Antibiotika

Hallo, mein Name ist Sabine und in diesem Video möchte ich dir die Antibiotika näher bringen.

Was ist Antibiotika

Das Wort Antibiotika kommt aus dem Griechischen. Anti bedeutet gegen und bios Leben. Antibiotika sind also Arzneimittel, die gegen lebende Krankheitserreger eingesetzt werden können. Also zur Bekämpfung von Krankheiten, die von Mikroorganismen, wie Bakterien, ausgelöst werden.

Antibiotika Schwachstellen

Zunächst müssen wir die Schwachstellen der Bakterien kennen. Antibiotika durchlöchern z. B. liebend gern die Zellwände aus Murein. Tierische Zellen haben ja keine Zellwände, sondern nur eine Zellmembran. Dann gibt es bei Bakterien noch den Folsäurezyklus, den sie zur Herstellung von Nucleinsäuren brauchen. Wir Menschen nehmen die Stoffe, die zur Herstellung von Nukleinsäuren nötig sind, über unsere Nahrung auf. Hauptsächlich greifen Antibiotika aber in die Transkription und Translation der Proteinbiosynthese ein. Und zwar haben Bakterien andere Ribosomen als wir Menschen, nämlich 70S Ribosomen und der Zellkern fehlt.

Die Transkriptionshemmer

Um Aufgaben über Antibiotika lösen zu können, musst du topfit in der Proteinbiosynthese sein, also wissen, wie eine Zelle Eiweiße herstellt. Die weiße Tafel soll jetzt mal das Innere der Bakterienzelle sein. Die gelbe Schlängellinie ist die DNA, die an ihrem Ende schon in ihre Einzelstränge aufgespalten wurde. Der orange Klecks ist die RNA-Polymerase, ein Enzym. Die RNA-Polymerase rutscht die DNA entlang, und zwar einen bestimmten Abschnitt, also ein Gen, das ein Eiweiß codiert und stellt von diesem DNA-Abschnitt eine Negativkopie her, die mRNA. Diesen ersten Schritt der Proteinbiosynthese nennt man Transkription. Und Antibiotika, die die Transkription behindern, sind dann Transkriptionshemmer. Die Namen der Antibiotika, die jetzt folgen, sind nicht so wichtig. Deswegen sage ich sie nur und schreibe sie nicht mit auf die Tafel. Das Antibiotikum Aktinomyzet C bindet direkt an eine bestimmte DNA-Sequenz und verhindert somit das Voranschreiten der RNA-Polymerase. Dadurch wird nur eine unvollständige mRNA gebildet. Der traurige grüne Strich da. Damit gibt es nur eine unvollständige Aminokosäure-Kette, Aminosäure mit AS abgekürzt. Und wir haben damit auch ein fehlerhaftes Protein. Mit fehlerhaftem Protein gibt es Fehler in der Zellfunktion der Bakterie und somit wird das Wachstum und die Fortpflanzung der Bakterie gehemmt. Lifamyzin heftet sich an die RNA-Polymerase. Dadurch kann das Enzym nicht mehr über den DNA-Strang laufen und keine mRNA herstellen. Damit gibt es auch keine Aminosäure-Kette, kein Protein und die Zellfunktion ist gestört. Die Konsequenz ist die gleiche, wie bei Aktinomyzet C. Das Wachstum und die Fortpflanzung des Bakteriums sind gehemmt.

Das war es schon zu den Transkriptionshemmern. Im Normalfall würde nun die mRNA die RNA-Polymerase verlassen und durchs Zytoplasma zu den Ribosomen wandern. Ribosomen bestehen aus einer kleinen und einer großen Untereinheit und sie rutschen die mRNA entlang und bauen nach und nach die Aminosäuresequenz zusammen, aus der später das Protein wird. Dafür sind als kleine Helfer noch die t-RNAs nötig. t-RNAs sammeln Aminosäuren im Zytoplasma ein und bringen sie an den richtigen Ort der mRNA, denn auf der mRNA codieren immer 3 Basen eine Aminosäure.

Die Translation

Wenn wir jetzt in das Ribosom hineinsehen, sehen wir, dass es aus 2 Teilen besteht. Dem A und dem P-Ort. Im P-Ort trägt eine t-RNA die schon entstandene Aminosäurenkette. Im A-Ort dockt eine neue t-RNA mit einer neuen Aminosäure an. Durch einen schwarzen Strich, die Peptitbindung, wird die neue Aminosäure an die Kette angebunden. Das Ribosom wandert nun 3 Einheiten auf der mRNA weiter und die neue t-RNA mit der neuen Aminosäure muss nun die ganze Peptitkette tragen. Die alte t-RNA ist nun wieder frei und kann sich im Zytoplasma eine neue Aminosäure suchen. Den beschriebenen Vorgang nennt man Translation und Antibiotika, die ihn stören, Translationshemmer.

Der erste Stoff, der hier dazwischen funkt, ist das Streptomyzin. Streptomyzin verhindert das Zustandekommen des Startkomplexes. D. h. die Verbindung aus mRNA, kleiner Ribosomenuntereinheit und großer Ribosomenuntereinheit. Dadurch wird die Translation verhindert, es gibt kein Protein und somit ist die Zellfunktion gestört und Wachstum und Vermehrung des Bakteriums sind gehemmt.

Störung an Zellwand und Zellmembran

Antibiotika können auch den Aufbau von Zellwand und Zellmembran der Bakterienzelle sabotieren. Die Zellwand des Bakteriums besteht aus Murein und Protein. Murein ist ein Kohlehydrat. Und zwar binden sich Stoffe, wie z. B. Penicilin in diese Zellwand ein und sorgen dafür, dass Löcher entstehen. Nährstoffe strömen dadurch ungehindert nach außen und Wasser unkontrolliert in die Zelle hinein. Dadurch wird aus einer stolzen prall gefüllten Bakterienzelle ein schrumpeliges, trauriges Etwas. Des Weiteren können Antibiotika sich auch an die Tunnelproteine der Zellmembran heften. Damit können Schadstoffe nicht mehr aus der Zelle heraus, d. h. das Bakterium vergiftet sich nach und nach selbst.

Folsäurezyklus der Bakterien

Der Folsäurezyklus der Bakterien ist nötig, um Nucleinsäuren herzustellen. Sulfonamide können diesen Folsäurezyklus so sabotieren, dass eben nicht ordnungsgemäß Nucleinsäuren hergestellt werden. Nucleinsäure musst du gleich daran denken an die DNA und die verschiedenen RNA-Sorten. D. h. so wird indirekt auch die Proteinbiosynthese gestört.

Zusammenfassung

Und, hast du alles verstanden? Fassen wir noch einmal schnell den Inhalt des Videos zusammen. Die Transkriptionshemmer arbeiten an der DNA. Entweder binden sie direkt an der DNA-Sequenz oder an der RNA-Polymerase. So oder so kann das Enzym nicht mehr den Strang entlang rutschen und ordnungsgemäß die mRNA herstellen. Dadurch gibt es fehlerhafte Proteine und die Zellfunktion ist eingeschränkt. Translationshemmer heften sich so an ein Ribosom, dass es nicht mehr auf der mRNA entlang rutschen kann. Sie verhindern das Andocken einer neuen Aminosäure im Ribosom, also die Verlängerung der Aminosäurekette oder sie unterbinden die Peptitbindung zwischen den einzelnen Aminosäuren.

Ich hoffe, dieser Film kann dir helfen, die nächste Klausur leicht zu meistern. Ich bedanke mich für das Zusehen und für dein Interesse. Bis bald. Sabine.