bezeichnet man die Gesamtheit aller Diagnosen, die als Erklärung für ein Symptom, ein Krankheitszeichen oder eine Kombination derselben wahrscheinlich oder möglich sind. Eine eindeutige Diagnose wird gestellt, indem durch weitere Diagnostik alle anderen in Frage kommenden Diagnosen ausgeschlossen werden. Im praktischen Vorgehen schließt man gewöhnlich zuerst solche Diagnosen aus, die für den Patienten akut lebensbedrohlich wären. Anschließend richtet sich die Auswahl weiterer diagnostischer Maßnahmen nach der Wahrscheinlichkeit, Therapierbarkeit und Bedrohlichkeit der auszuschließenden Diagnosen und dem mit der Maßnahme verbundenen Aufwand und Risiko. Der Vorgang endet, wenn nur noch eine Diagnose in Frage kommt. Häufig wird der Vorgang aber vorher abgebrochen, und zwar vernünftigerweise dann, wenn die verbleibende Differenzialdiagnose nur noch Entitäten enthält, die entweder
- nicht therapierbar sind
- nicht therapiebedürftig sind oder
- alle die gleiche (dann oft symptomatische) Therapie nahelegen.

Methoden

Die wichtigsten diagnostischen Methoden in der Medizin sind:
- Anamnese = Krankengeschichte, Befragung des Patienten
- Körperliche Untersuchung des Patienten unter Einsatz der Sinne und einfacher Hilfsmittel, vor allem durch
  - Inspektion
  - Palpation
  - Perkussion
  - Auskultation
- Labordiagnostik = Untersuchung von Blut, Urin etc.
- Gewebs- und Zelldiagnostik = Histologie, Zytologie
- Bildgebende Verfahren ohne und mit Kontrastmittel
  - Sonografie
  - Endoskopie
  - Röntgen
  - CT
  - MRT
  - Nuklearmedizinische Bildgebung
- EKG, EEG, EMG, ENG = Messung von elektrischen Feldern des Körpers
- Funktionsuntersuchungen
  - Lungenfunktion
  - Druckmessungen in Gefäßen, Schließmuskeln etc.
  - Reflexuntersuchung
  - Provokations- und Belastungstests
    - Leistungstests
    - Glukose-Toleranztest Die medizinischen Untersuchungsmethoden sind in den meisten Fällen hinreichend, um Krankheiten genau zu erkennen oder zumindest einzugrenzen. Dies gilt vor allem für Krankheiten mit lebensbedrohlichen Konsequenzen. Trotzdem stellen sich in der medizinischen Diagnostik Herausforderungen: Viele Diagnosen müssen in Eile gestellt werden. Die Sinnhaftigkeit einer diagnostischen Maßnahme muss dennoch sorgfältig abgewogen werden: Der erwartete Nutzen muss dem Risiko, den Kosten und der Beeinträchtigung des Patienten gegenüber gestellt werden. Grundsätzlich ist Diagnostik nur nützlich, wenn die Diagnose Konsequenzen für die Behandlung des Patienten hat. Nur in seltenen Fällen ist eine diagnostische Maßnahme "um der Gewissheit Willen" berechtigt. Die Maßnahme muss in diesen Fällen als Therapie gesehen werden. Ob die Diagnostik ihr Ziel erreicht, hängt auch von der Qualität der Definition der zugrundeliegenden Kategorien ab. Einer wohldefinierten Kategorie (zum Beispiel Knochenbruch am Unterarm) lässt sich ein Krankheitsbild anhand weniger Kriterien (Sturz in der Anamnese, Schmerzen, Funktionsausfall des betroffenen Arms, Diskontinuität des Knochens im Röntgenbild) zuordnen und damit einer adäquaten Therapie zuführen (Gipsschiene). Bei Krankheiten, deren Kategorien weniger scharf definiert, umstritten oder komplex sind, ist das Risiko einer Fehldiagnose und damit einer Fehlbehandlung größer. Dieses Problem betrifft vor allem die Psychiatrie. Insbesondere die Persönlichkeitsstörungen sind hier problematische Kategorien. Gewöhnlich muss die Aussagekraft eines Diagnoseverfahrens einer Überprüfung nach wissenschaftlicher Methode standhalten können, um von der Hochschulmedizin als anerkannt zu gelten (siehe auch: Evidenzbasierte Medizin). Dennoch werden, vor allem außerhalb von Krankenhäusern und Arztpraxen, oft Methoden eingesetzt, die diese Forderung nicht erfüllen. Siehe hierzu: Alternativmedizin, Naturheilkunde.

Weitere Bedeutungen

In der Informatik stellt die Diagnose einen Bereich der Künstlichen Intelligenz dar. Die Diagnose beschäftigt sich mit der Erfassung und Auswertung von Symptomen. Das Ergebnis ist eine Diagnose oder Lösung eines Problems. Methoden der Diagnose ist die fallbasierte Diagnose oder die modellbasierte Diagnose.

Siehe auch


- Pflegerische Diagnostik
- psychologische Diagnostik
- Diagnostischer_Block

Weblinks


- [http://www.dimdi.de/de/klassi/diagnosen/icd10/htmlgm2005/fr-icd.htm www.dimdi.de] - Übersetzungshilfe für Diagnosen: ICD10 ! Kategorie:Allgemeinmedizin als:Diagnostik simple:Diagnosis

Antibiotika

Als Antibiotikum (v. griech. ἀντί „gegen“ und βίος „Leben“; Mehrzahl Antibiotika) werden Medikamente bezeichnet, mit denen Infektionskrankheiten behandelt werden. Antibiotika werden in der Medizin gegen bakterielle Infektionen oder Infektionen durch Protozoen eingesetzt.

Nomenklatur

Dem heutigen allgemeinen, wie auch fachsprachlichen Gebrauch nach wird das Wort „Antibiotikum“ synonym zu „Antiinfektivum“ gebraucht, wobei letzteres (auch im internationalen Sprachgebrauch) der sinnvollere Begriff ist. Im engeren Sinn sind Antibiotika natürlich gebildete Stoffwechselprodukte von Pilzen oder Bakterien, die schon in geringer Menge das Wachstum von anderen Mikroorganismen hemmen oder diese abtöten. Darüber hinaus werden heute auch solche Medikamente mit antimikrobieller Wirkung (Antiinfektiva) als Antibiotika bezeichnet, die in der Natur nicht vorkommen und synthetisch oder gentechnisch gewonnen werden. Die Bezeichnung Chemotherapeutikum für Antiinfektivum leitet sich historisch vom Sulfonamid her, das als chemische Substanz das erste effektive Antiinfektivum darstellte. Dieser Begriff sollte nach Übereinkunft der entsprechenden Wissenschaftsdisziplinen aber den antineoplastischen (gegen Krebs u. ä. gerichteten) Medikamenten (z. B. Zytostatika) vorbehalten bleiben. Antibiotika können
- bakteriostatisch (Bakterien werden an der Vermehrung gehindert)
- bakterizid (Bakterien werden zwar getötet, sind aber weiterhin physisch vorhanden)
- bakteriolytisch (Bakterien werden getötet und deren Zellwand aufgelöst) wirken. Arzneimittel gegen Virusinfektionen heißen Virostatika, solche gegen Pilzinfektionen heißen Antimykotika und Mittel gegen Wurminfektionen nennt man Antihelminthika.

Geschichte

Die Entdeckung und die Anwendung der Antibiotika gehören zu den bedeutendsten Entwicklungen der Medizingeschichte. Als erstes wirksames Antiinfektivum wurde das Sulfonamid entwickelt. Sulfonamide sind keine Antibiotika im eigentlichen Sinne, sondern Wachstumsfaktoranaloga. Sie werden nicht von Mikroorganismen erzeugt, sondern durch chemische Synthese gewonnen. Das Wort Wachstumsfaktoranaloga bezeichnet eine Substanz welche einem Wachstumsfaktor ähnlich ist, aber in der Zelle nicht dieselbe Funktion ausüben kann. Die Sulfonamide greifen beispielsweise in den Folsäurestoffwechsel der Bakterien ein, indem sie an Enzyme binden, die für die Folsäuresynthese wichtig sind, diese damit blockieren und einen weiteren Syntheseschritt verhindern. Sulfonamide werden heute meist in Kombination mit Trimethoprimen eingesetzt. Das zweite medizinisch anwendbare Antibiotikum nach den Sulfonamiden war Penicillin. Die Erfolge des Penicillins führten zur Suche und Entdeckung weiterer Antibiotika: Streptomycin, Chloramphenicol, Aureomycin, Tetracyclin u. v. a. m. Der bekannteste Produzent von Antibiotika ist der Schimmelpilz Penicillium chrysogenum (früher P. notatum). Sein Produkt, das Penicillin, ist fast ein Synonym für Antibiotikum. Tatsächlich jedoch werden heute die meisten medizinisch verwendeten Antibiotika von Bakterien wie den Streptomyceten produziert. Heute zählen Antibiotika zu den weltweit am häufigsten verschriebenen Medikamenten, mit dreizehn Prozent Marktanteil bilden sie den größten Einzelbereich im gesamten Arzneimittelverbrauch. Von den heute etwa 8.000 bekannten Antibiotika werden nur etwa 80 therapeutisch angewendet. In Deutschland sind 2005 laut BFARM insgesamt 2775 Antibiotika zugelassen. 1987 hatten 10 bis 15 dieser Präparate einen Marktanteil von etwa vier Fünftel des Gesamtumsatzes. Im Jahr 1997 betrug der Anteil des Penicillins 9 %. In den 70ern und 80ern wurde verstärkt auf dem Gebiet der Antibiotika geforscht. Moderne Forschung widmet sich mehr Therapien von Volkskrankheiten, also Tumoren, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Alzheimer und Osteoporose.

Wirkung

Ansatzpunkt für die gewünschte Wirkung ist eine Struktur oder ein Mechanismus, der in menschlichen Zellen so nicht vorkommt. So kann die Wirkung z. B. durch eine Hemmung der bakteriellen Zellwandsynthese, der Proteinsynthese am Ribosom, der DNA-Replikation oder der Folsäuresynthese erfolgen. Denn menschliche Zellen haben keine Zellwand (nur eine Zellmembran), sie haben andere Ribosomen zur Proteinbiosynthese und andere Enzyme zur DNA-Replikation. Menschliche Zellen bilden auch keine Folsäure wie Bakterien, sondern nehmen sie fertig mit der Nahrung auf. Nur so ist es möglich, dass Antibiotika für den Menschen vergleichsweise gut verträglich sind.

Nebenwirkungen

In der Regel sind Antibiotika gut verträglich und haben eine große therapeutische Breite. Hauptnebenwirkungen sind Allergien, das Auftreten von Pilzinfektionen, Störungen der Darmflora (Antibiotika-assoziierte Diarrhoe, selten pseudomembranöse Colitis). Selten verursachen Antibiotika organtoxische Wirkungen, z. B. Gentamicin Nieren- und Hörschäden. Manche Antibiotika wie Bacitracin oder Colistin zeigen so starke Nebenwirkungen, dass sie nur örtlich angewendet werden. Man spricht in diesem Falle von Lokalantibiotika.

