Bakterien – Aufbau
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Grundlagen zum Thema Bakterien – Aufbau
Bakterien – Biologie
Wenn du an Bakterien denkst, denkst du vermutlich zunächst an Krankheiten. Und das ist nicht ganz verkehrt, denn manche Krankheiten – zum Beispiel Tuberkulose oder Scharlach – werden durch Bakterien ausgelöst. Die meisten Bakterien sind jedoch für uns nicht schädlich. Ganz im Gegenteil, es gibt sogar viele Bakterien, die von Nutzen für uns sind. Was gibt es für Bakterien, wo kommen Bakterien vor, wie sind Bakterien aufgebaut und wie vermehren sie sich? Diesen Fragen wollen wir uns im Folgenden widmen.
Bakterien – Vorkommen und Bedeutung
Oben haben wir bereits erwähnt, dass Bakterien nicht nur Krankheiten auslösen, sondern auch nützlich für uns sein können. So werden zum Beispiel Milchsäurebakterien für die Produktion von Joghurt und Käse verwendet. Weitere Bakterien, unter anderem bestimmte Arten von Clostridien, werden gezielt in der Herstellung von Medikamenten eingesetzt.
Bakterien spielen aber auch am und im menschlichen Körper eine wichtige Rolle. So geht man davon aus, dass wir etwa zehnmal mehr Bakterienzellen an und in uns haben als menschliche Zellen. Die meisten davon leben in unserem Verdauungstrakt und bilden dort unter anderem die Darmflora. Diese ist ein komplexes bakterielles Ökosystem, das bei der Verdauung mitwirkt, die Verbreitung von Krankheitserregern verhindert und bestimmte Vitamine bildet. Ein Bakterium, das man häufig im Darm vorfindet, ist Escherichia coli.
Übrigens sind laut Endosymbiontentheorie sogar einige unserer Zellorganellen entstanden, indem Bakterien von Zellen aufgenommen wurden. So entwickelten sich aus $\alpha$-Proteobakterien zum Beispiel unsere Mitochondrien.
Bakterien – Aufbau und Struktur
Du kannst Bakterien mit bloßem Auge nicht sehen, denn sie bestehen nur aus einer einzigen Zelle (Einzeller) und sind mikroskopisch klein – ihre Größe beträgt in der Regel $\pu{1-5 \mu m}$. Bakterien können verschiedene Formen einnehmen. Die meisten sind kugelförmig, stäbchenförmig oder schraubenförmig. Der generelle Aufbau von Bakterien ist jedoch immer ähnlich. Diesen wollen wir uns beispielhaft an einem stäbchenförmigen Bakterium (Bazillus) ansehen.
Das Stäbchenbakterium ist, wie die meisten Bakterien, von einer Zellwand umhüllt. Diese verleiht der Zelle Stabilität und schützt das Zellinnere. Alle Bakterien, nicht nur das gezeigte Bakterium, haben außerdem eine Zellmembran. Diese umgibt das Zellplasma, auch Cytoplasma genannt. Das Zellplasma umfasst die innen liegenden Bestandteile der Zelle und besteht zum Großteil aus Wasser.
Frei im Zellplasma liegt die DNA vor, die Erbinformation. Das unterscheidet Bakterien, die zu den Prokaryoten gehören, übrigens von tierischen und pflanzlichen Zellen, den eukaryotischen Zellen. Letztere haben Zellkerne, in denen sich unter anderem die Erbinformation befindet.
Viele Bakterien bewegen sich mithilfe von Geißeln, auch Flagellen, fort. Diese fadenförmigen Anhänge können propellerartige Bewegungen ausführen.
Bakterien – Vermehrung und Lebensweise
Bakterien vermehren sich ungeschlechtlich durch Zellteilung. Dabei verdoppelt sich zunächst die Erbinformation. Anschließend teilt sich das gesamte Bakterium durch Einschnürung. Da dabei auch die Erbinformation aufgeteilt wird, entstehen so zwei genetisch identische Tochterzellen.
