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Krankheitserreger - Referat
KRANKHEITSERREGER
Inhaltsverzeichnis:
Krankheitserreger – Allgemeines Seite 3
Bakterien – Einleitung Seite 3
Der Kampf gegen die Bakterien Seite 4
Die Entdeckung des Penicillins Seite 4
Bedeutsame Bakterien als Krankheitserreger Seite 5
Staphylokokken Seite 5
Streptokokken Seite 5
Pneumokokken Seite 5
Mycoplasmen Seite 5
Colibakterien Seite 5
Salmonellen Seite 6
Shigellen Seite 6
Vibrio cholerae Seite 6
Clostridium botulinum Seite 6
Bordetella pertussis Seite 6
Corynebacterium diphtheriae Seite 6
Legionellen Seite 6
Rickettsien Seite 6
Mycobakterien Seite 6
Clostridium tetani Seite 6
Gonokokken Seite 6
Chlamydien Seite 7
Borrelien Seite 7
Epidemien und Pandemien Seite 7
Chronik der bakteriologischen Forschung Seite 7
Gestalt und Größe der Bakterien Seite 8
Die Zellwand der Bakterien Seite 9
Wie Bakterien sich vermehren Seite 10
Wo leben Bakterien? Seite 10
Wirtschaftliche und ökologische Bedeutung der Bakterien Seite 10
Besondere Stoffwechselleistungen der Bakterien Seite 11
Viren – Allgemeines Seite 12
Vermehrung von Viren (siehe Grafik) Seite 13
Inkubationszeiten wichtiger Infektionskrankheiten Seite 14
Warum ich mich für dieses Thema entschieden habe Seite 15
Quellenangabe Seite 15
Krankheitserreger
Allgemeines
Sie sind krank machende (pathogene) Lebewesen, die durch ihr Eindringen in den Körper (Infektion), ihr Verhalten im Körper (Vermehrung, Stoffwechsel u. a.) sowie durch die hierauf gerichteten Reaktionen des befallenen Organismus spezifische Krankheiten, die Infektionskrankheiten, hervorrufen.
Zu den Krankheitserregern gehören zahlreiche Mikroorganismen und zwar:
· Bakterien
· Viren
· Pilze
· Parasiten (z. B. Würmer, Protozoen)
· Prionen
Ich werde mich nun hauptsächlich auf die Bakterien spezialisieren und die Viren kurz streifen.
Bakterien - die unsichtbaren Krankheitserreger
Einleitung
Sie sind nur Bruchteile von Millimetern groß und mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Und doch sind sie überall - die Bakterien. Obwohl die meisten unter ihnen für den Menschen völlig harmlos sind, gibt es doch Arten, die gefährliche, ja sogar tödliche Infektionen hervorrufen können, wenn sie nicht rechtzeitig bekämpft werden. Trotz so wirksamer Medikamente wie der Antibiotika ist die Zahl vieler bakterieller Erkrankungen in den letzten Jahren wieder gestiegen, was nicht zuletzt auf die enorme Anpassungsfähigkeit dieser Organismen zurückzuführen ist.
Jeder von uns beherbergt auf seiner Körperoberfläche einschließlich des Verdauungstrakts zehnmal mehr Bakterien als körpereigene Zellen (das ist doch irgendwie erschreckend). Es handelt sich hierbei um eine symbiontische Beziehung, d. h. eine Beziehung gegenseitiger Abhängigkeit. So sind die Colibakterien (Escherichia coli) ein Bestandteil der normalen Dickdarmflora. Sie finden hier ihre Lebensgrundlage, sind aber andererseits auch für ihren Wirt (= ein Organismus, der von Parasiten befallen ist) unverzichtbar, denn sie spielen als Vitaminbildner und beim Abbau der Kohlenhydrate und Eiweiße eine bedeutende Rolle. Im Darm ist Escherichia coli völlig harmlos, doch ist er der wichtigste Erreger von Harnwegsinfektionen. Normalerweise harmlose Bakterien können also zu Krankheitserregern werden, wenn sie in falsche Körperbereiche eindringen(fakultative Krankheitserreger).
Daneben gibt es aber auch Bakterien, die immer Krankheiten verursachen, wenn sie sich im Körper durchsetzen, z. B. Salmonellen, der Erreger der Tuberkulose oder der Erreger der Diphtherie (obligate Krankheitserreger).Der Mensch wird also von einer Vielzahl bakterieller Krankheitserreger bedroht. Von den grausamen Pestepidemien des Mittelalters, denen unzählige Menschen zum Opfer fielen, und den zahllosen Opfern der Tuberkulose und der Syphilis noch bis in unser Jahrhundert hinein wissen wir heute nur noch aus Überlieferungen. Auch können wir uns heute gar nicht mehr vorstellen, wie ohnmächtig der Mensch in früheren Zeiten diesen Infektionen gegenüberstand.