Resistenz

Antibiotika können zu einer Resistenz von Bakterien führen. Problematisch ist die Verschreibung von Antibiotika bei banalen Infekten. So schätzt Michael Kresken von der Paul-Ehrlich-Gesellschaft, daß jedes zweite Rezept für Antibiotika überflüssig ist. Beispielhaft die Verschreibungspraxis bei Bronchitis. Nur fünf Prozent der Hustenfälle sind auf Bakterien zurückzuführen. Der Rest wird über Viren verursacht, gegen die Antibiotika keinerlei Wirkung zeigen. In England wurde ermittelt, dass der Einsatz von Antibiotika den Erkrankten lediglich einen Tag schneller gesunden ließen. Bei einer Mittelohrentzündung sind nur 30 Prozent der Fälle auf Bakterien zurückzuführen und der Rest auf Viren. Antibiotika sollten jedoch nur eingesetzt werden, wenn es unbedingt nötig ist. Dies gilt zum Beispiel für Lungenentzündung und fieberhafte Harnwegsinfektionen. Die Therapie sollte auch konsequent zu Ende geführt werden. Denn durch wiederholte unterdosierte Antibiotika gibt man Bakterien Gelegenheit, Resistenzen auszubilden und Resistenzgene untereinander auszutauschen. Dieser Gen-Austausch findet insbesondere in Krankenhäusern statt, wo unterschiedliche Bakterienstämme in Kontakt miteinander kommen können und von Bett zu Bett getragen werden. So wird die Bildung von Resistenzen gefördert und auch die Verbreitung resistenter Keime (infektiöser Hospitalismus). In den USA sind etwa 70 % der in Krankenhäusern erworbenen infektiösen Keime ( und gleichzeitig jeder zweite Eitererreger ) resistent gegen mindestens ein Antibiotikum. Oft sind Patienten mit Bakterienstämmen infiziert sind, die gegen mehrere Antibiotika resistent sind (Multiresistenz). Dabei treten besonders bestimmte Bakterien als sog. Problemkeime auf (MRSA, Pseudomonas, E.coli). Schätzungen der CDC gehen für die USA von zwei Millionen im Krankenhaus erworbenen Infektionen für das Jahr 2004 aus, etwa 90.000 dieser Patienten werden daran sterben. Für andere Industrienationen ist von einer vergleichbaren Situation auszugehen. So infizieren sich in Deutschland derzeit etwa eine Million der 15 Millionen Patienten im Krankenhaus. In England und Wales verstarben 1992 51 Patienten an Infekten mit resistenten Mikroben. Im Jahre 2002 waren es gar 800. Besonders anfällig sind Patienten mit Immunschwächen. Also Schwerkranke oder mit HIV infizierte Personen. Auch bei Transplantationen liegt eine Gefährdung vor, weil diesen Patienten Medikamente einnehmen, welche das Immunsystem schwächen, um der Gefahr einer Abstoßung des Transplantates durch das Immunsystem des Körpers entgegenzuwirken. In Schweden, Norwegen, Niederlande und Dänemark fallen die Resistenzquoten weit besser aus, weil hier weniger großzügig verschrieben wird. Weil Bakterien Resistenz-Gene untereinander austauschen, werden die in den Krankenhäusern „gehegten“ antimikrobiellen Resistenzen über Patienten, Pflegepersonal und Besucher in die umliegenden Gemeinden verbreitet. Eine weitere wichtige Ursache für die immer schnellere Verbreitung von Resistenzen ist die Verwendung von Antibiotika zum prophylaktischen Einsatz und als Wachstumsförderer in der landwirtschaftlichen Tierzucht. Mehrere europäische Länder haben diese Praktik deshalb in der Massentierhaltung zur Nahrungsmittelerzeugung seit Mitte der 90er Jahre untersagt. In Folge konnte die Resistenzrate zwar reduziert werden, dennoch bleibt die Ausbreitung der Resistenzen besorgniserregend (Wegner, H. C. Cur. Opin. Microbiol. 6, 439-445, 2003). Ab 2006 sind sogenannte Leistungsverstärker oder Mastbeschleuniger EU-weit verboten. Infektionen am Vieh dürfen weiterhin mit Antibiotika behandelt werden. Trifft es ein Geflügel, darf die gesamte Herde gleichzeitig behandelt werden. Die Schlachtung darf jedoch erst nach einer gewissen Zeit erfolgen, in der das Tier die Medikamente abgebaut hat. Über Dekaden wendeten Landwirte Antibiotika an bei Rindern, Schweinen und Geflügel. Dies geschah, um Infektionen in der Massentierhaltung abzuwehren. Auch fördern die Mittel den Fleischansatz der betroffenen Tiere. Durch das Abtöten der natürlichen Bakterien im Stall konnten sich resistente Bakterien erhalten und - da sie ihre mutierten Gene an die Tochtergeneration weitergeben - großflächig unter dem Zuchtvieh vermehren. Besonders über den Genuß roher Eier und ungenügend gebratenes Fleisch kommt es zur Infektion von Menschen. Weitere Übertragungen fanden sich bei Fisch, Meeresfrüchten, Honig, Müsli. Vereinzelt kam es auch zu Übertragungen über Nutzpflanzen, welche mit der Gülle von mit Medikamenten behandelten Tieren gedüngt wurden. Resistente Keime finden sich teilweise auch im Trinkwasser. Gegen manche Antibiotika bilden sich schneller Resistenzen als gegen andere. So bilden sich z. B. gegen Makrolide schnell Resistenzen, weil sie nur ein bestimmtes Enzym (die Translokase) hemmen (Einschritt-Resistenzmuster). Ist die Translokase mutiert, wirken sie u. U. nicht mehr. Deshalb gibt es gegen Makrolide bereits zunehmend Resistenzen, obwohl sie erst in den 90er Jahren entwickelt wurden. Dagegen greift Penicillin an sechs verschiedenen sog. Penicillin-binding-Proteins an. Es wird heute noch für viele Indikationen verwendet, obwohl es schon seit Jahrzehnten existiert. Beunruhigend ist, dass Resistenzen gegen Vancomycin auftreten, welches aufgrund seiner Zuverlässigkeit - aber auch der Nebenwirkungen - als letztes Mittel (last resort antibiotica) und ultimative Waffe auch gegen die hartnäckigsten Krankenhaus-Keime galt. 1986 wurde das erste Vancomycin-resistente Darmbakterium entdeckt, 1997 trat dann der erste teilweise resistente Stamm von S. aureus auf, der ernste Wund- und Operationsinfektionen verursacht. In den USA wurde erstmals 2002 über den ersten vollständig Vancomycin-resistenten S. aureus-Stamm berichtet. Mittlerweile gibt es S. aureus-Stämme (MRSA), die gegen nahezu alle Antibiotika resistent sind und deren Ausbreitung als gewiss gilt. Das Auftauchen solcher Bakterienstämme macht Ärzte und Wissenschaftler pessimistisch, da offenbar Krankheitserreger in der Lage sind, Resistenzen gegen praktisch alle Typen von Antibiotika zu entwickeln, und zu befürchten ist, dass sie dies im Laufe der Zeit auch tun werden. Die ultimative Folge: schwer behandelbare Formen besiegt geglaubter Krankheiten wie Tuberkulose oder Cholera tauchen an vielen Orten der Welt wieder auf. Gleichzeitig liefert die Pharmaindustrie nicht genügend neuartige Antibiotika nach, mit denen diese Krankheiten erfolgreich bekämpft werden könnten, da sich damit (noch) zu wenig Profit erzielen lässt: von 506 Medikamenten, die sich 2004 bei den 15 größten Pharmaunternehmen der Welt in späten klinischen Testphasen befanden, handelte es sich nur bei sechs um neue antibakterielle Medikamente - alles Derivate von bekannten Antibiotika. Fachleute warnen davor, dass diese Situation zu einer weltweiten Krise bei der Behandlung von Infektionskrankheiten eskalieren könnte (Nature, Vol 431, S. 892, 2004). Bisweilen setzt man Kombinationen von Antibiotika ein, um die Entwicklung von Resistenzen unwahrscheinlicher zu machen und die Wirkung zu verstärken. Dabei gilt als Faustregel, dass bakterizide Antibiotika meistens nicht mit nur bakteriostatischen Antibiotika kombiniert werden sollen, weil diese durch langsameres Bakterienwachstum die bakterizide Wirkung schwächen würden. Dagegen ist es sinnvoll, denselben Stoffwechselweg an unterschiedlichen Stellen zu hemmen. Deshalb kombiniert man Sulfonamide mit anderen Folsäureantagonisten. Laut Franz Daschner, von der Universität Freiburg dauert es 10 Jahre, bis ein Wirkstoff auf den Markt kommt. Bis ein Bakterium erste Resistenzen zeigt, vergehen in der Regel nur 6 bis 12 Monate.

Therapieablauf

Bei der sog. kalkulierten Therapie wählt der Arzt Antibiotika aus, die alle in Frage kommenden Bakterien abdecken. Ist genügend Zeit vorhanden, kann im Labor ein Antibiogramm erstellt werden (gezielte Therapie). In Notfällen muss die Behandlung intravenös begonnen werden, z.B. bei Hirnhautentzündung oder Nierenbeckenentzündung bei Säuglingen. Im Normalfall reicht aber die Einnahme in Tablettenform. Die Therapie muss über einen gewissen Zeitraum fortgesetzt werden, um sicher alle Erreger abzutöten und Resistenzentwicklungen zu vermeiden. Die Kombinationstherapie gegen Tuberkulose dauert sogar neun Monate, auch wenn die Symptome viel früher nachlassen. Bei überschießender Wirkung von Antibiotika kann es zur sog. Herxheimer Reaktion kommen, bei der der Organismus mit Giftstoffen aus abgetöteten Bakterien überschwemmt wird. So eine Reaktion ist auch ein Zeichen, dass ein Antibiotikum wirkt.

Andere Verwendungsgebiete

Antibiotika werden auch als Selektionsmittel in der Molekularbiologie verwendet. Beim Klonieren wird die Eigenschaft der Resistenz gegen ein bestimmtes Antibiotikum als Erkennungszeichen benutzt, ob ein Stamm ein bestimmtes Gen trägt, das man dem Bakterium einbauen möchte.