Die Tochterzellen wachsen heran und teilen sich anschließend erneut. Unter günstigen Bedingungen und je nach Bakterienart können sich Bakterien alle zwanzig Minuten teilen. Das bedeutet, dass aus einem einzigen Bakterium innerhalb von fünf Stunden bis zu dreißigtausend Bakterien entstehen können.
Das Video Bakterien – Aufbau
In diesem Video werden dir die Themen Bakterienzelle und Aufbau von Bakterien aus der Biologie einfach erklärt. Du weißt nun, wo wir Bakterien vorfinden und dass sie zumeist nicht schädlich oder sogar nützlich für uns sind. Außerdem lernst du, dass sie sich sehr schnell vermehren. Neben Video und Text findest du zum Thema Aufbau von Bakterien interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt – du kannst dein neu gewonnenes Wissen also direkt testen!
Transkript Bakterien – Aufbau
Sie befinden sich hier und hier, hier auch und sogar auf und in uns! Sie sind fast überall! Sie sind fast überall! Bakterien. Vor circa drei Komma fünf MILLIARDEN Jahren entstanden bereits einfache Bakterien. Alle Bakterien sind einzellige Lebewesen: sogenannte „Einzeller“. Sie bestehen also nur aus einer einzigen Zelle, einer winzigen Zelle. Die meisten Bakterien sind nur zwischen „eins und fünf Mikrometer“ groß. Sie sind damit deutlich kleiner als die meisten Zellen unseres Körpers. Mit Hilfe eines Lichtmikroskops können wir Bakterien sehen. Schauen wir uns doch mal den Aufbau eines Bakteriums an. Die ÄUßERE Begrenzung einer Bakterienzelle bilden Zellwand und Zellmembran. Die „Zellwand“ umgibt die Zelle. Sie verleiht ihr Stabilität und schützt das Innere. Nicht alle Bakterien besitzen eine Zellwand, aber die meisten. Eine „Zellmembran“ besitzen alle Bakterien. Sie umgrenzt das flüssige „Zellplasma“, auch „Cytoplasma“ genannt. Das Zellplasma ist die „Grundsubstanz der Zelle“. Es besteht überwiegend aus Wasser. DAS HIER ist die Erbinformation des Bakteriums. Sie liegt frei im Zellplasma. Das unterscheidet Bakterienzellen von tierischen und pflanzlichen Zellen sowie Pilzzellen, deren Erbinformation in einem Zellkern liegt. Solche Zellen bezeichnet man als „eukaryotische Zellen“. Tiere, Pflanzen und Pilze sind daher „Eukaryoten“. Bakterien gehören dagegen zu den „Prokaryoten“. Manche Bakterien besitzen fadenförmige Anhänge, die „Geißeln“ oder „Flagellen“ genannt werden und mit denen sie sich aktiv fortbewegen können. Nicht alle sind übrigens so geformt wie unser Beispielbakterium. Bakterien haben unterschiedliche Größen und Formen. Die drei Hauptformen sind kugelförmige „Kokken“, stäbchenförmige „Bazillen“ und „schraubenförmige Bakterien“. Hast du eine Idee, wie sich Bakterien fortpflanzen? Sie vermehren sich durch „Zellteilung“. Dabei verdoppelt sich zunächst die Erbinformation und trennt sich in zwei gleiche Hälften. Anschließend teilt sich das Bakterium durch Einschnürung, sodass zwei kleinere Tochterzellen entstehen, die genetisch identisch sind. Diese wachsen wieder zur ursprünglichen Größe heran und teilen sich erneut. Manche Bakterien teilen sich bei günstigen Bedingungen alle ZWANZIG Minuten. Aus EINEM EINZIGEN Bakterium kann also innerhalb von fünf Stunden eine Bakterienkolonie von über DREIßIGTAUSEND Bakterien