Sie sind klein und mit bloßem Auge kaum zu erkennen – die Welt der Bakterien scheint nahezu grenzenlos. Viele verschiedene Familien, Gattungen, Arten und Unterarten machen den Themenkomplex sehr interessant. Doch was genau sind Bakterien? Wodurch zeichnen sie sich aus? Und wie können Bakterien eingeteilt werden? Willkommen im ersten Teil der neuen Artikelserie „Unsichtbare Gefahr – Bakterien“.
Was sind Bakterien
Bakterien sind Einzeller. Dies bedeutet, dass ein Bakterium lediglich aus einer einzigen Zelle besteht. Im Gegensatz zu höher entwickelten Lebensformen besitzen Bakterien weder Zellkern noch Zellkompartimente. Dies beschränkt ihre Stoffwechselleistungen auf primitive Wege. Trotzdem heben sich Bakterien durch einige Besonderheiten von der breiten Zellmasse ab. Dies ermöglicht ihnen die Anpassung an unterschiedlichste Umweltbedingungen. Im Gegensatz zum Menschen schaffen es Bakterien so, auch ohne Sauerstoff zu überleben. Die Vermehrung der Bakterien erfolgt ungeschlechtlich durch Zellteilung einer Mutterzelle in zwei Tochterzellen.
Form und Größe
Auch in ihrem Aussehen und der Größe unterscheiden sich die Bakterien stark. Ihre Größe reicht von 0.1 µm bis hin zu 700 µm wobei die meisten Arten in der Größenordnung um 1 µm liegen. Bakterien sind also nur durch starke Vergrößerung mit einem Mikroskop sichtbar.
Die Form und das Aussehen der Bakterien hängt stark von der jeweiligen Gattung ab. Die großen Hauptgruppen Kokken (kugelig), Baziellen bzw. Stäbchen und andere Formen werden wiederum in unterschiedliche Untergruppen eingeteilt.
Die nebenstehende Abbildung zeigt eine grobe Einteilung der am häufigsten vorkommenden Bakterienformen.
Besonderheiten von Bakterien
Die Benennung und Identifizierung von Bakterien erfolgt meist anhand ihrer typischen Eigenschaften. Neben strukturellen Komponenten wie zum Beispiel Geißeln zur Fortbewegung, Fimbrien zum Anheften an Oberflächen oder Sporen zum Überleben auch ohne Wasser besitzen Bakterien unterschiedliche biochemische Fähigkeiten. So können einige Arten ohne Sauerstoff überleben (anaerob), Blut auflösen (Hämolyse) oder Wasserstoffperoxid zersetzen.
Grampositive und gramnegative Bakterien
Anhand der Zellwand lassen sich fast alle Bakterien in die Untergruppen grampositiv und gramnegativ einteilen. Die Gram-Färbung stellt ein Verfahren dar, mit dessen Hilfe Bakterien angefärbt werden können.
Als Besonderheit der Bakterien gilt deren Zellwand, welche mit Hilfe des Lipoproteins Murein aufgebaut wird. Da Murein nur als Baustoff für Bakterien Verwendung findet, können Antibiotika gezielt auf die Mureinsynthese einwirken. Dies ermöglicht die Hemmung des bakteriellen Wachstums ohne menschliche Zellen zu beeinflussen.
Gramnegative Bakterien weisen eine dünne Mureinschicht auf. Im Verlauf der Gramfärbung stellen sich diese Bakterien als rötlich dar. Aufgrund der dünnen Mureinschicht sprechen gramnegative Bakterien schlecht auf Antibiotika an, welche die Mureinsynthese hemmen.
Grampositive Bakterien besitzen im Gegensatz dazu eine dicke Mureinschicht, welche aus mehreren Lagen Murein besteht. Daraus resultiert die typisch bläulich-violette Darstellung im Verlauf der Gramfärbung.
Pathogenität und Virulenz
In der Vielfalt der Bakterienwelt ist festzuhalten, dass nicht alle Bakterien Krankheiten auslösen. Jeder Mensch trägt Milliarden von Bakterien auf der Haut oder im Magen-Darm-Bereich. Hier helfen uns die kleinen Lebewesen beispielsweise bei der Verdauung von Lebensmitteln.
Ob eine Bakterienart Krankheiten auslösen kann oder nicht hängt von ihrer Pathogenität ab. Diese umfasst alle krankmachenden Eigenschaften eines Bakteriums. Häufige Pathogenitätsfaktoren sind die Ausbildung einer Kapsel, das Produzieren von Zellgiften oder das Anheften an gesundem Gewebe.
Auch wenn ein Bakterium krankheitsauslösende Eigenschaften besitzt müssen diese nicht zwangsläufig zu einer Erkrankung führen. Hier spielt die Infektionskraft (Virulenz) eine entscheidene Rolle. Diese setzt sich aus dem Grad der Ansteckung, der Toxizität (Grad der Giftwirkung) und der Fähigkeit zum Eindringen in einen Organismus zusammen.
Infektionsarten
Ist es aufgrund der Pathogenitätsfaktoren zum Ausbruch einer Erkrankung gekommen, kann diese Infektion in verschiedene Arten unterteilt werden.
Neben einer lokalen Infektion, welche in der Regel nur die Eintrittspforte (Beispiel: Wunde) betrifft, gelangen die Bakterien bei einer systemischen Infektion in den gesamten Körper.
Vermehren sich die Bakterien im Blut und führen zu Symptomen wie Fieber, Herzrasen oder Kurzatmigkeit spricht man von einer Sepsis (Blutvergiftung).
Auftreten von Krankheiten
In Spielfilmen häufig genutzt beschreiben die Begriffe Epidemie, Endemie und Pandemie das Ausbreitungsverhalten einer Infektionserkrankung.
Die Epidemie gilt als Begriff für ein räumlich und zeitlich begrenztes, gehäuftes Vorkommen einer Erkrankung. Die Endemie dagegen stellt eine nur örtlich begrenzte, die Pandemie eine nur zeitlich begrenzte Erhöhung der Krankheitszahlen dar.
Dies waren die wichtigsten Grundlagen zum Einstieg in die Thematik der Bakterien. Nächste Woche betrachte ich mit euch das große Thema der grampositiven Kokken. Hierunter fallen die Streptokokken und Staphylokokken.
Ich hoffe euch hat der Beitrag gefallen und freue mich über Vorschläge, Fragen oder Kritik.