Wie vermehren sich Bakterien?
Bakterien sind Vertreter der einfachsten Lebensform auf der Erde. Zwischen ihnen und anderen Zellen erfolgt eine grundlegende Unterscheidung. Bakterien fehlt im Gegensatz zu Organismen wie Alge, Pilz, Pflanze, Tier und Mensch ein Zellkern. Im Bereich der Wissenschaft werden sie definitorisch als Prokaryonten bezeichnet, darunter versteht man Zellen ohne Kern. Ihnen gegenübergestellt sind die Eukaryonten, bei denen es sich um Zellen mit Zellkern handelt. In diesem Text wollen wir uns anschauen, wie die Bakterien sich vermehren und welche Entwicklungsschritte dabei ablaufen.
Vermehrung von Bakterien durch Zellteilung
Die Vermehrung von Bakterien erfolgt im Normalfall durch Spaltung, auch als Zweiteilung oder Zellteilung bezeichnet. Die Zellteilung führt zur der Reproduktion des gesamten einzelligen Bakteriums. So sind Bakterien in der Lage, sich extrem schnell zu vermehren, und können ganze Biotope besiedeln.
Die einzelnen Schritte der Zellteilung (Mitose)
Das Bakterienchromosom befindet sich frei im Cytoplasma der Zelle.
- Der Start der Replikation erfolgt vom ORI (Origin of Replication), eine Sequenz auf dem Bakterienchromosom, aus. Das Erbgut (DNA) wird komplementär repliziert.
- Trennung der zwei identischen Erbgutkopien.
- Zytokinese: Die Zelle beginnt sich durch Einschnürung zu teilen.
- Die Teilung kommt zu ihrem Abschluss $\rightarrow$ Zwei neue Zellen, mit identischen Erbgut, sind entstanden.
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Bakterienwachstum und Phasen der Wachstumskurve
Das Wachstum der Bakterien unterteilt sich in verschiedene Phasen. Die Zeitspanne, die benötigt wird, um die Zellteilung zu realisieren und um somit die Bakterienpopulation zu verdoppeln, nennt man auch Generationszeit.
Wie schnell die Bakterienzahl wachsen kann hängt sowohl von genetischen als auch von umweltbedingten Faktoren (z.B. die Verfügbarkeit von Nährstoffen) ab.
Schauen wir uns nun einmal die verschiedenen Phasen des Bakterienwachstums im Einzelnen an.
Merke
Wachstumsphasen: Gezeigt ist die Individuenanzahl im Verhältnis zum zeitlichen Verlauf. Nach einer langsamen Startphase geht das Wachstum in eine exponentielle Phase über, bevor eine Sättigung (stationäre Phase) erreicht wird.
In der Anlaufphase, die auch als lag-Phase bezeichnet wird, passen die Bakterien ihren Stoffwechsel an die Gegebenheiten an. Das Nährstoffangebot wird analysiert und die entsprechenden Enzyme zur Verarbeitung dieser aktiviert.
Auf diesen Zeitabschnitt hin, folgt die Exponentielle Phase. Diese bildet den Beginn der Zellteilung, die zu einem exponentiellen Anstieg der Bakterienanzahl über einen bestimmten Zeitraum führt.
Wenn die Nährstoffe und/oder der verfügbare Platz ihre vorgegebenen Kapazitätsgrenzen erreichen, stagniert das Wachstum bis es schließlich vollständig stoppt. Diese Phase nennt man auch Stationäre Phase. Die Toleranz der Populationsdichte wurde erreicht.
Diese drei Phasen erfassen die Vermehrung und den Populationszuwachs der Bakterien. Nach diesen Phasen folgt der Zeitabschnitt der Reduktion der Population. In der Absterbephase ist die Toleranz überschritten. Die Bakterien verhungern oder sterben an den Ausscheideprodukten der anderen Bakterien.
Jetzt hast Du die einzelnen Phasen der Vermehrung von Bakterien kennengelernt und erfahren, was bei der Zellteilung abläuft. Teste dein neues Wissen auch an unseren Übungsaufgaben. Dabei wünschen wir Dir viel Spaß und Erfolg!
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