Was zeigt ein Lichtmikroskop?
Viele Bakterien sind mit geeigneter Präparation sichtbar. Ihre inneren Feinheiten lassen sich damit nicht so darstellen wie im gezeichneten Modell.
Biologie · Verstehen und üben
Bakterien und Viren
Vergleiche Zellbau und Viruspartikel, erkunde ihre Vermehrung und verstehe Infektionen, Antibiotika und Resistenz.
Das kannst du danach
Baupläne unterscheidenVermehrung nachvollziehenInfektion und Resistenz erklären
Bakterien und Viren sind grundverschieden
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.
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.
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. |
| Ribosomen: stellen Proteine her. DNA: enthält Erbinformation. Ein membranumhüllter Zellkern fehlt. | 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.
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.
Übertragungswege erklären passende Schutzmaßnahmen
| Übertragungsweg | Passende Unterbrechung |
|---|---|
| Erregerhaltige Partikel in der Atemluft | 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.
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.
12 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.
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Zelle und eigener Stoffwechsel.
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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?
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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?
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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.
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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?
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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.
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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?
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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.
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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.
Kurzer Begriffscheck
Welche Aussage ist richtig?
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Für den Unterricht
Erarbeiten: Baupläne vergleichen, Zellmerkmale markieren und Unterschiede zur Tierzelle erklären.
Anwenden: Verdopplungen zunächst vorhersagen, dann am Regler überprüfen. Beim Viruszyklus angeben, welche Arbeit die Wirtszelle übernimmt.
Transfer: Antibiotikawirkung und Resistenz anhand der Zielstrukturen begründen. Infektion, Erkrankung und harmlose Besiedlung an Beispielen unterscheiden.
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Passende Materialien zum Weiterlernen
Die Bilder zeigen eine Vorschau. Über Bild oder Link gelangst du zur Produktseite und zum PDF-Bezug.
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Bakterien: Bau und Vermehrung
Zellbestandteile zuordnen und die Zweiteilung mit Aufgaben und Lösungen üben.
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Viren und ihre Vermehrung
Virusbau und Wirtszellabhängigkeit vertiefen; den Ablauf der Vermehrung sichern.
Material ansehen →Fachliche Orientierung: LehrplanPLUS · Biologie 10, Ökosystem Mensch. Umfang je nach Schulart und Bundesland unterschiedlich. Zum Vertiefen: OpenStax · Biology 2e; WHO · Resistenz. Eigene schematische Zeichnungen.