Mikroorganismen

Mikroorganismen •Prokaryoten •Protisten (Eukaryoten)

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I.Prokaryoten • Archaebakterien – Zellwandstruktur: Wand aus Polysacchariden oder Proteinen Zellmembran

• Bakterien – Zellwandstruktur: gestaltbestimmender Anteil ist Murein, zusätzlich mehrere Schichten Zellmembran

• Gerichtete Fortbewegung bei den Hälfte der Prokaryoten 2

1.Archaebakterien • Besiedeln alle extremen Lebensräume der Erde • Drei Stämme: – Halophile – Thermoacidophile – Methanogene

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Halophile Salzliebende Bakterien • Vorkommen: – Salzkonzentrationen über 9 % NaCl Großen Salzsee der USA Totes Meer in Israel und Jordanien – Salinen – Stark gesalzenem Fleisch und Fisch

• Verursachen keine Krankheiten

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Thermoacidophile • Vorkommen: heiße Quellen um 100 °C; Optimum bei 80 °C – „black smokers“; Austritt von hoch giftigem Schwefelwasserstoff, große Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenbereich der Schlote – Kontinentale Vulkane – Saure Schlammlöcher – Geysire 5

Methanogene • Chemosynthese – produzieren Methan aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid • Anaerobe Bakterien • Vorkommen: Sümpfe, Faultürme von Kläranlagen (Biogas), Verdauungstrakt von Wiederkäuern und Termiten

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2. Bakterien • • • • •

Hyperthermophile Fototrophe Chemolithotrophe Enterobakterien Parasiten

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Hyperthermophile • Existenzoptimum bei 85 °C • Beispiel: Aquifex – in der Nähe von vulkanischen Quellen im Meer bei geringer Sauerstoffkonzentration

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Fototrophe • Fotosynthese liefert Energie • Stromatolithen: geschichtete kuppelförmige Gebilde aus Sedimenten = älteste Lebensspuren

• Cyanobakterien entwickelten sich vor 2,5 bis 3,4 Milliarden Jahren 9

• 1. In sauerstofffreier Atmosphäre Energiegewinnung durch die Reduktion von H2S • Farbstoffe: Phycocyanin, Chlorophyll a • Vorkommen: Plankton, Gewächshäusern, Brunnen • 2. Reduktion von Wasser, dies setzte Sauerstoff frei 10

Chemolithotrophe • Energie aus der Oxidation anorganischer Substrate • Nitrifizierende Bakterien: wandeln Ammoniak aus Fäulnis- und anderen Prozessen in Nitrat (NO3-) um; wichtig für den Stickstoffkreislauf – Nitrosomonas: Ammoniak-Oxidierer wandelt NH4+ in Nitrit (NO2-)um. – Nitrobacter: bauen Nitrit in Nitrat um 11

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• Stickstoffbindende Bakterien wandeln den Luftstickstoff (sehr reaktionsträge) in Ammonium-Ionen um. – Acetobacter: Bodenbakterien

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– Knöllchenbakterien gehen eine Symbiose mit Schmetterlingsblütlern (Erbse, Bohne; Linse, Soja, Lupine, Klee..) ein. Sie bilden Wurzelknöllchen. Pro Jahr und je Hektar werden 200 bis 300 kg Stickstoff gebunden. Gründüngung, proteinreiche hochwertige Nahrungs- und Futtermittel

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• Schwefel und Eisen oxidierende Bakterien: Schwefel- bzw. Eisenverbindungen werden zur Energiegewinnung genutzt • Wasserstoff oxidierende Bakterien

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Enterobakterien • Bakterien die sowohl anaerob als auch aerob leben können • Darmbakterien z.B. Escherichia coli lebt im Darm des Menschen; Länge 2µm, Durchmesser 0,8 µm • Krankheitserreger die Magen-DarmInfektionen oder Typhus auslösen, Pesterreger 16

Parasiten • Sind nur in Wirten existenzfähig • Rickettsien werden durch Zecken, Läuse oder Flöhe übertragen, die das Fleckfieber auslösen • Chlamydien führen zu Infektionen im Bereich der Geschlechtsorgane und der Atemwege

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II. Protisten • Eukaryoten: – Algen – Pilze – Protozoen (tierische Einzeller)

• 60 000 Arten • Ausgangsform der Eukaryoten wurde erst 1992 fossilisiert gefunden; Alter: 2,1 Milliarden Jahre • Wässriges Milieu 18

Pflanzenähnliche Formen (Algen) • Betreiben hauptsächlich Fotosynthese • Fotosynthetisch wirksamer Farbstoff Chorophyll a • Weitere Farbstoffe: Carotine, Xantophylle (bräunlich), Phycobiline (rot oder blau) • Große ökologische Bedeutung: 50 % der organischen Verbindungen, die durch Fotosynthese entstehen, stammen von Algen 19

Grünalgen (Chlorophyta) • Vorkommen: meist im Süßwasser, auch im Meer, auf feuchter Erde, Symbiose mit Pilzen in Flechten

• Vertreter: Clamydomonas

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Dinoflagellaten • Geißeln erzeugen eine wirbelnde Bewegung • Phytoplankton der Ozeane • Symbiose mit Protozoen, Quallen, Korallen, Seeanemonen • Algen geben Toxine (Gifte) ab, die von Filtrierern, wie Austern, aufgenommen werden 21

Kieselalgen (Diatomeen) • Panzer besteht aus zwei Teilen (Schachtel und Deckel) • Gelblich bis braun gefärbte Algen • Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung • Panzer enthält KieselgurFiltermaterial für Abwasser, Getränke oder Öle, für medizinische Zwecke 22

Protozoen • Heterotroph Organismen • Lebensweise: Symbionten, Kommensalen („Mitesser“), Parasiten • Wurzelfüßer (Rhizopoda), Wimpertierchen (Ciliata), Sonnentierchen und Strahlenfüßer (Heliozoa und Radiolarien) Schalentierchen (Foraminifera), Sporentierchen (Sporozoa), Geißeltierchen (Zooflagellata) 23

Wurzelfüßer (Rhizopoda), • Amöben • Außenplasma ist schmal und durchsichtig • Innenplasma dunkel mit Körnchen und Tröpfchen • Bewegung durch Plasmaströmung – es bilden sich Scheinfüßchen oder Pseudopodien = Bewegungsorganell • Umfließen Nahrung und nehmen diese in die Zelle auf – Phagocytose • Pulsierende Vakuole 24

Wimpertierchen (Ciliata) • Meist Süßwasserformen • Tragen wellenartig schlagende Wimpern = Bewegungsorganellen und Nahrungsorganellen • Vertreter: Pantoffeltierchen (Paramecium), Trompetentierchen, Glockentierchen • Pulsierende Vakuolen für die Ausscheidung • Dauerstadium = Zyste; bei ungünstigen Umweltbedingungen • Geschlechtliche Fortpflanzung = Konjugation • Ungeschlechtliche Fortpflanzung = Zweiteilung 25

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Foraminifera • Fast ausschließlich fossil • Massenhaftes Auftreten • Leitfossilien für bestimmte Erdzeitalter • Gekammerte Schalen • Bestandteil der Kalkalpen

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Sporozoa • • • • • •

Parasiten in Tieren und im Menschen Gefährliche Krankheitserreger Plasmodium ist der Erreger der Malaria Übertragung durch Anopheles, der Fiebermücke Erreger gelangt beim Blutsaugen in den Körper Vermehrung in der Leber, Befall der roten Blutkörperchen • Fieberanfälle durch Stoffwechselendprodukte der Erreger • Entwicklung von Geschlechtsformen, die wieder von der Mücke aufgenommen werden 28

Zooflagellaten • Peitschenähnliche Geißeln • Freilebende und parasitische Formen • Trypanosomen sind die Erreger der Schlafkrankheit – Übertragung durch die Tse-tseFliege (drei Wochen Entwicklung) • Nach dem Stich entwickelt sich ein juckendes Knötchen • Erreger gelangen in die Blutbahn – Fieberschübe • Erreger gelangen in die Lymphknoten und dann in die Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit • Apathie, anhaltende Schlafzustände, Tod 29