Aufbau, Struktur und Stoffwechsel der Schimmelpilze

Schimmelpilze Pilze sind weit verbreitete Organismen auf der Erde und besiedeln unterschiedlichste Substrate, auf oder in denen sie auf Grund ihrer besitzen eine feste Zellwand Eine Zellwand ist eine aus Polymeren aufgebaute Hülle, die in der Regel die Zellen von Bakterien, Archaeen, Pflanzen und Pilzen . Während allerdings die pflanzliche Zellwand überwiegend aus Zellulose besteht, bildet das ansonsten in Insekten vorkommende Chitin Pflanzen, Pilze und einzellige Mikroorganismen besitzen Zellwände in unterschiedlichen Formen und Variationen, tierische Zellen sind nicht von Zellwänden umgeben. Die in Pilzen einen wesentlichen Bestandteil. Allerdings sind auch andere Polymere sowie Proteine und Melanin Melanin ist ein dunkler Pigmentstoff, der u. a. bei Bakterien und Pilzen vorkommt. Melanin ist eine hochmolekulare Verbindung, die von am Aufbau der Zellwand der Schimmelpilze beteiligt. Melanine sind schwarze Pigmente in den Fruchtkörpern. Morphologische Grundelemente der Pilze Pilze sind chlorophyllfreie Organismen mit heterotropher Ernährungsweise (Ernährung durch Aufnahme organischer Nahrung), die sich durch Sporen verbreiten und vermehren. Alle sind die Hyphe oder die Sprosszelle (Hefezelle), die sich durch Knospung Die Knospung oder Sprossung (auch Gemmatio genannt) ist eine Form der vegetativen Vermehrung, einer Unterform der ungeschlechtlichen Vermehrung. Bei Bakterien oder durch Zweiteilung vermehren. Nach Munk sind „ Hyphen (aus dem griech. = das Gewebte) meistens verwendet für fadenförmige, evtl. verzweigte, Schimmelpilzzelle. Die Hyphen dienen der Ernährung oder der verzweigte, schlauchförmige (tubuläre) Strukturen mit einem Durchmesser von 2 bis 10 µm. Beim Wachstum eines Pilzkörpers bilden die Hyphen ein Geflecht, das in seiner Gesamtheit als Myzel Das Myzel (auch Myzelium oder im Plural Myzelien genannt) ist ein Pilzgeflecht und wird durch die Gesamtheit eines aus verzweigten (Pilzgeflecht) bezeichnet wird. Das vegetative Myzel dringt in das Substrat Für das Wachstum von Mikroorganismen geeigneter Nährboden oder ggf. auch Oberflächen bzw. Untergründe. ein und dient der Ernährung des Zellverbandes, das Luftmyzel trägt die Fruchtkörper Der Fruchtkörper stellt das Endprodukt eines Pilzgewächses dar. Das Aussehen der im Innenbereich festgestellten (Schimmel)Pilze kann sich wie folgt unterscheiden: . Bei den meisten Spezies sind die Hyphen durch Querwände ( Septen Siehe Hyphenkompartimente. ) getrennt, die aber durch feine Poren miteinander in Verbindung stehen. Der Aufbau der Septen ist unterschiedlich und wird als systematisches Material verwendet. Da die Septen nicht völlig geschlossen sind, sondern einen zentralen Porus freilassen, der allerdings durch einen Pfropfen zumindest zeitweilig geschlossen werden kann, können so gar Zell-Organellen wie die Zellkerne die Barriere der Septen überwinden. Die Septen sind also nicht mit echten Zellwänden vergleichbar. Deshalb werden die Zellen, die in einer Hyphe durch die Septen abgegrenzt werden, auch als Hyphenkompartimente Die Pilzfäden (Hyphen) sind in vielen Pilzen durch Querwände (so genannte Septen) unterteilt. Der Aufbau der Septen ist unterschiedlich und bezeichnet.“¹

