Lektion 2.1

Bakterien, Viren und Pilze

14 min Lesezeit

Eine Scheibe Brot liegt zwei Wochen in der Brotdose. Dann ist sie von einem grünen Flaum überzogen. Ein Glas Milch steht über Nacht in der Wärme und wird sauer. Dein Sitznachbar hat eine Grippe, und eine Woche später fehlt die halbe Klasse. Der Joghurt zum Frühstück enthält viele Millionen lebende Bakterien, und sie schaden dir nicht.

Hinter all dem stecken winzige Lebewesen und noch winzigere Viren. Manche machen krank, viele sind nützlich, und ohne sie gäbe es kein Brot und keinen Käse.

Du lernst, wie Bakterien, Viren und Pilze gebaut sind, wie sie sich vermehren, was sie uns nützen und wie du dich vor den schädlichen schützt.

Definition

Bakterien: Bau und Vermehrung

Bakterien sind Lebewesen aus nur einer Zelle. Eine Bakterienzelle ist meist nur etwa ein bis fünf Tausendstel Millimeter groß. Du siehst sie nur im Mikroskop. Es gibt kugelige, stäbchenförmige und schraubenförmige Bakterien. Du findest sie fast überall: im Boden, im Wasser, auf deiner Haut und in deinem Darm.

Eine Bakterienzelle ist einfacher gebaut als eine Pflanzen- oder Tierzelle:

  • Die Zellwand gibt Form und Schutz. Unter ihr liegt die Zellmembran.
  • Im Zellplasma laufen die Stoffumwandlungen ab.
  • Die Erbinformation liegt frei im Plasma. Bakterien haben keinen Zellkern.
  • Manche Bakterien haben eine Geißel, einen Schwanzfaden, mit dem sie schwimmen.

Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung: Die Zelle verdoppelt ihre Erbinformation, wächst in die Länge und teilt sich in zwei gleiche Tochterzellen. Bei Wärme, Feuchtigkeit und genug Nahrung kann das bei manchen Arten alle 20 Minuten geschehen. Bei Gefahr, zum Beispiel bei Hitze oder Trockenheit, bilden manche Arten Dauerformen, die sehr lange überleben.

Beispiel

Wie schnell vermehren sich Bakterien?

Ein Bakterium teilt sich alle 20 Minuten in zwei. Jede Tochterzelle teilt sich weiter, und keine stirbt. Wie viele Bakterien sind es nach 2 Stunden?

2 Stunden sind 120 Minuten. 120 : 20 = 6, es gibt also 6 Teilungen. Bei jeder Teilung verdoppelt sich die Zahl.

ZeitAnzahl
0 Minuten1
20 Minuten2
40 Minuten4
60 Minuten8
80 Minuten16
100 Minuten32
120 Minuten64

Nach 2 Stunden sind es 64 Bakterien. Die Zahl wächst immer schneller: Nach 4 Stunden wären es schon 4096. In Wirklichkeit bremsen Nahrungsmangel und Abfallstoffe das Wachstum nach einiger Zeit. Darum verdirbt Essen in der Wärme so schnell.

Definition

Viren: Bau und Vermehrung

Viren sind viel kleiner als Bakterien, meist 10- bis 100-mal kleiner. Du siehst sie nur im Elektronenmikroskop. Ein Virus besteht aus nur zwei Teilen: aus der Erbinformation und aus einer Eiweißhülle, die sie schützt. Manche Viren haben außen noch eine weitere Hülle. Viren haben keine Zelle und keinen eigenen Stoffwechsel. Darum zählen viele Fachleute sie nicht zu den Lebewesen.

