AUSSCHEIDUNG IN BAKTERIEN UND PROTISTEN - BIOLOGIE - 2025

Die Ausscheidung in Bakterien und Protisten erfolgt über verschiedene zelluläre Mechanismen. Dazu gehören der passive Transport aus Osmose und Diffusion sowie der aktive Transport wie Exozytose.

Ebenso gibt es eine spezielle Art des Transports für die Ausscheidung bei Protisten, die durch kontraktile Vakuolen in ihrem Zytoplasma vermittelt werden. All diese Prozesse sind von entscheidender Bedeutung, da viele der Substanzen, die diese Organismen ausscheiden, von anderen Lebewesen zum Überleben verwendet werden.

Bakterien haben verschiedene Ausscheidungsmechanismen. Quelle: pixabay

Die Ausscheidung ist ein natürlicher Prozess in jeder Zelle, durch den Substanzen, die für sie nicht von Nutzen sind und die manchmal toxisch sein können, in die extrazelluläre Umgebung freigesetzt werden. Alle Lebewesen führen den Ausscheidungsprozess durch, auch die einfachsten.

Ausscheidung in Bakterien

Bakterien sind Organismen, die einen sehr aktiven Stoffwechsel haben. Als Produkt dieses Stoffwechsels wird eine große Anzahl von Chemikalien und Verbindungen erzeugt, die innerhalb der Bakterienzelle keine Funktion erfüllen. Aus diesem Grund müssen sie außerhalb der Zelle freigesetzt werden.

Innerhalb von Bakterienzellen werden verschiedene Prozesse ausgeführt, wie z. B. aerobe und anaerobe Atmung. Im ersten werden Wasser und Kohlendioxid als Produkte erhalten. Andererseits erzeugt die anaerobe Atmung, die als Fermentation bekannt ist, zwei Produkte: Milchsäure (Milchsäuregärung) und Essigsäure (Essigsäuregärung).

Ebenso werden als Produkt der verschiedenen normalen Stoffwechselprozesse, die innerhalb der Batterie stattfinden, die sogenannten Sekundärmetaboliten erhalten, wie unter anderem Exotoxine, Antibiotika und Enzyme.

Bei Bakterien erfolgt die Ausscheidung der Produkte ihres Stoffwechsels sowie die Freisetzung der Toxine, die einige produzieren, durch zwei Arten von Prozessen: durch passiven Transport wie Diffusion (einfach und erleichtert) und durch Sekretionssysteme.

Passiver Transport in Bakterien

Diffusionsprozesse gelten als passiver Transport, da sie keinen Energieverbrauch der Zelle erfordern. Dies liegt daran, dass sie zugunsten des Konzentrationsgradienten auftreten. Mit Konzentrationsgradient sind die Konzentrationsunterschiede zwischen zwei Kompartimenten gemeint.

Bakterien führen verschiedene sehr wichtige Prozesse aus, aus denen Produkte gewonnen werden, die außerhalb von ihnen freigesetzt werden. Wie bereits erwähnt, sind diese Produkte Wasser, Kohlendioxid, Milchsäure und Essigsäure.

Durch den Osmoseprozess gelangt Wasser frei durch die Zellmembran. Es ist wichtig zu bedenken, dass die Zellmembran semipermeabel ist, damit bestimmte Substanzen frei passieren können, wobei sich Wasser zwischen ihnen befindet.

Andererseits gelangen Kohlendioxid, Milchsäure und Essigsäure durch Diffusion durch die Bakterienzellmembran nach außen. Nach diesem Verfahren passiert eine Substanz (außer Wasser) die Zellmembran von einem Ort, an dem sie hoch konzentriert ist, zu einem anderen, an dem sie schlecht konzentriert ist.

Demnach durchqueren die vorgenannten Fermentationsprodukte die Zellmembran, um aus den Bakterienzellen ausgestoßen zu werden, sobald sie Zucker wie Fructose, Glucose und Galactose fermentiert haben.

Sekretion von Toxinen in Bakterien

Verschiedene Bakterienarten produzieren bestimmte toxische Substanzen, die als Exotoxine bekannt sind. Diese sind für andere Lebewesen wie Menschen hoch pathogen und können bei vielen Gelegenheiten sogar tödlich sein.