Systematik nach Wirkprinzip

Gen
- Zellwandsynthesehemmer
  - (ß-Lactam-Antibiotika):
    - Acylaminopenicilline: Piperacillin, Mezlocillin
    - Aminopenicilline: Ampicillin, Amoxicillin
    - Carbapeneme: Imipenem, Meropenem, Ertapenem
    - Cephalosporine
    - Isoxazolylpenicilline: Flucloxacillin, Methicillin, Oxacillin
    - Monobactame: Aztreonam
    - Penicilline: Penicillin G (Benzylpenicillin), Penicillin V (Phenoxymethylpenicillin)
    - ß-Lactamase-Hemmer: Clavulansäure, Sulbactam, Tazobactam
    - Sultamicillin
  - Fosfomycin
  - Glycopeptide:
    - Teicoplanin, Vancomycin
  - Polypeptide:
    - Bacitracin, Colistin, Gramicidin, Tyrothricin
- Hemmer der Proteinbiosynthese am Ribosom:
  - Aminoglykoside:
    - Amikacin, Gentamicin, Neomycin, Netilmicin, Tobramycin
  - Chloramphenicol
  - Fusidinsäure
  - Ketolide:
    - Telithromycin
  - Lincosamine:
    - Clindamycin, Lincomycin
  - Streptogramine:
    - Dalfopristin, Quinupristin
  - Makrolide:
    - Azithromycin, Clarithromycin, Erythromycin, Roxithromycin
  - Oxazolidinone:
    - Linezolid
  - Tetracycline:
    - Doxycyclin, Minocyclin, Tetracyclin
- Gyrase-Hemmer (Hemmer der DNA-Replikation):
  - Fluorchinolone:
    - Generation 1: Norfloxacin
    - Generation 2: Ciprofloxacin, Enoxacin, Ofloxacin
    - Generation 3: Levofloxacin
    - Generation 4: Moxifloxacin
  - Nitroimidazole:
    - Metronidazol, Tinidazol
- Folsäureantagonisten:
  - Sulfonamide:
    - Sulfadiazin, Sulfadoxin, Sulfamethoxazol, Sulfasalazin
  - Diaminopyrimidine:
    - Pyrimethamin, Trimethoprim
- Ansamycine (Hemmer der bakteriellen DNA-Polymerase):
  - Rifampicin

Kritik

Der unkritische und massenhafte Einsatz von Antibiotika zur Krankheitsbekämpfung wird in Deutschland von einigen Medizinern kontrovers diskutiert. Die kurzfristige Wirksamkeit von Antibiotika steht außer Frage und ist in vielen Fällen lebenserhaltend. Doch neben dem relativ gut untersuchten oben beschriebenen gravierenden Problem der Resistenzbildung stellen auch die Nebenwirkungen ein nicht zu vernachlässigendes Problem dar: Antibiotika vernichten nicht nur die krankmachenden Keime, sondern auch von den über 300 verschiedenen neben- und miteinander existierenden Bakterienarten in der für das Immunsystem essentiellen Darmflora wird bei jedem Antibiotika-Einsatz ein Teil abgetötet, wodurch sich unter anderem der Candida-Hefepilz ausbreiten kann. Die Gewichtung verschiedener Bakterienarten im Darm verschiebt sich, Bakterien, die vorher nur wenige Prozent ausgemacht haben, kommen danach um ein Vielfaches häufiger vor. Eine solche Entgleisung kann auch mit Ernährungsbausteinen und naturheilkundlichen Mitteln nur bedingt ausgeglichen werden und braucht Zeit, um wieder ins Gleichgewicht zu finden. Auch Scheidenpilzerkrankungen können nach Antibiotikatherapie entstehen, da die schützende (Döderleinflora) zerstört werden kann. Im Zusammenhang mit der Schädigung des Immunsystems ist auch die Entwicklung von Allergien zu sehen, die ebenfalls als Nebenwirkung von Antibiotika auftreten kann. Auch die Langzeitfolgen des Antibiotikaeinsatzes wurden bisher so gut wie nicht untersucht. Die Endosymbiontentheorie der amerikanischen Biologin Lynn Margulis weist darauf hin, dass die menschlichen Zellorganellen evolutionsbiologisch aus einer Kooperation verschiedener Bakterienarten entstanden sein könnten. Weitgehend unbeachtet blieb, dass Antibiotika damit auch menschliche Zellen schädigen könnten. Zwar wies der umstrittene Molekularbiologe Stefan Lanka im April 1998 auf der Hauptversammlung des Pharmakonzerns Bayer AG auf potenzielle Gefahren für das menschliche Erbgut hin, die vom Bayer-Antibiotikum Ciprobay® ausgehen könnten und merkte an, dass auch weitere Antibiotika und Chemotherapeutika, die durch Eingriffe in die DNA Bakterien an ihrer Vermehrung hindern, unter Verdacht stünden. Mögliche Schäden in den Mitochondrien, so Lanka, würden über die Eizelle der Mutter an das Kind weitergegeben. Vertiefende Forschungen hierzu wurden von offizieller Seite jedoch nicht in die Wege geleitet. Bisher nicht widerlegt werden konnte der Verdacht, dass ein Zusammenhang bestehen könnte zwischen dem Beginn des breitflächigen Antibiotikaeinsatzes und dem um einige Jahrzehnte retardierten exponentiellen Anstieg chronischer Erkrankungen bis hin zu schwersten degenerativen Erkrankungen des Zentralnervensystem (Parkinson, Multiple Sklerose, Alzheimer u. a.) in genau den Ländern und in Entsprechung zur Häufigkeit der Antibiotikaverwendung. Der Anstieg dieser Erkrankungen lässt sich auch mit der Erhöhung der Lebenserwartung der Bevölkerung korrelieren, dagegen spricht allerdings die Tatsache, dass bei Völkern mit vergleichbar hoher Lebenserwartung, die bisher wenig mit Antibiotika konfrontiert wurden, eine derartig massive Zunahme der Zentralnervensystem-Erkrankungen nicht zu beobachten ist. Aus diesen Gründen sollte die Einnahme von Antibiotika nach der Meinung der Antibiotika-Kritiker nur die „ultima ratio“ in bedrohlichen Krankheitsfällen sein.

Antibiotika und Antibiotikarückstände in der Umwelt

ultima ratio Arzneimittel, und damit auch Antibiotika, sind aufgrund ihrer Bestimmung in der Regel biologisch hochaktive Stoffe, die selbst oder deren Metabolite (Stoffwechselprodukte) in der Umwelt bei entsprechenden Konzentrationen zu Schäden führen können. Aufgrund verbesserter Analysetechniken werden seit etwa Mitte der 1990er Jahre vermehrt Arzneimittel bzw. deren Rückstände in Oberflächen-, Grund- und Trinkwässern nachgewiesen. In den letzten 50 Jahren wurde insgesamt rund eine Million Tonnen verschiedener Antibiotika in die Biosphäre freigesetzt. Eintragsquellen in die Umwelt sind neben den Ausscheidungen (Urin, Kot) von Mensch und Tier auch weggeworfene ungebrauchte Arzneimittel. Es wird befürchtet, dass sich durch das Vorhandensein von Arzneimitteln bzw. deren Rückstände in der Umwelt leichter Resistenzen insbesondere bei Bakterien gegen Antibiotika ausbilden können.

Literatur


- Claus Simon, Wolfgang Stille: Antibiotika-Therapie in Klinik und Praxis. (SCHATTAUER) ISBN 3-7945-1970-1
- Peter Heisig: Was ist neu an Ketoliden und Oxazolidinonen? Wirkungs- und Resistenzmechanismen. Pharmazie in unserer Zeit 33(1), S. 10-19 (2004),
- Radka Alexy, Klaus Kümmerer: Antibiotika in der Umwelt. KA-Abwasser, Abfall 52(5), S. 563-571 (2005),

Weblinks


- [http://www.wissenschaft.de/wissen/news/255048.html www.wissenschaft.de: Durch Antibiotika in der Landwirtschaft können auch für den Menschen gefährliche Keime entstehen]
- [http://www.wissenschaft.de/wissen/news/256437.html www.wissenschaft.de: Forscher nutzen Bakterien, um neue antibakterielle Wirkstoffe herzustellen] ! ja:抗生物質 ko:항생제 simple:Antibiotic

Lugol-Lösung

Zusammensetzung

Lugolsche Lösung ist eine Lösung von Iod und Kaliumiodid in Wasser aus einem Teil Iod, zwei Teilen Kaliumiodid und 97 Teilen Wasser (bezogen auf die Massen). Sie wird daher auch als Iod-Kaliumiodid-Lösung bezeichnet. Im Unterschied zur Iodtinktur ist in Lugolscher Lösung kein Alkohol enthalten. Reines Iod löst sich in Wasser sehr schlecht. Liegen jedoch schon gelöste Iodid-Ionen vor, löst sich das Iod unter Bildung von Polyiodidionen: I2 + I- --> I3- + I2 --> I5- Die I5--Ionen können sich zum Beispiel in Stärke-Moleküle einlagern, die blaue Farbe der Einschlussverbindung dient als Stärkenachweis. Die Lugolsche Lösung ist nach dem französischen Arzt Jean Guillaume Lugol (1786-1851) benannt.

Verwendung

Lugolsche Lösung kann u.a. zum Stärkenachweis oder als Desinfektionsmittel verwendet werden. Auch in der Iodometrie findet sie Verwendung. Ebenfalls wird die Lösung bei der Gramfärbung von Bakterien verwendet. Kategorie:Chemische Verbindung

Komplex

Das Adjektiv komplex bezeichnet:
- allgemein: Vielschichtigkeit oder das vielfältige Ineinander vieler Merkmale (entsprechend dem lateinischen Wortursprung: "complector" = zusammenflechten). Ein System wird als komplex bezeichnet, wenn es vielfältig verknüpft und verflochten ist. Nicht mit kompliziert zu verwechseln. Siehe auch: Komplexität
- in der Mathematik: die Summe aus einer rationalen (reellen) Zahl (Realteil) und einem rationalen (reellen) Vielfachen der Wurzel aus -1 (Imaginärteil), siehe Komplexe Zahlen.
- in der Strukturtheorie eine Struktur, die weiter in ihre Einzelbestandteile zerlegbar ist, im Gegensatz zu atomaren Strukturen. Das Substantiv Komplex bezeichnet:
- in der Chemie einen Verbund von Teilchen (meist Ionen) die auch unabhängig voneinander vorkommen können. Ein Zentralteilchen ist im Komplex von mehreren Liganden umgeben, siehe Komplexchemie
- in der Mathematik eine aus Simplizes oder Zellen zusammengesetzte geometrische Struktur, siehe Komplex (Mathematik)
- in der Psychologie nicht bewusste Vorstellungen, die Denken, Handeln, Träume, usw. bestimmen, siehe Komplex (Psychologie)
- in der Architektur einen Zusammenschluss miteinander verbundener Gebäude, siehe Gebäudekomplex

Alkohol

Alkohole sind eine Gruppe chemischer Verbindungen von Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Umgangssprachlich wird unter Alkohol speziell der vom Ethan abgeleitete Alkohol mit der chemischen Bezeichnung Ethanol (früher Äthanol) oder Ethylalkohol verstanden. Generell werden in der Chemie alle organischen Verbindungen als Alkohole bezeichnet, deren charakteristische funktionelle Gruppe die Hydroxyl-Gruppe (-OH) ist. Viele dieser Alkohole sind giftig. Daneben gibt es andere wie das Glycerin oder die Zuckeralkohole, die das nicht sind. Der Begriff Alkohol entspringt dem spanischen alcohol, was ursprünglich feines, trockenes Pulver bedeutete und in der Alchemistensprache verwendet wurde. Im Arabischen steht al-kuhl (الكحل) für Augenschminke und Antimonpulver. Anmerkung: Im Folgenden bezeichnet Alkohol immer die chemische Substanz Ethanol (C2H5OH)