entstehen! An was denkst du noch, wenn du an Bakterien denkst? Vermutlich an Krankheiten, oder? Oder hast du etwa gerade an Joghurt und Käse gedacht? Die meisten Bakterien sind tatsächlich gar nicht schädlich für uns, sondern total harmlos oder sogar nützlich. So nutzen wir zum Beispiel „Milchsäurebakterien“ zur Herstellung von Lebensmitteln wie Sauerkraut, Joghurt und Käse. Auch in Kläranlagen oder zur Medikamentenherstellung werden Bakterien eingesetzt. Selbst für unsere Körper sind sie nützlich. Bestimmte Bakterien auf unserer Haut schützen uns vor Krankheitserregern. Für eine gute Verdauung sind Bakterien in unserem Darm unerlässlich. Ein häufiges Darmbakterium ist „Escherichia coli“. Die meisten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schätzen übrigens, dass wir viel mehr Bakterien in uns beherbergen als wir menschliche Körperzellen besitzen. Da Bakterienzellen allerdings viel kleiner sind als unsere Körperzellen, machen sie nur einen winzigen Anteil unserer Masse aus. Nur ein kleiner Anteil der Bakterien ist für uns schädlich. Bei einer „bakteriellen Infektion“ gelangen krankheitsauslösende Bakterien beispielsweise über Wunden in unseren Körper und vermehren sich dort. Kennst du Krankheiten, die von Bakterien verursacht werden? Dazu gehören zum Beispiel: Karies, die Lebensmittelerkrankung „Salmonellose“, Tetanus, der auch Wundstarrkrampf genannt wird, oder „Scharlach“. Erkältungen werden dagegen durch VIREN verursacht. Viren sind im Gegensatz zu Bakterien „keine Lebewesen“, denn sie haben „keinen eigenen Stoffwechsel“, sind „nicht aus Zellen aufgebaut“ und sind auf lebende Zellen, sogenannte „Wirtszellen“, für ihre Vermehrung angewiesen. Wenn du an einer Krankheit leidest, die durch Bakterien verursacht wurde, zum Beispiel einem Harnwegsinfekt, kann deine Ärztin oder dein Arzt dir „Antibiotika“ verschreiben. Antibiotika hemmen das Wachstum von Bakterien oder töten diese ab. Fassen wir kurz zusammen: Bakterien besitzen „keinen Zellkern“. Sie gehören daher zu den „Prokaryoten“. Denn ihre Erbinformation liegt „frei im Zellplasma“. Viele Bakterien nutzen „Geißeln“, um sich fortzubewegen. Bakterien vermehren sich durch „Zellteilung“. Sie besiedeln die „verschiedensten Lebensräume“, auch den menschlichen Körper. Die meisten Bakterien sind für uns „harmlos oder sogar nützlich“, doch manche sind „gefährliche Krankheitserreger“. Auch wenn du sie nicht siehst. Bakterien sind fast überall. Wie viele sind wohl in diesem Apfel?
Bakterien – Aufbau Übung
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Nenne die wichtigsten Eigenschaften von Bakterien.
TippsVier der Aussagen sind richtig.
Eukaryoten besitzen einen Zellkern. Bakterien gehören zu den Prokaryoten.
Viele Bakterien sind harmlos oder können sogar nützlich sein.
LösungBakterien leben fast überall.
Aber das ist gar nicht schlimm. Denn nur wenige Bakterien sind gefährliche Krankheitserreger. Die meisten sind harmlos oder sogar nützlich.
Bakterien gehören zu den Prokaryoten. Das bedeutet, dass sie keinen Zellkern haben. Ihre Erbinformation liegt frei im Zellplasma.
Die Vermehrung von Bakterien erfolgt durch Zellteilung. -
Benenne die Bestandteile einer Bakterienzelle.