Viren können sich nicht selbst vermehren. Sie brauchen dazu eine Wirtszelle, also eine lebende Zelle, zum Beispiel aus den Atemwegen eines Menschen. So läuft die Vermehrung ab:

SchrittWas geschieht
AnheftenDas Virus setzt sich an eine passende Wirtszelle. Jede Virenart passt nur an bestimmte Zellen.
EindringenDas Virus bringt seine Erbinformation in die Zelle.
UmbauDie Zelle liest die Erbinformation des Virus und baut nach ihr neue Viren, statt ihre eigenen Aufgaben zu erledigen.
FreisetzungDie neuen Viren verlassen die Zelle, oft stirbt sie dabei. Sie befallen weitere Zellen.
Definition

Pilze: Hefe und Schimmel

Pilze sind weder Pflanzen noch Tiere. Ihre Zellen haben einen Zellkern und eine Zellwand, aber keine Chloroplasten. Pilze können deshalb keine Fotosynthese betreiben. Sie ernähren sich von fertigen organischen Stoffen, zum Beispiel von Brot, Obst oder totem Holz.

  • Hefepilze bestehen aus einer einzigen, rundlichen Zelle. Sie vermehren sich durch Sprossung: An der Zelle wächst eine kleine Knospe, die sich ablöst und zu einer neuen Zelle wird.
  • Schimmelpilze bestehen aus vielen Zellen, die lange, feine Fäden bilden. Die Fäden wachsen als dichtes Geflecht in das Lebensmittel hinein. An der Oberfläche bilden sie Sporen, winzige Fortpflanzungszellen. Der Wind trägt sie weiter. Sie färben den Flaum grün, blau oder schwarz.

Hefe kann Traubenzucker auch ohne Sauerstoff abbauen. Das kennst du aus der Lektion zur Zellatmung als alkoholische Gärung. Sie läuft nach dieser Gleichung ab:

C6H12O6→2 C2H5OH+2 CO2+Energie\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2 + \text{Energie}
Beispiel

Versuch: Hefe im Zuckerwasser

Du füllst drei Gläser mit je 100 ml handwarmem Wasser. Nie heißes Wasser nehmen, es verbrüht und tötet die Hefe. In Glas A kommen ein Teelöffel Zucker und etwas Hefe, in Glas B nur Hefe, in Glas C nur Zucker. Über jedes Glas stülpst du einen Luftballon. Du stellst alle Gläser 30 Minuten an einen warmen Ort. Nichts aus den Gläsern wird probiert.

GlasInhaltBeobachtung
AHefe und ZuckerSchaum, der Ballon bläht sich auf
Bnur Hefenichts, der Ballon bleibt schlaff
Cnur Zuckernichts, der Ballon bleibt schlaff

Der Ballon füllt sich nur in Glas A. Also braucht die Hefe Zucker als Nahrung, und der Zucker allein tut nichts. Das Gas im Ballon ist Kohlenstoffdioxid aus der alkoholischen Gärung. Genau dieses Gas lässt Brotteig aufgehen.

Definition

Nutzen für den Menschen

  • Zersetzung und Humusbildung: Bakterien und Pilze sind die Zersetzer aus der Lektion zum Ökosystem. Sie bauen Laub, tote Tiere und Pflanzenreste ab. Dabei entsteht Humus, dunkler, nährstoffreicher Boden, und Mineralstoffe werden frei, die Pflanzen wieder aufnehmen.
  • Lebensmittel: Milchsäurebakterien machen Milch zu Joghurt, Quark und Käse und Weißkohl zu Sauerkraut. Sie bilden Milchsäure, die sauer schmeckt und haltbar macht. Hefe lässt Brotteig aufgehen und macht Traubensaft zu Wein. Bestimmte Schimmelpilze reifen Käse wie Camembert und Blauschimmelkäse.
  • Biogas: In einer Biogasanlage bauen Bakterien ohne Luft Gülle, Essensreste und Pflanzenreste ab. Es entsteht ein brennbares Gas, vor allem Methan. Man verbrennt es für Strom und Wärme.
  • Konservierung: Mikroorganismen brauchen Wärme, Wasser und Nahrung. Zum Haltbarmachen nimmt man ihnen etwas davon. Kühlen bremst sie, Erhitzen im verschlossenen Glas (Einkochen) tötet sie. Trocknen, Einsalzen und Zuckern entziehen ihnen Wasser, so wie bei der Osmose. Säuern mit Essig oder Milchsäure macht das Lebensmittel für sie unbewohnbar.
Definition

Krankheitserreger und Hygiene

Ein Krankheitserreger ist ein Bakterium, ein Virus oder ein Pilz, der in einen Körper eindringt und ihn krank macht. Die allermeisten Bakterien sind harmlos oder nützlich, nur wenige Arten machen krank. Bakterien schaden, weil sie sich stark vermehren und Giftstoffe abgeben. Viren schaden, weil sie Wirtszellen umbauen und zerstören.

