BAKTERIEN - e

BAKTERIEN
ZELLAUFBAU
UND
BEDEUTUNG
FÜR DEN
MENSCHEN
Innerhalb der Prokaryoten gibt es zwei grosse
Gruppen (Domänen): Die Archae und die
Bakterien. Obwohl beides Prokaryoten sind,
sind sie miteinander so wenig verwandt wie
Mensch und Bakterium. Im Folgenden untersuchen wir die Bakterien als Beispiel für Prokaryoten.
MERKMAL
EIGENSCHAFT / FUNKTION
2 KRANKHEITSERREGER
Chromosom
Ringförmige DNA, kurz,
einfach organisiert
Im 19. Jahrhundert entdeckte der Mikrobiologe Robert Koch, dass verschiedene Krankheiten durch Bakterien verursacht sind.
Plasmid
zusätzlicher, kleiner DNA-Ring für
Gen-Austausch
(Sexualpartner, Wirtszelle)
1. Schauen Sie sich die erste Episode des
Koch-ABC an (Abb. 3)!
1 BAU VON BAKTERIEN
Organellen
Keine membranumhüllten
Organellen
Reservestoffe
Im Cytosol
Flagellum
Bakteriengeissel, Fortbewegung,
häufig
Pilus
(Pl. pili), Fortsätze für Haftung auf
Substrat oder an Wirtszelle
Ribosomen
kleinere Ribosomen als Eukaryoten,
Proteinherstellung
Im Vergleich zu Eukaryoten sind Prokaryoten
viel einfacher aufgebaut (Abb. 1). Unterschiede zu den Eukaryoten sind in der Tabelle 1
dargestellt. Diese Unterschiede ermöglichen
den Bakterien ganz ungewohnte Lebensweisen, andererseits sind unliebsame Bakterien
dadurch auch gezielt angreifbar.
Die Zellwand der Bakterien ist nicht wie bei
Pflanzen aus Cellulose, sondern aus Murein
aufgebaut. Bakterien können aufgrund der
Anordnung und des Aufbaus von Zellwand
und Zellmembran in zwei Gruppen eingeteilt
werden. Mit Hilfe einer Färbetechnik (GramFärbung) können diese Bakterien unterschieden werden. Nur bei den Gram-positiven
Bakterien färbt sich das Murein, der Baustoff
der dicken Zellwand, dunkelblau (Abb. 2), bei
den Gram-negativen nicht.
Zellwand
Aus Murein; für Stabilität, Turgor
DNASynthese
Folsäure für den Aufbau von DNA
wird selber hergestellt
Tab. 1: Spezifische Merkmale im Bau von Prokaryoten
und deren Eigenschaften und Funktionen
Im Film wird das Koch’sche Postulat erwähnt. Es zeigt, wie in der Wissenschaft
nach Ursache & Wirkung geforscht wird.
Notieren Sie in Abb. 4 zu den Bildern in
Stichworten, wie dabei vorgegangen wird!
A
B
3 ANTIBIOTIKA
Antibiotika sind Zellgifte, welche nur Strukturen in Bakterien, nicht aber in Eukaryoten angreifen.
2. Skizzieren Sie auf einem separaten Blatt,
wo eine Bakterienzelle durch Antibiotika
angreifbar ist. Erklären Sie in Stichworten,
wieso diese Antibiotika nur prokaryotische
Zellen töten. Benutzen Sie dazu Informationen aus der Präsentation 122, Abb. 1 und
Tab. 1.
3. Schauen Sie sich die Episoden...
„DR. KOCH 2 – BAKTERIEN“
„DR. KOCH 7 – ANTIBIOTIKUM“
„DR. KOCH 8 – RESISTENZ“
...des Koch-ABC auf youtube an.
Schreiben Sie auf einem separaten Blatt in
Stichworten eine Zusammenfassung davon nieder (QR-Links auf Rückseite)!
C
D
E
Abb. 1: Schematische Darstellung eines Bakteriums
Abb. 2: Aufbau der Zellwand bei Gram-positiven und
Gram-negativen Bakterien, halbierte Bakterienzellen,
dunkelblaue Pfeile kennzeichnen die Mureinzellwand,
helle Pfeile Zellmembranen, Beschriftung englisch
Abb. 3: Filmstill von Robert Koch aus „Koch-ABC“
Abb. 4: Koch’sche Postulat
BIO 1 – MIKROBIOLOGIE
122 - I
4 JOGHURT-HERSTELLUNG
In der Lebensmittelindustrie werden Mikroorganismen gezielt eingesetzt um Esswaren zu
veredeln oder haltbar zu machen. Das bekannteste Beispiel ist wohl die Bäckerhefe
(Saccharomyces cerevisae), ein einzelliger Pilz,
welcher den Brotteig aufgehen lässt oder Alkohol und Kohlendioxid ins Bier bringt.
JOGHURT-KOLONIEN
4. Sterilisieren Sie einen Yoghurtbecher samt
Deckel in kochendem Wasser!
Probiotischem Joghurt werden noch weitere
Bakterien beigemischt, zum Beispiel Bifidobacterium (Bifidus, Migros), oder Lactobacillus johnsonii (LC1, Nestlé). Diese Bakterien
überstehen die Magensäure besser und können die natürliche Darmflora stärken. In Tests
konnten einzelne Probanden eine Reduktion
von Diarrhoe (Durchfall) feststellen.
Um Joghurt selber zu züchten, reicht es, Milch
mit einem Löffel Joghurt anzuimpfen. Die darin
enthaltenen Bakterien vermehren sich in der
Milch und stellen innerhalb weniger Stunden
aus der Milch Joghurt her. Probiotische Bakterien können dabei mit den eigentlichen „Joghurt“-Bakterien nicht Schritt halten, werden
mit der Zeit verdrängt und müssen daher immer wieder neu dazu gemischt werden.
EPISODE 2
5. Geben Sie 1 TL Nature-Yoghurt in den
Becher und füllen Sie mit 50° warmer
Milch auf!
6. Lassen Sie den zugedeckten Becher über
Nacht bei 43°C stehen!
Aber auch Bakterien werden genutzt, so zum
Beispiel bei der Herstellung von Joghurt. Bulgarische Bauern assen schon seit Jahrhunderten Joghurt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts
wurde aus den Joghurtkulturen das Bakterium
Lactobacillus bulgaricus isoliert (Abb. 5). Zusammen mit dem Streptococcus thermophilus
ist es bis heute meistens verantwortlich, dass
aus Milch Joghurt wird.
Diese Bakterienarten verwandeln den Milchzucker (Laktose) unter anderem in Milchsäure
(Abb. 6). Daher schmeckt Joghurt säuerlich.
Durch das Absenken des pH Wertes können
sich die meisten schädlichen Mikroorganismen nicht im Joghurt vermehren und werden
durch die „Joghurt“-Bakterien verdrängt. Die
Milch wird dadurch länger haltbar gemacht.
KOCH-ABC
Milchzucker
KOCH-ABC
EPISODE 7
Milchsäure
KOCH-ABC
EPISODE 7
Abb. 5: Lactobacillus bulgaricus, Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM)
Abb. 6: Abbau von Milchzucker zu Milchsäure
Abb. 7: Bifidobacterium (REM), der Balken misst 1um
BIO 1 – MIKROBIOLOGIE
122 - II