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Die Tuberkulose ist eine Infektionskrankheit. Die Krankheitserreger, die Tuberkelbakterien, werden durch Tröpfcheninfektion (beim Ausatmen und Husten) von erkrankten Menschen auf andere übertragen. Sie gelangen durch die Atemwege in die Lunge anderer, gesunder Menschen und setzen sich dort fest. Zum Ausbruch der Krankheit kommt es z. B. dann, wenn sehr viele Bakterien in den Körper eingedrungen sind oder die körpereigene Abwehr nicht ausreicht, diese Bakterien erfolgreich zu bekämpfen. Dann entwickelt sich die Tuberkulose weiter. Die Inkubationszeit dauert ca. 4–8 Wochen. Der Krankheitsverlauf ist sehr unterschiedlich. Eine rasche Diagnose und wirksame Behandlung sind sowohl für die erkrankten Personen als auch für alle Leute, die mit ihnen in Kontakt kommen, äußerst wichtig. Die Krankheit wird heute meistens ambulant und mit sehr wirksamen Medikamenten behandelt. Die Medikamente töten die Bakterien ab, worauf sich der Organismus wieder erholen kann.

Gegenstand der Immunbiologie sind die biologischen und chemischen Abwehrmechanismen eines Organismus als Selbstschutz gegen die pathogene Wirkung von Fremdsubstanzen. Die Erkennung von Selbst und Fremd ist maßgebliche Voraussetzung für die Abwehr.
Unspezifische Abwehrmechanismen bilden erste Barrieren gegen Infektionen.

Viren sind Krankheitserreger, gegen die es noch immer fast keine Gegenmittel gibt. Sie sind völlig unempfindlich gegen Antibiotika, die pharmazeutische Wunderwaffe gegen bakterielle Erreger. Gegen einige Viren helfen vorbeugende Schutzimpfungen, und wer eine Viruserkrankung überstanden hat, besitzt häufig eine lebenslange spezifische Immunität gegen diesen Erreger. Die meisten Virusinfektionen sind zwar harmlos, doch in einigen Fällen nimmt die Krankheit einen lebensbedrohlichen Verlauf. Einige Viren führen zu Epidemien, bei denen sich die Erreger weltweit ausbreiten und viele Todesopfer fordern können.
Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel; sie missbrauchen deshalb für ihre Vermehrung den Wirtsorganismus. Dies können Bakterien oder auch pflanzliche und tierische Zellen sein. In der Gentechnik sind Viren heute unentbehrliche Hilfsmittel für die gezielte Übertragung von Erbsubstanz zwischen verschiedenen Zellen geworden.

Viren sind Krankheitserreger, gegen die es noch immer fast keine Gegenmittel gibt. Sie sind völlig unempfindlich gegen Antibiotika, die pharmazeutische Wunderwaffe gegen bakterielle Erreger. Gegen einige Viren helfen vorbeugende Schutzimpfungen, und wer eine Viruserkrankung überstanden hat, besitzt häufig eine lebenslange spezifische Immunität gegen diesen Erreger. Die meisten Virusinfektionen sind zwar harmlos, doch in einigen Fällen nimmt die Krankheit einen lebensbedrohenden Verlauf. Einige Viren führen zu Epidemien, bei denen sich die Erreger weltweit ausbreiten und viele Todesopfer fordern können.
Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel; sie missbrauchen deshalb für ihre Vermehrung den Wirtsorganismus. Dies können Bakterien oder auch pflanzliche und tierische Zellen sein. In der Gentechnik sind Viren heute unentbehrliche Hilfsmittel für die gezielte Übertragung von Erbsubstanz zwischen verschiedenen Zellen geworden.

Trotz ihres unterschiedlichen Aufbaus haben Viren, Viroide und Prionen eine Gemeinsamkeit, die sie für alle Lebewesen gleich gefährlich macht – sie sind die Erreger vieler gefährlicher und lebensbedrohlicher Krankheiten.
Viren gehören nicht zu den echten Lebewesen, sondern zeigen erst Kennzeichen des Lebendigen, wenn sie sich in einer Fremdzelle befinden. Ihre Vermehrung kann nur in Wirtszellen stattfinden. Dieser Prozess ist immer mit dem Absterben der befallenen Zelle verbunden. Deshalb zählen Viren zu den gefährlichsten Krankheitserregern im Tier- und Pflanzenreich. Viren, die sich mithilfe von Bakterienzellen vermehren, heißen Bakteriophagen.
Ein Virus besteht immer aus einer Proteinhülle, welche in ihrem Inneren Nucleinsäuren in Form von DNA oder RNA enthält. Im Gegensatz zu den Zellen aller Lebewesen, die immer beide Nucleinsäuren enthalten, findet man bei Viren immer nur eine der beiden Formen vor.
Viroide sind mehr oder weniger „reduzierte“ Viren. Sie sind infektiöse Moleküle mit einer sehr kurzen Nucleinsäuresequenz. Die Proteinhülle fehlt vollständig.
Bei Prionen handelt es sich um Proteine zellulärer Herkunft, welche eine andere räumliche Struktur als normale Proteine aufweisen. Normale, richtig gefaltete Proteine werden PrPC genannt und kommen natürlicherweise in jedem Organismus vor. Die krankhaften Formen (PrPSc) breiten sich, nachdem sie einmal entstanden sind, weiter im Gewebe aus. Dabei wandeln sie die gesunden Proteine durch chemische Anbindung in die krankhafte Variante um. Obwohl Prionen sich ohne Besitz von Nucleinsäuren vermehren können, werden auch sie nicht zu den Lebewesen gezählt. Krankheiten wie die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit oder BSE werden von Prionen ausgelöst.