Die DNA, als Träger der genetischen Information, liegt in mehreren Chromosomen In allen Zellen muss die DNA sehr kompakt zusammengefaltet sein, da sie ansonsten zu viel Platz beanspruchen würde. Exponentiell wachsende organisiert in Zellkernen vor. Hierbei ist die Größe der Chromosomen im Vergleich zu höheren Eukaryoten relativ klein. Außerdem variiert ihre Anzahl zum Teil beträchtlich. Für das normale Wachstum, aber auch zur ungeschlechtlichen (vegetativen) Vermehrung, muss die Zellteilung in Form der Mitose Als Mitose (zu Griechisch μίτος = Faden) bezeichnet man den Vorgang der Zellkernteilung, bezogen auf Zellen eines eukaryotischen Lebewesens. Dieser durchschritten werden. Dabei kommt es zunächst zur Verdopplung der DNA. Nach Munk¹ wird „diese dann mit Hilfe von Proteinen extrem verdrillt und verpackt ( Kondensation Von lateinisch condensare = verdichten. Kondensation ist in der physikalischen Chemie der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen ), so dass die Chromosomen einzeln sichtbar werden. Allerdings bleibt die Kernmembran während der Mitose weitgehend intakt. Dem gegenüber wird die Kernmembran in höheren Eukaryoten vollständig aufgelöst. Diese „geschlossene“ Mitose erschwert es, die genaue Anzahl der Chromosomen zu bestimmen. Letztlich muss es dann auch zur Verteilung der Chromosomen kommen, da die genetische Information an jede Tochterzellen weitergegeben werden muss.“

Die Mehrzahl der Pilze besitzt Zellen, die mehrere Zellkerne beinhalten. Dabei können die Zellkerne eines Myzels einen einfachen (haploiden) oder auch einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz besitzen. Neben Myzelien und definierten Kernphasen zeichnen sich viele Pilze noch durch weitere Besonderheiten aus. Hyphen unterschiedlicher Individuen, die aber der gleichen Spezies angehören und dennoch genetisch verschieden sind, fusionieren sehr häufig miteinander, ohne dass hierbei die Zellkerne verschmelzen. Hierbei enthalten die Hyphenkompartimente dann Zellkerne verschiedener Herkunft. Dieser Zustand wird auch als Heterokaryon bezeichnet und kann sehr stabil sein. Neben den Zellkernen sind in der Pilzzelle weitere Organzellen von großer Bedeutung. Die Funktion dieser Strukturen entspricht im Wesentlichen den Funktionen in anderen Eukaryoten.¹

Pilze sind von einer organischen Kohlenstoffquelle abhängig. Dies bedeutet, dass Pilze eine kohlenstoffheterotrophe Lebensweise haben. Schimmelpilze absorbieren ihre Nahrung infolgedessen in gelöster Form hauptsächlich aus den lebenden, toten oder synthetischen organischen Nährstoffen der Umgebung, welche ihnen als Kohlenstoff- und Energiequelle dienen. Wenn die umgesetzten organischen Stoffe von totem Material stammen, werden die entsprechenden Pilze als Saprophyten Als Saprophyten werden Kleinlebewesen bezeichnet, die ihre Nährstoffe nicht oder nicht ausreichend durch Photosynthese herstellen können, sondern aus verwesendem Tier- bezeichnet. Was sie von anderen Pilzen unterscheidet und hervorhebt, ist ihre Fähigkeit, Zellulose zu verwerten. Ist ausreichend totes pflanzliches Material vorhanden, so wächst das Pilzmyzel etwa von Cladosporium Cladosporium ist ein Schimmelpilz, der sowohl in der Außen- als auch in der Innenluft häufig anzutreffen ist. Mit 60 bis oder Alternaria Unter Alternaria werden eine etwa 50 Arten umfassende, weltweit verbreitete Anamorph-Gattung der Hyphomycetes mit dunklen, muriform septierten Conidien zusammengefasst, die bei genügend Wärme Wärme (Wärmemenge) ist eine physikalische Größe. In der Thermodynamik ist Wärme eine über Systemgrenzen hinweg transportierte thermische Energie. Wärme ist und Feuchtigkeit durch dieses Substrat hindurch, verdaut es und bildet unzähliche Sporen Der Begriff Sporen ist aus dem Griechischen abgeleitet und bedeutet so viel wie das Säen, die Saat oder der Samen. , die beim Auftrocknen mit der Thermik oder mit dem Wind in die Atemluft gelangen. Parasiten Organismen, die auf oder in anderen Lebewesen leben und ihre Nährstoffe ganz oder teilweise vom Wirt beziehen, werden als Parasiten dagegen befallen lebendige Organismen und ernähren sich auf Kosten dieser Wirte. Wenn die Pilze mit anderen Lebewesen zu beiderseitigem Nutzen in einer engen Gemeinschaft leben und dadurch mit organischen Molekülen versorgt werden, bezeichnet man sie als Symbionten. ²