Lange hat es gedauert, bis man die Verbindung zwischen solchen Krankheiten und den Bakterien als ihre Verursacher erkannte. 1677 gelang es dem Holländer Antony van Leeuwenhoek, mit Hilfe eines selbst gefertigten Mikroskops Bakterien das erste Mal für das menschliche Auge sichtbar zu machen. Doch erst 1882 glückte es dem deutschen Arzt Robert Koch, gezielt den Erreger einer bakteriellen Infektion beim Menschen zu isolieren. Für die Entdeckung der Tuberkulose- und später der Cholerabakterien erhielt er 1905 den Nobelpreis.
Der Kampf gegen die Bakterien
So hilflos wir in früheren Zeiten bakteriellen Infektionen ausgesetzt waren, so erfolgreich gestaltete sich der Kampf gegen die mikroskopisch kleinen Krankheitserreger seit etwa der Mitte des 19. Jahrhunderts mit der Einführung elementarer Hygiene-Regeln im Krankenhaus.
Dem ungarischen Arzt Ignaz Philipp Semmelweis gelang es 1847, durch Einführung der Händedesinfektion in der geburtshilflichen Abteilung des Allgemeinen Krankenhauses in Wien die hohe Wöchnerinnensterblichkeit durch Kindbettfieber um die Hälfte zu senken. Die für uns selbstverständliche Keimfreiheit (Asepsis) von Operationsräumen und -instrumenten war damals noch unbekannt.
Ein weiteres Hilfsmittel im Kampf gegen die bakteriellen Krankheitserreger stellen Impfungen dar, die vorbeugend vorgenommen werden und es gar nicht erst zu einer Erkrankung kommen lassen. Doch existieren Impfstoffe nur für einige bakterielle Infektionen, wie z. B. Keuchhusten, Diphtherie und Tetanus.
Der eigentliche Durchbruch in der Bekämpfung der durch Bakterien ausgelösten Krankheiten war die Entdeckung der Antibiotika, genauer des Penicillins durch Alexander Fleming 1928. Diese von Pilzen, später aber auch künstlich hergestellten Stoffe hemmen das Bakterienwachstum oder töten Bakterien ab. Seit den vierziger Jahren werden sie als wichtigstes therapeutisches Mittel gegen Bakterien eingesetzt. Heute steht uns ein weites Spektrum von Antibiotika für die Bekämpfung bakterieller Infektionen zur Verfügung.
Der übermäßige Einsatz von Antibiotika, nicht zuletzt als Zusatzstoffe für Tierfuttermittel in der Massentierhaltung, hat allerdings dazu geführt, dass viele Erreger Resistenzen gegen die jeweiligen Präparate entwickelt haben. Gerade dort, wo Keime besonders zahlreich auftreten, also z. B. in Krankenhäusern, entwickeln sich solche Resistenzen rasch.
Dies ist der Grund dafür, dass viele bakterielle Erkrankungen in der letzten Zeit wieder zugenommen haben. So sind schon 80% der Staphylokokken (Staphylococcus aureus, ein wichtiger Eitererreger) penicillinresistent. Als Reserveantibiotikum für Infekte, bei denen sonst kein Mittel anschlägt, dient heute Vancomycin. In den USA sind aber schon 25% der Staphylokokkenstämme auch hiergegen resistent, in Deutschland sollen es 5% sein. Und ein weiteres Reservemittel gibt es nicht - eine bedrohliche Situation.
Die Entdeckung des Penicillins.
Die Entdeckung des Penicillins, des ersten Antibiotikums, im September 1928 war das Ergebnis eines Zufallsbefundes. Der britische Bakteriologe Alexander Fleming (1881-1955), der sich im Labor des Londoner St. Mary's Hospital der Bekämpfung von Eitererregern widmete, entdeckte auf einem mit Staphylokokken kultivierten Nährboden als Verunreinigung eine Schimmelpilzkolonie der Gattung Penicillium (»Pinselschimmel«). Das Interessante an diesem ansonsten nicht ungewöhnlichen Befund aber war, dass er in einem nahezu kreisrunden Bereich um die Pilzkolonie herum kein Bakterienwachstum nachweisen konnte.
