Aufbau und Struktur von Bakterien

Zellwand

Stand: 11. Juni 2007Autor: Onmeda-Redaktion

Mit Ausnahme der Mykoplasmen besitzen Bakterien eine Zellwand, die ihnen die äußere Gestalt verleiht. Der Hauptbestandteil der Bakterienwand ist das Murein (auch Peptidoglykan genannt). Murein ist ein Polysaccharid (Zucker), welches lange Ketten bildet. Die Ketten bestehen aus N-Acetylglucosamin, welches mit N-Acetylmuraminsäure über eine glykosidische Bindung abwechselnd verbunden ist. Benachbarte Ketten werden durch Peptide vernetzt. Die Zellwand besteht aus mehreren Lagen dieser Mureinnetze und ist sehr stabil.

Die Zellwand macht bei grampositiven Bakterien bis zu einem Drittel der Bakterienmasse aus. Bei den gramnegativen Bakterien beträgt der Anteil dagegen nur zehn Prozent. Dies erklärt sich durch deren abweichenden Aufbau. Bei grampositiven Kokken enthält die Zellwand zusätzlich Lipoteichonsäuren, die über ein Glykolipid in der Außenseite der Zytoplasmamembran verankert sind. Sie ragen durch Poren der Mureinschicht aus der Bakterienzellwand heraus. Lipoteichonsäuren sind wichtig für die Adhärenz der Bakterien und können die Aktivierung des Komplementsystems im menschlichen Immunsystem bewirken, das eine Entzündungsreaktion hervorruft.

Bei gramnegativen Bakterien findet sich unmittelbar an die Zytoplasmamembran angrenzend eine einlagige Mureinschicht. Diese ist über Lipoproteine mit einer zweiten äußeren Lipiddoppelmembran verbunden. Diese Doppelmembran wird an der Innenseite aus Phospholipiden gebildet, die Außenseite besteht aus Lipopolysacchariden (LPS). Zwischen dieser äußeren Membran und der Mureinschicht ist ein Zwischenraum ausgebildet, der als periplasmatischer Raum bezeichnet wird. In die äußere Membran sind besondere Proteine eingebettet, die röhrenförmige Durchlässe zum kontrollierten Durchtritt bestimmter Stoffe schaffen. In der äußeren Membran sind über Lipid A Lipopolysaccharide gebunden. Diese in vielen Variationen vorkommenden Lipopolysaccharide sind meist die Ursache für die Reaktionen des Körpers auf eine Infektion mit Bakterien und werden auch Endotoxine genannt. Genau genommen wirkt aber nur der Lipid A-Anteil toxisch auf den Körper und gilt daher als Virulenzfaktor. Endotoxine verursachen unter anderem Fieber, einen Blutdruckabfall oder eine Abnahme der weißen Blutkörperchen. Bei rascher Freisetzung großer Endotoxinmengen kann es zu einem schweren Schock (Endotoxinschock) kommen.

Neben Lipid A bestehen Lipopolysaccharide aus O-Antigen und Kernpolysaccharid (Core). Die O-Antigenstruktur einer Bakterienart ist spezifisch und kann daher in der bakteriologischen Routinediagnostik für eine Unterscheidung der Bakterien genutzt werden. Bakterienstämme, die O-Antigene besitzen, haben eine glatte, glänzende Oberfläche, die S-Form genannt wird (S für smooth, den englischen Begriff für glatt, glänzend). Verlieren die Bakterien durch Mutation der O-Antigene ihre S-Form, sind sog. R-Formen erkennbar, die in Kultur matte, raue (englisch rough) Kolonien bilden. O-Antigene bewirken die Bildung hochspezifischer Antikörper durch das Immunsystem. Das Kernpolysaccharid besitzt wichtige Funktionen für die Struktur der äußeren Zellmembran.

Spontan oder unter dem Einfluss von Antibiotika, die eine Betalaktamstruktur enthalten (Penicilline, Cephalosporine), können in der Zellwand Defekte im Mureinnetz entstehen, die ein Auslaufen der Bakterienzelle und dadurch deren Tod bewirken.

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