Allgemeine Mikrobiologie
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1.5<strong>Allgemeine</strong>EigenschaftenderMikroorganismen 13<br />

ihrerUmwelthaben,welchedieStoffaufnahmeenormbegünstigt.Diese<br />

EigenschaftistvonBedeutung,daMikroorganismenkeineMakromoleküle<br />

aufnehmenkönnen(„siehabenkeineZähne“).Stattdessenscheidensie<br />

Exoenzymeaus,welchedieungelöstenmakromolekularenStoffemitWasserinBruchstückespalten;diesewerdenindieZelletransportiert.<br />

ImBodenlebenMikroorganismenhäufiginMikrokolonien.Indiesen<br />

istdieIndividuenzahlgroßgenug,umausreichendeMengenvonExoenzymen<br />

zu bilden,um lokaldie MakromolekülewieCellulose abbauen<br />

zukönnen.DennochmachendieIndividuensichnochkeinezugroße<br />

Konkurrenz.InwässrigemMilieubildenBakterienoftstrukturierteBiofilmeaufOberflächen,welcheihreAblösungverhindern.Vielephotosynthetisierende<br />

Bakterien bilden millimeterdicke Matten, in denen nach<br />

Licht- und Stoffgradienten geordnetverschiedeneArten – jedean der<br />

ihrzusagendenStelle–ihrAuskommenhaben.<br />

DieKleinheitgarantiertauch,dassStoffeinnerhalbeinerSekundealle<br />

OrteinderZelledurcheinfacheDiffusionerreichen;dieZellebraucht<br />

keinVersorgungssystem.DashoheOberflächen/Volumen-Verhältnishat<br />

großeWechselwirkungenmitderUmgebungzurFolgeundbegründet<br />

auchdenhohenStoffumsatzmancherMikroorganismen(Tab.1.1).Eine<br />

einfacheRegelbesagt,dassderGrundenergieumsatzderTierenichtder<br />

Masse,sondernihrerOberflächeproportionalist.WennmandieseRegel<br />

sinngemäßaufdieVerhältnissebeiGewebenundkleinenZellenanwendet,somüsstemanStoffwechselaktivitätenerwarten,diesichummehrereZehnerpotenzenvoneinanderunterscheiden.Tabelle1.1lässtdieerwarteteAbhängigkeitderStoffwechselaktivitäten,gemessenamSauerstoffverbrauch,vonderGrößederGewebeundZellenerkennen.EntsprechendhochsindauchdieZuwachsratenderMikroorganismen.EinRind<br />

von500kgbildetin24Stundenetwa0,5kgProtein,500kgHefezellen<br />

könnenaberimselbenZeitraummehrals50000kgProteinproduzieren<br />

(Plus1.5).<br />

1.5.4 Stoffwechselvielfaltund<br />

individuelleAnpassungsfähigkeit<br />

DemoberflächlichenBetrachtererscheinenMikroorganismenwegenihrer<br />

geringenGrößeundeinfachenBauformalsprimitiveundunterentwickelte<br />

Lebewesen.NimmtmandieVielfalt,LeistungsfähigkeitundAnpassungsfähigkeitihresStoffwechsels,sozusagendieVoraussetzungenfürihrLebensmetier,alsMaßstabfürEntwicklung,soergibtsicheinganzanderes<br />

Bild:essindimkleinenGrößenmaßstabhochentwickelteLebewesen.<br />

Stoffwechselvielfalt<br />

BakterienhabendankihrerStoffwechselvielfaltundAnpassungsfähigkeitanphysikalischeUmweltbedingungendieverschiedenstenLebensformengefunden(Tab.1.2).WährendTiereundPflanzendurchwegSauerstoffbenötigen,sindmehrereGruppenderProkaryonteninderLage,<br />

unterLuftabschluss (unter anoxischenBedingungen)zu lebenund die<br />

zumWachstumnotwendigeEnergiedurchGärungoderanaerobeAtmung<br />

zugewinnen.AndereGruppenvermögenLichtenergiezunutzenundihre<br />

ZellsubstanzentwederausorganischenVerbindungenoderausKohlendioxidaufzubauen.WiederandereBakteriensindzurEnergiegewinnung<br />

durch Oxidation anorganischer Verbindungen oder Elemente befähigt.<br />

VereinfachtgesagtkanninBakterienjeglichechemischeoderlichtgetriebeneReaktionzurEnergiegewinnungausgenutztwerden,vorausgesetzt,<br />

Tab. 1.2 Einige mikrobielle Lebensbedingungen<br />

und Bezeichnungen für ihre Lebensweise.<br />

Aus der Kombination der einzelnen Lebensbedingungen<br />

in Verbindung mit den vielfältigen Stoffwechseltypen<br />

und genutzten Substraten ergibt<br />

sich die Vielfalt der Mikroorganismen und ihrer<br />

Leistungen. Die Bevorzugung bestimmter Bedingungen<br />

wird mit dem Suffix -phil ausgedrückt,<br />

das Tolerieren mit dem Suffix -tolerant (nach<br />

W. Fritsche, <strong>Mikrobiologie</strong>, Spektrum AkademischerVerlag).<br />

Lebensbedingung<br />

Energiequelle<br />

chemischeReaktion<br />

Lichtreaktion<br />

Mikrobielle<br />

Lebensweise<br />

chemotroph<br />

phototroph<br />

HerkunftvonReduktionsäquivalenten<br />

organischeVerbindungen organotroph<br />

anorganische lithotroph<br />

Verbindungen<br />

C-Quelle<br />

organischeVerbindungen heterotroph<br />

anorganische autotroph<br />

Verbindungen(CO 2 )<br />

OrganismenalsSubstrat<br />

kooperativeInteraktion symbiontisch,<br />

mutualistisch<br />

antagonistische parasitisch<br />

Interaktion<br />

abgestorbeneSubstanz saprophytisch<br />

Sauerstoff<br />

vorhanden,oxisch<br />

nichtvorhanden,<br />

anoxisch<br />

geringerPartialdruck,<br />

mikrooxisch<br />

Temperaturbereich<br />

mittel(20–45 hC)<br />

hoch(45–70 hC)<br />

sehrhoch(70–110 hC)<br />

tief(0–20 hC)<br />

pH-Bereich<br />

neutral<br />

tief<br />

hoch<br />

Druck<br />

hoch<br />

aerob<br />

anaerob<br />

mikroaerob<br />

mesophil<br />

thermophil<br />

extremthermophil,<br />

hyperthermophil<br />

psychrophil(kryophil)<br />

neutrophil<br />

acidophil<br />

alkalophil<br />

barophil<br />

OsmotischerDruckundWassergehalt<br />

hoherSalzgehalt halophil<br />

hoherZuckergehalt saccharophil<br />

hoherGehaltosmotisch osmophil<br />

wirksamerVerbindungen<br />

Aus Fuchs, G. : <strong>Allgemeine</strong> <strong>Mikrobiologie</strong> (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007<br />

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