Bakterien: Prokaryotische Zellen und ihre Eigenschaften

Zelluläre Organisation von Bakterien

Bakterien sind prokaryotische, zelluläre Organismen. Da ihnen ein von Membranen umgebener Zellkern fehlt, sind ihre Metaboliten im gesamten Zytoplasma verteilt. Trotz ihrer strukturellen Einfachheit sind Bakterien biochemisch komplexe und vielfältige Wesen, die sich an die unterschiedlichsten Bedingungen anpassen können.

Größe und Form von Bakterien

Die meisten Bakterien sind sehr klein: Ihr Volumen beträgt nur etwa ein Tausendstel der kleinsten eukaryotischen Zellen, und ihre Länge beträgt nur ein Zehntel. Sie haben einen Durchmesser von etwa 1 Mikrometer und sind 0,2 bis 3-4 µm lang. Die meisten prokaryotischen Bakterien sind einzellige Organismen, aber einige bilden Kolonien oder Filamente mit zellulärer Spezialisierung. Obwohl viele Arten unregelmäßige Formen haben, weisen Bakterien im Allgemeinen einige Grundformen auf:

• Kokken (kugelförmig)
• Bazillen (zylindrisch)
• Spirochäten (spiralförmig)
• Vibrionen (kommaförmig)

Bei einigen Arten sind die Kokken getrennt, bei anderen bilden sie Zellgruppen. Diese Gruppen können aus zwei Individuen (Diplokokken), mehreren Individuen in langen Ketten (Streptokokken) oder unregelmäßigen, traubenähnlichen Massen (Staphylokokken) bestehen.

Ernährungsmechanismen von Bakterien

Bakterien haben verschiedene Ernährungsmechanismen: Einige ernähren sich durch die Aufnahme von Nährstoffen, andere sind autotroph, d. h. sie betreiben Photosynthese oder Chemosynthese.

Fortpflanzung von Bakterien

Alle Bakterien vermehren sich ungeschlechtlich. Das genetische Material von Bakterien befindet sich im Zytoplasma und bildet ein einziges ringförmiges DNA-Molekül, das seinem Chromosom entspricht. Einige Bakterienarten besitzen auch Episomen und Plasmide, extrachromosomale DNA, die ebenfalls ringförmig ist und den Bakterien spezifische Eigenschaften wie Antibiotikaresistenz verleiht.

Zelluläre Strukturen von Bakterien

Bakterien besitzen kein Zytoskelett und keine membranösen Organellen (sie haben keinen Zellkern, keine Mitochondrien, keine Chloroplasten, kein endoplasmatisches Retikulum, keinen Golgi-Apparat und keine Lysosomen). Andererseits besitzen sie eine charakteristische, relativ dünne und starre Zellwand, deren chemische Zusammensetzung sich stark von der der Zellwände von Pflanzenzellen und Pilzen unterscheidet. Das dichte Zytoplasma der Bakterienzelle enthält Ribosomen und Speichergranula aus Glykogen, Lipiden oder Phosphatverbindungen. Die für die Stoffwechselaktivitäten benötigten Enzyme befinden sich in der Regel im Zytoplasma, und die an der Zellatmung und Photosynthese beteiligten Enzyme sind an der Plasmamembran oder an Einstülpungen, die ins Innere der Bakterienzelle ragen (Mesosomen), befestigt.

Konstante und akzessorische Strukturen

Die bakteriellen Strukturen lassen sich in konstante und akzessorische Strukturen einteilen. Die konstanten Strukturen sind für das Leben der Bakterien unerlässlich und umfassen das Zytoplasma, das bakterielle Chromosom, die Membran und die Zellwand. Akzessorische Strukturen wie Kapsel, Geißeln und Fimbrien kommen nur in einigen Bakterien vor und sind zwar nicht lebensnotwendig, verleihen ihnen aber außergewöhnliche adaptive Vorteile.