Alkohol

Arabischen Arabischen Alkohol ist ein in reifen Früchten und Säften natürlich vorkommendes Produkt der alkoholischen Gärung mit berauschender Wirkung. Aus diesem Grund werden heutzutage alkoholische Getränke industriell erzeugt und Alkohol ist die am weitesten verbreitete Droge weltweit. Zuviel Alkohol und regelmäßiger Konsum können zu Alkoholismus führen. Alkoholgehalte (mit Angabe des Alkoholgehaltes in Volumenprozent):
- Brot: bis 0,3 %
- Apfelsaft: bis 0,4 %
- alkoholfreies Bier: bis 0,5 %
- Sauerkraut: 0,5 %
- Traubensaft: bis 0,6 %
- reife Banane: bis 1 %
- reifer Kefir: bis ca. 1 %
- Bier
  - Leichtbiere: 1–2,5 %
  - Vollbiere (am häufigsten getrunken): ca. 3–5%, meist um 5 %
  - Starkbiere: 6–12%
- Weine: 7–14%, meist um 12 % und mehr bei Rotweinen
  - Met: ca. 5–15%
  - Apfelwein: ca. 5,5–7%
- Liköre: ca. 15–75%, meist unter 30 %
- Spirituosen: ca. 30–96%, meist ca. 40 % Alkohol kann jedoch auch in Form von Brennspiritus eingekauft werden. Dieser enthält meist 96 % Ethylalkohol, der mit Hilfe von Vergällungsmitteln ungenießbar gemacht wurde. Vergällter Alkohol ist von der Genussmittelsteuer befreit. Die Einschränkung der Verfügbarkeit ist eine der wenigen wirksamen Maßnahmen, die ein Staat besitzt, um den Alkohol-Gesamtkonsum und damit die alkoholbedingten Schäden zu vermindern: Zum Beispiel Laden- und Ausschank-Öffnungszeiten; Anzahl der Betriebe, die Alkohol verkaufen dürfen; Bewilligungen für Alkoholverkauf an Bedingungen knüpfen (Lizenz, Gebühren, Wirteprüfung, etc.); gesetzliches Mindestalter (mit Kontrollen und Strafen); starke Verteuerung durch Steuern.

Herstellung

Alkohol entsteht u. a. bei der Vergärung von zucker- oder stärkehaltigen Substanzen durch Hefen oder Bakterien. Daher wird dieser Prozess kontrolliert mit einer Reihe von Nahrungsmitteln durchgeführt, wodurch zum Beispiel Wein (aus Weintrauben) oder Bier (aus Malz und Hopfen) entstehen. Durch Destillation kann der Alkoholgehalt noch erhöht bzw. fast reiner Alkohol (Azeotrop) gewonnen werden. Solche Getränke bezeichnet man als Spirituosen (z. B. Whisky, Cognac, Schnaps, Wodka oder Rum). Liköre sind Spirituosen, denen nach der Destillation noch Zucker und Aromen zugesetzt werden.

Aufnahme und Abbau

Alkohol wird im gesamten Magen-Darm-Trakt aufgenommen. Dies beginnt bereits in der Mundschleimhaut. Der dort aufgenommene Alkohol geht direkt in das Blut und wird damit über den gesamten Körper einschließlich des Gehirns verteilt. Der im Darm aufgenommene Alkohol gelangt dagegen zunächst mit dem Blut in die Leber, wo er teilweise abgebaut wird. Die Alkoholaufnahme wird durch Faktoren, die die Durchblutung steigern, erhöht, beispielsweise Wärme (Irish Coffee, Grog), Zucker (Likör) und Kohlenstoffdioxid (sog. Kohlensäure in Sekt). Fett dagegen verlangsamt die Aufnahme. Dies führt aber nicht zu einer niedrigeren Resorption des Alkohols insgesamt, sondern nur zu einer zeitlichen Streckung. In der Leber wird der Alkohol durch das Enzym Alkoholdehydrogenase zu Ethanal (H3C-CHO) abgebaut, das weiter zu Ethansäure (Essigsäure) oxidiert wird. Die Ethansäure wird über den Citratzyklus und die Atmungskette in allen Zellen des Körpers unter Energiegewinnung zu CO2 veratmet. Das Zwischenprodukt Ethanal ist auch für den so genannten Kater verantwortlich, der eine Folge stärkeren Alkoholkonsums ist. Der Abbau des Ethanals wird durch Zucker gehemmt, daher ist die Katerwirkung bei süßen alkoholischen Getränken, insbesondere Likör, Bowlen und manchen Sektsorten besonders hoch. Die Abbaurate durch die Alkoholdehydrogenase ist innerhalb gewisser Grenzen konstant. Sie beträgt bei den meisten Europäern knapp 1 g Alkohol je 10 kg Körpergewicht und Stunde. Eine Variationsbreite ergibt sich zwischen Männern und Frauen. Bei Männern wurde auch im Magen eine genetisch bedingte erhöhte Aktivität der so genannten gastrischen Alkoholdehydrogenase festgestellt, was zu einer leichten Erhöhung der Abbaurate führt. Die Abbaurate wird dagegen durch häufigen Alkoholkonsum nicht erhöht. Der Gewöhnungseffekt, den man bei Alkoholikern beobachten kann, beruht nicht auf schnellerem Abbau, sondern auf der Gewöhnung des Nervensystems an höhere Giftdosen. Andere, insbesondere in unsauber destillierten Spirituosen zu findende Alkohole, die so genannten Fuselalkohole, werden auch durch die Alkoholdehydrogenase abgebaut und verlangsamen den Abbau des Alkohols. Etwa fünf Prozent des Alkohols werden über Urin, Schweiß und Atemluft abgegeben.

Blut- und Atemalkohol

Ein objektives Maß für die alkoholische Beeinflussung stellt die Messung der Alkoholkonzentration im venösen Blutkreislauf bzw. in der Atemluft dar, wobei dadurch jedoch nur begrenzte Aussagen über die physiologische Beeinträchtigung möglich sind, da diese stark von individuellen Einflüssen, insbesondere der Alkoholgewöhnung, abhängen. Die Höhe der Blutalkoholkonzentration (BAK) bzw. der Atemalkoholkonzentration (AAK) ist jedoch mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit mit dem Risiko von Ausfallerscheinungen oder Unfällen gegenüber dem nüchternen Zustand verbunden, die die Grundlage der gesetzlichen Promillegrenzen darstellen. Er wird wie folgt errechnet: BAK = 0,8/[(2,447 - 0,09516
- Alter in Jahren + 0,1074
- Größe in cm + 0,3362
- Gewicht in kg)
- Alkohol in g] Die erreichbare BAK ist von der aufgenommenen Trinkmenge, der Körpermasse und dem Geschlecht abhängig, aber auch von Faktoren wie Statur und Alter sowie Füllzustand des Magens. Zur Berechnung der (nur theoretisch) maximal erreichbaren BAK dient die Widmarkformel. Als Maßeinheit dient das Massenverhältnis Milligramm Alkohol pro Gramm Blut (mg/g), besser bekannt als Promille. Die AAK kommt dadurch zustande, dass in den Lungenbläschen (Alveolen) ein Übergang des Alkohols aus dem arteriellen Blutkreislauf in die eingeatmete Luft erfolgt, womit beim Ausatmen Alkohol abgegeben wird. Als Maßeinheit dient die Alkoholmenge in Milligramm pro Liter Atemluft (mg/l). Eine direkte Umrechnung von AAK in BAK ist nicht exakt möglich, da sich das Verhältnis zeitlich verändert. Daher existieren in der Bundesrepublik Deutschland zwei separate Grenzwerte, die juristisch gleichgesetzt sind und auf dem mittleren Verteilungsfaktor von 1:2000 beruhen. Damit entsprechen 0,5 mg/g BAK 0,25 mg/l AAK. Siehe auch: Alkotester

Unmittelbare physiologische Wirkung

Alkohol führt zu einer Erweiterung insbesondere der äußeren Blutgefäße. Daraus ergibt sich ein Wärmegefühl beim Konsum alkoholhaltiger Getränke. Dabei wird die natürliche Regulierung des Wärmehaushalts bei niedrigen Temperaturen außer Kraft gesetzt. Zugleich wirkt Alkohol betäubend, so dass bedrohliche Kälte nicht mehr wahrgenommen wird. Daher können Erfrierungen bis hin zum Kältetod die Folge winterlichen Alkoholkonsums sein. Problematisch ist auch die Kombination von Alkohol mit Medikamenten und anderen Drogen. Hier gibt es vielfältige Wechselwirkungen, die zu einer vorzeitigen und intensiveren Beeinträchtigung als bei reinem Alkoholkonsum führen können. Auch der Alkoholabbau hinterlässt noch nach seiner Beendigung physiologische Wirkungen: So bleibt die Konzentration des Enzyms Alkoholdehydrogenase auch noch nach vollständiger Beseitigung des Alkohols aus dem Blut erhöht. Dieses Enzym ist aber auch am Abbau von Medikamenten beteiligt, so dass diese schneller als in der Dosierung vorgesehen abgebaut und damit unwirksam gemacht werden!

