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Chromatiaceae Die sind eine Familie von Bakterien innerhalb der Proteobacteria Wie auch die Ectothiorhodospiraceae gehör

Chromatiaceae

Die Chromatiaceae sind eine Familie von Bakterien innerhalb der Proteobacteria. Wie auch die Ectothiorhodospiraceae gehören sie zu der Ordnung Chromatiales, zusammen bilden sie die physiologische Gruppe der Schwefelpurpurbakterien. Sie betreiben eine anoxische Photosynthese mit der Oxidation von Schwefelwasserstoff zu Schwefel oder Sulfat. Dabei lagern sie den elementaren Schwefel, der als Endprodukt oder als Zwischenprodukt der Schwefelwasserstoffoxidation entsteht, in Form von Kügelchen oder Körnchen innerhalb der Zelle ab. Die meist anaeroben Mitglieder dieser Familie findet man hauptsächlich in Gewässern, sowohl in Süß- als auch in Salzwasser. Früher wurden viele Arten dieser Familie zu den ehemaligen Thiorhodaceae gestellt.

Chromatiaceae

Physiologie und Energiestoffwechsel des Endosymbionten “Ca. Thiodictyon intracellulare”

Systematik
Wissenschaftlicher Name
Chromatiaceae
Bavendamm, 1924

Merkmale Bearbeiten

Die Zellen der meisten Arten sind unbeweglich und kugelförmig, auch Stäbchen (z. B. Thiobaca) und Spirillen (z. B. Thiorhodovibrio) kommen vor. Einige Arten bilden Gasvesikel, z. B. Lamprocystis roseopersicina, L. roseopersicina, Thiocapsa rosea und Thiolamprovum pedioforme. Die Gasvesikel dienen dazu die optimale Wasserschichten zu erreichen, Geißeln sind in diesem Fall nicht nötig. Die meisten begeißelten Arten besitzen somit auch keine Gasvesikel, eine der Ausnahmen ist Lamprocystis roseopersicina. Zu den durch Geißeln beweglichen Formen zählen u. a. Chromatium, Allochromatium, Thermochromatium und Thiocystis.

Die anoxygene Photosynthese Bearbeiten

Die Schwefelpurpurbakterien verwenden im Allgemeinen Sulfid-Ionen (S2−), bzw. Schwefelwasserstoff (H2S) als Elektronendonor für die Reduktion von CO2. Sie unterscheiden sich damit von Phototrophen, die Wasser (H2O) als Elektronendonor nutzen, wie beispielsweise Cyanobakterien und Pflanzen, und die deshalb als Oxidationsprodukt des Wassers elementaren Sauerstoff (O2) bilden (oxygene Photosynthese). Bei der Photosynthese der Schwefelpurpurbakterien wird dagegen kein Sauerstoff freigesetzt, ihre Photosynthese ist somit anoxygen.

Die Chromatiaceae oxidieren Sulfide, bzw. Schwefelwasserstoff zu elementaren Schwefel und lagern den Schwefel in Form von Kügelchen innerhalb der Zelle (intrazellulär) ab. Der Schwefel kann dann weiter zu Sulfat oxidiert werden. Dieser Verlauf entspricht der Schwefeloxidation der Ectothiorhodospiraceae, nur dass diese den Schwefel extrazellulär ablagern. Eine Art der Ectothiorhodospiraceae, Thiorhodospira sibirica lagert den Schwefel allerdings nicht nur extrazellulär, sondern auch im periplasmatischen Raum der Zelle ab.

Bei autotrophem Wachstum und wenn als einzige Kohlenstoffquelle Kohlenstoffdioxid (CO2) genutzt wird, erfolgt der Aufbau von Zellmaterial unter Assimilation von CO2 mit Hilfe des Calvinzyklus. Chromatiaceae können in der Regel auch einfache organische Verbindungen verwenden, CO2 ist also nicht die einzige Kohlenstoffquelle, wie es bei den Pflanzen der Fall ist. Acetat und Pyruvat sind die am häufigsten genutzten organischen Kohlenstoffquellen. Polysaccharide, Poly-β-hydroxybutyrat und Polyphosphate werden oft als Energie- bzw. Phosphatreserven gebildet und in den Zellen eingelagert. Der in der Zelle abgelagerte elementare Schwefel fungiert als Elektronendonor- und Energiereserve, bei Abwesenheit von Schwefelwasserstoff wird der gespeicherte Schwefel weiter zu Sulfat oxidiert.

