am Puls Biologie 5, Schulbuch

14 Bakterien sind vielfältige Prokaryoten Zum ersten Mal wurden Bakterien im 17. Jahr- hundert von Antoni van Leeuwenhoek 1 mit einem selbstgebauten Mikroskop beobachtet. Heute wird geschätzt, dass der Großteil der auf der Erde vorkommenden Bakterien nach wie vor unbekannt ist (wahrscheinlich mehr als 95%). Rund um uns lebt eine unglaubliche Anzahl da- von. Stell dir vor: Die gesamte Biomasse aller Bakterien auf der Erde (darunter versteht man die gemeinsame Masse aller Bakterien) ist grö- ßer als die aller Pflanzen und Tiere! Bakterien sind 1–10 Mikrometer groß, das heißt du kannst sie mit freiem Auge nicht sehen. Sie treten in vielfältigen Formen auf. Ihr Zellinneres, das Zytoplasma , wird durch eine Zellmembran von der Außenwelt abgetrennt. Die Zellmembran ist von einer Zellwand umge- ben. In vielen Fällen besitzen Bakterien außer- dem eine widerstandsfähige Kapsel oder haben stattdessen außen noch eine zweite Membran ( k Abb. 4). Zellwand und Kapsel schützen Bakterien vor schädlichen Umwelteinflüssen. Die Zellwand von Bakterien besteht aus Peptido- glykan , einem Molekül, welches bei Eukaryoten nicht vorkommt. Diese spezielle Zellwand ist da- her der Ansatzpunkt vieler Antibiotika . Das sind Medikamente zur Bahandlung bakterieller Infek- tionen. An ihrer Oberfläche tragen viele Bakteri- en unterschiedliche Fortsätze. Fimbrien dienen zum Anhaften an Oberflächen und Geißeln wer- den zur Fortbewegung benutzt. Sexpili dienen Bakterien zum Austausch von Erbmaterial unter- einander. Bakterienzellen sind einfacher aufgebaut als eukaryotische Zellen Vesikel Plasmid Fimbrie Pilus Ribosom Chromosom Zellwand Kapsel Cytoplasma Geißel Zellmembran Abb. 4: Aufbau eines Bakteriums. Die Fortsätze an der Oberfläche eines Bakteriums erfüllen verschiedene Funktionen. Über die hohlen Nadeln (Sexpili) tauschen Bakterien- zellen DNA miteinander aus. Die Borsten (Fimbrien) dienen zum Anheften an Oberflächen. Mit Geißeln ausgestat- tete Bakterien können sich fortbewegen. Glossar 1 Antoni van Leeuwenhoek: Niederländischer Naturforscher und Mikroskopbauer, 1632–1723. 2 Escherichia coli (E. coli): Stäbchenförmiges Darmbakterium. Harmlose Formen sind Teil unserer Darmflora. Es existieren auch Formen, die Krankheiten verursachen. E. coli ist ein Modellorganismus in der Mikrobiolo- gie und gehört zu den am besten untersuch- ten Prokaryoten. Basiskonzept Reproduktion: Die asexuelle (unge- schlechtliche) Zweiteilung ist eine Mög- lichkeit der raschen und kostensparenden Fortpflanzung, da nicht erst ein Fortpflan- zungspartner gefunden werden muss. Alle Nachkommen weisen ein identes Erbmaterial auf. Wie Bakterien sich fortpflanzen Bakterien pflanzen sich ungeschlechtlich (asexu- ell) durch einfache Zweiteilung fort ( k Abb. 5). Sie können sich auf diese Weise rasant vermehren. Daneben sind Bakterien aber auch imstande, auf verschiedene Weisen Erbmaterial auszutauschen. Das Darmbakterium Escherichia coli 2 (E. coli) ( k Abb. 4, siehe auch Abschnitt 1.5) kann sich bei- spielsweise alle 20 min zweiteilen. Hätte sie un- begrenzt viele Nährstoffe zur Verfügung, würde eine Bakterienkolonie ausgehend von einem ein- zigen Individuum nach 20 Minuten zu zwei Indi- viduen, binnen einer Stunde zu acht, und binnen drei Stunden zu 512 Individuen anwachsen. Rasch würde eine solche Kolonie ihren gesamten Lebensraum überwuchern. Unter Bakterien- wachstum versteht man hier das Wachstum der Kolonie, nicht das eines Individuums. Natürlich ist dieses so genannte exponentielle Wachstum nur kurzzeitig möglich, da die Nah- rung sehr bald knapp wird. Dann geht es der Kolonie zunehmend schlechter und schließlich sterben die meisten Individuen an den eigenen Abbauprodukten und an Nahrungsmangel. Bakterien vermeh- ren sich in erster Linie durch Zwei- teilung Reproduktion Abb. 5: Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung. Hier teilt sich ein weiteres menschliches Darmbakteri- um ( Proteus vulgaris ). Die langen Geißeln lassen sich gut von den kurzen Fimbrien unterscheiden. 2µm Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv