Mikroskopie-Techniken

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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.

Klassische Lichtmikroskopie

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

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.

Fluoreszenzmikroskopische Techniken

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

Für die Identifizierung von Bakterien können auch Fluoreszenztechniken eingesetzt werden, 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.

Kreisförmige, gefärbte Bakterien in grün (links) und orange (rechts) Kolonien von Legionella spp. (links) und Legionella pneumophila (rechts) in einer filtrierten Wasserprobe nach Anfärbung mit Scan VIT ® Legionella

Es ist auch möglich, die Kultivierung von Bakterien mit einer Fluoreszenzmarkierung mittels Gensonden zu kombinieren. Die zu untersuchende Probe wird filtriert und die Filter auf einem festen Nährboden bebrütet. Die bewachsenen Filter werden anschließend mit den fluoreszenzmarkierten Gensonden inkubiert. Mit dem Fluoreszenzmikroskop können positive Kolonien detektiert werden.

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.