Vergleiche Zellbau und Viruspartikel, erkunde ihre Vermehrung und verstehe Infektionen, Antibiotika und Resistenz.
µm · nmUnsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck
Was kannst du schon?
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Lösungen mit Erklärungen
Bakterien – Bakterien besitzen eine Zellorganisation; Viruspartikel sind keine Zellen.
Für die Herstellung neuer Virusbestandteile und Viruspartikel – Viren sind für ihre Vermehrung auf die Ausstattung geeigneter Wirtszellen angewiesen.
Bakterien sind gegenüber einem bestimmten Antibiotikum unempfindlich oder weniger empfindlich – Resistenz ist eine Eigenschaft der betroffenen Bakterien gegenüber einem Wirkstoff.
Bakterien und Viren können Infektionen verursachen, sind aber nicht dasselbe. Ein Bakterium ist eine Zelle mit eigenen Stoffwechselvorgängen. Ein Virus ist keine Zelle; neue Viruspartikel entstehen nur mithilfe lebender Wirtszellen. Dieser Unterschied erklärt auch, warum beide sich anders vermehren und nicht gleich behandelt werden.
KI-generierte Laborillustration. Sie zeigt Geräte zur Untersuchung, keine Aufnahme von Erregern.
Was zeigt ein Lichtmikroskop?
Viele Bakterien sind mit geeigneter Präparation sichtbar. Ihre inneren Feinheiten lassen sich damit nicht so darstellen wie im gezeichneten Modell.
Warum sind Viren schwieriger zu sehen?
Typische Viren sind viel kleiner. Für ihre Feinstruktur braucht man beispielsweise Elektronenmikroskopie. Eine Zeichnung ist deshalb kein unverändertes Mikroskopbild.
Bauplan-Labor: Zelle oder Viruspartikel?
Wechsle zwischen beiden Modellen. Die Bilder sind unterschiedlich stark vergrößert und zeigen keinen gemeinsamen Maßstab.
Bakterium · eine vollständige Zelle
Bakterien besitzen Zellmembran, Zellplasma, Ribosomen und DNA. Die DNA liegt nicht in einem Zellkern. Meist gibt es eine Zellwand; zusätzliche Plasmide, Geißeln oder Kapseln kommen je nach Art vor. Das Modell zeigt eine mögliche Ausstattung.
Auf kleinen Bildschirmen kannst du die Schaubilder bei Bedarf seitlich verschieben.
Was die Bestandteile leisten
Bakterienzelle
Viruspartikel
Zellmembran: grenzt ab und reguliert Stoffaustausch. Zellplasma: Ort vieler Stoffwechselvorgänge.
Capsid: schützt das Erbmaterial. Es besteht aus Proteinen und ist keine Zellwand.
DNA oder RNA: enthält die Information für neue Virusbestandteile. Eigene Ribosomen fehlen.
Die Zellwand der meisten Bakterien trägt zur Form und Stabilität bei. Plasmide können zusätzliche Gene tragen.
Manche Viren besitzen eine Hülle mit Lipiden und Proteinen. Andere sind unbehüllt.
Viele typische Bakterien liegen in der Größenordnung weniger Mikrometer.
Viele typische Viren liegen in der Größenordnung von Zehn bis Hunderten Nanometern; es gibt Ausnahmen.
Prokaryot bedeutet: Zelle ohne membranumhüllten Zellkern. Bakterien sind Prokaryoten. Viren sind keine Prokaryoten, denn sie sind überhaupt keine Zellen. 1 µm = 1 000 nm.
Bakterien vermehren sich durch Zweiteilung
1 · Erbmaterial kopieren
Vor der Teilung wird das Bakterienchromosom verdoppelt. Die Zelle wächst; die DNA-Kopien werden räumlich getrennt.
2 · Zwei Tochterzellen entstehen
Membran und Zellwand bilden eine Trennwand. Aus einer Zelle werden zwei. Das ist Zweiteilung, keine Mitose eines Zellkerns.