Es gibt insgesamt sieben Sekretionssysteme in Bakterien. Diese nutzen verschiedene Proteinkomplexe, die in der Zellmembran verankert sind, um die Exotocinmoleküle zu transportieren.

Obwohl es sieben Sekretionssysteme gibt, transportieren sie Exotocine nur auf zwei Mechanismen oder Wegen:

• Sek. Abhängig: Die Sekretion hängt von der Signalsequenz ab, die sich am aminoterminalen Ende des zu sekretierenden Exotocins befindet. Dies liegt daran, dass dank dieser Sequenz das Exotoxin erkannt und somit durch die Membran transportiert wird.
• Independent Sec: In diesem System wird die Sekretion nicht durch eine Signalsequenz am aminoterminalen Ende konditioniert. Die Translokation des zu transportierenden Proteins (Exotoxins) erfolgt einfach.

In ähnlicher Weise geben Fachleute an, dass die Sekretionsmechanismen von gramnegativen Bakterien komplexer sind als die von grampositiven Bakterien.

Dies liegt daran, dass bei gramnegativen Bakterien die sekretierten Toxine die Doppelmembran, die diese Art von Bakterien umgibt, in den extrazellulären Raum passieren müssen. Im Gegensatz dazu müssen Exotoxine bei grampositiven Bakterien nur eine einzige Membran durchqueren, um in den extrazellulären Raum freigesetzt zu werden.

Ausscheidung bei Protisten

Das Protista-Königreich umfasst eine Vielzahl von Organismen, deren Eigenschaften sehr ähnlich sind, aber gleichzeitig andere, die sie völlig voneinander unterscheiden. Im Allgemeinen umfasst die Gruppe der Protisten Algen und Protozoen.

Nun, die bereits erwähnten Organismen scheiden bestimmte Substanzen aufgrund ihres Zellstoffwechsels aus. Unter diesen Substanzen können wir erwähnen: Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Toxine und einige stickstoffhaltige Produkte wie Ammoniak und Harnstoff.

Protozoen scheiden durch Exozytose und Diffusion aus. Quelle: Frank Fox, Sergey Karpov, CDC / Dr. Stan Erlandsen, Picturepest, Thierry Arnet, Dr. Tsukii Yuuji

Bei dieser Art von Organismen erfolgt die Ausscheidung über verschiedene Mechanismen, einige des passiven Transports wie Diffusion und andere des aktiven Transports wie Exozytose und Verwendung von Vakuolen.

Verbreitung bei Protisten

Bei Protisten ähnelt der Diffusionsprozess dem bei anderen Organismen. Durch Diffusion gelangen Substanzen wie Wasser und Gase (Sauerstoff und Kohlendioxid) durch die Zellmembran in den extrazellulären Raum.

Es ist ein Prozess, der keinen Energieverbrauch seitens der Zelle erfordert. Es tritt zugunsten des Konzentrationsunterschieds auf.

Exozytose bei Protisten

Exozytose ist ein Prozess, der in die aktive Transportmodalität einbezogen wird, da die Zelle einen gewissen Energieaufwand verursacht.

Durch diesen Prozess werden die auszusetzenden Substanzen von einem Vesikel im Zellzytoplasma umhüllt. Dieses Vesikel bewegt sich mit Hilfe einiger Strukturen, die zum Zellzytoskelett gehören, in Richtung der Zellmembran.

Sobald es mit der Zellmembran in Kontakt kommt, verschmilzt es mit ihr und setzt seinen Inhalt an die Außenseite der Zelle frei.

Dieser Mechanismus wird verwendet, um Verbindungen freizusetzen, die das Produkt seines Stoffwechsels oder Abfallstoffe wie einige Toxine sind.

Ausscheidung durch Vakuolen

Viele protistische Organismen haben kontraktile Vakuolen, um überschüssiges Wasser zu entfernen und so die Zellen stabil zu halten.

Diese Vakuolen bestehen aus Sammelröhrchen sowie einem zentralen Reservoir und einer Leitung, die es direkt mit der Zellmembran verbindet und eine Pore darin bildet.

Das überschüssige Wasser im Zytoplasma wird in die Sammelröhrchen und von dort in das Reservoir geleitet. Wenn dies voll ist, wird das Wasser durch das Austrittsrohr in Richtung der Pore in der Membran befördert, um schließlich aus der Zelle ausgeschieden zu werden.

Verweise

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