Wirkungen auf das Gehirn und andere Schäden

Bereits maßvoller Alkoholkonsum (0,2 Promille Blutalkohol, entsprechend ungefähr 0,3 Liter Bier, 100 ml Wein oder einem hochprozentigen Schnaps, je nach Körpergewicht und Konstitution) wirkt sich auf das Nervensystem und speziell auf das Gehirn aus: das Blickfeld wird verengt (beginnender Tunnelblick), und die Reaktionszeiten verlangsamen sich. Forscher der Universität Stockholm haben herausgefunden, dass 50 g Alkohol am Tag bleibende Schäden hinterlassen. Schätzungen gehen davon aus, dass beim Verzehr eines Bieres bis zu 100.000 Gehirnzellen abgetötet werden. Bei einem Vollrausch sollen sogar ca. 10.000.000 Gehirnzellen unwiderruflich absterben. Dies entspricht einem Zehntausendstel aller Gehirnzellen (etwa 100 Milliarden Gehirnzellen). Weiterer Konsum von Alkohol führt zu einem als Trunkenheit bezeichneten Zustand. Dieser ist einerseits durch körperliche Veränderungen wie z. B. psychisch durch erhöhte Emotionalität, andererseits durch eine veränderte Bewusstseinwahrnehmung und verringerte geistige Leistungsfähigkeit gekennzeichnet. Meistens führt erheblicher Alkoholkonsum zu Übelkeit und Erbrechen. Dabei wird allerdings nur der Teil des Alkohols ausgeschieden, der noch nicht in die Blutbahn gelangt ist. Bedenklich ist, dass unter der schädlichen Wirkung des Alkohols zuerst auch die am höchsten entwickelten Fähigkeiten des Menschen leiden, z.B das Verantwortungsbewusstsein und soziales Verhalten. Alkohol hat auch Auswirkungen auf Sexualität und Fruchtbarkeit. So führt Alkoholkonsum vielfach zu einer Enthemmung, speziell bei Männern auch zu einer Steigerung der Libido. Parallel dazu verringert sich allerdings die Erektionsfähigkeit bis hin zur völligen erektilen Dysfunktion. Darüber hinaus gehört Alkohol zu den Stoffen, die sich direkt schädigend auf Hoden und Spermien auswirken. Alkohol führt zu einer Verminderung der Testosteronproduktion, was negative Auswirkungen auf eine Vielzahl von Körperfunktionen hat. Neuere Untersuchungen (Prof. E. Abel, USA) haben festgestellt, dass väterlicher Alkoholkonsum vor der Zeugung nicht nur das Risiko von Fehlgeburten erhöht, sondern sich auch schädigend auf die Kindesentwicklung auswirken kann. Wesentlich verheerender ist allerdings Alkoholkonsum der Mutter während der Schwangerschaft, da sich dadurch unter anderem das so genannte fetale Alkoholsyndrom ausbilden kann, das vor allem durch eine erhebliche Beeinträchtigung der Intelligenz beim Kind gekennzeichnet ist. Alkoholbedingte Schädigungen gehören zu den häufigsten pränatal bedingten Gesundheitsschäden. In noch größeren Mengen setzt eine akute Alkoholvergiftung ein, die bis zum Koma oder dem direkten Tod führen kann. Besonders gefährlich ist dabei der schnelle Konsum von Spirituosen, da die Übelkeitsschwelle langsamer eintritt als ein lebensbedrohlicher Anstieg des Blutalkoholspiegels. Auch wenn die angenehmen Wirkungen leichten Konsums im Fall positiver Anlässe zeitlich beschränkt erwünscht sein mögen, so ruft Trunkenheit in unangebrachten Situationen jährlich ein unübersehbares Maß an menschlichem Leid hervor (Verkehrsunfälle, etc.). Ebenso kann auch dauerhafter Konsum allein schon oder zusammen mit anderen Faktoren zu schweren gesundheitlichen Schädigungen führen: Herz-Kreislauferkrankungen, schwere Schädigungen der Leber, des gesamten Nervensystems, des Gehirns und körperlich-psychische Abhängigkeit. Hilfe bieten Ärzte oder Selbsthilfegruppen wie die Anonymen Alkoholiker oder die Guttempler. Hilfe bieten ebenfalls Suchtberatungsstellen sowie verschiedene andere Selbsthilfegruppen.

Todesursache Alkohol

In Deutschland starben im Jahr 2000 cirka 16.000 Menschen durch Alkoholmissbrauch, was cirka zwei Prozent aller Sterbefälle entsprach, wobei Männer dreimal häufiger betroffen waren als Frauen. Die häufigste alkoholbedingte Todesursache war die alkoholische Leberzirrhose mit 9550 Toten (Quelle: Statistisches Bundesamt). Eine Krankheit, mit einer über 50-prozentig hohen Mortalität (Todesrate), die insbesondere in Verbindung mit Alkohol und fettem Essen ausgelöst wird, ist die Pankreatitis (Bauchspeicheldrüsenentzündung). Die Drogenbeauftragte der Bundesregierung, die Staatsekretärin im Bundesgesundheitsministerium, Marion Caspers-Merk spricht für 2003 von 40.000 Todesfällen als Folge des Alkoholkonsums in Deutschland, wobei, im Vergleich, 1477 Personen durch illegale Drogen verstorben sind und 110.000 als Folge des Tabakrauchens.
(Quelle: Drogen- und Suchtbericht 2004)

Mögliche positive gesundheitliche Wirkungen

Es ist stark umstritten, ob alkoholische Getränke positiv auf die Gesundheit einwirken können. Viele vordergründig positive Wirkungen werden durch andere aufgehoben, etwa die stark erhöhte Krebsgefahr beim regelmäßigen Konsum selbst geringer Mengen, die durch wissenschafliche Studien bestätigt wurden. Mediziner warnen davor, einzelne Wirkungen aus dem Gesamtzusammenhang zu reißen. Auch der Verbrauch von Vitaminen und Mineralstoffen beim Abbau im Körper ist zu berücksichtigen. Roter Traubensaft enthält dieselben herzstärkenden Mittel wie Rotwein, daher kann davon ausgegangen werden, dass das selektive Hervorheben einzelner positiver Wirkungen in erster Linie einer Rechtfertigung dient und wenig Substanz hat. Aus einer Anzahl epidemiologischer Untersuchungen geht hervor, dass ein ausgesprochen mäßiger Konsum bestimmter alkoholhaltiger Getränke – insbesondere Rotwein – (etwa 1–2 Glas pro Tag) über längere Zeiträume vor koronarer Herzerkrankung schützen soll. Außerdem wurde bei bis zu 20–40 g Alkohol bei Männern und bei bis zu 10–20 g bei Frauen eine höhere Lebenserwartung festgestellt. Dies entspricht 1/4 Liter Rotwein oder 1/2 Maß Bier pro Tag. Die höhere Lebenserwartung ist allerdings nur ein statistischer Effekt, da unter den Antialkoholikern auch Personen sind, die gerade wegen einer Krankheit und damit verbundener niedriger Lebenserwartung keinen Alkohol trinken. Oberhalb dieser Mengen kehrt sich die positive Wirkung eindeutig um. Ursächlich für die positiven Wirkungen ist allerdings nicht der Alkohol selbst, sondern Begleitstoffe, die im Wein und Bier zu finden sind und durch den Alkohol, der ein gutes Lösungsmittel ist, verfügbar gemacht werden (Lösungsmitteltheorie). Daher besitzen Schnäpse und die meisten Liköre auch keine vergleichbaren Wirkungen. Nach einer anderen Hypothese wirkt (wenig) Alkohol entzündungshemmend, da der CRP-Gehalt (Reaktive Proteine) sinkt.
- J. Kauhanen et. al: Beer binging and mortality: results from the Kuopio ischaemic heart desease risk factor study, a prospective population based study. British Medical Journal 1997/315/S. 846
- E. B. Rimm et al.: Moderate alcohol intake and lower risk of coronary heart desease: meta-analysis on effects on lipids and haemostatic factors. British Medical Journal 1999/319/S. 1523
- K. Nanchal et al.: alcohol consumption, metabolic cardiovascular risk factors and hypertension in women. International Journal on Epidemiology 2000/29/S. 57
- C. Power et al.: U-shaped relation for alcohol consumption and health in early adulthood and implications for mortality. Lancet 1988/352/S. 877
- H. Beck-Bornholdt et al.: Der Hund, der Eier legt. 2001 ISBN 3-499-61154-6
- Knut Kröger: Lebenserwartung: Der Mythos vom Rotwein. Deutsches Ärzteblatt 100, Ausgabe 42 vom 17. Oktober 2003, Seite A-2706/B-2260/C-2120 http://www.aerzteblatt.de/v4/archiv/artikel.asp?id=38885

Gesetzliche Beschränkungen

In einigen vorzugsweise islamischen Ländern ist Alkohol als Droge gesetzlich streng verboten. Manche Getränke wie Absinth sind oder waren bis vor kurzer Zeit wegen ihres erhöhten Gefahrenpotentials auch in vielen europäischen Ländern verboten. In den USA gibt es immer noch Gemeinden mit einem Verbot des Verkaufs, der Bewerbung und des öffentlichen Konsums von Alkohol (Gemeindeautonomie), z. B. Weston in Massachusetts.

Jugendschutz

In Deutschland und der Schweiz dürfen alkoholische Getränke nur an Personen ab dem vollendeten 16. Lebensjahr abgegeben werden. Getränke, die Branntwein enthalten, sogar erst ab 18. In Deutschland ist das öffentliche Konsumieren erst ab 16 bzw 18 gestattet, es gibt jedoch sonst keine Beschränkung. In Österreich ist der Jugendschutz Ländersache. In Wien, Niederösterreich und dem Burgenland ist der Alkoholkonsum grundsätzlich erst ab 16 gestattet. In den anderen Ländern dürfen Getränke bis zu einem Alkoholgehalt von 14 % mit 16, solche darüber mit 18 getrunken werden. In manchen Ländern, insbesondere den USA, gelten Bestimmungen, die als Mindestalter 21 Jahre vorsehen. In den USA gilt das nicht nur für den öffentlichen Konsum, sondern auch für das Trinken von Alkohol generell.

Straßenverkehr

Da Alkohol die Fahrtüchtigkeit beeinflusst, gibt es einen höchstzulässigen Alkoholgehalt im Blut bzw. in der Atemluft (Promillegrenze). Dieser beträgt beispielsweise (ausschließlich europäische Länder):
- in Deutschland: 0,5 ‰ im Blut oder 0,25 mg/l in der Atemluft
  - bei auffälliger Fahrweise oder bei Verwicklung in einen Unfall ist bereits eine Konzentration ab 0,3 ‰ strafbar (relative Fahruntüchtigkeit); ab 1,1 ‰ im Blut beginnt unwiderlegbar die Fahruntüchtigkeit (absolute Fahruntüchtigkeit); ab 1,6 ‰ im Blut ist vor Neuerteilung der Fahrerlaubnis eine positive medizinisch-psychologische Untersuchung (MPU) beizubringen
- in Österreich:
  - 0,1 ‰ für Lenker von Lastwagen und Autobussen, für Moped- und Traktorfahrer bis 20 Jahre, sowie für Lenker von Personenkraftwagen bis 21 Jahren (in der Mehrphasenausbildung) und Schüler und Lehrer in der praktischen Fahrausbildung
  - 0,5 ‰ für Kraftfahrzeug- und Kraftradlenker
- in Bulgarien, Estland, Kroatien, Litauen, Montenegro, Rumänien, Ungarn, Serbien, Slowenien und Tschechien: 0,0 ‰
- in Polen, Norwegen und Schweden: 0,2 ‰
- in Belgien, Dänemark, Frankreich, Griechenland, Italien, den Niederlanden, Spanien und der Schweiz: 0,5 ‰
- in Großbritannien, Irland, Luxemburg und Malta: 0,8 ‰
- in Zypern: 0,9 ‰ Trinkt ein 75 kg schwerer Mann innerhalb einer Stunde 1 Liter Bier, erreicht er etwa 0,5 Promille, trinkt er aber 1 Liter der handelsüblichen Weine, erlangt er 2 Promille! Wichtig ist, die Größe und vor allem den Inhalt eines Weinglases zu beachten (oft 0,3 Liter). Durch eine Mahlzeit kann die Aufnahme des Alkohols etwas verlangsamt werden.

Kulturgeschichte des Alkohols

Die ersten bekannten Völker, die gezielt alkoholische Getränke herstellten, waren die Ägypter, Babylonier und Sumerer. Sie erzeugten Bier, später auch Wein. Als Hefen kamen Wildhefen zum Einsatz. Im Mittelalter wurde die Destillation erfunden, dadurch war es möglich, den Spiritus vini (Geist des Weines) aus Wein herzustellen. In Ostasien wurden schon früh Weine aus Litschi und Pflaumen hergestellt sowie der Sake, ein warm genossener Reiswein (eigentlich gehört Sake aber zu den bierartigen Getränken). Die Alkohol-„Kultur“-Geschichte hat seit dem 19. Jahrhundert eine dramatische Wende erfahren. Die industrielle Produktion und die vor allem nach dem 2. Weltkrieg einsetzende massive Vermarktung der alkoholischen Getränke führte zu einem großen Überangebot in der 1. und 2. Welt. So wurden die Frauen und seit kurzem die Jugendlichen zu Zielgruppen der Nachfrage- und Absatzförderung. Inzwischen zählt man die alkoholbedingten Schäden zu den Zivilisationskrankheiten. Seit Ende des letzten Jahrhunderts wird die Alkohol-„Kultur“ auch in die Entwicklungsländer exportiert, die aufgrund mangelnder Erfahrung in der Prävention und fehlender sozialer Hilfsnetze teilweise erhebliche Probleme mit diesem Phänomen haben. Kritiker bezeichnen die Verbreitung der Alkohol-„Kultur“ auch als neue Form des Kolonialismus.