Fleming schloss aus seiner Beobachtung, dass es eine vom Pilz produzierte Substanz geben müsse, die dem Bakterienwachstum entgegenwirkt, und überimpfte die Pilzkolonie auf ein flüssiges Nährmedium, um den Hemmstoff genauer zu untersuchen. Dabei stellte er fest, dass die vom Pilz abgegebene Substanz löslich ist. Die so angereicherte Nährlösung wirkte sich im Versuch ebenfalls nachteilig auf das Wachstum bestimmter Bakterien aus, zeigte aber keinen Einfluss auf tierische Zellen. Flemings Forschungsergebnisse, in denen er die antibakterielle Wirkung der von ihm als »Penicillin« bezeichneten Substanz beschreibt und auf ihre mögliche Bedeutung für die Behandlung bakterieller Infektionen hinweist, wurden erstmalig im Juni 1929 veröffentlicht. Seine Entdeckung fand jedoch zunächst kaum Beachtung. Es mussten noch gut zehn Jahre vergehen, bis Penicillin in reiner, konzentrierter Form zur Verfügung stand und zur Behandlung der Patienten eingesetzt werden konnte.
Bedeutsame Bakterien als Krankheitserreger
Eine Auswahl der wichtigsten bakteriellen Krankheitserreger zeigt die Bandbreite der von ihnen hervorgerufenen Erkrankungen.
Staphylokokken: Die Bakterienart Staphylococcus aureus ist der wichtigste Eitererreger und kommt überall auf der Haut vor. Auf gesunder Haut sind Staphylokokken harmlos, bei einer Gewebeschädigung können sie aber Abszesse oder schwere postoperative Wundentzündungen hervorrufen.
Da sie auch auf der Mund- und Nasenschleimhaut vorhanden sind, können sie im Gefolge einer Virusinfektion Lungenentzündungen verursachen. Gelangen sie in größerer Zahl in den Blutstrom, können sie einen septischen Schock (gefährliches Absinken des Blutdrucks), eine infektiöse Arthritis, Knochenmarkentzündung oder bakterielle Herzinnenhautentzündung hervorrufen. Auch Lebensmittelvergiftungen durch Staphylokokken sind möglich.
Streptokokken: Hier ist vor allem Streptococcus pyogenes als Krankheitserreger bedeutend. Er wird u. a. durch Tröpfcheninfektion übertragen und verursacht Entzündungen des oberen Rachenraumes, Mittelohrentzündung und Scharlach sowie Infektionen der Haut. Als Folgeerkrankungen können rheumatisches Fieber, Nierenschädigung und Schädigung der Herzklappen auftreten.
Pneumokokken: Die Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion. Pneumokokken können Bronchitis, Lungenentzündung oder Hirnhautentzündung hervorrufen.
Mycoplasmen: Mycoplasma pneumoniae ist ein weltweit verbreiteter Erreger von Lungenentzündungen und anderen Infektionen der Atemwege. Die Übertragung erfolgt vor allem durch Tröpfcheninfektion.
Colibakterien: Hierbei handelt es sich genauer um Escherichia coli, ein Bakterium, das zur normalen Darmflora des Menschen gehört, unter schlechten hygienischen Bedingungen aber auch im Trinkwasser oder in Lebensmitteln vorkommt. Da es auch krankheitsauslösende Varianten gibt, kann es zu schweren choleraähnlichen Durchfallerkrankungen führen, wenn E. coli in den Körper gelangt. Außerdem ist E. coli der häufigste bakterielle Erreger von Harnweginfekten.
Salmonellen: Salmonellen sind die Haupterreger von Durchfallerkrankungen. Die wichtigsten Arten sind Salmonella typhi, der Erreger des Typhus, Salmonella paratyphi, der Erreger des Paratyphus, der sich in einem ganz ähnlichen Krankheitsbild äußert, und Salmonella enteritidis, die eine infektiöse Magen-Darmentzündung hervorruft. Die Infektion erfolgt über verunreinigte Lebensmittel.
Shigellen: Shigellen sind die Erreger der Bakterienruhr, einer weiteren schweren Durchfallerkrankung. Die Übertragung erfolgt auch hier über verunreinigtes Wasser und Lebensmittel. Unter schlechten hygienischen Bedingungen kann sich die Infektion epidemieartig ausbreiten.
Vibrio cholerae: Der Erreger der Cholera befällt den Dünndarm und führt zu wässrigem Durchfall. Die Übertragung erfolgt meist durch kontaminiertes Trinkwasser und rohes Fleisch.
Clostridium botulinum: Diese Bakterien gelangen in beschädigte Konserven und rufen eine Lebensmittelvergiftung mit Lähmungserscheinungen hervor.
Bordetella pertussis: Das Bakterium ist der Erreger des Keuchhustens, einer hoch ansteckenden Krankheit vor allem des Kindesalters. Die Übertragung erfolgt durch Tröpfcheninfektion.
Corynebacterium diphtheriae: Das Bakterium ist der Erreger der Diphtherie. Die Übertragung erfolgt überwiegend durch Tröpfcheninfektion. Komplikationen in Form von Herz- und Nierenschädigungen sowie Kreislaufversagen und Reizleitungsstörungen können tödlich verlaufen. Durch aktive Schutzimpfung ist die Erkrankung in den Industrieländern zurückgedrängt worden.