Chlorophyll ist meist das Bacteriochlorophyll α. Einige Arten besitzen auch Bacteriochlorophyll β, Beispiele hierfür sind: Thiococcus pfennigii, Thioalkalicoccus sibiricus und Thioflavicoccus mobilis. Die Carotinoiden, die in dieser Familie vorkommen, zählen zu den Gruppen der Spirilloxanthine (Thermochromatium, Thiocapsa und einige Arten von Allochromatium), Rhodopinale (Allochromatium) und Okenone (z. B. Chromatium). Auch Tetrahydrospirilloxanthin kommt vor (Thiococcus pfennigii).

Zusammen mit den schwefelfreien Purpurbakterien, den sogenannten grünen Schwefelbakterien und den grünen Nichtschwefelbakterien (Chloroflexi) gehören die Schwefelpurpurbakterien zu den anoxygen phototrophen Bakterien. Die bekannten phototrophen Cyanobakterien zeichnen sich dagegen durch die Sauerstoffbildung aus: Da Wasser als Elektronendonator dient wird Sauerstoff freigesetzt. Sie sind somit oxygen phototroph.

Weitere Stoffwechselwege Bearbeiten

Den Stoffwechsel betreffend kann man zwischen zwei Linien innerhalb der Chromatiaceae unterscheiden, den flexiblen und den spezialisierten (also unflexiblen) Arten. Physiologisch eher unflexible Arten sind beispielsweise Chromatium okenii, Chromatium weissei, Allochromatium warmingii, Isochromatium buderi, Thiospirillum jenense und Thiococcus pfennigii. Ohne verfügbares Sulfid erfolgt kein Wachstum, Sulfid ist der einzige nutzbare Elektronendonor, Wasserstoff kann nicht als Elektronendonor verwendet werden. Trotz der Fähigkeit auch Acetat und Pyruvat zu nutzen, bleiben sie abhängig von Kohlenstoffdioxid.

Zu den physiologisch vielseitigen Arten zählen unter anderem Thiocystis violacea, Allochromatium vinosum, Thiocapsa roseopersicina und Lamprobacter modestohalophilus. Einige von ihnen sind in der Lage, ohne reduzierte Schwefelverbindungen zu wachsen. Allochromatium vinosum kann zum Beispiel Wasserstoff als Elektronendonor verwenden. Einige können organische Verbindungen als Elektronendonoren nutzen. Auch Thiosulfat und Eisen(II)-Ionen können als Elektronendonoren fungieren.

Die Mehrheit der Chromatiaceae sind auch Stickstofffixierer: Sie reduzieren elementaren Stickstoff (N2) zu Ammoniak und zählen somit zu den diazotrophen Bakterien.

Systematik Bearbeiten

Folgende Gattungen zählen zu der Familie Chromatiaceae:

  • Allochromatium Imhoff et al. 1998
  • Chromatium Winogradsky 1888
  • Halochromatium Imhoff et al. 1998
  • Isochromatium Imhoff et al. 1998
  • Lamprobacter Gorlenko et al. 1988
  • Lamprocystis Schroeter 1886
  • Marichromatium Imhoff et al. 1998
  • Nitrosococcus Winogradsky 1892
  • Phaeochromatium Shivali et al. 2012
  • Rhabdochromatium (Winogradsky 1888) Dilling et al. 1996
  • Rheinheimera Brettar et al. 2002
  • Thermochromatium Imhoff et al. 1998
  • Thioalkalicoccus Bryantseva et al. 2000
  • Thiobaca Rees et al. 2002
  • Thiocapsa Winogradsky 1888
  • Thiococcus Imhoff et al. 1998
  • Thiocystis Winogradsky 1888
  • Thiodictyon Winogradsky 1888
  • Thioflavicoccus Imhoff and Pfennig 2001
  • Thiohalocapsa Imhoff et al. 1998
  • Thiolamprovum Guyoneaud et al. 1998
  • Thiopedia Winogradsky 1888
  • Thiophaeococcus Anil Kumar et al. 2008
  • Thiorhodococcus Guyoneaud et al. 1998
  • Thiorhodovibrio Overmann et al. 1993
  • Thiospirillum Winogradsky 1888