TippsDas Zellplasma/Zytoplasma ist die Grundsubstanz der Zelle und füllt dieses aus.
Die Erbinformation liegt frei in der Zelle.
Die Zellwand umgibt die gesamte Zelle und schützt das Innere.
Die Zellmembran umgrenzt das flüssige Zellplasma.
LösungDie äußere Begrenzung einer Bakterienzelle bilden Zellwand und Zellmembran.
Die Zellwand umgibt die Zelle. Sie verleiht ihr Stabilität und schützt das Innere.
Die Zellmembran umgrenzt das flüssige Zellplasma, auch Zytoplasma genannt.Das Zellplasma ist die Grundsubstanz der Zelle. Es besteht überwiegend aus Wasser.
Die Erbinformation des Bakteriums liegt frei im Zellplasma. Das unterscheidet Bakterienzellen von tierischen und pflanzlichen Zellen sowie Pilzzellen, deren Erbinformation in einem Zellkern liegt.
Manche Bakterien besitzen fadenförmige Anhänge, die Geißeln oder Flagellen genannt werden und mit denen sie sich aktiv fortbewegen können.
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Unterscheide zwischen nützlichen und schädlichen Bakterien.
TippsVier der Bausteine lassen sich nützlichen Bakterien zuordnen. Die drei anderen Bausteine lassen sich schädlichen Bakterien zuordnen.
Eine Salmonellose ist eine Lebensmittelvergiftung.
Milchsäurebakterien werden für die Herstellung von Sauerkraut, Käse oder Joghurt verwendet.
Unser gesamter Körper ist von innen und außen von vielen nützlichen Bakterien besiedelt.
LösungDie meisten Bakterien sind tatsächlich gar nicht schädlich für uns, sondern total harmlos oder sogar nützlich.
So nutzen wir zum Beispiel Milchsäurebakterien zur Herstellung von Lebensmitteln wie Sauerkraut, Joghurt und Käse.
Auch in Kläranlagen oder zur Medikamentenherstellung werden Bakterien eingesetzt.
Selbst für unsere Körper sind sie nützlich. Unser gesamter Körper ist von vielen nützlichen Bakterien besiedelt.
Bestimmte Bakterien auf unserer Haut schützen uns vor Krankheitserregern.
Für eine gute Verdauung sind Bakterien in unserem Darm unerlässlich.Nur ein kleiner Anteil der Bakterien ist für uns schädlich.
Bei einer bakteriellen Infektion gelangen krankheitsauslösende Bakterien beispielsweise über Wunden in unseren Körper und vermehren sich dort. Beispiele für Krankheiten, die durch Bakterien ausgelöst werden, sind: Karies, die Lebensmittelerkrankung Salmonellose, Tetanus, der auch Wundstarrkrampf genannt wird, oder Scharlach.
Bakterielle Infektionen durch schädliche Bakterien können durch Antibiotika bekämpft werden. -
Vergleiche Bakterien mit Viren.
TippsLebewesen bestehen aus Zellen und besitzen einen Stoffwechsel.
Antibiotika helfen nicht gegen Erkältungen oder gegen die Grippe.
LösungBakterien sind einzellige Lebewesen: sogenannte Einzeller. Sie besitzen einen Stoffwechsel und vermehren sich durch Zellteilung.
Viren sind keine Lebewesen, denn sie haben keinen eigenen Stoffwechsel, sind nicht aus Zellen aufgebaut und sind auf lebende Zellen, sogenannte Wirtszellen, für ihre Vermehrung angewiesen.
Wenn du an einer Krankheit leidest, die durch Bakterien verursacht wurde, zum Beispiel einem Harnwegsinfekt, kann deine Ärztin oder dein Arzt dir Antibiotika verschreiben. Antibiotika hemmen das Wachstum von Bakterien oder töten diese ab.