Legionellen: Legionella pneumophila ist ein Krankheitserreger, der die Atemwege befällt. Sie verursacht auch die Legionärskrankheit.
Rickettsien: Die verschiedenen Arten der Rickettsien werden durch Milben, Läuse, Flöhe und Schildzecken übertragen und rufen verschiedene Krankheitsbilder hervor, wie Fleckfieber und Zeckenbissfieber.
Mycobakterien: Hierher gehören Mycobakterium tuberculosis, der Erreger der Tuberkulose, und Mycobakterium leprae, der Erreger der Lepra. Dank Impfung spielt die Tuberkulose in den Industrieländern heute keine Rolle mehr.
Die Lepra hat zwar in Deutschland keine Bedeutung, doch gibt es weltweit schätzungsweise bis zu 20 Millionen Erkrankte. Allerdings ist der Erreger der Lepra nur wenig infektiös.
Clostridium tetani: Der Erreger des Wundstarrkrampfs (Tetanus) lebt in der Erde und kann über eine verschmutzte Wunde in den Körper gelangen. Die Infektion verläuft nicht selten tödlich, doch existiert eine wirksame Schutzimpfung.
Gonokokken: Gonokokken (Neisseria gonorrhoeae) sind die Erreger der häufigsten Geschlechtskrankheit, der Gonorrhoe, auch Tripper genannt.
Chlamydien: Diese Bakterien kommen in mehreren Arten und Unterarten vor, die u. a. eine Harnröhrenentzündung verursachen.
Borrelien: Borrelia burgdorferi wird durch den Biss von Zecken übertragen und verursacht die Lyme-Borreliose. Die Frühsymptome gleichen denen einer Grippe und werden daher oft nicht erkannt. Als Spätsymptome treten rheumatische Beschwerden mit Arthritis, Herzmuskelentzündung mit Reizleitungsstörungen sowie Hirnhautentzündung mit Beteiligung des peripheren Nervensystems auf.
Epidemien und Pandemien
Von einer Epidemie spricht man, wenn eine Krankheit, die in einem bestimmten Gebiet normalerweise selten auftritt, plötzlich sehr viele Menschen befällt. Breitet sich eine Infektionskrankheit gar über ganze Kontinente aus, so spricht man von einer Pandemie. Was früher bei schlechten hygienischen Verhältnissen, noch nicht vorhandenen Impfmöglichkeiten und fehlenden Antibiotika regelmäßig geschah, ist heute selten geworden. Dass Pandemien aber auch heute noch auftreten können, zeigt das Beispiel der Cholera, einer Krankheit, die vor allem durch lebensbedrohliche Brechdurchfälle gekennzeichnet ist.
Nach sechs Cholera-Pandemien im 19. und zu Beginn des 20. Jahrhunderts schien die Seuche durch Impfungen und verbesserte Hygiene unter Kontrolle zu sein. Mitte dieses Jahrhunderts trat in Indonesien jedoch eine neue Form des Erregers auf. Zwischen 1961 und 1973 breitete sich die Cholera von Indonesien über weite Teile Asiens bis nach Afrika und Europa aus. Dort stoppten klimatische und hygienische Schranken die weitere Ausbreitung. 1991 kam es zu begrenzten Ausbrüchen der Cholera in Lateinamerika mit ca. 1 Million Infizierten.
Chronik der bakteriologischen Forschung
1857/63 Dem französischen Bakteriologen Louis Pasteur gelingt der Nachweis, dass Gärung, Fäulnis und Verwesung durch Mikroorganismen verursacht werden.
1873 Der norwegische Arzt Armauer Hansen entdeckt den Auslöser der Lepra (Mycobakterium leprae) bei mikroskopischen Untersuchungen.
1876 Dem deutschen Arzt und Bakteriologen Robert Koch gelingt die Entdeckung des Bacillus anthracis, das den Milzbrand auslöst.
1880 Der Pathologe und Bakteriologe Karl Joseph Eberth entdeckt die Typhusbakterien.
1882 Nachweis des Tuberkelbazillus durch Robert Koch.
1882 Aufstellung der sog. Kochschen Postulate, dem "Grundgesetz der bakteriologischen Forschung", durch Robert Koch.
1883 Robert Koch entdeckt den Erreger der Cholera.
1886 Der deutsche Chirurg Ernst von Bergmann führt die Dampfsterilisation von chirurgischen Instrumenten ein.
1886 Albert Fraenkel findet den Erreger der Lungenentzündung.
1928 Der britische Bakteriologe Alexander Fleming weist die antibiotische Wirksamkeit des aus einem Schimmelpilz gewonnenen Penicillins nach.
