09 Analyse

09 / Bakterien
Analyse
Lehrerinformation
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Arbeitsauftrag
Lesen und zusammenfassen
Ziel
Vertiefung des Wissens
Material
Lesetexte
Sozialform
Einzelarbeit
Zeit
30’
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Aufgabe:
Lies die Texte und fasse diese zusammen.
Bakterien Spezial 1: Grundinformationen
Bakterien sind einzellige Organismen ohne echten Zellkern (Prokaryoten). Sie können kugelförmig
(Kokken), stäbchen- oder schraubenförmig (Spirillen) sein und sind durchschnittlich 0,1-20 µm gross.
Sie besiedeln den Boden mit grosser Artenvielfalt und hoher Individuendichte.
Bakterien können sich innerhalb weniger Stunden vermehren und bilden häufig grosse Zellketten und
-kolonien. So können in einem Gramm Gartenboden über 100 Millionen Bakterien leben.
Vorzugsweise leben Bakterien im dünnen Wasserfilm, der die Bodenpartikel umgibt, an
Wurzeloberflächen und im Wurzelraum, der Rhizosphäre. Sie können sich aktiv durch Geisseln oder
passiv mit dem Bodenwasser bewegen und reagieren empfindlich auf Austrocknung. Bakterien haben
vielfältige Anpassungen entwickelt und bevorzugen ein schwach saures bis schwach alkalisches
Milieu.
Bodenbakterien sind vielfältig aktiv. Die meisten Arten sind heterotroph und ernähren sich von
abgestorbener organischer Substanz und Ausscheidungen der Organismen (z.B. Kot). Sie bevorzugen
leicht abbaubare Kohlenstoff- und Stickstoff-Verbindungen (z. B. Zucker, Stärke, Zellulose, Proteine,
Peptide, Aminosäuren) und zersetzen das Substrat durch Ausscheidung von Enzymen. Aufgrund ihres
grossen Enzym-Spektrums sind sie massgeblich an der Zersetzung beteiligt und die wichtigsten
Zersetzer (= Reduzenten bzw. Destruenten). Es gibt keine natürlich vorkommenden organischen
Verbindungen und nur wenige künstliche Substrate, die sie nicht zersetzen können.
Endprodukte des bakteriellen Abbaus und Voraussetzung für pflanzliches Leben sind:
Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralsalze. Die Zersetzungsprozesse laufen in der Regel im
sauerstoffhaltigen Milieu ab, d.h. unter aeroben Bedingungen. Es gibt aber auch anaerobe
Bakterienarten, die unter Sauerstoffabschluss zersetzen. In diesem Fall handelt es sich in der Regel
um Gärungs- und Fäulnisprozesse.
Bakterien lassen sich nach unterschiedlichen Kriterien differenzieren, z. B. hinsichtlich der
Energieversorgung, Ernährungsweise, Stoffwechseltypen oder Milieubedingungen.
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Im Hinblick auf die Ernährungsweise lassen sich zwei Gruppen unterscheiden:
1. autotrophe Bakterien:
Sie können ohne organische Fremdsubstanzen leben und beziehen
ihre Energie aus dem Sonnenlicht (= photoautotroph), z. B. die
chlorophyllhaltigen Blaugrünen Bakterien (Cyanobakterien; früher:
Blaualgen), oder aus anorganischen Verbindungen (= chemoautotroph), z.B. nitrifizierende Bakterien ( s. u.). Als Kohlenstoffquelle nutzen beide Gruppen in der Regel Kohlenstoffdioxid (CO2).
2. heterotrophe Bakterien:
Sie ernähren sich von organischer Substanz. Viele dieser
Arten können auch ohne Sauerstoff existieren (= anaerobe
Bakterien).
Für den Boden relevante Bakterien lassen sich vereinfacht auch hinsichtlich ihrer Funktion und
Energiegewinnungsweise einteilen, z.B.:

Kohlenhydratabbauende Bakterien: sie bauen kohlenhydrathaltige Substanzen
(z. Zellulose, Hemizellulose, Zucker, Stärke) ab – aerob: z. B. Cellulomonas, anaerob: z. B.
Clostridium.

Proteinzersetzende und ammonifizierende Bakterien: sie bauen Proteine zu Aminosäuren,
Ammoniak (NH3) und Ammonium (NH4) ab; aerobe und anaerobe Bakterienarten, z. B.
Bacillus mycoides.

Nitrifikanten: sie oxidieren Ammonium (NH4) zu Nitrit (NO2) bzw. Nitrat (NO3), z.B. die
Arten Nitrosomonas und Nitrobacter. Der Prozess wird als Nitrifikation bezeichnet
(NH4+ —> NO2- —> NO3- ).

Denitrifikanten: sie reduzieren Stickstoffoxide im anaeroben Milieu bis hin zu
elementarem Stickstoff (N2), z.b. die Arten Pseudomonas und Achromobacter. Der Prozess
wird als Denitrifikation bezeichnet (NO3-—> NO2- —> N2O —> N2).

Stickstoffbindende Bakterien: sie fixieren elementaren Luftstickstoff (N2) und wandeln ihn
in organische N-Verbindungen um, z.B. die Arten Azotobacter, Amylobacter, Clostridium,
Rhizobium, z.T. in Symbiose mit Pflanzenwurzeln.
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
Sulfurikanten (Schwefelbakterien): sie bauen Schwefelwasserstoff (H2S) zu Schwefel (S)
und Sulfaten (SO4) ab, z.B. die Art Thiobacillus.

