Allgemeine Mikrobiologie

8 1DieMikroorganismen–einekurzeEinführung
Plus1.2 DasPrinzipdes
miniaturisiertenprokaryontischen
Organismus
Eubakterien und Archaebakterien haben offenbar
ein ähnliches einfaches, aber erfolgreiches
Organisationsprinzip beibehalten,
dasdesminiaturisiertenprokaryontischen
Organismus. Die DNA liegt als ringförmig
geschlossener Strang im Cytoplasma vor.
Dieses Bakterienchromosom ist viel kleiner
unddieGene(500–8000)sindvielkompakterangeordnet(mitwenignichtcodierender
DNA)alsbeitypischenEukaryonten;esenthält
– „stromlinienförmig“ auf hohe Effektivität
angelegt – die gesamte zur VermehrungderZellenotwendigeInformation.Histonähnliche
Proteine und niedermolekulare
Verbindungen sorgen für eine kompakte
Verpackung; diese muss dennoch garantieren,dassdieineinerwachsendenBakterienzelle
gleichzeitig ablaufende Transkription
der Gene und die Replikation der DNA
reibungslos funktionieren. Daneben können
kleine ringförmig geschlossene DNA-Moleküle,sogenanntePlasmide,vorliegen.Diese
enthalten zusätzliche genetische Information,sindaberunterLaborbedingungenentbehrlich.
Die Vermehrung erfolgt durch Zweiteilung
der Zelle. Die prokaryontische Zelle enthält
keineOrganellen;dieUnterteilungderZelle
in distinkte Räume fehlt in der Regel. Aber
es gibt auch hier erste Hinweise auf ein
ArtvonCytoskelett,freilichausabgewandelten
Komponenten aufgebaut und weniger
ausgeprägt als bei Eukaryonten. Die Ribosomensindklein
(70S).Die Ribosomenund
der Proteinsyntheseapparat sowie die prokaryontische
Zellwand sind die AngriffspunktefürmehrereAntibiotika.(DieseAntibiotika
wirken – wegen der genannten
Unterschiede zu den Eubakterien – in der
Regel nicht auf Archaebakterien, unter
denen bisher auch keine pathogenen Arten
bekannt geworden sind). Weitere Unterschiede
zwischen den drei Reichen werden
inKapitel2dargelegt.
DieprokaryontischeFormistmorphologisch
relativ wenig differenziert. Der Gestalt nach
lassen sich nur wenige Formen unterscheiden,
die sichdurchwegauf die Kugel sowie
gerade und gekrümmte Zylinder als Grundformen
zurückführen lassen. Dieser „Einförmigkeit“stehtabereinestoffwechselphysiologische
Vielseitigkeit und Flexibilität sondergleichengegenüber.
penhabenjedocheinenahegemeinsamestammesgeschichtlicheWurzel.
DieProtistenimSinnevonHaeckellassensichdagegenaufgrundihrer
ZellstrukturinzweischarfvoneinanderabgrenzbareGruppenunterteilen:
DiehöherenProtistenähnelnbezüglichihresZellaufbausdenTierenund
Pflanzen;siesindEukaryonten.ZuihnengehörendieAlgen,Pilzeund
Protozoen.DieseMikroorganismenbildeneinenKosmosfürsich,mitvielenverschiedenenEntwicklungslinienimStammbaumderEukaryonten.
AufdiesefaszinierendvielfältigenGruppenwirdteilweiseinKapitel3
eingegangen.DieVirensindalsnichtzelluläreTeilchenallenOrganismen
gegenüberzustellen.SiesindnochkleineralsBakterien(20nm–400nm)
und können sich nicht selbst vermehren, sondern bedürfen lebender
ZellenzuihrerVermehrung(Reproduktion).
DieEukaryontenverfügenübereinenechtenKern.Dieserenthältden
größtenTeildesGenomsdereukaryontischenZelle.DasGenomistauf
einen Satz von Chromosomen verteilt, der nach Verdopplung durch
einenalsMitosebezeichnetenVorganggetrenntwird.IndenChromosomenliegtdieDNAinAssoziationmitHistonenvor.Dieeukaryontische
ZelleenthältOrganellen,wiedieMitochondrienund(beiPflanzen)die
Chloroplasten;dieseenthalteneinenanderen,sehrkleinenTeildesGenoms,undzwarinFormringförmiggeschlossenerDNA-Moleküle.DanebengibtesweitereOrganellenwiedasEndoplasmatischeRetikulum.Die
Ribosomensindgroß(80S).DenProkaryontenfehleneinvoneinerMembranumgebenerKernsowieOrganellen.DieseoffenkundigeGemeinsamkeit
und die einfache mikroskopische Zellstruktur der Prokaryonten
täuschtabereinenahephylogenetischeVerwandtschaftallerBakterien
vor,dienichtexistiert,wiewirgleichsehenwerden.
1.3.2 DiedreineuenReiche
DerheutigeLeserkannsichkaumindieLagevonForschernbisvorwenigenJahrzehntenversetzen,diesichfürdieMannigfaltigkeit,dienatürlicheVerwandtschaftunddieEvolutionvonMikroorganismeninteressierten.
Diese Themen waren Gegenstand kontroverser Spekulationen. Zu
einemphylogenetischenStammbaumderProkaryontengelangteman
erst,nachdemCarlWoeseabMitteder1970erJahredieRNAderRibosomen,dierRNA,einergroßenZahlvonBakterienisoliertunddieSequenz
der Basen bestimmt hatte. Aus dem Grad der Ähnlichkeit der BasensequenzenverschiedenerProkaryontenließsichdieSchlussfolgerungziehen,dassalleLebeweseneinegemeinsameWurzelhabenunddasssich
dieProkaryonten(synonymmitBakterien)frühinzweigroßeGruppen
aufgespalten haben, die Eubakterien (oder Bacteria; nicht Bakterien!)
und die Archaebakterien (oder Archaea). Diese beiden Reiche stehen
gleichberechtigt neben dem Reich der Eukaryonten (oder Eukarya)
(Abb.1.5).Manhatinzwischenvieleweiteremolekulareundstrukturelle
Indizien,welchedieneueTheoriestützen.Esistsogarwahrscheinlich,
dassdieArchaebakterienauseinergemeinsamenEntwicklungsliniemit
denEukaryontenabzweigen.
EinerseitshabenArchaebakterieneinegroßeÄhnlichkeitmitdenEukaryontenhinsichtlichderMolekularbiologiederZelle,beispielsweiseinder
DNA-,RNA-und Proteinsynthese.Andererseitshaben Eubakterien und
ArchaebakteriengroßeÄhnlichkeitenindermikroskopischenZellstruktur
sowieimEnergie-undBaustoffwechsel(Plus1.2).
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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