… Bakterien bei > 90 °C vor. In ihren Zellen laufen im Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber nicht?
… Bakterien bei > 90 °C vor. In ihren Zellen laufen im
Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen
ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber
nicht?
Die meisten Bakterienarten überleben diese Temperaturen auch nicht. Vor allem die Proteine, die vielfältige Aufgaben in Lebewesen erfüllen, sind temperaturempfindlich. Die meisten denaturieren - sie stocken wie ein Ei in der Pfanne - bei Temperaturen über etwa 40 °C. Sie können dann ihre biologischen Funktionen nicht mehr erfüllen. Die besonders thermophilen (hitzeliebenden) Bakterien, die in heißen Quellen vorkommen besitzen außerordentlich hitzestabile Proteine. Auch die Zellmembran und die Erbsubstanz DNA sind wesentlich hitzestabiler aufgebaut.
Mehr Einzelheiten gibt es z.B. hier:
http://www.3sat.de/page/?source=/nano/diverses/11077…
Viele Grüße
Martin
Hallo weedn,
damit ein Organismus unter derart extremen Bedingungen, im Fall von Thermalquellen eben Temperaturen über 90°C, überleben kann, ist ein evolutionärer Prozess erforderlich. Ohne eine Angepasstheit des Organismus an derartige Bedingungen gäbe es keine Überlebenschance.
Wie schafft ein Organismus ein Überleben unter solchen Umständen? Welche Voraussetzungen müssen hierfür erfüllt sein?
Organismen, die unter derartig extremen Bedingungen überleben können, gehören praktisch alle der Domäne der Archaea an. Bakterien (Domäne: Bacteria), die unter derart extremsten Bedingungen leben, könnte ich nicht aus der hohlen Hand benennen.
Die Archaea unterscheiden sich in ihrem Aufbau von Organismen der anderen Domänen in vielerlei Hinischt.
Zum Einen ist die Plasmamembran und die Zellwand für das Überleben entscheidend. Eukaryotische Plasmamebranen und Zellwände (also von Tieren und Pflanzen) sind nicht thermostabil. Spätestens ab 80°C bekommt die Zelle ein Problem. Stichwort: Verbrühungen. Du wirst Dir sicherlich schon mal versehentlich heißes Wasser (Temperatur über 50-60°C) über die Haut gegossen haben. Die Haut reagiert auf eine derartige Verbrühung mit einer starken Rötung und es tut weh. Ein Hinweis darauf, dass Dein Organismus, sprich: die Zellen der Haut in diesem Fall, mit der Temperatur ein Problem bekommen.
Die Zellwände von Archeen beispielsweise haben einen höheren Anteil an (Glyko-)Proteinen, um unter anderem die Stabilität unter den deutlich höheren Temperaturen zu gewährleisten.
Normalerweise funktionieren die biochemischen Prozesse einer Zelle bei extremen Temperaturen nicht mehr so ohne Weiteres. Das Problem hierbei ist, dass zum Beispiel Proteine denaturieren, sich also nicht richtig oder gar nicht falten und dadurch ihre Funktion eingeschränkt ist oder gar völlig aufgehoben ist.
Eukaryotische Zellen und Prokaryoten (also pflanzliche und tierische Zellen sowie Bakterien) besitzen verschieden Hitzeschockproteine (bzw. auch Chaperone genannt), die unter Stressbedingungen (wie z.B. höhere Temperaturen) die korrekte Faltung von Proteinen unterstützen und begleiten. Allerdings sind diesen Chaperonen Grenzen gesetzt. Organismen, die nicht in diesen extremen Temperaturbereichen leben (können), besitzen gar nicht die Möglichkeit, die erforderlichen Chaperone zu produzieren. Und selbst wenn sie es könnten: Was würde es ihnen nutzen, wenn ihre biochemischen Prozesse funktionieren, weil die erforderlichen Proteine durch Chaperone vor Denaturierung geschützt werden, aber die Zelle dennoch bei den extremen Temperaturen regelrecht zerfließt, weil die Plasmamembran den Temperaturen nicht standhält.
Zudem ist die gesamte Kinetik einer Zelle bei deutlich höheren Temperaturen eine ganz andere als bei „normalen“ Temperaturen. Im Prinzip laufen bei höheren Temperaturen auch (bio-)chemische Prozesse schneller ab. Das ist allerdings auch nicht in jedem Fall gut für ein Organismus. Denn dadurch laufen natürlich auch degenerative Prozesse schneller.
Auch der Stofftransport über die Plasmamembran (sei es per Diffusion oder Carrier, sei es über Ionenkanäle oder Transporter, verhält sich anders bei höheren Temperaturen.
Ich hoffe, ich konnte Deine Frage beantworten. Wenn Du noch weitere Fragen hast, so frage.
Gruß
Thorigrarg
Soweit ich weiß, haben Bakterien Eiweiße, die nicht koagulieren wie zB menschliche bei mehr als 42 Grad C. Aber Genaueres kann ich dazu auch nicht sagen. Gruß Wolfgang
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Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen
ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber
nicht?
Hallo,
Hyperthermophile, Bez. für Mikroorganismen, deren Wachstumsoptima über 80 °C betragen, und die je nach Art bei bis zu 113 °C wachsen können. Zu den Biotopen der H. gehören die hydrothermalen Schlote der Tiefsee und kontinentale heiße (Schwefel-)Quellen. Die H. umfassen zahlreiche Vertreter der Archaea (Archaebakterien), z.B. Thermococcus und Pyrococcus, aber auch Vertreter der Bacteria (Bakterien), z.B. Arten der Gatt. Aquifex. Der molekulare Mechanismus der Hyperthermophilie ist noch nicht vollständig aufgeklärt. Ein wichtiger Faktor der Hitzeresistenz der Enzyme und der anderen Proteine scheint eine besondere Art der Faltung der Proteine zu sein. In der Biotechnologie sind H. von Bedeutung bei der Produktion thermostabiler Enzyme.
Gruß
mahant
… Bakterien bei > 90 °C vor. In ihren Zellen laufen im
Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen
ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber
nicht?
Hallo weedn,
ich kann die Frage nicht aus eigenem Wissen beantworten, aber schau doch mal bei Google vorbei, z.B. unter „Bakterien Überleben in Heißen Quellen Island“
Viele Grüße
Wilhelm Habermalz
… Bakterien bei > 90 °C vor. In ihren Zellen laufen im
Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen
ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber
nicht?
Weil Bakterien einen weniger komplexen Stoffwechsel haben als Tiere. Das Problem bei der hohen Temperatur ist, dass die Enzyme (bestehen aus Eiweißen, also Proteinen) kaputt gehen (wie Eiweiß im heißen Wasser, das fest wird) und dadurch kein Stoffwechsel mehr möglich ist (deshalb ist hohes Fieber auch so gefährlich). Deine bestimmten Bakterien haben anscheinend eine Möglichkeit, ihre Enzyme zu stabilisieren. Wie das genau geht kann ich dir nicht sagen.
Gruß, Mupfa
… Bakterien bei > 90 °C vor. In ihren Zellen laufen im
Wesentlichen die gleichen Prozesse wie in tierischen Zellen
ab. Warum können die Bakterien bei 90 °C überleben, Tiere aber
nicht?