Desulfurikanten (Schwefelbakterien): sie reduzieren unter anaeroben Bedingungen Sulfat
(SO4) zu Schwefelwasserstoff (H2S), z. B. die Art Desulfovibrio.
Systematisch lassen sich die Bodenbakterien in vier Gruppen unterteilen:
1. Schleimbakterien (Myxobakterien): meist stäbchenförmige, heterotrophe Organismen, die
sich primär von anderen Bakterien ernähren.
2. Blaugrüne Bakterien (Cyanobakterien): autotrophe Bakterien, die Fotosynthese betreiben und
Sauerstoff produzieren. Sie leben frei oder in Symbiose mit Pilzen und grünen Pflanzen und
sind z.T. fähig zur Fixierung von atmosphärischem Stickstoff, z.B. die Art Anabaena.
3. Eubakterien: verschiedenartige Familien. Die meisten Arten leben (chemo-) heterotroph, d.h.
sie zersetzen organische Verbindungen durch Veratmung (aerob) und Vergärung (anaerob)
und beziehen daraus Energie und Kohlenstoff.
Einige Spezialisten sind chemoautotroph, d.h. sie beziehen aus der Oxidation anorganischer
Verbindungen Energie. Wichtige Familien sind: die aeroben Pseudomonadaceae, die frei
lebenden, stickstofffixierenden Azotobacteriaceae und die symbiontisch lebenden,
stickstofffixierenden Rhizobiaceae (z.B. das Bakterium Rhizobium, das in Symbiose mit den
Wurzeln von Schmetterlingsblütern lebt und Wurzelknöllchenbildung induziert.
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Bakterien Spezial 2: Bakterielle Familiensaga
Kokken, Bazillen und
Spiren
bilden eine weit
verzweigte Familie.
Bakterien gibt es überall. Sie sind eine sehr vielseitige und weit
verzweigte Familie. Es gibt die kugelförmigen Bakterien, die Kokken. Ein
anderer Familienzweig ist stäbchenförmig. Das sind die Bazillen. Und
wieder ein anderer, die Spiren, sind schraubenförmig.
Sauerstoff: Ja oder Nein.
Zwar gibt es, obwohl Bakterien einzellige Lebewesen sind, keine
"männlichen" und "weiblichen" Familienmitglieder. Bakterien haben
aber eine wichtige Eigenschaft, die sie grundsätzlich unterscheidet. Die
einen brauchen zum Leben Sauerstoff. Das sind die Aerobier. Man
nennt sie häufig auch Enterobakterien. Die anderen sterben, wenn sie
Sauerstoff ausgesetzt sind. Das sind die Anaerobier.
Sporen können praktisch
"unbegrenzt" überleben.
Bakterien vermehren sich durch Zellteilung. Wenn die
Lebensbedingungen gut sind, tun sie dies sehr schnell. Einige Bakterien
bilden auch Sporen. Sporen sind sehr widerstandsfähige und in dieser
Form inaktive "Familienmitglieder", die sehr lange unter ungünstigen
Lebensbedingungen überleben können, weil sie praktisch keinen
Stoffwechsel haben. Kommen diese Sporen, z. B. über Staub, in ein
günstiges Umfeld, werden sie wieder aktiv und vermehren sich. Eine
Wunde ist ein idealer Nährboden für Sporen.
Ein Familienzweig setzt
sich durch.
Bei Wundinfektionen sind meistens verschiedene Bakterien zusammen
aktiv. Das Aussehen der Infektion zeigt, ob sie eine durch



Eitererreger hervorgerufene pyogene Wundinfektion,
Fäulnisbakterien ausgelöste putride Wundinfektion oder
Anaerobier entstandene anaerobe Wundinfektion ist.
Infektionen durch Eitererreger
Was ist eigentlich Eiter?
Eiter entsteht durch sich stark vermehrende Bakterien, abgestorbene
Zellen und weisse Blutkörperchen. Durch den Eiter sollen
"Fremdlinge" aus der Wunde gespült werden. Das Aussehen und die
Menge des Eiters weisen auf das überwiegende Vorkommen eines
bestimmten Erregers hin.
Eitererreger gibt es überall.
Eitererreger gehören meistens zu den kugeligen
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"Familienmitgliedern", die es praktisch überall in der Natur gibt.
Deshalb geraten sie auch sehr schnell und unbemerkt in eine Wunde.
Vorsicht:
Krankenhausinfektionen.
Die häufigsten pyogenen Wundinfektionen werden durch die
gefürchteten Staphylokokken, die Streptokokken und durch das
Darmbakterium Escherichia coli hervorgerufen. Infektionen mit
Staphylokokken werden oft im Krankenhaus erworben. Obwohl sie
auf Penizillin ansprechen, haben sich auch schon eine Reihe von
resistenten Stämmen gebildet.
Infektionen durch Fäulniserreger
Fäulniserreger stinken ganz
schön.
Proteus vulgaris ist nicht der Name eines neuen Computerspiels,
sondern eines Fäulniserregers. Das Bakterium fühlt sich besonders
wohl in der Erde oder auch in menschlichem Stuhl. Gelangt Proteus
vulgaris in eine Wunde, so fängt es sofort an, Körperzellen zu
zersetzen. Dabei entstehen faule, stinkende Gase. Das Körpergewebe
sieht schmierig und jauchig aus.

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