ErregerBeispiele für Krankheiten
BakterienSalmonellenvergiftung, Scharlach, Keuchhusten, Wundstarrkrampf, Borreliose (durch Zecken)
VirenErkältung, Grippe, Masern, Windpocken
PilzeFußpilz

Hygiene sind alle Regeln, die Ansteckung und Verderb verhindern:

  • Wasche die Hände mit Seife, etwa 20 bis 30 Sekunden lang: vor dem Essen, nach der Toilette, nach Tierkontakt. Seife löst Schmutz und Fett, die Erreger werden abgespült.
  • Huste und niese in die Armbeuge. Ein Taschentuch benutzt du nur einmal.
  • Schneide rohes Hähnchenfleisch auf einem eigenen Brett und gare es durch. Wasche danach Hände und Brett gründlich.
  • Lagere Lebensmittel kühl und achte auf das Verbrauchsdatum.
  • Wirf Brot oder Marmelade mit Schimmel weg. Die Pilzfäden wachsen unsichtbar tief hinein und können Giftstoffe bilden. Öffne schimmelige Reste nicht und rieche nicht daran, die Sporen reizen die Atemwege.
Häufige Fehler

Bakterien machen krank

„Bakterien sind schädlich, man muss sie alle abtöten.“

Richtig ist

Nur wenige Bakterienarten machen krank. Viele sind nützlich: Milchsäurebakterien im Joghurt, Zersetzer im Boden und Bakterien in deinem Darm, die Krankheitserregern den Platz wegnehmen. Hygiene soll Krankheitserreger fernhalten, nicht alle Bakterien vernichten.

Häufige Fehler

Viren sind kleine Bakterien

„Ein Virus ist ein besonders kleines Bakterium.“

Richtig ist

Bakterien sind Zellen mit eigenem Stoffwechsel und vermehren sich selbst durch Zweiteilung. Viren haben keine Zelle, keinen eigenen Stoffwechsel und vermehren sich nur in einer Wirtszelle.

Zusammenfassung

  • Bakterien sind einzellige Lebewesen ohne Zellkern. Sie vermehren sich durch Zweiteilung, bei guten Bedingungen alle 20 Minuten.

  • Viren bestehen nur aus Erbinformation und Eiweißhülle. Sie vermehren sich nur in einer Wirtszelle, die sie umbauen.

  • Hefepilze sind Einzeller und vermehren sich durch Sprossung. Schimmelpilze bilden Pilzfäden und Sporen.

  • Bei der alkoholischen Gärung baut Hefe Traubenzucker zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid ab. Das Gas lässt Teig aufgehen.

  • Mikroorganismen zersetzen tote Stoffe zu Humus, machen Joghurt, Käse, Brot und Wein und liefern Biogas.

  • Lebensmittel hält man haltbar, indem man den Mikroorganismen Wärme, Wasser oder Nahrung nimmt.

  • Nur wenige Bakterienarten sind Krankheitserreger, Viren zerstören die Zellen, die sie befallen. Händewaschen und saubere Lebensmittel schützen vor Ansteckung.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Welche Aussage über Viren stimmt?

Aufgabe 2Numerisch

In einer Nährlösung leben 50 Bakterien. Alle teilen sich alle 30 Minuten, und keines stirbt. Wie viele Bakterien sind es nach 2 Stunden?

Aufgabe 3Multiple Choice

Warum geht Brotteig mit Hefe auf?

Aufgabe 4Freitext

Nenne zwei Möglichkeiten, Lebensmittel haltbar zu machen, und erkläre bei einer, warum sie wirkt.

Aufgabe 5Freitext

Du schneidest rohes Hähnchenfleisch und danach auf demselben Brett einen Salat. Warum ist das ein Problem, und was machst du besser?

Aufgabe 6Multiple Choice

Auf einem Brot wächst an einer Ecke Schimmel. Was ist richtig?