Populationsgenetische Aspekte des Alkohols

Seit langem ist bekannt, dass die ursprünglich aus Ostasien stammenden Einwohner Amerikas („Indianer“ und Inuit) auf Alkohol erheblich empfindlicher reagieren als Europäer. Dies wurde beim Vordringen der Europäer auf dem amerikanischen Kontinent gezielt ausgenutzt, indem Schnaps als „Feuerwasser“ an die einheimischen Stämme verteilt wurde. Auch Ostasiaten zeigen – jedoch weniger durchgängig als die amerikanischen Ureinwohner – eine geringere Alkoholverträglichkeit als Europäer. Unter Schwarzafrikanern ist die Verträglichkeit sehr unterschiedlich. Während die meisten Europäer 3–4 Bier trinken können, ohne gleich betrunken zu werden, führen bei vielen Nichteuropäern, speziell bei Menschen mit ostasiatischer Abstammung, bereits 1–2 Bier zu Trunkenheitszuständen. Die Ursache dafür liegt in einem schnelleren Abbau des Blutalkohols bei den meisten Europäern. Während sie noch trinken, beginnt bereits eine biochemische Reaktion, bei der durch das Enzym Alkoholdehydrogenase der Alkohol abgebaut wird. Das dabei als Zwischenprodukt gebildete Ethanal, ein Aldehyd, führt in größerer Konzentration zum so genannten Kater. Genetische Untersuchungen haben gezeigt, dass die genetischen Allele für das Enzym Alkoholdehydrogenase bei Europäern anders als bei Menschen anderer Herkunft verbreitet sind. Diese Allele unterscheiden sich in einigen Basen voneinander und führen zu leicht unterschiedlichen Varianten der Alkoholdehydrogenase (sog. Isoenzymen). Dabei kann Reinerbigkeit (Homozygotie) oder Mischerbigkeit (Heterozygotie) bezüglich der Allele vorliegen. Untersuchungen an asiatischstämmigen Amerikanern zeigten, dass homozygote Menschen mit dem Allel ALDH2
- 2 eine erheblich niedrigere Abbaurate für Blutalkohol hatten. Mischerbige Menschen wiesen die gleiche Abbaurate wie reinerbige Menschen mit dem Genotyp ALDH2
- 1 auf, bauten aber das Zwischenprodukt Ethanal (den „Katerstoff“) langsamer ab. Die erhöhte Fähigkeit der Europäer zum Alkoholabbau beruht auf einem besonderen Selektionsdruck insbesondere im Altertum und Mittelalter. Während asiatische Völker bereits früh abgekochtes und damit keimarmes Wasser in Form von Tee zu sich nahmen, gab es im europäischen Kulturkreis zahlreiche Seuchen z. B. durch bakterienverseuchtes Trinkwasser, insbesondere im Zuge des Bevölkerungswachstums der Städte im Mittelalter und in der frühen Neuzeit. Unter den wenig hygienischen Zuständen in Europa war daher der Konsum von alkoholhaltigen Getränken aufgrund der desinfizierenden Wirkung tatsächlich gesünder. Menschen mit erhöhter Fähigkeit zum Alkoholabbau überlebten auch die zahlreichen Seuchen eher als Menschen ohne diese Fähigkeit. Und die Nachkommen hatten dann vielfach auch die Fähigkeit zum schnelleren Alkoholabbau geerbt. Eine weitere Rolle für die weite Verbreitung des Allels für die besonders rasch abbauenden Isoenzyme in Europa dürfte die Seefahrt gewesen sein, bei der Wein und später Rum (Pflichtration z. B. in der britischen Marine) zur Grundversorgung der Seeleute gehörte. Dementsprechend findet man in den Küstenregionen der Seefahrtsnationen das Allel besonders häufig.

Andere Nutzung von Alkohol


- 70%iger Ethanol ist ein ausgezeichnetes Antiseptikum und wird besonders zur Händedesinfektion verwendet. Alle Bakterien einschließlich der Tuberkelbakterien werden innerhalb einer Minute durch Denaturierung der Bakterienzellwand abgetötet (Bakterizidie). Eingeschränkt wirksam ist er gegen Viren, nicht wirksam gegen Sporen. Allerdings verursacht er Brennen in offenen Wunden.
- 95%iger Alkohol kann zur Verödung heißer Schilddrüsenknoten und anderer umschriebener Tumore benutzt werden – siehe [http://www.madeasy.de/6/sdc2.htm]
- Ethanol wird in Brasilien als nichtfossiler Treibstoffzusatz dem Benzin beigemischt.
- Als Reinigungsmittel kann Ethanol aufgrund seiner (gering ausgeprägten) Amphiphilie verwendet werden.
- Alkohol ist eine wichtige Trägersubstanz bei der Herstellung pflanzlicher Medikamente (Phytomedizin).
- Ethanol ist ein sehr gutes Lösungsmittel für Harz. Bei verschmutzten Textilien sollte man zuerst das Harz grob abkratzen. Anschließend ein mit Wasser leicht angefeuchtetes Tuch unter den Stoff legen, den Stoff straff spannen und den Fleck mit einem in 90%igem Ethanol getränkten Lappen vorsichtig von innen nach außen betupfen. Das Harz sollte sich anschließend in dem angefeuchteten Tuch befinden. Vor der Behandlung empfiehlt es sich aber unbedingt, den zu reinigenden Stoff an einer unauffälligen Stelle mit dem Alkohol betupfen, um die Farbechtheit sicher zu stellen.
- Alkohol wurde von Wernher von Braun bis in die 1950er-Jahre als Treibstoff für die Raketen der Typen A1, A2, A3, A4, A4b und A5 verwendet, da zum einem bei Alkohol im Unterschied zu Benzin durch Verdünnen mit Wasser für Testzwecke leicht der Brennwert heruntergesetzt werden kann, um bei Probeläufen von Triebwerken Explosionen zu verhindern und er zum anderen während des 2. Weltkriegs leicht aus landwirtschaftlichen Produkten gewinnbar war, im Gegensatz zum knappen Benzin.
- Alkohol eignet sich auch als Kraftstoff (siehe auch Alkohol (Kraftstoff))

Weltmarkt

Wichtigster Exporteur von Alkohol ist Brasilien (656 Mio. Liter im Jahr 2003).

Literatur


- Günter Schmidt: ALEX – Das Alkohollexikon, Books on Demand (BoD), Norderstedt, 2002, ISBN 3-8311-3825-7
- Bernhard van Treeck: Drogen- und Suchtlexikon, Lexikon-Imprint-Verlag, Berlin, 2003, ISBN 3-89602-221-0
- Bernhard van Treeck: Drogen, Schwarzkopf & Schwarzkopf, Berlin, 2003, ISBN 3-89602-420-5
- Arthur L. Klatsky: Alkohol fürs Herz. Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2003, S. 62–68,

Siehe auch

Alkoholismus – Kater (Alkohol) – Alkotester – Promille – Schwips – Alkoholtourismus – Alkohol als Kraftstoff – Alkohologie

Weblinks


- http://www.alkohol-lexikon.de/ – Spirituosenkunde, Physiologie, Alkoholismus, Alkoholanalytik, Alkoholgesetzgebung
- [http://www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/SUCHT/Alkohol.shtml Die Droge Alkohol aus psychologischer Sicht]
- [http://www.stangl-taller.at/ARBEITSBLAETTER/SUCHT/AlkoholKinderJugendliche.shtml Alkoholkonsum bei Kindern und Jugendlichen]
- http://www.bierundwir.de/bierimleben/alkohol.htm – Die Wirkung von Alkohol auf den Menschen
- http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Chemie/ch_ethol.htm
- http://www.alkoholpolitik.ch/ – Unabhängige, private, kritische Webseite
- http://www.zoll.de/b0_zoll_und_steuern/b0_verbrauchsteuern/f0_branntweinmonopol/d0_herstellung/a0_technik/index.html – der Zoll erklärt die Branntweinherstellung
- http://www.newlife-online.de/alkohol.php – Informationen zum Thema Alkohol (u. a. Blut-Alkohol Rechner)
- [http://www.drugcom.de/site/cyd/index.php Check your drinking] Online-Selbsttest zur Risikoeinschätzung des eigenen Alkoholkonsums [http://www.drugcom.de/ (Drugcom.de)]

Gesprochene Wikipedia

Kategorie:Chemische Verbindung Kategorie:Genussmittel Kategorie:Sedativum Kategorie:Gesundheitsrisiko Kategorie:Biomasse Alkohol Kategorie:Gift ja:アルコール simple:Alcohol

Murein

Sowohl Gram-positive als auch Gram-negative "echte" Bakterien (Domäne Bacteria) besitzen in ihrer Zellwand eine Festigkeit verleihende Schicht aus Murein, ein Peptidoglycan (PGN).
Der Unterschied besteht lediglich in der Dicke der Hülle
(Gram-positiv - 20-80 nm; Gram-negativ - < 10 nm). Es besteht aus Strängen der zwei miteinander verknüpften Zuckerderivatmoleküle N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure (siehe Bild 1), die das Rückgrat bilden. Von jedem N-Acetylmuraminsäure-Molekül geht - an dessen Pyruvatgruppe gebunden - eine Oligopeptidkette aus zu einem N-Acetylmuraminsäure-Molekül eines benachbarten Strangs (siehe Bild 2). Die parallel angeordneten Stränge sind auf diese Weise quervernetzt. Das Murein bildet so ein flächiges Netz, das die Oberfläche der Bakterienzelle umspannt, (Murein-Sacculus, siehe Bild 3). OligopeptidOligopeptid Ein Bakterium ist also von einem einzigen Murein-Molekül umgeben. Es können mehrere Mureinnetze übereinander angeordnet sein. Dann sind die Murein-Schichten durch Oligopeptide verbunden. Vielschichtig ist das Murein insbesondere bei Gram-positiven Bakterien. Murein ist nicht bei allen Bakterien gleich aufgebaut, es variieren die Aminosäuren der Oligopeptide, aber das Rückgrat ist im Wesentlichen immer gleich. Gram-positive Bakterien variieren stärker. Die Mureinhülle hält den Bakterienprotoplasten gegen den osmotischen Binnendruck zusammen. Wird der Murein-Sacculus aufgelöst, zum Beispiel durch das Enzym Lysozym, platzt das Bakterium. Beim Wachstum eines Bakteriums muss deshalb das Mureinnetz erweitert werden, ohne dass eine größere Lücke entsteht. Mureinbausteine werden im Cytoplasma synthetisiert und mit Hilfe des Enzyms Bactoprenol exportiert. In dem außerhalb der Cytoplasmamembran gelegenen Mureinnetz werden durch spezifische lytische Enzyme lokal begrenzt Bindungen in den Rückgratsträngen und in den Oligopeptiden gelöst und die vorgefertigten und exportierten Mureinbausteine werden durch spezifische Enzyme eingefügt. Die Erweiterung des Mureins erfordert also ein genaues Zusammenspiel verschiedener Enzyme. Wird dieses Zusammenspiel gestört, platzt das Bakterium. Auf diese Weise wirken einige Antibiotika.