Unter günstigen Bedingungen kann die Zahl einer Population wiederholt verdoppelt werden. Die Teilungszeit hängt von Art, Nährstoffangebot, Temperatur und weiteren Bedingungen ab. In einer realen Kultur verhindern Platzmangel, Nährstoffmangel und Stoffwechselprodukte unbegrenztes Wachstum.
Verdopplungs-Labor
Starte mit einer Zelle. Verschiebe den Regler und berechne zunächst selbst, wie viele Zellen nach vollständigen Teilungsrunden vorhanden wären.
1 × 2³ = 8 Zellen
Idealmodell: Alle Zellen teilen sich gleichzeitig, keine stirbt. Der Regler beschreibt keine feste Zeitdauer und keine Krankheitsschwere.
Viren nutzen die Wirtszelle zur Vermehrung
1 · Anheften
Virale Oberflächenstrukturen binden an passende Rezeptoren der Wirtszelle. Deshalb kann ein Virus nicht automatisch jeden Zelltyp infizieren.
Sind Viren Lebewesen? Sie besitzen Erbinformation und können sich evolutionär verändern. Ihnen fehlen jedoch Zellaufbau, eigener Stoffwechsel und selbstständige Vermehrung. Nach üblichen schulischen Kriterien werden sie deshalb nicht als eigenständige Lebewesen eingeordnet.
Lytisch oder durch Knospung? Bei der Lyse wird die Wirtszelle aufgelöst und setzt neue Partikel frei. Bei der Knospung treten bestimmte behüllte Viren durch eine Zellmembran aus und erhalten dabei ihre Hülle. Die Zelle muss dabei nicht sofort zerfallen. Der Ablauf oben fasst verschiedene Virusgruppen zusammen.
Besiedlung, Infektion und Erkrankung unterscheiden
Nicht alle Bakterien machen krank
Viele Bakterien leben ohne Schaden auf Haut und Schleimhäuten oder im Darm. Einige unterstützen beispielsweise den Stoffwechsel oder erschweren anderen Mikroorganismen die Ansiedlung.
Krankheitserreger können schädigen
Pathogene Bakterien können etwa Gewebe angreifen oder Giftstoffe bilden. Viren können infizierte Zellen schädigen; auch die Abwehrreaktion trägt bei manchen Infektionen zu Beschwerden bei.
Eine Infektion umfasst das Eindringen beziehungsweise Ansiedeln und Vermehren eines Erregers im Körper. Sie führt nicht zwangsläufig zu spürbaren Symptomen. Bei einer Infektionskrankheit treten krankhafte Veränderungen oder Beschwerden auf. Die Inkubationszeit ist die Zeit zwischen Infektion und ersten Symptomen. Ansteckungsfähigkeit und sichtbare Symptome müssen zeitlich nicht zusammenfallen.
Beispiel Darm: an den Lebensraum angepasst
Im Dickdarm steht vielen Bakterien wenig Sauerstoff zur Verfügung. Zahlreiche Arten gewinnen Energie deshalb durch anaerobe, also ohne Sauerstoff ablaufende Stoffwechselwege. Manche zerlegen dabei Nahrungsbestandteile, die der Mensch selbst nicht vollständig verdauen kann. Symbiose bezeichnet hier eine Beziehung, von der beide Partner profitieren. Ob eine Art harmlos, nützlich oder schädlich wirkt, hängt auch von ihrem Aufenthaltsort und den Bedingungen ab.
Je nach Situation Lüften, Abstand und geeigneter Atemschutz.
Über Hände, Oberflächen oder verunreinigte Lebensmittel
Händehygiene und Lebensmittelhygiene unterbrechen mögliche Übertragungsketten.
Über Blut oder bestimmte Körperflüssigkeiten
Geeignete Schutzmaßnahmen und sterile Instrumente; Schutz richtet sich nach dem Erreger und Kontaktweg.
Durch Überträger wie Zecken oder Mücken
Schutz vor Stichen beziehungsweise Zecken und erregerspezifische Vorbeugung.
Nicht jeder Erreger nutzt alle Wege. Die Form einer gezeichneten Bakterienzelle verrät weder ihren Übertragungsweg noch ihre Gefährlichkeit.
