Prof. Th. Scheper Institut für Technische Chemie Bioprozesstechnik ...

Einführung in die Biotechnologie - 8 - Scheper, TCI Hannover
- Bakterien mit Anhängseln
- obligat parasitische Bakterien
- Mycoplasma-Gruppe (Bakterien ohne Zellwand)
- phototrophe Bakterien (Bakterien, die Photosynthese betreiben),
z. B. Cyanobakterien (Blaualgen)
Die nach dem dänischen Mikrobiologen Gram (1884)
benannte Färbung stellt ein wichtiges Kriterium bei der
Bestimmung von Bakterien dar, die sich in GRAMpositive
und GRAM-negative Keime klassifizieren lassen
(s. Abb. 3.5). Später wurde herausgefunden, daß diese
Anfärbung in der Hauptsache mit der Dicke der
Zellwand korreliert. Diese besteht bei den Bacteria aus
einem Peptidoglycan, dem sogenannten Murein. Zwei
unterschiedliche Monosaccharide, die sich beide auf
Glucose als Grundkörper zurückführen lassen, bilden
über glykosidische Bindungen lange Ketten, die über
Peptidbrücken miteinander zu einem Makromolekül
quervernetzt sind. Das Mureinnetz, auch als
Mureinsacculus bezeichnet, gleicht der Lederhülle eines
Balls, durch den Turgordruck des inneren, membranumschlossenen
Teils wird die Stabilität
gewährleistet. GRAM-positive und GRAM-negative
Bakterien unterscheiden sich in der Dicke der Zellwand.
Daneben besitzen GRAM-negative Keime noch eine sogenannte
äußere Membran (s. auch Abb. 3.3). Die
1. Lackbildung
Anfärbung mit Kristallviolett
und Behandlung mit
Jodlösung
2. Differenzierung
Entfärbung durch Alkohol
oder Aceton
3. Gegenfärbung
Behandlung der Zellen
mit einem Kontrastfarbstoff
z.B. Fuchsin
chemische Zusammensetzung der unterschiedlichen Zellwände kann deshalb erheblich
differieren. Die Art der vorkommenden Moleküle oder deren chemische Bindung dient daher
häufig auch als Merkmal bei der Bestimmung eines Bakteriums.
Im Prinzip verläuft die GRAM-Färbung über die Herstellung eines wasserunlöslichen blauen
„Lackes“ in allen Zellen. Mit einem Lösemittel werden die Bakterien differenziert, d. h.
GRAM-negative werden dabei entfärbt, während GRAM-positive blau bleiben. Die farblosen
Zellen können dann noch mit einem anderen Farbstoff gegengefärbt werden.
Die Zellwand bzw. äußere Membran kann wieder von einer Kapsel umgeben sein (s.
Tuschekontrastierung, 1. Mikrobiol. Versuch, s. Kap. 1). Dabei handelt es sich um
Polysaccharid- oder Polypeptidschichten, die auf den Bakterien haften. Wenn sich diese
Schichten ablösen, entstehen Schleime. In biotechnologischen Prozessen ist die Produktion
von Kapseln oder Schleimen meist unerwünscht. Zum einen wird der Stoffaustausch
zwischen den Zellen und dem sie umgebenden Medium eingeschränkt und die Viskosität der
Nährlösung unnötig erhöht. Des weiteren können die Bakterien bzw. deren Schleime an
ungünstigen Stellen haften bleiben und Ventile, Pumpen u. a. verstopfen. Außerdem ist die
Kapsel- bzw. Schleimproduktion ein Syntheseweg, der in der Regel zu nutzlosen
Nebenprodukten führt und damit auf Kosten der Produktausbeute geht. Unter natürlichen
Bedingungen verleihen sie ihrem Träger Haftung und Schutz. In bestimmten Fällen können
sich Prokaryonten, z. T. unter Schleimabsonderung, auf festen Oberflächen fortbewegen. Sie
hinterlassen dann Schleimspuren, die, wenngleich auch sehr viel kleiner, vergleichbar denen
von Schnecken sind. Weitaus die meisten beweglichen Bakterien verfügen über Geißeln, die
durch Rotation die Zelle vorantreiben können.
Nur wenige Bakteriengruppen sind in der Lage, Dauerformen auszubilden. Am meisten
verbreitet sind dabei die sogenannten Endosporen, die gegen Strahlung, Trockenheit, hohe
blau
blau
blau
blau
rot
Abb.3.5: Die Durchführung
der Gram-Färbung
(links: GRAM-positiv
rechts: GRAM-negativ)