Weblinks


- [http://www.med-serv.de/ma-2242-pgn.html Medizinische Abkürzungen]
- [http://www.ifik.unibe.ch/uploads/education/06_bakterien_zellwandstrukturen.pdf Bakterien - zellwandstrukturen.pdf] Kategorie:Kohlenhydrat

Desoxyribonukleinsäure

Die Desoxyribonukleinsäure (DNS), meist nach der englischen Bezeichnung deoxyribonucleic acid mit DNA abgekürzt, ist ein Makromolekül, das in der Vererbung als Träger der Information dient. Anhand dieser Information, die in einer bestimmten Form, dem genetischen Code, in die DNA eingeschrieben ist, werden Proteine synthetisiert. Das Makromolekül ist aus den chemischen Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor und Stickstoff zusammengesetzt. Die DNA ist eine Nukleinsäure. Die deutsche Abkürzung DNS wird im wissenschaftlichen Sprachgebrauch und zunehmend auch in der Umgangssprache wegen der international gebräuchlichen englischen Abkürzung DNA seltener verwendet. Die internationale Abkürzung vermeidet zudem Verwechslungen mit dem Domain Name System (DNS) des Internets.

Der Aufbau der DNA

Die Struktur der DNA wurde 1953 von James Watson und Francis Crick aufgeklärt, die 1962 dafür mit Maurice Wilkins den Nobelpreis für Medizin erhielten. Rosalind Franklin, deren Röntgenbeugungsdiagramme wesentlich zur Entschlüsselung der DNA-Struktur beigetragen hatten, war zum Zeitpunkt der Nobelpreisverleihung bereits verstorben. Entdeckt wurde die DNA allerdings schon 1869 von Friedrich Miescher, der in Zellkernen das Nuklein vorfand, jedoch die Funktion dieser Substanz noch nicht sicher bestimmen konnte . Zellkern Die Desoxyribonukleinsäure ist ein langes Polymer, das heißt, ein Kettenmolekül aus vielen Einzelbausteinen, die man Desoxyribonukleotide nennt. Es gibt vier verschiedene Bausteine dieser Art: Jedes Nukleotid ist eine Verbindung aus dem Zucker Desoxyribose, einer heterozyklischen Nukleobase (Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) oder Cytosin (C) und einem Phosphorsäure-Molekül. (Siehe zu den üblichen Abkürzungen A, T, G und C auch: Nukleinsäure-Nomenklatur.) Die Desoxyribose- und Phosphorsäure-Untereinheiten sind bei jedem Nukleotid gleich; die vier verschiedenen Nukleotide unterscheiden sich nur durch ihre Base. Die fünf Kohlenstoffatome einer Desoxyribose sind von 1' (sprich Eins Strich) bis 5' nummeriert. Bei dem letzen in der DNA vorkommenden Nukleotid sitzen am 5'-Ende der Desoxyribose ein Triphosphat, am 3'-Ende eine OH-Gruppe. Letztere reagiert bei der Verknüpfung der Nukleotide mit der Phosphatgruppe des jeweils nächsten Nukleotids, so dass Pyrophosphat frei wird. Nach dem Modell von Watson und Crick ist die DNA insgesamt aus zwei gegenläufigen DNA-Einzelsträngen aufgebaut, die je ein 5'-Ende mit einer Phosphat-Gruppe und ein 3'-Ende mit einer OH-Gruppe besitzen. Die beiden Holme der Strickleiter werden aus Hunderttausenden sich abwechselnder Zucker- (Desoxyribose-) und Phosphat-Bausteine gebildet, die innerhalb jedes DNA-Einzelstrangs (Holms) über feste Atombindungen miteinander verknüpft sind. Diese beiden Einzelstränge sind außerdem nach Art einer Strickleiter miteinander verbunden, wobei die zwei Holme der Leiter zusätzlich um eine gedachte Achse schraubenförmig gewunden sind (Doppelhelixstruktur). Die Sprossen der Strickleiter bestehen aus je zwei organischen Basen (einem so genannten Basenpaar), die über Wasserstoffbrücken (schwächere Bindungskräfte) miteinander verbunden sind und so dafür sorgen, dass die beiden Holme auch im schraubenförmigen Zustand der Strickleiter verknüpft bleiben und im gleichen Abstand nebeneinander liegen. Normalerweise ist DNA rechtshändig gedreht. Neben dieser, auch B-DNA genannten, Konformation wurde 1979 von Alexander Rich und seinen Kollegen am MIT erstmals auch eine linkshändige sogenannte Z-DNA untersucht. MIT Die in der DNA vorliegenden Basenpaare werden von den jeweils komplementären Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin gebildet. Zwischen Adenin und Thymin bilden sich dabei zwei Wasserstoffbrücken aus; Cytosin und Guanin sind über drei Wasserstoffbrücken miteinander verknüpft. Das Riesenmolekül DNA ist demzufolge aus einer Vielzahl von vier verschiedenen Nukleotiden „zusammengesteckt“, die in einem DNA-Einzelstrang in beliebiger Reihenfolge aneinander gebunden werden können und sich dadurch unterscheiden, dass sie jeweils nur eine von vier möglichen organischen Basen enthalten. Bestimmte Abschnitte der DNA, die so genannten Gene, kodieren genetische Informationen. Gene enthalten "Baupläne" für Proteine oder Moleküle, welche bei der Proteinsynthese oder Regulation des Stoffwechsels einer Zelle beteiligt sind. Die Reihenfolge der Basen bestimmt dabei die genetische Information. Diese Basensequenz kann mittels Sequenzierung z.B. über die Sanger-Methode ermittelt werden. Die Basenabfolge (Basensequenz) eines Genabschnitts der DNA wird zunächst durch die Transkription in die komplementäre Basensequenz eines so genannten Ribonukleinsäure-Moleküls überschrieben (abgekürzt RNA, selten auch deutsch RNS). RNA enthält im Unterschied zu DNA Ribose anstelle von Desoxyribose und die Base Uracil anstelle von Thymin. Organisiert ist die DNA in der eukaryotischen Zelle in Chromosomen. Ein Chromosom ist jeweils ein langer, kontinuierlicher DNA-Doppelstrang, der um eine Vielzahl von Histonen (Kernproteinen) herumgewickelt und mehrfach zu einer kompakten Form spiralisiert werden kann. Chromosomen liegen in verschiedenen Spiralisierungszuständen vor. Während der Zellkernteilung (Mitose) werden sie so kompakt verdichtet, dass sie anfärbbar und im Lichtmikroskop bereits bei geringerer Vergrößerung erkennbar sind. In prokaryotischen Zellen liegt die DNA dagegen zirkulär vor, d.h. das 5'-Ende ist mit dem 3'-Ende des DNA-Stranges verbunden. Diese werden je nach Länge der Sequenz als Bakterienchromosom oder Plasmid bezeichnet.

Verdopplung der DNA (DNA-Replikation)

Plasmid Die DNA ist in der Lage, sich mit Hilfe von Enzymen selbst zu verdoppeln. Sie wird nach dem so genannten semikonservativen Prinzip repliziert. Die doppelsträngige Helix wird zunächst durch das Enzym Helicase aufgetrennt. Ein Einzelstrang dient als Matrize (Vorlage) für den zu synthetisierenden komplementären Gegenstrang, d. h. die replizierte DNA besteht jeweils aus einem alten und einem neu synthetisierten komplementären Einzelstrang. Der Vorgang der DNA-Synthese, d. h. die Bindung der zu verknüpfenden Nukleotide, wird durch Enzyme aus der Gruppe der DNA-Polymerasen vollzogen. Ein zu verknüpfendes Nukleotid muss in der Triphosphat-Verbindung – also als Desoxyribonukleotidtriphosphat – vorliegen. Durch Abspaltung zweier Phosphatteile wird die für den Bindungsvorgang benötigte Energie frei. Im Bereich der durch das Enzym Helicase gebildeten Replikationsgabel (das heißt, zweier auseinander laufender DNA-Einzelstränge) markiert zunächst ein RNA-Primer, der durch das Enzym Primase synthetisiert wird, den Startpunkt der DNA-Neusynthese. An das RNA-Molekül hängt die DNA-Polymerase dann ein zum Nukleotid des alten DNA-Einzelstrangs komplementäres Nukleotid, daran wieder ein weiteres neues passendes Nukleotid usw., bis die DNA wieder zu einem Doppelstrang komplettiert wurde. Dies geschieht an beiden geöffneten Einzelsträngen. Dennoch entsteht dabei ein Problem: Die Verknüpfung der neuen Nukleotide zu einem komplementären DNA-Einzelstrang verläuft nur in 5'→3' Richtung, d. h. kontinuierlich den alten 3'→5'-Strang entlang (und dabei diesen ablesend) in Richtung der sich immer weiter öffnenden Replikationsgabel ohne Pause in einem Schritt durch. Die Synthese des zweiten neuen Stranges am alten 5'→3'-Strang dagegen kann nicht kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel, sondern nur von dieser weg ebenfalls in 5'→3' Richtung erfolgen. Die Replikationsgabel ist aber zu Beginn der Replikation nur ein wenig geöffnet, weshalb an diesem Strang – in 'unpassender' Gegenrichtung – immer nur ein kurzes Stück neuer komplementärer DNA entstehen kann. Da hier jeweils eine DNA-Polymerase nur ca. 1000 Nukleotide verknüpft, ist es notwendig, den gesamten komplementären Strang stückchenweise zu synthetisieren. Bei etwas weiter geöffnetem Zustand der Replikationsgabel lagert sich daher ein neuer RNA-Primer wieder direkt an der Gabelungsstelle an den DNA-Einzelstrang an, und die nächste DNA-Polymerase beginnt – sich von der Replikationsgabel entfernend – erneut ca. 1000 Nukleotide an den RNA-Primer zu hängen. Derselbe Vorgang wird laufend wiederholt, d. h. der komplementäre DNA-Strang entsteht nach und nach häppchenweise. Bei der Synthese des 3'→5'-Stranges wird also pro DNA-Syntheseeinheit jeweils ein neuer RNA-Primer benötigt. Primer und zugehörige Syntheseeinheit bezeichnet man als Okazaki-Fragment. Die für den Replikations-Start benötigten RNA-Primer werden enzymatisch abgebaut. Dadurch entstehen Lücken im neuen DNA-Strang, welche durch spezielle DNA-Polymerasen mit DNA-Nukleotiden aufgefüllt werden. Zum Abschluss verknüpft das Enzym Ligase die noch nicht miteinander verbundenen neuen DNA-Abschnitte zu einem einzigen, langen, komplementären Doppelstrang. Nach Abschluss der Replikation wurden also zwei DNA-Einzelstränge in etwas unterschiedlicher Weise jeweils wieder zu einem Doppelstrang ergänzt. Aus einem DNA-Molekül sind somit zwei entstanden.