Lehrplanbeispiel: HIV und gezielter Schutz
HIV kann etwa durch bestimmte Sexualkontakte oder gemeinsam benutzte, verunreinigte Spritzen übertragen werden. Kondome und sterile, nicht gemeinsam benutzte Spritzen unterbrechen diese Übertragungswege. Weitere Möglichkeiten sind ärztlich begleitete medikamentöse Vorbeugung (PrEP) und wirksame Behandlung. Bei dauerhaft nicht nachweisbarer Viruslast unter wirksamer Therapie wird HIV beim Sex nicht übertragen.
Händeschütteln, Umarmen und gemeinsam benutztes Geschirr übertragen HIV nicht. HIV ist das Virus; AIDS bezeichnet ein fortgeschrittenes Krankheitsstadium, das durch Behandlung verhindert werden kann. Schutzmaßnahmen müssen zum tatsächlichen Übertragungsweg passen.
Warum Antibiotika keine Viren bekämpfen
Antibiotika greifen bestimmte bakterielle Strukturen oder Vorgänge an, etwa den Aufbau der Zellwand oder die bakterielle Proteinherstellung. Viren besitzen diese Zielstrukturen nicht. Gegen eine reine Virusinfektion sind Antibiotika daher nicht wirksam. Für manche Viren existieren gezielte antivirale Medikamente.
Resistenz bedeutet, dass ein Bakterium gegenüber einem bestimmten Antibiotikum unempfindlich ist. Entsprechende Varianten können durch Mutationen entstehen oder Resistenzgene von anderen Bakterien erhalten. Ein Antibiotikum begünstigt dann das Überleben und die Vermehrung resistenter Varianten: Selektion. Nicht der Mensch wird antibiotikaresistent.
Antibiotika können auch nützliche Bakterien beeinflussen. Unnötige oder unsachgemäße Anwendung begünstigt Resistenzprobleme. Die Behandlung einer Infektion richtet sich nach ärztlicher Beurteilung; aus Symptomen allein lässt sich der Erregertyp nicht sicher ableiten.
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Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen
1 · Erkennen und zuordnen
1. Welches Merkmal kennzeichnet Bakterien?
Sie besitzen grundsätzlich einen Zellkern wie Tierzellen
Sie bestehen ausschließlich aus einer Proteinhülle ohne Zellinneres
Sie sind Zellen mit eigenem Stoffwechsel
Lösung und Erklärung
Sie sind Zellen mit eigenem Stoffwechsel
Bakterien sind prokaryotische Zellen: Sie besitzen keinen membranumhüllten Zellkern.
2. Welche Bauteile gehören grundsätzlich zu einem Viruspartikel?
Eigene Ribosomen und eine vollständige bakterielle Zelle
Erbmaterial und Proteinhülle
Zellkern, Mitochondrien und Chloroplasten
Lösung und Erklärung
Erbmaterial und Proteinhülle
Viren enthalten Erbmaterial in einer Proteinhülle. Manche besitzen zusätzlich eine Membranhülle.
3. Wie vermehren sich Bakterien typischerweise?
Durch Zellteilung nach Verdopplung ihres Erbmaterials
Durch Mitose eines membranumhüllten Zellkerns
Ausschließlich durch Zusammenbau in einer fremden Wirtszelle
Lösung und Erklärung
Durch Zellteilung nach Verdopplung ihres Erbmaterials
Bei der Zweiteilung entstehen aus einer Bakterienzelle zwei Tochterzellen.
4. Warum brauchen Viren geeignete Wirtszellen zur Vermehrung?
Sie sind stets größer als sämtliche Wirtszellen
Sie können ihr Erbmaterial nur durch bakterielle Zweiteilung verteilen
Ihnen fehlen unter anderem eigene Ribosomen zur Proteinherstellung
Lösung und Erklärung
Ihnen fehlen unter anderem eigene Ribosomen zur Proteinherstellung
Viren nutzen die Ausstattung der Wirtszelle zur Herstellung neuer Virusbestandteile.
