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Bakterien (Einzeller, Prokaryoten)

Rasterelektronenmikroskopie: Bakterien
Bakterien, aufgenommen mit einem Rasterelektronenmikroskop (nachträglich eingefärbt)

Bakterien sind Einzeller, also lebende Organismen, die nur aus einer Zelle bestehen. Sie nehmen Stoffe auf, die sie durch bio-chemische Prozesse verarbeiten, daraus Energie gewinnen und die Abfallprodukte wieder abgeben (sog. Stoffwechsel). Zudem haben sie die Fähigkeit, sich zu vermehren (Zellteilung). Im Gegensatz zu Zellen höherer Lebensformen besitzen sie keinen Zellkern (sog. Prokaryoten). Bei sog. Eukaryoten (z.B. beim Menschen) ist die Erbsubstanz DNA in einem Zellkern mit Doppelmembran umschlossen. Bei Bakterien schwimmt die Erbsubstanz frei im Cytoplasma (Zellflüssigkeit). Bakterien besitzen auf ihrer Zelloberfläche zahlreiche aktive Zonen, mit denen sie an andere Zellen andocken können. Einige Bakterienarten können sich aktiv fortbewegen. Die folgende Abbildung zeigt Bakterien unter einem Rasterelektronenmikroskop.

Die Wissenschaft und Lehre von den Bakterien ist die Bakteriologie.

Bakterien wurden 1676 erstmals von Antoni van Leeuwenhoek mit Hilfe eines selbstgebauten Mikroskops in Gewässern und im menschlichen Speichel beobachtet, gezeichnet und beschrieben.

Aufbau und Struktur eines Bakteriums

Aufbau einer Bakterienzelle
Aufbau einer Bakterienzelle

Die Größe von Bakterien ist sehr unterschiedlich, die meisten bekannten Arten beträgt er etwa 0,6 bis 1,0 µm (zum Vergleich: Erythrozyten, die roten Blutkörperchen, haben einen Durchmesser von ungefähr 7,5 µm (Mikrometer). Das Volumen des größten Bakteriums (Durchmesser ca. 700 µm) ist etwa 10 Milliarden Mal größer als das Volumen des kleinsten (Durchmesser etwa 0,3 µm).

Alle Bakterien besitzen eine Zellmembran, die das Zellinnere von der äußeren Umgebung klar abgrenzt. Zudem sind die meisten Bakterien von einer Zellwand (Zellkapsel) umhüllt. Die Erbinformation DNA schwimmt als Bakterienchromosom frei im Cytoplasma. Einige Bakterien-Arten haben zwei Bakterienchromosomen.

Im Cytoplasma befinden sich zudem neben Reservestoffen (Nährstoffen) noch Plasmide. Das sind in sich geschlossene DNA-Moleküle, die sich unabhängig von der DNA des Bakterienchromosoms vervielfältigen können. Diese Plasmide können das Zellinnere verlassen und in andere Zellen eingeschleust werden (DNA-Transport).

Bakterien-Formen

Bakterien kommen in vielfältigen äußeren Formen vor:

Bakterien-Formen: Kokken, Bazillen etc.
Bakterien-Formen: Kokken, Bazillen etc.

Sind Bakterien immer "böse"?

Ein Mensch besteht aus etwa 10 Billionen Zellen, die aus der befruchteten Eizelle hervorgegangen sind. Zusätzlich befinden sich auf und in ihm etwa zehnmal so viele Bakterien (!). Bakterien sind also mitnichten "Feinde des Menschen", sondern sie gehen in vielfältiger Weise eine symbiothische Beziehung ein. Es gibt viele "gute und nützliche" Bakterien (z.B. im Mund, auf der Haut oder im Verdauungstrakt, sog. "Darmflora").

Bakterien unter einem Lichtmikroskop
Bakterien unter einem Lichtmikroskop

Bekannte Bakterien-Arten, Auslöser von Krankheiten

Von den Millionen Bakterien-Arten sind im Wesentlichen die bekannt, die Erkrankungen verursachen können. Zu den bekannten Bakterien-Gattungen, die Krankheiten auslösen können, gehören:

Diese Gattungen bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Unterformen.

