Bakterien

Wenn Mikroorganismen Lebensmittel verändern

Bakterien können Lebensmittel verändern, bevor ihre Zellen unter dem Mikroskop sichtbar werden. Säuerung, Verderb oder Gärung allein beweisen aber nicht, dass sich Bakterien vermehrt haben. Auch Pilze oder andere chemische Vorgänge können Lebensmittel verändern.

Anzeichen bakterieller Aktivität in Lebensmitteln

Milch kann durch Fermentation zu Joghurt und Kokoswasser zu Nata de Coco werden. Auch am Verderb zu lange gelagerter Lebensmittel können Bakterien beteiligt sein. Dabei wirken jeweils andere Arten und Prozesse. Weil die Zellen zu klein sind, um sie direkt zu sehen, erkennen wir ihre Aktivität oft an Veränderungen von Geruch, Geschmack, Konsistenz oder Farbe.

Bakterien sind einzellige prokaryotische Organismen. Einzellig bedeutet, dass der Körper aus einer Zelle besteht. Prokaryotisch bedeutet, dass das genetische Material nicht von einer Kernmembran umgeben ist. Ihre innere Organisation unterscheidet sich von Tier-, Pflanzen- und Pilzzellen.

Aufbau einer lebenden prokaryotischen Zelle

Prokaryotische Zellen besitzen Strukturen wie Plasmamembran, Nukleoid und Ribosomen, während sich ihre Zellhüllen je nach Art unterscheiden. Bakterien und Archaeen sind getrennte prokaryotische Domänen. Bakterien ist daher kein Sammelbegriff für alle Prokaryoten.

In einer prokaryotischen Zelle liegt die DNA im Nukleoid und wird von keiner Kernmembran umschlossen. Die Zelle besitzt eine Membran, genetisches Material, Ribosomen zur Proteinherstellung und Stoffwechselreaktionen, die sie erhalten.

Bakterien sind lebende Zellen, weil sie über eine Membran, ein Zytoplasma, DNA, Ribosomen und einen Stoffwechsel verfügen. Die Form hilft bei der ersten Bestimmung, aber die Identifizierung eines Bakteriums erfordert auch Hinweise auf seine Zellstruktur, seinen Stoffwechsel, seinen Lebensraum und seine Wirkung.

Zellformen von Bakterien beobachten

Die Zellform von Bakterien lässt sich unter dem Mikroskop beobachten und liefert einen ersten Hinweis. Die Zellform allein reicht nicht aus, um eine Bakterienart zu bestimmen. Für eine vollständige Bestimmung sind außerdem Befunde zur Zellstruktur, Chemie oder zu den Genen nötig.

Drei häufige Bakterienformen

Bakterien sind sehr klein und werden meist im Mikrometerbereich gemessen. Häufige Formen sind Kokken, also kugelförmige Zellen, Stäbchen und Spiralformen. Kokken können paarweise, in Ketten oder in Haufen auftreten. Auch stäbchenförmige Zellen kommen einzeln oder in Gruppen vor. Diese Begriffe beschreiben die Form. Für die taxonomische Bestimmung sind weitere Merkmale nötig.

Für eine vollständige Identifikation sind mehrere Merkmale nötig

Die Form hilft bei der ersten Beobachtung, darf aber nicht der letzte Schritt bleiben. Zwei stäbchenförmige Bakterien können unterschiedliche Lebensweisen, Zellwände oder Wirkungen haben. Deshalb wird die Form zusammen mit Zellstruktur, Stoffwechsel und Lebensraum betrachtet.

Deshalb ist eine Bakterienskizze nur der Anfang. Eine genauere Erklärung untersucht, wie die Zelle aufgebaut ist, wo sie lebt und was sie mit umliegenden Organismen macht.

Bestandteile einer prokaryotischen Zelle

Der Begriff prokaryotisch bedeutet, dass die Zelle keinen membranumhüllten Zellkern besitzt. Die Zelle hat dennoch die Bestandteile, die sie zum Wachsen, Reagieren und Vermehren benötigt.

Das Nukleoid enthält DNA ohne membranumhüllten Zellkern

Das Innere eines Bakteriums ist einfacher aufgebaut als das einer eukaryotischen Zelle. Die bakterielle DNA liegt im Nukleoid. Ribosomen stellen Proteine her, die Zellmembran regelt den Stoffaustausch, und im Zytoplasma laufen viele chemische Reaktionen ab.

Das Nukleoid ist nicht von einer Kernmembran umgeben. Die bakterielle DNA kann dort trotzdem kopiert werden und die Zellaktivität steuern.

Zellwände und Bakterienform

Viele Bakterien besitzen eine Zellwand aus Peptidoglykan, einem molekularen Netzwerk, das Form und Schutz verleiht. Grampositive Bakterien haben meist eine dicke Peptidoglykan-Schicht. Bei gramnegativen Bakterien ist diese Schicht dünner und von einer Außenmembran umgeben. Der Unterschied zwischen der dicken und der dünnen Peptidoglykan-Schicht kann die Widerstandsfähigkeit gegen bestimmte Stoffe beeinflussen.

Bakterien bei Krankheiten und im Alltag

Einige Bakterien verursachen Krankheiten, viele erfüllen jedoch nützliche Aufgaben. Sie helfen bei der Herstellung von Joghurt, Käse oder Nata de Coco, zersetzen organische Reste, produzieren Vitamine, werden in der Gentechnik eingesetzt oder tragen zur Sanierung belasteter Umweltbereiche bei. Bioremediation bezeichnet den Einsatz von Organismen zum Abbau von Schadstoffen.

Der menschliche Körper beherbergt mikrobielle Gemeinschaften, die mit der Gesundheit zusammenhängen. Untersuchungen an gesunden Menschen erfassten ihre Vielfalt und mögliche Zusammenhänge mit Krankheiten. Bakterien gehören damit zum Ökosystem des menschlichen Körpers.

Ob ein Bakterium nützlich oder schädlich ist, hängt davon ab, wo es lebt, welche Stoffwechselprozesse es nutzt und wie es auf andere Organismen wirkt.

Zellbestandteile und bakterielle Vielfalt

Bakterien haben keinen membrangebundenen Zellkern. Ihre Zellen enthalten dennoch eine Membran, Zytoplasma, DNA, Ribosomen und Stoffwechselprozesse. Viele Arten besitzen außerdem eine Zellwand.

Verschiedene Bakterien nutzen unterschiedliche Stoffwechselwege und erfüllen unterschiedliche ökologische Aufgaben. Der prokaryotische Zellaufbau legt weder eine einzige Lebensweise noch eine einzige Umweltfunktion fest.