5. Was bezeichnet die Inkubationszeit?
Die Lebensdauer jedes Virus außerhalb eines Körpers
Die Zeit zwischen Infektion und ersten Symptomen
Die Zeit zwischen zwei beliebigen Zellteilungen
Lösung und Erklärung
Die Zeit zwischen Infektion und ersten Symptomen
Der Zeitpunkt einer Infektion und der Beginn von Beschwerden fallen nicht notwendigerweise zusammen.
6. Welche Aussage über Bakterien ist richtig?
Viele sind harmlos oder nützlich; manche können Krankheiten verursachen
Alle Bakterien verursachen immer schwere Krankheiten
Bakterien kommen ausschließlich in Krankenhäusern vor
Lösung und Erklärung
Viele sind harmlos oder nützlich; manche können Krankheiten verursachen
Bakterien übernehmen zahlreiche ökologische und körperbezogene Funktionen; ihre Wirkung hängt auch vom Kontext ab.
2 · Anwenden und erklären
1. Warum wirkt ein Antibiotikum gegen bakterielle Zellwandsynthese nicht direkt gegen Viren?
Viren besitzen grundsätzlich eine viel dickere bakterielle Zellwand
Antibiotika erkennen ausschließlich die Körpertemperatur
Viren besitzen diesen bakteriellen Angriffspunkt nicht
Lösung und Erklärung
Viren besitzen diesen bakteriellen Angriffspunkt nicht
Die Wirkung richtet sich gegen bestimmte bakterielle Strukturen oder Prozesse, die Viren fehlen.
2. Welche Reihenfolge passt zur Vermehrung vieler Viren?
Bakterielle Teilung → Bildung eines Zellkerns → Umwandlung in einen Pilz
Anheften und Eindringen → Herstellung von Bestandteilen → Zusammenbau → Freisetzung
6. Ein Bakterium ist 1,5 µm lang, ein Viruspartikel misst 150 nm. Was stimmt für diese Längen?
Die Bakterienlänge ist zehnmal so groß
Das Bakterienvolumen ist damit sicher genau zehnmal so groß
Beide Längen sind gleich, da die Zahlen ähnlich aussehen
Lösung und Erklärung
Die Bakterienlänge ist zehnmal so groß
1,5 µm entsprechen 1500 nm; 1500 geteilt durch 150 ergibt 10. Das Längenverhältnis ist keine direkte Volumenaussage.
Wie sicher bist du jetzt?
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Lösungen mit Erklärungen
Bakterien besitzen eigene Ribosomen; Viren nutzen die Proteinherstellung ihrer Wirtszellen – Bakterien können selbst Proteine herstellen. Viren fehlen eigene Ribosomen; ihre Wirte müssen nicht Menschen sein.
Eine Infektion kann zunächst oder dauerhaft ohne erkennbare Beschwerden verlaufen – Die Anwesenheit und Vermehrung eines Erregers ist von den daraus entstehenden Krankheitszeichen zu unterscheiden.
Die Behandlung kann empfindliche Bakterien benachteiligen und damit resistente Varianten selektieren – Unterschiede in der Empfindlichkeit beeinflussen Überleben und Vermehrung. Das erklärt eine Veränderung der Anteile.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Weitere Aufgaben zum Selbstcheck
14 Aufgaben: Wissen anwenden und Zusammenhänge erklären
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
1 · Nenne den entscheidenden Unterschied zwischen Bakterium und Virus.
Tipp anzeigen
Zelle und eigener Stoffwechsel.
Lösung anzeigen
Ein Bakterium ist eine Zelle mit Ribosomen und eigenem Stoffwechsel. Ein Virus ist keine Zelle und benötigt für neue Viruspartikel eine Wirtszelle.
2 · Welche Funktionen haben Membran, Ribosomen und DNA im Bakterium?
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Abgrenzung, Proteinherstellung und Information.
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Die Membran begrenzt die Zelle und regelt Stoffaustausch. Ribosomen stellen Proteine her. DNA speichert Erbinformation.
3 · Warum sind Viren keine Prokaryoten?
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Prokaryoten sind eine Gruppe von Zellen.