Siehe auch Bearbeiten

Quellen Bearbeiten

  1. NCBI: Thiodictyon endosymbiont of Pseudoblepharisma tenue (species)
  2. Sergio A. Muñoz-Gómez, Martin Kreutz, Sebastian Hess: A microbial eukaryote with a unique combination of purple bacteria and green algae as endosymbionts, in: Science Advances, Band 7, Nr. 24, doi:10.1126/sciadv.abg4102
  3. Werner Bavendamm; Kolkwitz (Hrsg.): Die Farblosen und Roten Schwefelbakterien des Süss-und Salzwassers, Pflanzenforschung, Berlin-Dahlem, 1924, S. 1–156.
  4. Irina Bryantseva, Vladimir M. Gorlenko, Elena I. Kompantseva, Johannes F. Imhoff, Jörg Suling und Lubov’ Mityushina: Thiorhodospira sibirica gen. nov., sp. nov., a new alkaliphilic purple sulfur bacterium from a Siberian soda lake. In: International Journal of Systematic Bacteriology. Bd. 49, 1999, S. 697–703 PMID 10319493
  5. Armin Ehrenreich und Friedrich Widdel: Anaerobic oxidation of ferrous iron by purple bacteria, a new type of phototrophic metabolism. In: Applied and Environmental Microbiology. Bd. 60, 1994, S. 4517–4526
  6. J.P. Euzéby: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature – (Memento des Originals vom 2. März 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bacterio.cict.fr (Stand 23. Dezember 2014)

