Mikroskopie-Techniken

Bakterien sind als Lebewesen mit einer Größe im µm (ein tausendstel mm)-Bereich zu klein, um mit dem menschlichen Auge wahrgenommen zu werden. Mit Hilfe mikroskopischer Techniken können sie sichtbar gemacht werden.

Mikroskop Bild vergrößern Mikroskop

Klassische Lichtmikroskopie

Mit klassischer Lichtmikroskopie können auffällige Organismen wie Fadenbakterien oder Protozoen bestimmt und identifiziert werden. Bakterien mit unauffälligem Aussehen wie Kugeln oder Stäbchen können dagegen im Hellfeld oder Phasenkontrast nicht eindeutig unterschieden werden.

Phasenkontrastmikroskopie: Fadenbakterien in einem Belebtschlamm Bild vergrößern Phasenkontrastmikroskopie: Fadenbakterien in einem Belebtschlamm

Fluoreszenzmikroskopische Techniken

Heute stehen darüber hinaus zur Bakterien-Identifizierung Fluoreszenztechniken zur Verfügung, mit Hilfe derer Bakterien farbig markiert werden können. Man verwendet hierzu synthetisch hergestellte, fluoreszenzmarkierte Stückchen von genetischem Material, sog. „Gensonden“, die spezifisch an das genetische Material bestimmter Bakterien binden. Die Bakterien können so „in situ“, d.h. direkt in der Biozönose markiert, bestimmt und quantifiziert werden. Diese Technik wird als „Fluoreszenz in situ Hybridisierung“ (FISH) bezeichnet.

Fluoreszenzmarkierte Fadenbakterien (Microthrix parvicella) in einem Belebtschlamm Bild vergrößern Fluoreszenzmarkierte Fadenbakterien (Microthrix parvicella) in einem Belebtschlamm

Mikroskopie-Techniken können auch zur Bestimmung von Stoffwechselaktivitäten eingesetzt werden. So können bestimmte Enzymaktivitäten mit Hilfe fluoreszenzmarkierter Substrate direkt an der Zelle im Mikroskop beobachtet werden (Lipase, Phosphatase, Esterase, Glucuronidase). Man erhält auf diese Weise Informationen darüber, welche Substanzen eine Zelle nutzen kann. Diese Methode nennt man „Enzyme Labeled Fluorescence“ (ELF).

Fadenbakterien (Actinomyceten) mit fluoreszenzmarkierter Enzymaktivität Bild vergrößern Fadenbakterien (Actinomyceten) mit fluoreszenzmarkierter Enzymaktivität

Mit Hilfe dieser mikroskopischen Techniken können beispielsweise Fadenbakterien, die den Abwasserreinigungsprozess durch Blähschlamm- und Schwimmschlammbildung in Kläranlagen stören, identifiziert und hinsichtlich ihrer Substratansprüche untersucht werden. Mit Hilfe dieser Kenntnisse können dann Maßnahmen für eine erfolgreiche Bekämpfung dieser Organismen entwickelt und eingesetzt werden.

Informationen und Veröffentlichungen

  • Schade, M. (2007). Physiologische Untersuchungen mit in situ Enzymaktivitäten fadenbildender Bakterien in Kläranlagen mit Schaumproblemen. Dissertation Technische Universität München
  • Müller, E., Schade, M., Lemmer, H. (2007): Filamentous scum bacteria in activated sludge plants: detection and identification quality by conventional sludge microscopy vs. fluorescence in situ hybridisation. Water Environ. Research, im Druck
  • Schade, M., Lemmer, H. (2006). In situ enzyme activities of filamentous scum bacteria in municipal activated sludge wastewater treatment plants. Acta Hydrochim. Hydrobiol. 34, 480-490
  • Müller, E., Lind, G. Lemmer, H., Wilderer, P.A. (2005). Population structure and chemical analyses of activated sludge and scum. Acta Hydrochim. Hydrobiol. 33 (3), 189-196