Viren, Viroide und Prionen zeigen Teilaspekte des Lebens, sie haben aber keinen eigenen Stoffwechsel und gelten somit nicht als Lebewesen. Sie zeigen Merkmale des Lebens, wenn sie in eine Wirtszelle eingedrungen sind. Eine Infektion mit einem dieser Partikel hat immer eine Erkrankung des Wirts zur Folge.

Die Windpocken sind sehr ansteckend, es erkranken ungefähr 75 % aller Kinder unter 15 Jahren an Windpocken. Die Infektion findet am häufigsten zwischen dem 3. und 10. Lebensjahr statt. Erreger ist das Varicella-Zoster-Virus.

Die Symptome von Windpocken sind folgende:

• Kopf- und Gliederschmerzen,
• leichtes Fieber und
• Ausschlag.

Der Ausschlag bewirkt einen starken Juckreiz am ganzen Körper. Die Symptome dauern ungefähr 10 Tage an. Die Inkubationszeit liegt zwischen 7 und 21 Tagen nach dem Kontakt mit einer erkrankten Person.

Übertragen wird die Krankheit meistens durch Tröpfcheninfektion, aber auch Sekrete (Flüssigkeitsinhalte) aus den Bläschen sind ansteckend.

Penicillin ist ein Antibiotikum. Es wirkt als Inhibitor auf das Bakterienenzym Transpeptidase, das die Quervernetzung in der Bakterienwand steuert. Das Enzym wird blockiert, so dass die Zellwand durchlässiger wird. Die Zelle nimmt osmotisch Wasser auf und platzt. Auf diese Weise werden krankheitserregende Bakterien abgetötet.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Infektionskrankheiten und Immunantwort".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Evolutionsprozesse auf dem Niveau der Populationen werden Mikroevolution genannt, als Makroevolution bezeichnet man die Stammesgeschichte höherer taxonomischer Einheiten.
Isolationsprozesse, aber auch Genomverschmelzungen sind die Ursachen für die Neubildung von Arten.
Beim Ablauf der Makroevolution kann man Allogenese (adaptive Radiation), Arogenese (Erreichen einer neuen adaptiven Zone) und Stasigenese unterscheiden.
Für die Aufklärung der Verwandtschaft verschiedener Arten (Stammbaumforschung) ist der Besitz gemeinsamer abgeleiteter Merkmale von besonderer Bedeutung.

Die synthetische Theorie erweiterte den Darwinismus um die Erkenntnisse der Populationsgenetik. Unter dem Einfluss der Anpassungsselektion breiten sich die verschiedenen Allele eines Gens in einer Population aus. Die Geschwindigkeit dieser Ausbreitung ist vom Ausmaß des „Selektionsvorteils“ sowie von der Größe und der genetischen Homogenität der Population abhängig. Paradebeispiel für eine solche Form der Evolution innerhalb einer Population ist die Zunahme der dunklen Varianten des Birkenspanners in Industriegebieten (Industriemelanismus).

Mitte des 19. Jh. bestimmte JOHANN CARL FUHLROTT Knochenfunde im Neandertal bei Düsseldorf als fossile Reste eines Homo sapiens neandertalensis (Altmensch oder Neandertaler). Die Entdeckung des Neandertalers im Jahre 1856 war der bis zu diesem Zeitpunkt erste, von der Wissenschaft richtig erkannte und eingeordnete Fund eines Urmenschen.
Die Neandertaler sind die unmittelbaren Vorgänger des Homo sapiens sapiens, des Jetztmenschen. Sie lebten vor etwa 35 000 bis 70 000 Jahren im eiszeitlichen Europa vor allem in Höhlen. Sie lebten in Horden, ernährten sich vom Jagen und Sammeln, stellten Steinwerkzeuge her und nutzten bereits das Feuer.

Tiere werden anhand ihres Baus, ihrer Ernährungsweise und ihres Entwicklungszyklus definiert.