Literatur Bearbeiten

  • Hans Mattern: Über eine Rotfärbung im Bodensee-Untersee durch das Schwefelbakterium Chromatium, in: Schriften des Vereins für Geschichte des Bodensees und seiner Umgebung, 93. Jg. 1975, S. 159–166 (Digitalisat)
  • Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock – Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1
  • Johannes Imhoff: The Chromatiaceae In: Martin Dworkin, Stanley Falkow, Eugene Rosenberg, Karl-Heinz Schleifer, Erko Stackebrandt (Hrsg.) The Prokaryotes, A Handbook of the Biology of Bacteria. 7 Bände, 3. Auflage, Springer-Verlag, New York u. a. O., 2006, ISBN 0-387-30740-0. Vol. 6: Proteobacteria: Gamma Subclass ISBN 0-387-30746-X;
  • Werner Bavendamm; K. v. Frisch et al. (Hrsg.): Die Physiologie der schwefelspeichernden und schwefelfreien Purpurbakterien, in: Ergebnisse der Biologie, Julius Springer, Berlin 1936, doi:10.1007/978-3-642-91056-2_1
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Veröffentlichungsdatum:
Die Chromatiaceae sind eine Familie von Bakterien innerhalb der Proteobacteria Wie auch die Ectothiorhodospiraceae gehoren sie zu der Ordnung Chromatiales zusammen bilden sie die physiologische Gruppe der Schwefelpurpurbakterien Sie betreiben eine anoxische Photosynthese mit der Oxidation von Schwefelwasserstoff zu Schwefel oder Sulfat Dabei lagern sie den elementaren Schwefel der als Endprodukt oder als Zwischenprodukt der Schwefelwasserstoffoxidation entsteht in Form von Kugelchen oder Kornchen innerhalb der Zelle ab Die meist anaeroben Mitglieder dieser Familie findet man hauptsachlich in Gewassern sowohl in Suss als auch in Salzwasser Fruher wurden viele Arten dieser Familie zu den ehemaligen Thiorhodaceae gestellt ChromatiaceaePhysiologie und Energiestoffwechsel des Endosymbionten Ca Thiodictyon intracellulare 1 2 SystematikDomane Bakterien Bacteria Abteilung ProteobacteriaKlasse GammaproteobacteriaOrdnung ChromatialesFamilie ChromatiaceaeWissenschaftlicher NameChromatiaceaeBavendamm 1924 3 Inhaltsverzeichnis 1 Merkmale 2 Die anoxygene Photosynthese 3 Weitere Stoffwechselwege 4 Systematik 5 Siehe auch 6 Quellen 7 LiteraturMerkmale BearbeitenDie Zellen der meisten Arten sind unbeweglich und kugelformig auch Stabchen z B Thiobaca und Spirillen z B Thiorhodovibrio kommen vor Einige Arten bilden Gasvesikel z B Lamprocystis roseopersicina L roseopersicina Thiocapsa rosea und Thiolamprovum pedioforme Die Gasvesikel dienen dazu die optimale Wasserschichten zu erreichen Geisseln sind in diesem Fall nicht notig Die meisten begeisselten Arten besitzen somit auch keine Gasvesikel eine der Ausnahmen ist Lamprocystis roseopersicina Zu den durch Geisseln beweglichen Formen zahlen u a Chromatium Allochromatium Thermochromatium und Thiocystis Die anoxygene Photosynthese BearbeitenDie Schwefelpurpurbakterien verwenden im Allgemeinen Sulfid Ionen S2 bzw Schwefelwasserstoff H2S als Elektronendonor fur die Reduktion von CO2 Sie unterscheiden sich damit von Phototrophen die Wasser H2O als Elektronendonor nutzen wie beispielsweise Cyanobakterien und Pflanzen und die deshalb als Oxidationsprodukt des Wassers elementaren Sauerstoff O2 bilden oxygene Photosynthese Bei der Photosynthese der Schwefelpurpurbakterien wird dagegen kein Sauerstoff freigesetzt ihre Photosynthese ist somit anoxygen Die Chromatiaceae oxidieren Sulfide bzw Schwefelwasserstoff zu elementaren Schwefel und lagern den Schwefel in Form von Kugelchen innerhalb der Zelle intrazellular ab Der Schwefel kann dann weiter zu Sulfat oxidiert werden Dieser Verlauf entspricht der Schwefeloxidation der Ectothiorhodospiraceae nur dass diese den Schwefel extrazellular ablagern Eine Art der Ectothiorhodospiraceae Thiorhodospira sibirica lagert den Schwefel allerdings nicht nur extrazellular sondern auch im periplasmatischen Raum der Zelle ab 4 Bei autotrophem Wachstum und wenn als einzige Kohlenstoffquelle Kohlenstoffdioxid CO2 genutzt wird erfolgt der Aufbau von Zellmaterial unter Assimilation von CO2 mit Hilfe des Calvinzyklus Chromatiaceae konnen in der Regel auch einfache organische Verbindungen verwenden CO2 ist also nicht die einzige Kohlenstoffquelle wie es bei den Pflanzen der Fall ist Acetat und Pyruvat sind die am haufigsten genutzten organischen Kohlenstoffquellen Polysaccharide Poly b hydroxybutyrat und Polyphosphate werden oft als Energie bzw Phosphatreserven gebildet und in den Zellen eingelagert Der in der Zelle abgelagerte elementare Schwefel fungiert als Elektronendonor und Energiereserve bei Abwesenheit von Schwefelwasserstoff wird der gespeicherte Schwefel weiter zu Sulfat oxidiert Chlorophyll ist meist das Bacteriochlorophyll a Einige Arten besitzen auch Bacteriochlorophyll b Beispiele hierfur sind Thiococcus pfennigii Thioalkalicoccus sibiricus und Thioflavicoccus mobilis Die Carotinoiden die in dieser Familie vorkommen zahlen zu den Gruppen der Spirilloxanthine Thermochromatium Thiocapsa und einige Arten von