1935 Der deutsche Mediziner Gerhard Domagk entwickelt das erste wirksame antibakterielle Medikament "Prontosil".
Gestalt und Größe der Bakterien
Die auf mehrere Millionen geschätzten Bakterienarten werden in der Systematik zusammen mit den Cyanobakterien und den Archaebakterien zu den Prokaryonten gezählt und allen anderen Lebewesen, den Eukaryonten, gegenübergestellt, weil sie als mikroskopisch kleine Organismen sich in ihrer Struktur sehr von der Struktur anderer Einzeller (und letztendlich aller von ihnen abstammenden Mehrzeller) unterscheiden. Sie besitzen keinen eindeutigen Zellkern oder sonstige genau definierte Strukturen bzw. Organellen innerhalb der Zelle wie Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum oder Plastiden.
Die Erbsubstanz der Bakterien (Desoxyribonucleinsäure oder DNA) liegt meist ringförmig im Zentrum der Zelle vor. Diesen Bereich bezeichnet man als Karyoplasma. Darüber hinaus besitzen wohl fast alle Bakterien ein weiteres rinförmiges Gebilde aus DNA, das als Plasmid bezeichnet wird. Diese so genannte extrachromosomale DNA vermehrt sich selbstständig und enthält Informationen, die für das Leben der Bakterie nicht unbedingt notwendig sind. Auf den Plasmiden finden sich z.B. die Resistenzgene gegen Antibiotika.
Bakterien haben verhältnismäßig einfache Formen. Es sind Kugeln, die man als Kokken bezeichnet, Stäbchen (Bacillen oder Pseudomonaden) und gekrümmte Stäbchen (Spirillen oder Vibrionen). Zwischenformen finden sich unter den coryneformen Bakterien (keulenförmig) und den fädige Geflechte bildenden Streptokokken.
Normalerweise haben Bakterienzellen eine Größe von 1 bis 10 Mikrometern. Kleinste Formen sind nur 0,2 bis 0,5 Mikrometer groß (Mycoplasma), Riesenbakterien können bis zu 100 Mikrometer lang werden. Erst in jüngster Zeit (1999) ist die größte bisher bekannte Bakterie entdeckt worden, die sogar mit bloßem Auge zu erkennen ist. Es handelt sich um das Meeresbakterium Thiomargarita namibiensis , das eine Größe von 0,75 Millimetern hat.
Viele Bakterien bleiben nach ihrer Vermehrung durch einfache Zweiteilung in charakteristischer Weise miteinander verbunden und bilden Paare (Diplokokken), Ketten (Streptokokken), Trauben (Staphylokokken), Platten oder Pakete (Sarcinen).
Die meisten Bakterien sind beweglich. Um sich bewegen zu können, sondern sie Schleim ab und führen dabei eher gleitende Bewegungen aus oder besitzen spezielle Fortbewegungsorgane, die Geißeln oder Fibrillen, die bei den verschiedenen Gruppen unterschiedlich angeordnet sind.
Die Zellwand der Bakterien
Die Bakterienzellwand ist eine äußere, elastische Hülle, die die Bakterie umgibt und ihre Form erhält. Sie ist für zahlreiche kleinere Moleküle durchlässig, für andere höhermolekulare Stoffe hingegen undurchlässig.
In der Zellwand sind verschiedene Proteine eingebaut, die die Aufnahme von komplexen Stoffen ermöglichen sowie als Andockstelle für Bakteriophagen (bakterielle Viren) und Bakteriocine (bakteriell hergestellte Giftstoffe oder Toxine) dienen.
Bakterien können nach dem Typ ihrer Zellwand in zwei große Gruppen eingeteilt werden. Die einen haben eine einfache, 10 bis 50 Nanometer (= 10-5 Meter) dicke Hülle.
Bakterien dieses Typs nennt man grampositiv, weil sie sich mit der Gramfärbung purpurn färben lassen. Gramnegative Bakterien haben hingegen eine dünne Zellwand mit einer zusätzlichen äußeren Ummantelung aus Proteinen und Lipiden. Zellen mit diesem Zellwandtyp lassen sich nicht anfärben. Diese Gram-Färbung, die von H.C.J. Gram 1884 entwickelt wurde, ist ein wichtiges Kriterium bei der Klassifizierung der Bakterien.
Die Zellwand der gramnegativen Bakterien enthält einen einschichtigen Sack aus Murein, ein Peptidoglycan (Makromolekül aus Aminozuckern und Aminosäuren), das nur von Prokaryonten hergestellt wird, auf dem noch eine äußere Hülle gelagert ist. Die grampositiven Bakterien besitzen hingegen eine vielschichtiges Mureinnetz.
Wie Bakterien sich vermehren
Bakterien vermehren sich meist durch Sprossung oder Teilung.