Tiere

• sind vielzellige heterotrophe Eukaryoten, die feste Nahrung zu sich nehmen,
• haben Zellen ohne Zellwände.
• sind die einzigen Organismen, die Nerven- und Muskelgewebe besitzen,
• zeichnen sich durch eine Embryonalentwicklung aus, die ein Blastulastadium aufweist, dem eine Gastrulation folgt, durch die die drei Keimblätter (embryonale Gewebeschichten) entstehen,
• besitzen als einzige Organismen sogenannte Hox-Gene, die für die Entwicklung der Körpergestalt verantwortlich sind.

Die Animalia (Tiere) sind eines der vier Reiche der Eukarya. Früher wurden auch heterotrophe Einzeller als Protozoa ins Tierreich eingeordnet, heute rechnet man sie zu verschiedenen Verwandtschaftsgruppen der Protisten.

Archaea (von griech. archae-, archaeo = alt, ursprünglich), Archaebakterien (von griech. bakterion = Stäbchen), Urbakterien, sind die Bezeichnungen für die Vertreter einer Abstammungslinie der Prokaryoten. Heute werden die Vertreter dieser Abstammungslinie einer eigenen Domäne zugeordnet und den Eukarya und Bacteria gegenübergestellt.

Die Bacteria umfassen die Mehrzahl der heute bekannten Prokaryoten. Kennzeichnend ist eine riesige Vielfalt von Ernährungsweisen und Stoffwechselwegen. Sie sind für die Energieflüsse und Stoffkreisläufe in der Biosphäre von besonderem Wert.

Mitverantwortlich für die phänotypische Merkmalsausprägung bei lebenden Organismen sind die sogenannten Hox-Gene (Steuergene). Sie steuern die Verteilung bestimmter Zellgruppen in einem bestimmten Areal des Körpers während der Embryonalentwicklung und sind als Hauptschalter für die Realisierung der Baupläne aller Tiere zuständig. Acht dieser sogenannten Hox-Gene wurden, dicht angeordnet, auf einem Chromosom gefunden. Die Besonderheit der Hox-Gene oder Homöotischen Gene ist die Tatsache, dass von ihnen mehrere andere, funktionell zusammenhängende Gene im Verlauf der Embryonalentwicklung bzw. Morphogenese gesteuert werden. Man kann Hox-Gene als übergeordnete genetische Informationsstruktur ansehen, da sie die Entwicklung nicht direkt, sondern durch Regulation anderer Gene steuern.

Saisondimorphismus bedeutet soviel wie „Das Auftreten zweier (di) verschiedener Erscheinungsformen (Morphen) bei Individuen einer Art in Abhängigkeit von der Jahreszeit (Saison)". Beim Landkärtchen (Araschnia levana), einer Tagfalterart, können sich im Jahr zwei Generationen entwickeln. Ihren Namen tragen sie aufgrund der fein strukturierten Zeichnung ihrer Flügelunterseiten. Die Schmetterlinge der Frühjahrs- und der Sommerform sind unterschiedlich gestaltet. Dieser Saisondimorphismus, eine umschlagende Modifikation, wird durch die Tageslänge während des Raupenwachstums bestimmt. Bei Tageslängen über 16 Stunden entstehen dunkle Formen, sind die Tage kürzer, werden es helle Falter.

* 22.07.1822 in Hyncice
† 06.01.1884 in Brno

JOHANN GREGOR MENDEL wurde in Hyncice (Heinzendorf) als Sohn eines fronpflichtigen Bauern geboren. Dieser hielt im Garten seines Hauses Bienen und züchtete edle Obstsorten. Im Jahr 1843 trat MENDEL als Mönch in das Augustinerkloster zu Brno (Brünn) ein. Er studierte Theologie in Brünn und Naturwissenschaften in Wien. 1855 begann MENDEL mit seinen Kreuzungsexperimenten an Erbsen. 1865 hielt er seinen Vortrag über die Resultate der Kreuzungsexperimente an Erbsen vor dem „Naturforschenden Verein in Brünn“. Im Jahr 1866 wurden seine Erkenntnisse auf 43 Seiten unter dem Titel „Versuche über Pflanzen-Hybride“ veröffentlicht.

Bei der Vererbung wird das genetische Material der Eltern auf die nachfolgende Generation weitergegeben. Die genetische Information liegt in der DNA in Basenpaaren aus Nucleotiden verschlüsselt vor. Die Synthese der neuen DNA erfolgt durch Auftrennung und identisches Kopieren des Elternstrangs. Jeder Einzelstrang ergänzt seinen jeweils komplementären Strang. Lange war man sich des genauen Mechanismus der DNA-Verdoppelung (Replikation) nicht sicher. Im Jahr 1958 bewiesen MATTHEW MESELSON (*1930) und FRANKLIN WILLIAM STAHL (*1929) den semikonservativen Replikationsmechanismus der DNA, den zuvor WATSON und CRICK, die Erforscher der DNA-Doppel-Helix-Struktur, schon vermuteten. Von drei zur damaligen Zeit möglichen Hypothesen konnten sie in ihrem klassischen Experiment eine bestätigen.