Medikamente gegen Bakterien: Antibiotika, Penicillin

Obwohl ein Menschlicher Organismus mit vielen Bakterien in Symbiose lebt, gibt es doch einige Bakterien, die krank machen. Die erzeugen meist Stoffwechselprodukte, die giftig (toxisch) wirken.

Viele Bakterien sind anfällig gegen natürliche Giftstoffe wie z.B. Alkohol, Aldehyde oder Chlor. Daher kann man sie ganz gut von Händen, dem Körper oder der Kleidung abwaschen. Hygiene ist also eine der wichtigsten Maßnahmen, wenn es darum geht, schädliche Bakterien einzugrenzen.

Sind die Bakterien einmal in den Körper eingedrungen und haben eine Infektion ausgelöst, stellen heute die Antibiotika ein wirksames Mittel gegen Bakterien dar; zum Beispiel Penicilline, die durch Pilze der Gattung Penicillium gebildet werden. Penicillin stört die Synthese der Bakterien-Zellwand, daher wirkt es nur gegen wachsende Bakterien. Allerdings haben bestimmte Bakterien gegen viele Antibiotika im Laufe der Zeit einen wirksamen Schutz entwickelt (sog. Antibiotika-Resistenz).

Wenn die äußeren Bedingungen für Bakterien schlecht sind, können sie sich zu sog. Sporen umwandeln. Das ist so eine Art Winterschlaf, in dem die Spore nicht mehr aktiv ist und praktisch nichts verbraucht. Dennoch bleibt sie am Leben.

Einige Forscher befürchten, dass im Zuge des Klimawandels im Permafrost-Boden von Sibirien Sporen freigesetzt werden, die sehr ansteckend und damit für die Menschheit eine große Gefahr darstellen könnten.

Unterschiede zum Virus

Bakterienzelle und Virus: Unterschiede
Bakterienzelle und Virus: Unterschiede

Im Gegensatz zu Bakterien sind Viren keine (lebendigen) Zellen, sondern lediglich organische Strukturen, bei denen eine DNA-Erbinformation (meist RNA) von einem Proteinmantel mit Rezeptoren umgeben ist. Genau genommen bezeichnet man nur diese Substanz in einem lebenden Wirt als "Virus" - im extrazellulären Zustand spricht man von einem Virion.

Die folgende Grafik veranschaulicht die wesentlichen Unterschiede zwischen Viren und Bakterien:

Immunzellen zur Abwehr

Ziel des Erregers (Bakterien, Viren oder auch Pilze) ist es, in den Organismus einzudringen und sich dort zu vermehren. Da der Körper vielerlei Erregern ausgesetzt ist, verfügt er über ein breites, fein abgestimmtes Abwehrsystem (Immunsystem), um die Eindringlinge zu bekämpfen und außer Gefecht zu setzen. Dazu gehören vor allem die verscheidene Arten der Leukozyten, die einen Großteil der Immunzellen ausmachen. Siehe dazu:

Leukozyten-Arten
Leukozyten-Arten - so wie sie nach Einfärbung unter dem Mikroskop erscheinen

Allerdings sind nicht alle Erreger von vornherein "schädlich". Vor allem im Darm siiedeln zahlreiche Bakterien, ohne die eine richtige Verdauung nicht möglich wäre. Der Körper bildet mit diesen Mikroorganismen also eine Symbiose - er wird sie desahlb nicht durch das Immunsystem abwehren und zerstören. Letztlich gibt es für viele Mikroorganismen ein wohldosierte Gleichgewicht.

Video über Bakterien (Quarks & Co., WDR)

Bitte anklicken, um das Youtube-Video zu laden.
Welt der Bakterien (Quarks & Co.)
Bakterien - große Gefahr?
Bakterien - große Gefahr?

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