Von Sprossung spricht man, wenn die Zelle sich in zwei ungleich große Tochterzellen trennt. Bei der Teilung sind die Produkte der Teilung gleich groß. Unter günstigen Bedingungen teilt sich ein Bakterium alle 20 bis 40 Minuten einmal.
In 24 Stunden sind so aus einer Bakterienzelle etwa 10000000000 Bakterienzellen gebildet worden. Erfolgt die Teilung auf einem mehr oder weniger festen Nährboden, wie man ihn besonders im mikrobiologischen Laboratorium verwendet, so kann man leicht feststellen, an welcher Stelle des Nährbodens sich ein Bakterium befand. Denn an dieser Stelle ist nun ein mit bloßem Auge sichtbarer Bakterienhaufen entstanden, den man Kolonie nennt.
Selten werden bei Bakterien Vorgänge beobachtet, bei denen es zum Austausch von Genmaterial kommt. Im Prinzip sind die Nachkommen einer Bakterienzelle mit den wesentlichen Erbinformationen gleich ausgestattet. Dieses und ihre hohe Vermehrungsrate machen sie zu beliebten Objekten der genetischen Forschung, zumal von einigen Bakterien inzwischen auch der Aufbau und die Zusammensetzung des gesamten Chromosoms bekannt ist (Genkartierung).
Wo leben Bakterien?
Aufgrund ihrer geringen Größe und ihrer extrem hohen Anpassungsfähigkeit an vielfältige Ernährungs- und Umweltbedingungen sind Bakterien praktisch überall auf der Erde nachweisbar: in der Luft, im Wasser, auf der Erde, bei Pflanzen, Tieren und Menschen. Einige Spezialisten können dagegen nur unter ganz bestimmten Umweltbedingungen leben wie obligate Parasiten in nur ganz bestimmten Geweben oder thermophile Bakterien in heißen Quellen. Sie können in recht hoher Dichte in ihrem Medium vertreten sein. Beispielweise können sich in 1 g humusreicher Erde bis zu 5 Milliarden Bakterien befinden.
Interessant ist auch zu wissen, dass in unserem Körper etwa 500 verschiedene Bakterienarten leben. Insgesamt wird geschätzt, dass sie in einer Zahl von 10000 Milliarden Exemplaren vorkommen, was bedeutet, dass wir 10 mal mehr Bakterien mit uns herumtragen, als eigene Körperzellen. Diese Bakterien sind für unsere Gesundheit und Existenz notwendig.
Wirtschaftliche und ökologische Bedeutung der Bakterien
Eine große wirtschaftliche Bedeutung kommt den Bakterien als Verderber von Nahrungs- und Futtermitteln (Fäulnis-Bakterien) zu. Alljährlich müssen viele verdorbene Lebensmittel weggeworfen werden, es entsteht ein hoher wirtschaftlicher Verlust. Durch verschiedene Methoden der Konservierung (Kühlung, Trocknung, Sterilisation u.a.) wird versucht, den Schaden so weit wie möglich einzugrenzen.
Manche Bakterien zersetzen nicht nur die Nährstoffe und machen sie dabei ungenießbar, sondern erzeugen außerordentlich giftige Substanzen, die man als Bakterientoxine oder Bakteriotoxine bezeichnet. Diese Stoffe sind schon in sehr geringen Konzentrationen wirksam. Ein bekanntes Bakterientoxin ist das Botulinus-Toxin des Bakteriums Clostridium botulinum , das auf Lebensmitteln vorkommt und schwere Lebensmittelvergiftungen verursacht. Überhaupt kommt den Bakterien als Krankheitsauslöser bei Mensch, Tier und Pflanze eine enorme wirtschaftliche Bedeutung zu.
Ferner haben Bakterien eine große wirtschaftliche Bedeutung bei der Lebensmittelherstellung. Ein Besipiel sind die Milchsäurebakterien oder Lactobacillen, die bei der Milchverarbeitung zu Käse und Jogurt verwendet werden, wobei sie Kohlenhydrate zu Milchsäure vergären. Wertvolle Dienste leisten sie auch in der Pharmaindustrie bei der Herstellung von Antibiotika und anderen Arzneimitteln, wobei hier auch gentechnisch veränderte Bakterien eingesetzt werden wie bei der Insulinproduktion mit Escherichia coli.
Die besondere ökologische Bedeutung erklärt sich aus der Tatsache, dass Bakterien, wie jedes Lebewesen, zur Bildung ihrer eigenen Körpersubstanz und zur Erhaltung ihrer Lebensaktivität Nährstoffe brauchen. Sie beziehen sie aus den vielfältigsten organischen Substanzen, die sie für ihre Bedürfnisse zerlegen. Sogar Pestizide und andere in der Natur nicht natürlich vorkommende Stoffe können Bakterien als Nährstoffquelle nutzen. Im Naturhaushalt vollziehen sie die so genannte Mineralisierung. Sie bauen Stoffe so weit ab, dass sie die Bausteine dieser Stoffe anderen Lebewesen wieder zur Verfügung stellen.
