Grundlagen der Mikrobiologie: Mikroorganismen erklärt

Was ist Mikrobiologie?

Die Mikrobiologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung von Mikroorganismen befasst. Basierend auf ihrer Etymologie (mikros = klein, bios = Leben, Logos = Lehre) definiert sie sich als die Wissenschaft von sehr kleinen Lebewesen, deren Größe unter dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges liegt.

Grundlagen und Mikroskopie

Mikroorganismen wurden vor über 300 Jahren entdeckt. Ihre einzige gemeinsame Eigenschaft ist ihre geringe Größe. Die Mikroskopie hängt dabei entscheidend von Faktoren wie Kontrast und Auflösung ab.

Taxonomie und mikrobielle Ökologie

Die Taxonomie umfasst die Nomenklatur, Einstufung und Kennzeichnung von Mikroorganismen. Die Anzahl und Art der Mikroorganismen in einem Lebensraum hängt von Feuchtigkeit, Wärme, Nährstoffen, Belüftung und dem pH-Wert ab.

• Bodenfruchtbarkeit: Humus und organisches Material dienen als Lebensgrundlage für Mikroben.
• Pilze im Boden: Sie bauen Cellulose, Lignin und Pektin ab.
• Algen: Sie schützen den Boden vor Erosion und setzen durch Photosynthese Sauerstoff (O2) frei.
• Mineralisierung: Mikroorganismen fungieren als biogeochemische Agenten, die komplexe organische Verbindungen in einfache anorganische Stoffe umwandeln.

Bakterien und Protozoen

Bakterien stellen die größte Gruppe der Mikroorganismen dar und umfassen autotrophe, heterotrophe, aerobe sowie anaerobe Arten. Protozoen ernähren sich unter anderem von Bakterien und kontrollieren so deren Population. Sie bewegen sich mithilfe spezieller Zellstrukturen wie Zilien fort.

Pilze: Arten und Funktionen

Pilze sind für den typischen Geruch feuchter Erde verantwortlich. Zu den Gruppen gehören:

• Zygomycetes (Schimmelpilze)
• Ascomycetes (Schlauchpilze, z. B. Morcheln)
• Basidiomycetes (Ständerpilze)

Saprophytische Pilze ernähren sich von Abfällen wie verwesenden Körpern oder totem organischem Material. Unvollkommene Pilze produzieren keine Asco- oder Basidiosporen, sondern vermehren sich über Konidien.

Medizinische Mikrobiologie und Pathogene

Wichtige historische und medizinische Aspekte:

• Robert Koch: Erforschung des Milzbrand-Erregers.
• Francesco Redi: Widerlegung der Urzeugungstheorie.
• Robert Hooke: Beitrag zur Zelltheorie.
• Mykoplasmen: Kleinste Bakterien ohne Zellwand, oft intrazelluläre Parasiten.
• Rickettsien: Unbewegliche, obligat intrazelluläre Parasiten, die oft durch Zecken oder Flöhe übertragen werden.

Struktur und Klassifizierung

Bakterien besitzen Strukturen wie Fimbrien (zur Anheftung) und Geißeln (zur Fortbewegung). Die Zellwand verleiht ihnen ihre Form. Algen ähneln höheren Pflanzen durch den Besitz von Chloroplasten und nutzen Chlorophyll A zur Photosynthese. Unter bestimmten Bedingungen kann es zu einem explosiven Wachstum von Mikroalgen kommen, bekannt als Rote Tide.