Allochromatium Rhodopinale Allochromatium und Okenone z B Chromatium Auch Tetrahydrospirilloxanthin kommt vor Thiococcus pfennigii Zusammen mit den schwefelfreien Purpurbakterien den sogenannten grunen Schwefelbakterien und den grunen Nichtschwefelbakterien Chloroflexi gehoren die Schwefelpurpurbakterien zu den anoxygen phototrophen Bakterien Die bekannten phototrophen Cyanobakterien zeichnen sich dagegen durch die Sauerstoffbildung aus Da Wasser als Elektronendonator dient wird Sauerstoff freigesetzt Sie sind somit oxygen phototroph Weitere Stoffwechselwege BearbeitenDen Stoffwechsel betreffend kann man zwischen zwei Linien innerhalb der Chromatiaceae unterscheiden den flexiblen und den spezialisierten also unflexiblen Arten Physiologisch eher unflexible Arten sind beispielsweise Chromatium okenii Chromatium weissei Allochromatium warmingii Isochromatium buderi Thiospirillum jenense und Thiococcus pfennigii Ohne verfugbares Sulfid erfolgt kein Wachstum Sulfid ist der einzige nutzbare Elektronendonor Wasserstoff kann nicht als Elektronendonor verwendet werden Trotz der Fahigkeit auch Acetat und Pyruvat zu nutzen bleiben sie abhangig von Kohlenstoffdioxid Zu den physiologisch vielseitigen Arten zahlen unter anderem Thiocystis violacea Allochromatium vinosum Thiocapsa roseopersicina und Lamprobacter modestohalophilus Einige von ihnen sind in der Lage ohne reduzierte Schwefelverbindungen zu wachsen Allochromatium vinosum kann zum Beispiel Wasserstoff als Elektronendonor verwenden Einige konnen organische Verbindungen als Elektronendonoren nutzen Auch Thiosulfat und Eisen II Ionen konnen als Elektronendonoren fungieren 5 Die Mehrheit der Chromatiaceae sind auch Stickstofffixierer Sie reduzieren elementaren Stickstoff N2 zu Ammoniak und zahlen somit zu den diazotrophen Bakterien Systematik BearbeitenFolgende Gattungen zahlen zu der Familie Chromatiaceae 6 Allochromatium Imhoff et al 1998 Chromatium Winogradsky 1888 Halochromatium Imhoff et al 1998 Isochromatium Imhoff et al 1998 Lamprobacter Gorlenko et al 1988 Lamprocystis Schroeter 1886 Marichromatium Imhoff et al 1998 Nitrosococcus Winogradsky 1892 Phaeochromatium Shivali et al 2012 Rhabdochromatium Winogradsky 1888 Dilling et al 1996 Rheinheimera Brettar et al 2002 Thermochromatium Imhoff et al 1998 Thioalkalicoccus Bryantseva et al 2000 Thiobaca Rees et al 2002 Thiocapsa Winogradsky 1888 Thiococcus Imhoff et al 1998 Thiocystis Winogradsky 1888 Thiodictyon Winogradsky 1888 Thioflavicoccus Imhoff and Pfennig 2001 Thiohalocapsa Imhoff et al 1998 Thiolamprovum Guyoneaud et al 1998 Thiopedia Winogradsky 1888 Thiophaeococcus Anil Kumar et al 2008 Thiorhodococcus Guyoneaud et al 1998 Thiorhodovibrio Overmann et al 1993 Thiospirillum Winogradsky 1888Siehe auch BearbeitenSchwefelpurpurbakterien Stoff und Energiewechsel SchwefelkreislaufQuellen Bearbeiten NCBI Thiodictyon endosymbiont of Pseudoblepharisma tenue species Sergio A Munoz Gomez Martin Kreutz Sebastian Hess A microbial eukaryote with a unique combination of purple bacteria and green algae as endosymbionts in Science Advances Band 7 Nr 24 doi 10 1126 sciadv abg4102 Werner Bavendamm Kolkwitz Hrsg Die Farblosen und Roten Schwefelbakterien des Suss und Salzwassers Pflanzenforschung Berlin Dahlem 1924 S 1 156 Irina Bryantseva Vladimir M Gorlenko Elena I Kompantseva Johannes F Imhoff Jorg Suling und Lubov Mityushina Thiorhodospira sibirica gen nov sp nov a new alkaliphilic purple sulfur bacterium from a Siberian soda lake In International Journal of Systematic Bacteriology Bd 49 1999 S 697 703 PMID 10319493 Armin Ehrenreich und Friedrich Widdel Anaerobic oxidation of ferrous iron by purple bacteria a new type of phototrophic metabolism In Applied and Environmental Microbiology Bd 60 1994 S 4517 4526 J P Euzeby List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature Chromatiaceae Memento des Originals vom 2 Marz 2012 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www bacterio cict fr Stand 23 Dezember 2014 Literatur BearbeitenHans Mattern Uber eine Rotfarbung im Bodensee Untersee durch das Schwefelbakterium Chromatium in Schriften des Vereins fur Geschichte des Bodensees und seiner Umgebung 93 Jg 1975 S 159 166 Digitalisat Michael T Madigan John M Martinko Jack Parker Brock Mikrobiologie 11 Auflage Pearson Studium Munchen 2006 ISBN 3 8274 0566 1 Johannes Imhoff The Chromatiaceae In Martin Dworkin Stanley Falkow Eugene Rosenberg Karl Heinz Schleifer Erko Stackebrandt Hrsg The Prokaryotes A Handbook of the Biology of Bacteria 7 Bande 3 Auflage Springer Verlag New York u a O 2006 ISBN 0 387 30740 0 Vol 6 Proteobacteria Gamma Subclass ISBN 0 387 30746 X Werner Bavendamm K v Frisch et al Hrsg Die Physiologie der schwefelspeichernden und schwefelfreien Purpurbakterien in Ergebnisse der Biologie Julius Springer Berlin 1936 doi 10 1007 978 3 642 91056 2 1 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Chromatiaceae amp oldid 213523183