Mikrobiologie: Mikroben, Viren, Viroide, Prionen und Bakterien
Mikroben: Eine Einführung
Mikroben sind eine vielfältige Gruppe von Lebewesen, die aufgrund ihrer geringen Größe nur unter dem Mikroskop sichtbar sind. Sie existieren in zwei Hauptformen:
- Azelluläre Formen: Viren, Viroide, Prionen.
- Zelluläre Formen: Bakterien, Protozoen, Algen und Pilze.
Ihre Stoffwechselreaktionen laufen aufgrund ihres geringen Volumens und ihrer zytoplasmatischen Beschaffenheit extrem schnell ab.
Viren: Struktur und Lebensweise
Viren sind mikroskopisch kleine, azelluläre Strukturen, die aus Nukleinsäuren bestehen, welche von einer Proteinhülle umgeben sind. Sie sind obligate intrazelluläre Parasiten.
Struktur der Viren
- Nukleinsäure: Kann DNA oder RNA sein, entweder kreisförmig oder linear, einzel- oder doppelsträngig.
- Kapsid: Die Protein-Schutzhülle, die aus Untereinheiten, den sogenannten Kapsomeren, besteht.
- Hülle: Manche Viren besitzen eine zusätzliche Lipid- oder Proteinhülle.
- Enzyme: Enthalten Polymerasen zur Replikation und Transkription sowie Lysozyme, um die Wirtsmembran zu durchdringen.
Vermehrungszyklen
A) Lytischer Zyklus
- Eintrittsphase: Das Virus fixiert sich an der Zelloberfläche und dringt ein. Dies geschieht durch eine spezifische Interaktion zwischen Proteinen des Kapsids und Glykoproteinen der Zellmembran.
- Eklipse: Nach dem Eintritt scheint das Virus zu verschwinden, da keine virale Aktivität nachweisbar ist.
- Montagephase: Produktion neuer Viruskomponenten und Zusammenbau neuer Viren.
- Freisetzungsphase: Die neuen Viren verlassen die Zelle, oft unter Lyse (Zerstörung) der Wirtszelle.
B) Lysogener Zyklus
Die virale DNA wird in die zelluläre DNA integriert und verbleibt dort in einem latenten Zustand. Dieser integrierte Zustand wird als Provirus bezeichnet.
Viroide und Prionen
- Viroide: Kleine, zirkuläre, einzelsträngige RNA-Moleküle ohne Proteinhülle. Sie befallen vorwiegend Pflanzen.
- Prionen: Proteine, die eine krankhafte Konformationsänderung bei normalen Proteinen induzieren. Sie sind oft mit der neuronalen Membran assoziiert.
Bakterien: Aufbau und Klassifizierung
Bakterien besitzen alle notwendigen Elemente für Stoffwechsel und Fortpflanzung. Sie werden nach ihrer Form klassifiziert: Bazillen, Kokken, Spirillen und Vibrionen. Oft treten sie in Verbänden auf (z. B. Streptokokken, Diplokokken, Staphylokokken).
Struktur der Bakterienzelle
- Kapsel: Eine äußere, kohlenhydratreiche Schicht. Sie dient als Schutz vor Austrocknung, erschwert den Angriff durch Antikörper und Phagozyten und ermöglicht die Bildung von Bakterienkolonien.
- Zellwand: Eine starre Hülle aus Peptidoglycan, die das Bakterium vor osmotischem Druck schützt. Die Gram-Färbung unterscheidet zwei Bakterientypen basierend auf der Zellwandstruktur.
- Plasmamembran: Umgibt das Zytoplasma und ähnelt der von Eukaryoten. Sie bildet Einstülpungen, sogenannte Mesosomen, die Enzyme für die DNA-Replikation, Zellatmung, Photosynthese und Stickstoffassimilation enthalten.