Bakterien

    Aus Medizin-Lexikon.de

    (Bacteriophyta)

    Überblick und Aufbau

    Bei den Bakterien handelt es sich um Organismen, die aus einzelnen Zellen oder allenfalls einfachen Zellverbänden (Kolonien, Fäden) bestehen. Sie sind in der Regel sehr klein, meist um 1 µm (= 1/1000 mm) oder noch kleiner und besitzen eine außerordentliche Bedeutung als Krankheits-, Fäulnis- und Gärungserreger.

    Bakterien können unterschiedliche Gestalt annehmen: rund (Kokken), stäbchen- (Bazillen) oder schraubenförmig (Spirillen). Es gibt unbewegliche und bewegliche Formen. Letztere erlangen ihre Bewegungsfähigkeit mittels Geißeln oder durch bestimmte Gleitbewegungen.

    Meist sind sie farblos, selten rot oder grün; nie besitzen sie Plastiden. Ein Zellkern fehlt, jedoch sind Nuklein-Stoffe gleichmäßig oder in Form von Körnchen in den Zellen verteilt. Man fasst diese Stoffe als Kernäquivalente auf und bezeichnet sie als Nukleoide. Sie scheinen die Funktionen der Zellkerne sowie die der Mitochondrien in sich zu vereinigen. Um die farblosen Bakterien unter dem Mikroskop besser sichtbar zu machen, wird häufig die Färbemethode nach H. Gram angewandt. Dabei färben sich die Bakterien entweder dunkel (grampositiv) oder rötlich (gramnegativ).

    Die Zellwände der Bakterien bestehen häufig aus kompliziert aufgebauten Verbindungen, die Kohlenhydrate und Aminosäuren enthalten und in vielen Fällen für die einzelnen Arten sehr charakteristisch sind. Die äußeren Membranpartien sind oft verquollen, manchmal so stark, dass die Zellen oder Zellketten wie in Gallerte eingebettet scheinen - ein Zustand, den man als Zooglöa bezeichnet. Schwächer ausgerägte, scharf umrissene Gallerthüllen um die Bakterienzellen nennt man Kapseln. Im Jahr 2001 fanden Wissenschaftler heraus, dass die Zellform der Bakterien nicht nur durch die Zellwand, sondern auch durch Eiweißstrukturen innerhalb der Zelle bestimmt wird. Zumindest bestimmte Bakterienarten - wie Bacillus subtilis - besitzen demnach wie die Zellen höherer Organismen eine Art "Zellskelett".

    Die ungeschlechtliche Vermehrung erfolgt durch einfache Zweiteilung der Zelle; bei langgestreckten Formen in der Regel senkrecht zur Längsachse. Diese "Spaltung" der Zellen führte zur Bezeichnung der Bakterien als Spaltpilze (Schizomyzeten). Bei der Teilung der Zelle wird die Substanz der Nukleoide auf die beiden Tochterzellen verteilt.

    Bakterien sind sowohl im Boden als auch im Wasser und in der Luft verbreitet. 1 g Ackererde kann mehrere Millionen Bakterien enthalten. Der für Trinkwasser zulässige Wert sind 200/ml (Anzahl Bakterien pro Milliliter). Ihre weite Verbreitung ist auf vier Eigenschaften der Bakterien zurückzuführen: 1. rasche Vermehrungsfähigkeit, 2. geringe Größe, 3. Widerstandsfähigkeit (vor allem ihrer Sporen) und schließlich 4. Vielfalt ihrer Ernährungsweise.

    Bakterien – die häufigsten Lebewesen unserer Erde

    Trotz ihrer sehr kleinen Größe machen Bakterien den mit Abstand größten Anteil an Biomasse aus. Nimmt man alle auf der Erde befindlichen Bakterien zusammen und ermittelt ihr Gesamtgewicht, so erhält man einen Wert von rund 3,8 Billionen Tonnen. Alle Menschen zusammen bringen es auf etwa 0,34 Milliarden Tonnen.

    Bakterien und ihre Bedeutung für den Menschen

    Der Mensch als Lebewesen ist ohne die Besiedlung von Bakterien nicht lebensfähig. An den verschiedensten Orten des Organismus spielen Bakterien eine herausragende Rolle bei der Aufrecherhaltung etlicher Körperfunktionen. Etwa 100 Billionen Bakterien besiedeln jeden Einzelnen von uns. Besonders bekannt und wichtig ist hier die Rolle der Bakterien im Rahmen der Verdauung von Nahrungsmitteln. Im Darm des Menschen kommen große Mengen an Bakterien vor, die den Verdauungsprozess unterstützen und für die Immunabwehr verantwortlich sind. 99 % der am und im Körper befindlichen Bakterien entfallen auf den Magen-Darm-Trakt. Das wichtigste und häufigste Bakterium im Verdauungssystem des Menschen ist Escherichia coli. Diese Art besiedelt die Wände des Dickdarms. Hier beteiligt sich E. coli an der Aufspaltung sowie dem Abbau von diversen Lebensmittelbestandteilen und sorgt für eine ausreichende Immunabwehr seitens des Magen-Darm-Traktes.

