Ein schleimiger Belag auf einem Stein im Bach, der säuerliche Geschmack von Joghurt, der Geruch bei einer infizierten Schnittwunde und die Tatsache, dass Ihre Haut auch nach dem Duschen noch funktioniert – all das deutet auf dasselbe verborgene Prinzip hin: Überall um uns herum betreiben winzige Organismen und Partikel Chemie. Die Antwort auf die Frage, was als Mikrobe gilt, ist nicht ganz so einfach, wie es scheint; denn manche Mikroben sind vollwertige Zellen, die Nahrung aufnehmen und wachsen, während andere infektiöse Einheiten sind, die gar keine Zellen darstellen. Am Ende dieser Lektion werden Sie in der Lage sein, die wichtigsten mikrobiellen Gruppen zu erkennen und vorherzusagen, welche Strukturen und Lebensweisen für sie typisch sind.
Werfen Sie einen Blick auf einige alltägliche Orte, an denen Mikroben vorkommen.
Was wir an all diesen Orten beobachten, sind Anzeichen für mikrobielles Leben oder mikrobielle Aktivität – doch der Hinweis darauf ist nicht immer ein direkt sichtbarer Organismus. Ein Biofilm ist eine Gemeinschaft von Zellen, die in eine selbst abgesonderte, klebrige Matrix eingebettet sind; diese Struktur ermöglicht es ihnen, an Oberflächen zu haften und dem Abgewaschenwerden zu widerstehen. Joghurt ist ein Lebensmittel, dessen Konsistenz und Säuregehalt auf mikrobiellem Stoffwechsel beruhen: Mikroben wandeln Zucker in Säuren und andere Stoffe um, welche die Umgebung verändern. Teichwasser enthält einzelne Zellen sowie größere, mikroskopisch kleine Eukaryoten; deren Anwesenheit lässt sich jedoch oft eher an Trübungen oder Bewegungen erkennen, als dass man jeden einzelnen Organismus direkt sieht. Auf der Haut – in den Poren und an der Oberfläche – siedeln dichte mikrobielle Gemeinschaften; da die Haut als geschichtete Barriere fungiert, leben die Mikroben vorwiegend in den äußeren, abgestorbenen Schichten oder in geschützten Nischen, nicht jedoch im gesunden Gewebe.
Eine Zelle ist die kleinste Einheit, die mithilfe ihrer eigenen Abgrenzung, ihrer Proteinproduktionsmaschinerie und ihrer genetischen Information alle Lebensfunktionen ausführen kann. Zur Mikrobiologie gehören viele Zellen, die zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu erkennen; diese Zellen lassen sich in drei große Kategorien einteilen.
Vergleichen Sie die grundlegenden Zelltypen direkt miteinander.
Lokalisieren Sie zunächst jede beschriftete Struktur, bevor Sie diese mit ihrer jeweiligen Funktion verknüpfen.
Bakterien und Archaeen sind Prokaryoten; das bedeutet, dass sie keinen Zellkern besitzen. Ihre DNA befindet sich im Zytoplasma. Da auch die Ribosomen im Zytoplasma liegen, können sie schnell mit der Proteinproduktion auf der Basis neu gebildeter RNA beginnen. Diese Struktur ermöglicht eine rasche Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen. Eukaryotische Mikroben sind mikrobielle Eukaryoten wie Hefen und viele Protisten; sie verfügen über einen Zellkern und weitere interne Membranen. Diese Strukturen ermöglichen kompartimentierte chemische Prozesse, wie etwa die Verdauung in Vakuolen oder die Energiegewinnung in Mitochondrien.
❗ IRRTUM Prokaryoten sind einfacher aufgebaut, daher müssen sie weniger leistungsfähig sein. Warum dies intuitiv erscheint: Das Fehlen eines Zellkerns klingt so, als würde ein wichtiger Bestandteil fehlen.
✅ DIE REALITÄT Prokaryoten führen oft komplexe chemische Prozesse durch – mit anderen Strukturen, aber nicht mit weniger Fähigkeiten. Viele bilden beispielsweise robuste Zellwände aus und gedeihen in extremen Umgebungen.
Ein Virus ist ein nicht-zelluläres infektiöses Agens, das aus genetischem Material in einer Proteinhülle besteht und manchmal von einer Membranhülle umschlossen ist. Viren sind Gegenstand der Mikrobiologie, da sie mikroskopisch klein sind und Ökosysteme sowie die Gesundheit beeinflussen; sie erfüllen jedoch nicht die Definition einer Zelle, da ihnen Ribosomen fehlen und sie keine eigene Energie erzeugen.
Hier sehen Sie die gemeinsamen Bestandteile von Virionen und die Unterschiede zwischen ihnen.