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Prokaryoten besitzen keinen membranumhüllten Zellkern, sind aber Zellen. Viren haben keinen Zellaufbau und zählen deshalb nicht dazu.
4 · Hat jedes Virus eine Membranhülle?
Tipp anzeigen
Unterscheide Capsid und zusätzliche Hülle.
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Nein. Viren besitzen ein Proteincapsid; nur manche haben zusätzlich eine Membranhülle. Ein behülltes Virus im Modell steht nicht für alle Viren.
5 · Eine Zelle durchläuft sechs vollständige Teilungsrunden. Wie viele entstehen im Modell?
Tipp anzeigen
2 hoch Anzahl der Runden.
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1 × 2⁶ = 64 Zellen. Alle Zellen müssen sich in jeder Runde teilen, ohne dass Zellen sterben.
6 · Vier Zellen teilen sich dreimal. Berechne die Endzahl.
Tipp anzeigen
Der Startwert ist diesmal vier.
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4 × 2³ = 32 Zellen. Drei Runden bedeuten drei Verdopplungen, nicht eine Verdreifachung.
7 · Warum kann eine Bakterienkultur nicht unbegrenzt exponentiell wachsen?
Tipp anzeigen
Betrachte Nahrung, Raum und Produkte.
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Nährstoffe und Platz werden begrenzt; Stoffwechselprodukte verändern die Umgebung. Wachstum verlangsamt sich, und Zellen können sterben.
8 · Ordne die Schritte der Virusvermehrung.
Tipp anzeigen
Beginne mit einer passenden Wirtszelle.
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Anheften → Eindringen/Freilegen → Erbmaterial und Proteine herstellen → Partikel zusammenbauen → Freisetzung.
9 · Warum kann ein Virus nicht jede beliebige Zelle infizieren?
Tipp anzeigen
Anheften erfordert molekulare Passung.
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Passende Zellrezeptoren und geeignete Bedingungen im Zellinneren sind notwendig. Die Wirts- und Zellspezifität unterscheidet sich zwischen Viren.
10 · Ist jede Infektion sofort eine Erkrankung mit Symptomen?
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Beachte symptomlose Verläufe.
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Nein. Erreger können sich vermehren, ohne erkennbare Beschwerden auszulösen. Die Inkubationszeit reicht von der Infektion bis zu ersten Symptomen, falls solche auftreten.
11 · Begründe, warum Antibiotika nicht gegen reine Virusinfektionen wirken.
Tipp anzeigen
Welche Ziele fehlen Viren?
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Viren haben zum Beispiel keine bakterielle Zellwand und keine eigenen bakteriellen Ribosomen. Entsprechende Antibiotikaziele fehlen.
12 · „Der Körper gewöhnt sich an Antibiotika und wird resistent.“ Korrigiere.
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Wer wird ausgewählt und vermehrt sich?
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Resistente Bakterien überleben ein bestimmtes Antibiotikum eher und können sich vermehren. Resistenz betrifft die Bakterien, nicht eine Gewöhnung des Körpers.
13 · Ein Bakterium ist 2 µm, ein Viruspartikel 100 nm groß. Vergleiche ihre Längen.
Tipp anzeigen
Wandle zuerst beide Angaben in Nanometer um.
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2 µm = 2 000 nm. 2 000 / 100 = 20: Das Bakterium ist in diesem Beispiel 20-mal so lang. Daraus folgt keine 20-fache Fläche oder kein 20-faches Volumen. Die Bilder im Bauplan-Labor haben keinen gemeinsamen Maßstab.
14 · Vor einer Antibiotikagabe sind wenige Bakterien resistent. Danach nimmt ihr Anteil zu. Erkläre, ohne eine absichtliche Anpassung zu behaupten.
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Trenne vorhandene Unterschiede von der anschließenden Auslese.
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Empfindliche Bakterien werden stärker gehemmt oder getötet. Bereits resistente Varianten überleben eher und vermehren sich. Ihr Anteil steigt durch Selektion. Das Antibiotikum bringt Bakterien nicht zielgerichtet bei, wie sie widerstandsfähig werden.