    Die Wirkung von Antibiotika auf die Darmbakterien

    Nach der längerfristigen Einnahme von Antibiotika kann es vorkommen, dass nicht nur die Zahl der bakteriellen Krankheitserreger durch das Medikament dezimiert werden, auch die Bakterien der Darmflora werden zerstört. Als Folge der nach einer Antibiose geringere Zahl an physiologischen Darmbakterien erhöht sich die Gefahr einer Pilzinfektion durch den Hefepilz Candida albicans. Diese Pilzart kommt zu geringen Anteilen in der Darmflora vieler Menschen vor. Dank der hohe Dichte an Escherichia coli gelingt es dem Hefepilz jedoch nicht, größere Areale zu besiedeln. Dies ist nach der Einnahme von Antibiotika anders: Die Zahl der Darmbakterien wird reduziert, während das Arzneimittel den Pilzen nichts anhaben kann. Letztere haben nun die Gelegenheit, die freie Nische der Bakterien zu besiedeln. Daher sind Pilzinfektionen (Mykosen) nach einer Antibiose nicht selten. Die Darmflora ist gestört und der Patient leidet unter Durchfall und Blähungen. Um eine aus dem Gleichgewicht geratene Darmflora wieder herzustellen, verkaufen Apotheken sogenannte Probiotika. Meistens handelt es sich dabei um Nährlösungen, in denen sich große Mengen gezüchteter Darmbakterien befinden. Die regelmäßige Einnahme dieser Tropfen stellt die physiologische Bakterienbesiedlung im Darm wieder her .

    Die Bakterienflora von Haut und Mundhöhle

    Neben dem Darm existieren Bakterien u. a. auch auf der gesamten Haut des Menschen. Neben harmlosen Pilzen stellen sie die sog. Hautflora dar, die für die Abwehr von Krankheitserregern essentiell ist. Eine übertriebene Hygiene schädigt diese Schutzhülle. Gründliches Händewaschen ist zwar gerade zur Vermeidung einer Ansteckung mit Keimen notwendig, ein zu hohes Maß an Hygienemaßnahmen kann aber die schützende Hautflora zerstören und dadurch das Risiko von Infektionen wieder erhöhen. Ebenfalls sehr bakterienreich ist die Mundhöhle, insbesondere auf den Zähnen findet sich eine hohe Bakteriendichte. Besonders wichtig ist hier das Gleichgewicht der in der Mundhöhle befindlichen Bakterien. Einerseits nehmen diese Mikroorganismen auch hier eine gewisse Schutzfunktion wahr; bei mangelnder Mundhygiene und stark zuckerhaltiger Ernährung vermehren sich die Bakterien rasch und es kann zu Erscheinungen wie Karies kommen.

    Bakterien als Krankheitserreger

    Noch bevor die Wissenschaft herausfand, dass Bakterien viele Funktionen im Menschen wahrnehmen, kannte man Bakterien als Erreger bestimmter Erkrankungen. Der Begriff „Bakterien“ ist in vielen Teilen der Bevölkerung sehr negativ behaftet, da zahlreiche Menschen ihn mit Krankheit und Gefahr gleichsetzen. Viele Bakterien sind in der Lage, schwere Krankheiten auszulösen. Tuberkulose, Lungenentzündung, Karies, Wundstarrkrampf oder Blutvergiftung sind nur eine kleine Auswahl an Infektionen, die durch Bakterien hervorgerufen werden. Bei einigen Vertretern kommt es auch darauf an, wo im Körper sie sich befinden. Gelangt das für die Verdauung und Immunabwehr essentielle Darmbakterium E. coli (durch eine OP oder Verletzung) in den Blutkreislauf, so ist eine lebensgefährliche Blutvergiftung die Folge.

    Die Entdeckung des Penicillin

    Der schottische Bakteriologe Alexander Flemming führte 1928 Forschungen mit dem Bakterienstamm Staphylokokkus durch. Zu diesem Zweck kultivierte er die genannte Bakteriensorte auf einer Nährplatte, um ihr Vermehrungsverhalten zu beobachten. Einige Wochen später entdeckte der Wissenschaftler Schimmelpilze auf dem Nährboden. In direkter Nachbarschaft zu dem Pilz fand keinerlei Vermehrung der Mikroorganismen statt. Offenbar sonderte der Pilz eine Substanz ab, die das Bakterienwachstum hemmt. Flemming isolierte die Verbindung und entdeckte somit durch Zufall das erste Antibiotikum – das Penicillin. Mittlerweile sind Antibiotika nicht mehr aus der Medizin wegzudenken. Bei Millionen von Menschen konnten so schwere Infektionen geheilt werden. Weder für Viren, noch für Pilze existiert eine derart gezielte Form der Therapie.

    Bakterien entwickeln Resistenzen

    Bakterien ihrerseits sind durch Mutationen des eigenen Erbgutes in der Lage, sich gegen Antibiotika anzupassen und resistent zu werden. Eine Resistenz macht die gezielte Zerstörung der Krankheitserreger unmöglich. MRSA bedeutet Multiresistenter Staphylokokkus aureus und ist mittlerweile in den Krankhäusern dieses Landes sehr verbreitet. Es handelt sich dabei um einen Keim, der auf keine Antibiotika mehr anspricht, da er eine Resistenz gegen alle derzeit vorhandenen Wirkstoffe gebildet hat. Die Pharmaforschung ist gezwungen, durch rasche Weiterentwicklung ihrer Arzneimittel den sich ebenfalls ständig verändernden Bakterien zu begegnen.