Die meisten Pilze sind aerobe Organismen, die auf das Vorhandensein von molekularem Sauerstoff angewiesen sind. Als Energiequelle können Kohlenhydrate, Fette oder Aminosäuren Aminosäuren sind Carbonsäuren, bei denen an Kohlenstoff gebundene Wasserstoffatome durch eine Aminogruppe ausgetauscht wurden. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine. dienen, deren Umsetzungen in der Glykolyse Biochemische Reaktionsfolge, in deren Verlauf Glucose unter Freisetzung von Energie zu der einfacheren Verbindung Milchsäure abgebaut wird. (Glucose-Abbau), dem oxidativen Pentosephosphatweg, dem Citratzyklus und der Atmungskette erfolgen. Als Reservestoffe werden das „tierische“ Glykogen, Lipide heterogene Klasse organischer Verbindungen, die in allen Lebewesen vorkommen. Im Unterschied zu anderen organischen Verbindungen lösen Lipide sich nicht in und Trehalose gebildet. Viele Pilze zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, auch auf komplexen Stoffen wachsen zu können. Die wachsenden Pilzfäden sekretieren dann Enzyme Enzyme sind spezialisierte organische Substanzen, meist Polymere aus Aminosäuren, die als Biokatalysatoren wirken und im Stoffwechsel der Lebewesen fast alle nach außen (Exoenzyme), die dort polymere Verbindungen spalten und für die Aufnahme vorbereiten. Pilze, die vornehmlich Zellulose abbauen, werden als Braunfäulepilze bezeichnet, weil verrottetes Holz durch das zurückbleibende Lignin Lignin ist neben Cellulose und Hemicellulose einer der Hauptbestandteile der Zellwand höherer Pflanzen. Mengenmäßig handelt es sich bei diesem Polymer rötlich erscheint. Umgekehrt werden Pilze, die Lignin eines Baumes abbauen, als Weißfäulepilze bezeichnet, weil das bewachsene Holz stark aufgehellt erscheint.²

Viele Pilzarten sind aber in der Lage, bei Sauerstoffmangel ihren Stoffwechsel von der Atmung auf Gärung umzustellen, was allgemein auch als Pasteur-Effekt Nach Pasteur wurde ein Effekt der Gärungshemmung durch Sauerstoff benannt. Unter aeroben Bedingungen schaltet Hefe von Gärung auf Atmung um, bezeichnet wird. Die Produktion der Biomasse Als Biomasse wird die Gesamtheit der Masse an organischem Material (lebende, tote und zersetzte Organismen) in einem Lebensraum bezeichnet, die wird dann eingestellt und die Zellen gewinnen ihre Energie über einen anderen Stoffwechselvorgang, wobei Ethanol Ethanol zählt zu den bekanntesten Alkoholen. Es entsteht durch Gärungsprozesse und ist in großen Mengen in alkoholischen Getränken enthalten. Inhalativ, und Kohlendioxid gebildet werden. Neben den Stoffwechselvorgängen, die zur Energiegewinnung und zur Bildung neuer Zellmasse benötigt werden (so genannter Primärstoffwechsel), zeichnen sich viele Pilze durch ein großes Spektrum an metabolischen Kapazitäten aus, deren physiologische und ökologische Bedeutung noch weitgehend unverstanden ist. Diese biochemischen Leistungen werden als Sekundärstoffwechsel bezeichnet. Viele der chemischen Verbindungen, die so gebildet werden, haben für den Menschen große Bedeutung. Die Antibiotika Seit den späten 1940-er Jahren werden Antibiotika in zunehmendem Maße zur gezielten Therapie von Infektionskrankheiten eingesetzt. Das erste Antibiotikum, das Penicillin Antibiotikum, das vom Schimmelpilz Penicillium notatum erzeugt wird. Die Wirkung dieses Antibiotikums wurde erstmals 1928 von dem britischen Bakteriologen Alexander oder Cephalosporin Bei Cephalosporin handelt es sich ursprünglich um ein aus dem Pilz Cephalosporium gewonnenes Antibiotika. Dieses Breitband-Antibiotika wirkt bakterizid, indem es sind typische Endprodukte derartiger Stoffwechselwege. Dazu gehören aber auch die von vielen Schimmelpilzen gebildeten Aflatoxine, die wiederum kanzerogene Eigenschaften besitzen.²

¹ Munk in „Grundstudium Mikrobiologie Die Mikrobiologie ist ein Teilgebiet der Biologie und beschäftigt sich mit den Mikroorganismen, den kleinsten Lebewesen der Erde. Sie beschreibt “ (Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg)
² Mücke/Lemmen in „Schimmelpilze – Vorkommen, Gesundheitsgefahren und Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen vor und während der Schimmelpilzsanierung werden in zwei Kategorien unterteilt: Schutzmaßnahmen in den Räumen (Sanierungsbereich) sowie die persönliche Schutzausrüstung (Ecomed Verlag Landsberg