Als Fäulnisbewohner (Saprophyten) wirken sie im Stoffkreislauf, indem sie tote organische Substanz aerob, also mit Hilfe von Sauerstoff (z.B. Verwesung), oder anaerob, also ohne Sauerstoff (z.B. Gärung oder Fäulnis) in einfache anorganische Bausteine zerlegen. Ihre Fähigkeit zum Abbau von Stoffen einschließlich Chemikalien macht man sich vielfach zunutze, etwa bei der Luft- (Biofilter) und Abwasserreinigung oder bei der Bodensanierung.
Einige Bakterien sind in der Lage, den molekularen Stickstoff aus der Luft zu binden, d.h. zu fixieren. Dabei werden Stickstoffverbindungen gebildet, die von Höheren Pflanzen genutzt werden können. Diese Leistung, die die Stickstoff bindenden Bakterien vollziehen, kann der Chemiker nur unter extremen Energieaufwand, d.h. bei hohen Temperaturen und Drücken, nachvollziehen.
Überhaupt sind Bakterien maßgeblich an der Umsetzung des Elements Stickstoff im Naturhaushalt, d.h. am Stickstoffkreislauf, beteiligt: Ammoniumoxidierer (Nitritbakterien) wandeln Ammonium in Nitrite um, Nitritoxidierer (Nitratbakterien) wandeln Nitrite in Nitrate um, denitrifizierende Bakterien wandeln Nitrate in Nitrite. Nicht zuletzt sorgen die bereits erwähnten Stickstoff bindenden Bakterien, die frei oder in einer Lebensgemeinschaft (Symbiose) mit Hülsenfrüchtlern leben, letztere auch als Knöllchenbakterien bekannt, für die Umwandlung von Luftstickstoff in Nitrat.
Besondere Stoffwechselleistungen der Bakterien
Anaerobe phototrophe Bakterien sind in der Lage, Photosynthese zu betreiben. Mann nennt sie auch je nach Farbe Purpurbakterien oder grüne Schwefelbakterien. Die meisten leben in Süß- oder Salzwasser. Für diese Stoffwechselleistung sind sie mit so genannten Bakteriochlorophyllen und speziellen Carotinoiden ausgestattet, die nicht nur für ihre lebhafte Färbung sorgen. Diese Pigmente fangen auch die Sonnenstrahlung ein.
Im Gegensatz zu den Pflanzen, die Wasser als Elektronenquelle nutzen, verwenden die phototrophen Bakterien meist Schwefelwasserstoff (H2S). Dadurch setzt ihre Photosynthese auch keinen Sauerstoff frei, sondern Schwefel. Ihren Kohlenstoff beziehen sie fast ausschließlich aus Kohlendioxid. Alle können Luftstickstoff direkt reduzieren. Die einzigen Bakterien dieser Gruppe, die ihren Kohlenstoffbedarf aus organischer Materie beziehen, sind die Rhodospirillaceen.
Chemotrophe Bakterien beschaffen sich die nötige Energie zum Leben, indem sie Redoxreaktionen ausführen. Es werden die Gruppen der chemolithotrophen und der chemoorganotrophen Bakterien unterschieden, je nachdem, ob sie anorganische oder organische Verbindungen dazu benötigen.
Die chemolithotrophen Bakterien sind gramnegativ und benötigen Sauerstoff, sind also aerob. Als autotrophe Lebewesen beziehen sie ihren Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid. Hierzu gehören Bakteriengattungen wie Pseudomonas , Alcaligenes (können Wasserstoff verbrennen, bevorzugen aber organische Verbindungen), Thiobacillus thiooxydans (oxidiert Schwefelverbindungen) und Thiobacillus ferrooxydans (oxidiert Eisenverbindungen), Nitrosomonas (oxidieren Ammoniak zu Nitrit), Nitrobacter und Nitrococcus (oxidieren Nitrit zu Nitrat).
Die chemoorganotrophen Bakterien sind die bedeutendsten Umwandler organischer Materie. Hierzu gehören zahlreiche Krankheiten auslösende Formen (Rickettsien, Chlamydien, Mykoplasmen und Corynebakterien), aber auch wirtschaftlich unverzichtbare wie die Milchsäurebakterien.
Nun werde ich noch etwas auf die Viren eingehen, da sie auch sehr interessant sind.
Viren
Allgemeines
Sie sind kleine infektiöse Partikel (30 nm–1 µm), aus Nucleinsäure und Protein bestehend, von sehr unterschiedlichem Bau. Die Viren sind kristallisierbar und haben keinen eigenen Stoff- und Energiewechsel. In Pflanzenviren und einigen Menschenviren ist meist Ribonucleinsäure gefunden worden (RNA-Viren). Desoxyribonucleinsäure kommt hauptsächlich in Säuger- und Insektenviren sowie in Bakteriophagen vor (DNA-Viren).
