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Bakterien sind kleinste Lebewesen (5-10μm) von meist einfacher Gestalt.
Kugelförmige Bakterien werden als Kokken bezeichnet, stäbchenförmige als Bazillen.
Bazillen auf einer Stecknadelspitze in zunehmender Vergrösserung.
Aufbau einer Bakterienzelle
Bakterienzellwand (Murein)
Zellmembran
Mesosom
Zellplasma
Stärkekörner
weitere Reservestoffe
ringförmiges DNA-Molekül
Geissel
Pili
Die Bakterienzellwand besteht aus einer Substanz, die man als Murein bezeichnet. Es ist ein Makromolekül, das wie ein Kettenhemd das Bakterium als ein einziges Riesen-Molekül umschliesst. Im Inneren eines Bakteriums besteht ein hoher Druck, grösser als der Druck eines Autoreifens (bis max. 15 bar). Dies wirkt sich dann aus bei der Penicillin-Behandlung.
Vermehrung – Verdoppelung
Bakterien kommen fast überall auf der Erde vor. Häufig sind sie da, wo günstige Bedingungen vorherrschen: genügend Nährstoffe, Feuchtigkeit und Wärme (um 30°C). An diesen Stellen vermehren sie sich stark, manchmal sogar alle 20 Minuten einmal.
Bei der Verdoppelung verdoppelt sich zuerst das Bakterienchromosom (Nukleotid), dann schnürt sich die Zellwand und die Zellmembran ein, bis daraus zwei Tochterzellen geworden sind. Aufgrund dieses Verdoppelungsprozesses sind die Tochterzellen identisch mit der Mutterzelle.
Sporenbildung
Unter ungünstigen Bedingungen haben viele Bakterien (z.B. Bazillus) die Möglichkeit, sich durch Sporenbildung in eine Ruhephase zu begeben, in der praktisch kein Stoffwechsel mehr stattfindet und auch extreme Umweltbedingungen (Hitze, Kälte, chemische Einwirkungen) ausgehalten werden. Als Sporen können Bakterien sogar Tausende von Jahren überleben.
Wo leben Bakterien
Bakterien kommen überall auf der Erde vor, wo die Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt. Am besten gefällt es ihnen bei rund 30°C.
Beispiele:
Mundhöhle: 10 Milliarden B.
menschlicher Darm: 100 Billionen B.
Kompost, allgemein im Boden (Erde)
Kläranlage, allgemein in Gewässern
Es gibt kaum einen natürlichen Stoff, den Bakterien_ nicht abbauen können. Das setzen sie ein, um in der Natur als die wichtigsten Abbauer (Destruenten, Reduzenten) zu wirken. Im Kreislauf der Stoffe stehen sie an letzter Stelle, dort wo die Stoffe soweit abgebaut werden, um sie erneut den Pflanzen zur Verfügung zu stellen.
Bakterien als Nützlinge
Die meisten Bakterien sind Symbionten, sie leben mit anderen Lebewesen zusammen, profitieren von diesen, geben ihnen aber auch nützliche Stoffe.
Die Darmbakterien sind in der Regel solche Nützlinge, ja sogar nötig. Sie ernähren sich zwar von unserer Nahrung, produzieren aber für uns wichtige Vitamine, helfen bei der Verdauung und stärken unser Immunsystem.
Auf der Haut lebt rund eine Billion Bakterien, und das bei normaler Körperhygiene. Sie ernähren sich von den Hautschuppen, die ständig abgesondert werden und von anderen Hautausscheidungen.
In der Ökologie ist eine Welt ohne Bakterien_ nicht vorstellbar: Sie zersetzen die toten Stoffe und stellen die Abbauprodukte wieder den Pflanzen zur Verfügung. Zum Beispiel sorgen auch Bakterien dafür, dass Gewässer eine natürliche Reinigung (Selbstreinigung) erfahren.
In der Biotechnologie werden Bakterien_ bei der Käseherstellung und Joghurtherstellung gebraucht. Sie werden aber auch eingesetzt, um Wasser zu reinigen (Kläranlage) oder bei Erdölkatastrophen im Meer das Erdöl abzubauen.
Bakterien als Schädlinge und Krankheitserreger
Bekannt wurden die Bakterien_ aber primär als Parasiten, als Verursacher von Krankheiten. Ein Parasit lebt auf Kosten seines Wirtes und schadet diesem auch.
Bakterielle Erkrankungen sind zum Beispiel die typische Lungenentzündung, Hirnhautentzündung, Borreliose, Tuberkulose, Cholera, Pest, Wundinfektionen und andere.
Auch auf Pflanzen können Bakterien_ Erkrankungen hervorrufen. So zum Beispiel:
- Blattfleckenkrankheit
- Bakterienwelken
- Wurzelbakteriosen
- Nassfäulen
Bakterien sind auch dann Schädlinge, wenn sie sich an unsere Vorräte machen. Dabei verderben die Nahrungsmittel.
Bekämpfung der Bakterien_
Um unsere Nahrungsvorräte vor Bakterien_ zu schützen, haben wir vielfältige Techniken entwickelt. Wir nennen dies konservieren.
Konservierungsmethoden
- Die Zugabe von Zucker: Einzuckern, zu Marmelade verarbeiten, Siroup, Kandieren
- Zugabe von Salz: Pökeln, Einsalzen (Fische)
- Entzug von Wasser: Trocknen, Dörren, Eindicken, Gefriertrocknung
- Durch Zugabe von Biogiften werden Bakterien abgetötet oder es wird ihr Wachstum verhindert. Zu diesen Verfahren gehören Räuchern, Einlegen in Alkohol oder Essig, Milchsäuregärung (Joghurt, Quark, Sauerkraut, Salzgurken, Sauerteig oder Salami) oder kontrollierte bakterielle Gärung
- Sauerstoffentzug: In Öl einlegen oder Vakuumieren
- Kühlen (Kühlschrank mit 4°C, Gefrierschrank mit – 18°C). Damit verlangsamt sich das Wachstum der Bakterien und Pilze stark.
- Desinfektion durch Hitzeabtötung, z. B. Sterilisation, Einkochen, Ultrahocherhitzung (UHT-Milch) oder Pasteurisation mit anschliessendem Luftabschluss (z. B. bei einer Konservendose) oder durch Bestrahlung (ionisierende Strahlen)
- Beschichtung, z.B. durch Einwachsen von Früchten, was den Bakterien den Zutritt erschwert
Bekämpfen in der Medizin und Landwirtschaft
In der Medizin werden folgende Methoden angewendet, um Bakterieninfektionen zu vermeiden oder diese zu bekämpfen:
Sterilisation (Entkeimen): Dabei werden medizinisches Gerät (z.B. Operationsbesteck) keimfrei oder eben steril gemacht. Dies geschieht vor allem durch langes und starkes Erhitzen oder Behandlung mit abtötenden Chemikalien. Die Desinfektion ist ein ähnliches Verfahren nur viel schwächer. Auch hier wird die Zahl von Bakterien auf der Haut oder Gegenständen stark vermindert (z. B. mit Händedesinfektionsmitteln).
Schädliche Bakterien_ im Körper führen zu einer sogenannten Infektion. Ist diese Infektion gefährdend, wird sie mit den sogenannten Antibiotika (Einzahl: Antibiotikum) behandelt.
Das erste bekannte Antibiotikum war Penicillin, das aus einem Schimmelpilz gewonnen wurde. Es verhindert das Wachstum von Bakterien, indem es in die Bakterienzellwand eingebaut wird und damit das Bakterium platzen lässt.