Taxis, Endosymbiose & Symbiose — Mikrobiologie kompakt

Taxis (Tastismus)

Tastismus (besser: Taxis) ist die gerichtete Bewegung eines Bakteriums als Reaktion auf ein Gefälle von Konzentration, physikalische oder chemische Reize. Die Bewegung dient dazu, sich an Orte zu bewegen, an denen es besser seine lebenswichtigen Funktionen ausführen kann.

Es gibt zwei Typen von Reaktionen:

• Attrahenten: Substanzen, die Bakterien anlocken; üblicherweise nahrhaft.
• Repressenten (Repellents): Substanzen, vor denen sich Bakterien wegbewegen; oft toxisch.

Bakterien besitzen Rezeptoren auf ihrer Oberfläche, mit denen sie zwischen schädlichen Stoffen und Nährstoffen unterscheiden.

Endosymbiose (Endobiose)

Bei der Endosymbiose wird angenommen, dass Protoeukaryoten durch Aufnahme aerober Bakterien die Vorläufer der Mitochondrien bildeten; später führten ähnliche Prozesse zur Integration von Cyanobakterien, die zu Algen und Pflanzen wurden. Peroxisomen könnten ebenfalls aus einem prokaryotischen Endosymbionten entstanden sein. (Grafik)

Dezimale Reduktionszeit

Man nennt die Zeit, in der eine Keimzahl um eine Zehnerpotenz reduziert wird, dezimale Reduktionszeit (D-Wert).

Wirkungsweisen gegen Mikroorganismen

1. Mikrobiostatisch: Hemmt das Wachstum von Mikroorganismen reversibel.
2. Mikrobizid: Führt zum Zelltod, ohne unbedingt die Zellen mechanisch zu zerstören.
3. Mikrolythisch / mikrobiolytisch: Führt zur Lyse und Zerstörung der Zellen.

Beispiele für Symbiose (Ejep. Symbiose)

Wechselwirkungen von Mikroorganismen untereinander und mit anderen Lebewesen sind vielfältig und wichtig für Ökosysteme.

Rhizosphäre

Die Rhizosphäre ist der Bereich um die Pflanzenwurzel mit erhöhter Humus- und Nährstoffkonzentration. Mikroorganismen liefern Vitamine, Nährstoffe und Wachstumsfaktoren und erhöhen die Verfügbarkeit von Nährstoffen. Sie machen Nährstoffe für die Pflanzen zugänglicher, lösen Nährstoffe auf (z. B. durch Solubilisierung) und verhindern das Wachstum pflanzenpathogener Mikroorganismen.

Mykorrhiza (Microrrizas)

Bei Mykorrhizen sind Pilze mit Pflanzenwurzeln verbunden. Pflanzen wachsen oft schneller und nehmen Nährstoffe effizienter auf, wenn sie mykorrhizal assoziiert sind.

Flechten

Flechten sind Assoziationen zwischen Pilz und Alge (oder Cyanobakterium), die Plätze kolonisieren, an denen sonst kaum Leben möglich ist (z. B. terricol, corticol, saxicol). Sie bilden eine Thallus-Struktur. (Rinde sup., Mark und Rinde inf.)

Thallus-Typen:

• Krustose (Krebstiere): Thallus fest auf dem Substrat aufliegend.
• Schuppig (Escuamulosos): in Flocken oder Schuppenform.
• Fadenförmig: Thalli in dünnen, drahtigen Strukturen.
• Foliose (Foliaceus): abgeflachte Formen mit Hyphenbindung an das Substrat.
• Strauchig (Fruticosa): verzweigt, buschartige Gestalt.

Vorteile der Symbiose

Der Pilz liefert: Befestigung, Schutz und anorganische Nährstoffe (z. B. Mineralstoffe, Wasser). In einigen Fällen unterstützt der Pilz auch bei der Stickstoffversorgung.

Die Alge / der phototrophe Partner liefert: organische Verbindungen (Photosyntheseprodukte), CO₂-Fixierung, Vitamine und Wachstumsfaktoren.

Unterschied zwischen Gram-positiv und Gram-negativ

Gram-negativ: Die Zellwand besteht aus zwei Schichten: einer dünnen Peptidoglykan-Schicht (typischerweise ca. 2–7 nm) und einer äußeren Membran (bestehend aus Lipopolysacchariden und Proteinen, ca. 7–8 nm). Gram-negative Zellen besitzen Porine und eine äußere Hülle.

Gram-positiv: Die Zellwand besteht aus einer dicken, gleichmäßig dicken Peptidoglykan-Schicht (ca. 20–80 nm) mit vielen Zuckerketten und einer hohen Dichte an Peptidbindungen; teichonsäureähnliche Komponenten sind häufig. Aufgrund der dicken Peptidoglykanschicht bleibt der Kristallviolett-Farbstoff in Gram-positiven Zellen zurück.

Gram-Färbung

Die Gram-Färbung erfolgt in folgenden Schritten:

1. Fixieren und Anfärben: Ein zuvor fixierter Abstrich wird mit Kristallviolett gefärbt und für ca. 1 Minute stehen gelassen (Zellen werden blau/lila).
2. Mordant hinzufügen: Anschließend wird Gram'sche Lugol-Lösung (Iodlösung) für etwa 1 Minute hinzugefügt; das Iod bildet mit Kristallviolett einen Komplex (Kristallviolett-Jod-Komplex), der die Affinität verstärkt.
3. Entfärben: Die Objektträger werden geneigt und mit Alkohol/Aceton entwässert (ca. 20 Sekunden). Dadurch ergeben sich zwei Gruppen: Gram-positiv behalten den Farbstoff und bleiben blau/lila; Gram-negativ werden entfärbt und erscheinen farblos.
4. Gegenfärbung: Zum Schluss wird Safranin für ca. 30 Sekunden (0,5 Minuten) aufgetragen. Dadurch färben Gram-negative Zellen rosa/rot, Gram-positive Zellen behalten ihre intensive violette Farbe.

3 Methoden der Pasteurisierung von Milch

Es gibt mehrere Verfahren zur thermischen Behandlung von Milch:

1. LTH / Pasteurisierung bei niedriger Temperatur (LTLT): Low Temperature Long Time: 62,8 °C für 30 Minuten. Desinfektion durch längere Einwirkung mäßiger Hitze.
2. HTST / Flash-Pasteurisierung: High Temperature Short Time: 72 °C für 15 Sekunden. Hohe Temperatur für kurze Zeit.
3. UHT / Sterilisation (Ultra-High-Temperature): Ultra-Hoch-Temperatur: üblicherweise 135–150 °C für 2–4 Sekunden (je nach Verfahren, z. B. Dampf-Injektion), gefolgt von sofortiger Abkühlung. Dadurch wird Milch praktisch keimfrei und lange haltbar.