Die meisten Viren haben eine einfache Struktur: sie bestehen aus einem Nucleinsäurefaden, der von einer Proteinhülle (Kapsid) umgeben ist. Bei komplizierteren Viren enthält die Hülle auch Kohlenhydrate und Lipoide. – Die Vermehrung ist an die Wirtszelle gebunden. Sie erfolgt einmal, indem die Nucleinsäure der Viren im Zellplasma der Wirtszelle freigesetzt wird und den Wirtsstoffwechsel umfunktioniert, so dass weitere Virennucleinsäure und Eiweiß gebildet werden, die zu neuen Viren zusammentreten.
Dadurch wird der Inhalt der Wirtszelle völlig aufgelöst. Bei den tumorbildenden Viren, z. B. Polyoma (Tumorbildung bei Nagetieren), erfolgt die Bildung aller Strukturelemente im Zellkern der Wirtszelle, wobei der Stoffwechsel der Wirtszelle beschleunigt wird und die Wirtszelle zur bösartigen Zelle entartet. Die Viren können mutieren (Mutation) und dadurch ihre biochemischen Eigenschaften ändern; sie lassen sich auch kreuzen.
Außerhalb der Wirtszelle können die Viren in völlig inaktivem Zustand verharren. Durch Viren hervorgerufene Krankheiten sind Schnupfen, Mumps, Pocken, Masern, Kinderlähmung, Maul- und Klauenseuche, Rinder-, Schweine-, Hühnerpest, Tollwut sowie zahlreiche Pflanzenkrankheiten, z. B. Blattmosaikkrankheiten vieler Kulturpflanzen.
Vermehrung von Viren (siehe Grafik)
Inkubationszeiten wichtiger Infektionskrankheiten
Krankheit Inkubationszeit
Aids 6 Monate–10 Jahre und länger
bakterielle Lebensmittelvergiftung wenige Stunden bis 3 Tage
Cholera 2–5 Tage
Denguefieber 5–8 Tage
Diphtherie 1–7 Tage
Fleckfieber 10–14 Tage
Gelbfieber 3–6 Tage
Gonorrhoe (Tripper) meist 3 (2–7) Tage
Grippe (Influenza) einige Stunden bis 3 Tage
Hepatitis A 12–50 Tage
Hepatitis B 30–180 Tage
Hepatitis C 4–12 Wochen
Hirnhautentzündung (Meningitis epidemica) 1–3 Tage
Keuchhusten 7–14 Tage
Kinderlähmung (Poliomyelitis) 7–14 Tage
Lepra einige Monate bis 20 Jahre, in der Regel 4–5 Jahre
Malaria quartana 20–35 Tage
Malaria tertiana meist 8–20 Tage
Malaria tropica meist 8–12 Tage
Masern 9–11 Tage, gelegentlich 2 Wochen
Milzbrand wenige Stunden bis mehrere Tage, gelegentlich bis zu 60 Tage
Mumps 17–21 Tage
Ornithose 6–20 Tage
Pappatacifieber 7–10 Tage
Paratyphus im Mittel 10 Tage
Pest Lungenpest 1–2 Tage,
Beulenpest bis zu 6 Tage
Ringelröteln 14–21 Tage
Röteln 14–21 Tage
Rückfallfieber 4–7 (3–12) Tage
Amöbenruhr 6 Tage
Bakterienruhr 1–3 Tage
Scharlach 2–4 Tage
Schlafkrankheit 3–20 Tage
Syphilis 9–90 Tage
Tollwut durchschnittlich 1–3 Monate (selten bis zu 10 Monate)
Tuberkulose 4–6 Wochen
Typhus durchschnittlich 10 Tage
Windpocken 12–21 Tage
Wundstarrkrampf (Tetanus) meist 3–60 Tage
Warum ich mich für dieses Thema entschieden habe
Ich habe mir dieses Thema ausgesucht, weil ich es am interessantesten finde, da dieses Thema jeden betrifft und ich finde es wichtig, wenn man darüber ein bisschen informiert ist.
Auf die Bakterien bin ich näher eingegangen, weil ich mehr über Viren schon mehr gehört habe und mich deshalb mit einem „neuen“ Thema beschäftigen wollte.
Es ist einerseits sehr verblüffend wie klein diese Bakterien doch sind und trotzdem sehr hohen Schaden in unserem Körper ausrichten können, doch zum Glück gibt es dagegen schon Medikamente.
Ich hoffe, ich habe diese Seminararbeit interessant gestaltet!
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: civicgirl
Kommentare zum Referat Krankheitserreger:
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