Gewöhnlich wirken vielfältige Strukturen auf der Oberfläche von Viren, Bakterien und anderen Erregern als Epitope (sie reagieren jeweils mit einem spezifischen Antikörper), sodass im Organismus als Abwehrreaktion meist ein Gemisch aus verschiedenen Antikörpern gebildet wird. Es werden also unterschiedliche B-Lymphozyten zur Klonbildung und damit Vermehrung aktiviert.
Monoklonale Antikörper sind im Gegensatz zu herkömmlichen Seren hochspezifisch und nur gegen eine einzige antigene Determinante des verwendeten Erregers gerichtet. Sie entstehen sozusagen aus einer B-Zelle. Die Produktion monoklonaler Antikörper erfolgt mit der sogenannten Hybridomtechnik. Dabei erfolgt eine Zellverschmelzung zwischen dem Antikörper produzierenden Lymphozyten und langlebigen teilungsaktiven Tumorzellen. Die entstehenden Hybridzellen zeichnen sich sowohl durch die Antikörperbildung als auch durch eine unbegrenzte Teilungsfähigkeit aus.
Der Einsatz menschlicher monoklonaler Antikörper in der Therapie von akuten Infektionskrankheiten, für die noch keine wirksamen Antibiotika oder Chemotherapeutika existieren (z. B. Malaria), könnte die Pharmakologie revolutionieren. Perspektivisch wird der Einsatz monoklonaler Antikörper auch die Tumordiagnostik bereichern, um über veränderte spezifische Oberflächenmarker diese entarteten Zellen nachzuweisen.

* 25.09.1866 in Lexington (Kentucky)
† 04.12.1945 in Pasadena (Kalifornien)

Der US-amerikanische Biologe THOMAS HUNT MORGAN gilt als „Vater der Genforschung“. Seit 1907 experimentierten er und seine Mitarbeiter an der New Yorker Columbia University mit Züchtungen der Frucht- oder Taufliege Drosophila melanogaster. Zunächst, um die wiederentdeckten Aussagen GREGOR MENDELs (1822-1884) kritisch zu überprüfen. Im Mai 1910 machte MORGAN in seinem „Fliegenzimmer“ einen ungewöhnlichen Fund: in einem der Versuchsgläser schwirrte eine männliche Mutante mit weißen statt üblicherweise roten Augen. Diese Merkmalsausprägung übertrug sich auch auf ihre männlichen Nachkommen. MORGAN gelang es, das entsprechende Gen auf dem X-Chromosom der Fliege zu lokalisieren. Der erste Schritt zur modernen Genetik war getan.

* 28.12.1944 in Lenoir, North Carolina (USA)

KARY BANKS MULLIS arbeitete von 1979 bis 1986 als DNA-Chemiker bei der Cetus Corporation in Emeryville, Kalifornien und entwickelte dort die Methode der Polymerase-Kettenreaktion, mit deren Hilfe man in kurzer Zeit aus kleinsten DNA-Mengen Millionen von Kopien herstellen kann. Dafür erhielt er 1993 den Nobelpreis für Chemie. Mittlerweile wird die PCR-Methode in den unterschiedlichsten Bereichen der modernen biologischen Forschung angewandt, von der Paläobiologie über die Evolutionsforschung bis zur forensischen Biologie (genetischer Fingerabdruck). MULLIS hat einige weitere bahnbrechende Patente erfunden. Er erhielt zahlreiche nationale und internationale Preise. Derzeit forscht er am Children´s Hospital and Research Institute in Oakland, Kalifornien. Außerdem ist er wissenschaftlicher Berater verschiedener Gentechnikunternehmen und Gastdozent mehrerer Hochschulen.

Die speziellen Merkmale eines Lebewesens werden durch Vererbung und Umwelteinflüsse geprägt. Wenn sich innerhalb einer Familie mit demselben Genotyp unter Mitwirkung von Außenbedingungen abweichende Erscheinungsformen innerhalb der Individuen ausbilden, nennt man diese Erscheinung variable Phänotypen. Diese umweltbedingte Variabilität von Lebewesen bezeichnet man auch als Modifikabilität, die unterschiedlichen Varianten sind Modifikationen.
Durch Klonierung genetisch identischer Individuen kann die Nichterblichkeit von Modifikationen und damit der Einfluss der Umwelt auf die Ausprägung von Merkmalen nachgewiesen werden. Als Ergebnis erhält man eine gleiche Verteilung der Merkmalsvariationen unter gleichen Umweltbedingungen.