Gegen Krankheiten, die durch Viren hervorgerufen werden, wie beispielsweise die Grippe oder Erkältungen, sind Antibiotika wirkungslos. -
Benenne die unterschiedlichen Bakterienformen.
TippsViren sind keine Bakterien.
Bazillen sind stäbchenförmig.
Kokken sind rund.
LösungBakterien haben unterschiedliche Größen und Formen.
Die drei Hauptformen sind kugelförmige Kokken, stäbchenförmige Bazillen und schraubenförmige Bakterien. -
Berechne, wie viele Zellen aus einer Bakterienzelle bei optimalen Bedingungen nach drei Stunden entstanden sind.
TippsVielleicht hast du schon erkannt, dass du in jeder Zeile eine eins zu der Anzahl an Teilungen in der Zeile darüber addierst. Die Rechenoperation für die linke Spalte lautet also pro Teilung: plus eins.
Die Anzahl an Bakterienzellen verdoppelt sich mit jeder einzelnen Teilung. Also multiplizierst du die Anzahl der Bakterien in der Zeile darüber mit zwei. Die Rechenoperation für die mittlere Spalte lautet also pro Teilung: mal zwei.
Für eine Teilung benötigt eine Bakterienzelle immer 20 Minuten. Du addierst also in jeder Zeile 20 Minuten auf die Zeit, die du zuvor gegeben hattest. Die Rechenoperation für die rechte Spalte lautet also pro Teilung: plus 20 min.
LösungZu Beginn sind noch null Minuten vergangen und wir haben ein Bakterium, was sich noch nullmal geteilt hat.
Nach einer Teilung hat sich das eine Bakterium zu zwei Bakterienzellen verdoppelt. Dafür hat es 20 Minuten benötigt.
Nach zwei Teilungen haben sich die zwei Bakterienzellen zu vier Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 40 Minuten vergangen.
Vielleicht hast du schon erkannt, dass du in jeder Zeile eine eins zu der Anzahl an Teilungen in der Zeile darüber addierst. Die Rechenoperation für die linke Spalte lautet also pro Teilung: plus eins.
Die Anzahl an Bakterienzellen verdoppelt sich. Also multiplizierst du die Anzahl der Bakterien in der Zeile darüber mit zwei. Die Rechenoperation für die mittlere Spalte lautet also pro Teilung: mal zwei.
Dafür benötigen die Bakterien immer 20 Minuten. Du addierst also in jeder Zeile 20 Minuten auf die Zeit, die du zuvor gegeben hattest. Die Rechenoperation für die rechte Spalte lautet also pro Teilung: plus 20 min.
Nach drei Teilungen haben sich die vier Bakterienzellen zu acht Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 60 Minuten vergangen.
Nach vier Teilungen haben sich die acht Bakterienzellen zu 16 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 80 Minuten vergangen.
Nach fünf Teilungen haben sich die 16 Bakterienzellen zu 32 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 100 Minuten vergangen.
Nach sechs Teilungen haben sich die 32 Bakterienzellen zu 64 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 120 Minuten vergangen. Das entspricht bereits einer Zeit von zwei Stunden.
Nach sieben Teilungen haben sich die 64 Bakterienzellen zu 128 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 140 Minuten vergangen.
Nach acht Teilungen haben sich die 128 Bakterienzellen zu 256 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 160 Minuten vergangen.
Nach neun Teilungen haben sich die 256 Bakterienzellen zu 512 Bakterienzellen verdoppelt. Dafür haben sie 20 Minuten benötigt. Insgesamt sind nun 180 Minuten vergangen. Das entspricht einer Zeit von drei Stunden.
Nach drei Stunden sind aus einer einzigen Bakterienzelle 512 Bakterienzellen entstanden.
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sehr hilfreich :)
Es ist sehr Hilfreich . :D
Danke für das Video. Ich habe es verstanden.
(Anton Klein): Du? ;D
3:45. Wer hat auch gerade gegessen und hat alles wieder ausgespuckt?