Andere Funktionen der DNA

DNA-Moleküle spielen als Informationsträger und „Andockstelle“ eine wichtige Rolle für Enzyme, die für die Transkription zuständig sind. Weiterhin ist die Information bestimmter DNA-Abschnitte, wie sie etwa in operativen Einheiten wie dem Operon vorliegt, wichtig für Regulationsprozesse innerhalb der Zelle. Mutationen von DNA-Abschnitten – z. B. Austausch von Basen gegen andere oder Änderungen in der Basensequenz – führen zu Veränderungen des Erbgutes, die zum Teil tödlich (letal) für den betroffenen Organismus sein können. Gelegentlich sind solche Mutationen aber auch von Vorteil; sie bilden dann den Ausgangspunkt für die Veränderung von Lebewesen im Rahmen der Evolution. Mittels der Rekombination bei der geschlechtlichen Fortpflanzung wird diese Veränderung der DNA sogar zu einem entscheidenden Faktor bei der Evolution: Die eukaryotische Zelle besitzt in der Regel mehrere Chromosomensätze, d.h. ein DNA-Doppelstrang liegt mindestens zwei Mal vor. Durch wechselseitigen Austausch von Teilen dieser DNA-Stränge, dem Crossing-over bei der Meiose, können so neue Eigenschaften entstehen.

DNA-Schäden

DNA-Moleküle können durch verschiedene Einflüsse beschädigt werden. UV- oder γ-Strahlung, Alkylierung sowie Oxidation können die DNA-Basen chemisch verändern oder zum Strangbruch führen. Diese chemischen Änderungen beinträchtigen unter Umständen die Paarungseigenschaften der betroffenen Basen. Dieses Prinzip ist eine wesentliche Ursache für Mutationen während der Replikation. Einige häufige DNA-Schäden sind:
- die Bildung von Uracil aus Cytosin unter spontanem Verlust einer Aminogruppe durch Hydrolyse: Uracil ist wie Thymin komplementär zu Adenin.
- Thymin-Thymin-Dimerschäden (verursacht durch photochemische Reaktion zweier aufeinander folgender Thyminbasen im DNA-Strang durch UV-Strahlung, z.B. aus Sonnenlicht. Diese Schäden sind wahrscheinlich eine wesentliche Ursache für die Entstehung von Hautkrebs).
- die Entstehung von 8-oxo-Guanin durch Oxidation von Guanin: 8-oxo-Guanin ist sowohl zu Cytosin als auch zu Adenin komplementär. Während der Replikation können beide Basen gegenüber 8-oxo-Guanin eingebaut werden. Aufgrund ihrer mutagenen Eigenschaften und ihres häufigen Auftretens (Schätzungen belaufen sich auf 104-106 neue Schäden pro Zelle und Tag) müssen DNA-Schäden rechtzeitig aus dem Genom entfernt werden. Zellen verfügen dafür über ein effizientes DNA-Reparatursystem. Dieses beseitigt Schäden mit Hilfe folgender Strategien:
- Direkte Schadensreversion: Ein Enzym macht die chemische Änderung an der DNA-Base rückgängig.
- Basenexcisionsreparatur: Die fehlerhafte Base, z. B. 8-oxo-Guanin, wird aus dem Genom ausgeschnitten. Die entstandene freie Stelle wird anhand der Information im Gegenstrang neu synthetisiert.
- Nukleotidexcisionsreparatur: Ein größerer Teilstrang, der den Schaden enthält, wird aus dem Genom ausgeschnitten. Dieser wird anhand der Information im Gegenstrang neu synthetisiert.
- Homologe Rekombination: Sind beide DNA-Stränge beschädigt, wird die genetische Information aus dem zweiten Chromosom des homologen Chromosomenpaars für die Reparatur verwendet.
- Replikation mit speziellen Polymerasen: DNA-Polymerase η kann z. B. fehlerfrei über einen TT-Dimerschaden replizieren. Menschen, bei denen Polymerase η nicht oder nur eingeschränkt funktioniert, leiden häufig an Xeroderma Pigmentosum, einer Erbkrankheit, die zu extremer Sonnenlichtempfindlichkeit führt.

Packung (supercoiling) der DNA

Da die DNA als lange Kette betrachtet mehrere Meter lang sein kann, im Zellkern aber nur wenige µm Platz ist, muss die DNA „verpackt“ bzw. gepackt werden. Dies geschieht in Eukaryoten mittels basischer Proteine (Histone), um die die DNA herumgewickelt wird. Siehe: Chromatin. In Prokaryoten wird die DNA-Helix mit Hilfe von Enzymen (z.B. Topoisomerasen und Gyrasen) zu einfachen Supercoils aufgewickelt, die man sich wie eine verdrehte Telefonschnur vorstellen kann, also nochmals um sich selbst gedrehte Helizes.

Siehe auch


- Ikone (Medien)

Referenzen

# http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/17128/1.html

Literatur


- Chris R. Calladine et al.: DNA - Das Molekül und seine Funktionsweise. 3. Aufl. Spektrum Akademischer Verlag 2005, ISBN 3-8274-1605-1
- Terence A. Brown: Moderne Genetik. 2. Aufl. Spektrum Akademischer Verlag 1999, ISBN 3827403065
- Ernst Peter Fischer: Am Anfang war die Doppelhelix. Ullstein 2004, ISBN 3548366732
- Ernst Peter Fischer: Das Genom. Fischer-Taschenbuch 2002, ISBN 359615362X
- James D. Watson: Die Doppelhelix. Rowohlt-Taschenbuch 1997, ISBN 3499602555
- James D. Watson: Gene, Girls und Gamov. Piper 2003, ISBN 3-492-04428-X
- James D. Watson: Am Anfang war die Doppelhelix Ullstein 2003, ISBN 3-550-07566-9
- James D. Watson, M. Gilman, J. Witkowski und M. Zoller: Rekombinierte DNA. 2. Aufl. Spektrum Akademischer Verlag 1993, ISBN 3860250728
- Thomas Lindahl: Instability and decay of the primary structure of DNA. Nature, 1993, 362, 709-715.
- W. Wayt Gibbs: Preziosen im DNA-Schrott. Spektrum der Wissenschaft, Februar 2004, S. 68 - 75,
- W. Wayt Gibbs: DNA ist nicht alles. Spektrum der Wissenschaft, März 2004, S. 68 - 75,

Weblinks


- [http://www.abi-bayern.de/bio/mol_01_dns.htm Ausführliche Erklärung auf www.abi-bayern.de]
- [http://biocrs.biomed.brown.edu/Books/Chapters/Ch%208/DH-Paper.html Watson/Crick: A structure for Desoxyribose Nucleic Acid]
- [http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/biologie/dna/ Deutsche Fassung von "DNA from the Beginning" des Dolan DNA Learning Center]
- [http://www.lebendiger-unterricht.de/BIOLOGIE/Experimente/DNA-Isolierung/dna-isolierung.html DNA-Isolierung "in der Küche"]
- [http://www.biokular.de/1999/DNA.html Das Leben hängt an einem Faden: Über den Aufbau und die Funktion der Desoxyribonukleinsäure]
- [http://www.dnai.org/index.htm DNA Interactive – Seite des Cold Spring Harbor Institute und des Howard Hughes Medical Institute: eine exzellente Einführung in die Thematik] (engl.) - siehe auch: [http://www.dnaftb.org/dnaftb/ DNA from the Beginning]
- [http://www.foerstner.org/konrad/bco/grundlagen/nukleinsaeuren.html Nukleinsäuren]
- [http://www.3sat.de/nano/bstuecke/45640/ 3sat: Nano: Die größte biologische Entdeckung: 50 Jahre DNA-Struktur]
- [http://sina.eetezadi.de/inhalt/referate/dna-replikation-pcr DNA – Aufbau und Vervielfältigung ] – Bestandteile & Aufbau der DNA, Replikation und PCR Kategorie:Nukleinsäure Desoxyribonukleinsäure (DNS) Kategorie:Chemische Verbindung ja:デオキシリボ核酸 ko:DNA ms:DNA simple:DNA th:ดีเอ็นเอ

Kategorie:Mikrobiologische Färbung

Hier sind Artikel, die sich mit mikrobiologischer Färbung beschäftigen, aufgelistet. Kategorie:Mikrobiologie

Nacionalsocialistes

El nazisme o nacional-socialisme (de l'alemany Nationalsozialismus) és el règim totalitari que va governar Alemanya de 1933 a 1945, i la ideologia i el moviment polític en què es basava aquest règim. El nazisme estava relacionat amb el feixisme, i tenia un fort component racista. El terme nazi fou encunyat pel ministre de propaganda Joseph Goebbels, que la va fer servir per referir-se als membres del seu partit, el Partit Nacional Socialista Alemany (NSDAP), durant un dels seus discursos. Per extensió la paraula nazi va començar a utilitzar-se amb tot el que es relacionava amb el règim i la ideologia nacionalsocialistes. En molts països, entre ells l'Alemanya actual, hi ha lleis estrictes en contra del nazisme, el qual és considerat un delicte. Aquesta ideologia apareix a l'Alemanya dels anys 30, just quan a les dures condicions de pau que se li havien imposat a Alemanya després de la primera Guerra Mundial, s'hi van sumar els estralls econòmics provocats pel Crack del 29. Apareix centrat al voltant de la figura de Hitler i la seva obra Mein Kampf (en alemany, La Meva Lluita) que recull les seves idees,centrades en l'atac al comunisme, cosa que li va suposar l'ajut d'una part de les classes altes. El nazisme alemany presenta característiques similars al feixisme italià:
- Gran importància de l'Estat
- Creença en la desigualtat dels éssers humans: Hitler considera que la raça ària (a la que suposadament pertanyien els alemanys) era superior a les altres i per tant tenia el dret de dominar-les al seu servei
- Exaltació del guia o "führer"
- Defensa de l'imperialisme: Alemanya tenia el dret a envadir els territoris que creia seus. Pel que respecta a la violència, era la norma de funcionament: es van crear cossos de policia com la Gestapo o les SS (guàrdia personal de Hitler) que es dedicaven a vigilar als ciutadans i a empaitar a tots aquells que s'atrevissin a fer el més mínim comentari contra Hitler. D'altra banda el control de la informació i del pensament constitueix una altra característica de l'Estat nazi; això s'aconseguia mitjançant el control dels diaris i la ràdio. Al gener de 1933 Hitler va ser anomenat primer ministre d'Alemanya pel president de la república, gràcies a la seva victoria electoral i al support d'altres partits polìtics. Quan el president de la república, va morir, Hitler, es va anomenar a sí mateix cap d'estat. categoria:nazisme ja:ナチズム simple:Nazism

dating ads site Karty grafiki dieta online slots jastrzbia gra pensjonat










































:: RELATED NEWS ::