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Methylococcaceae bilden eine Familie der Gammaproteobacteria und sind neben den Crenotrichaceae das einzige Mitglied der

Methylococcaceae

Methylococcaceae bilden eine Familie der Gammaproteobacteria und sind neben den Crenotrichaceae das einzige Mitglied der Ordnung Methylococcales. Sie zählen zu den methanotrophen Bakterien, sie sind in der Lage mit Methan als einzige Kohlenstoffquelle für den Aufbau der Zellsubstanz (Assimilation) und zum Energiegewinn zu wachsen. Durch die Verwertung des Treibhausgases Methan sind sie ökologisch sehr wichtig. Der Entzug von Methan aus der Atmosphäre durch den Stoffwechsel dieser Bakterien hat einen mildernden Effekt auf die Klimaerwärmung.

Methylococcaceae

Mikroskopische Aufnahme von Methylococcus capsulatus

Systematik
Wissenschaftlicher Name
Methylococcaceae
Whittenbury & Krieg 1984

Merkmale Bearbeiten

Die Zellen der Arten der Methylococcaceae sind stäbchen- oder kokkenförmig. Teilweise treten Zellketten auf. Einige Arten bilden cystenförmige Körperchen als Ruhestadien.

Stoffwechsel Bearbeiten

Die Methylococcaceae zählen zu den methanotrophen Bakterien, eine Untergruppe der methylotrophen Bakterien. Methylotrophe sind in der Lage, Verbindungen, die keine C–C-Bindungen aufweisen, zu verwerten. In diesen Molekülen ist entweder nur ein Kohlenstoffatom (wie z. B. Methanol, und Formiat) enthalten oder kein Kohlenstoffatom direkt mit einem anderen verbunden. Zu diesen Verbindungen zählen z. B. Trimethylamin, Methylamin und Dimethylamin. Die methanotrophen Bakterien können außerdem noch Methan nutzen. Hierzu dient das Enzym Methan-Monooxygenase (MMO), welches bei den Methylotrophen nicht vorhanden ist. Mit Hilfe des Enzyms MMO wird Methan zu Methanol oxidiert. Methanol wird dann weiter genutzt und die dabei gewonnene Energie auf die Atmungskette übertragen und ATP erzeugt. Einige Bakterienarten, wie z. B. Arten der Gattungen Methylobacter, Methylococcus und Methylosphaera sind zusätzlich in der Lage Stickstoff zu fixieren.

Stellung innerhalb der Methylotrophen Bearbeiten

Die methanotrophen Bakterien werden aufgrund von verschiedenen Merkmalen, wie Zellaufbau und Stoffwechsel in drei Gruppen, Gruppe I, II und X unterteilt. Die Methylococcaceae zählen zu der Gruppe I. Sie nutzen Einkohlenstoffverbindungen im Stoffwechsel mit Hilfe des Ribulosemonophosphatweg. Im Stoffwechsel der Gruppe II wird Kohlenstoff über den Serinweg fixiert. Arten der Familie Methylocystaceae zählen z. B. zu dieser Gruppe. Weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Form der inneren Membranen. In der Gruppe I sind sie in Stapeln angeordnet, in Typ II verlaufen sie hingegen parallel zur äußeren Zellmembran. Die Gruppe X ist wiederum eine Untergruppe der Gruppe I. Die Besonderheit bei diesen Bakterien ist die Fähigkeit neben Methan auch CO2 zu fixieren. Hierzu zählen die Gattungen Methylococcus und Methylocaldum.

Methylococcus capsulatus ist ein ungewöhnlicher Methanotropher vom Typ I, da es Formaldehyd über den Ribulosemonophosphatweg bildet, aber auch einige Enzyme des Serinweg besitzt, welcher typisch für Arten der Familie Methylocystaceae ist. Die DNA dieser Art hat einen relativ hohen GC-Gehalt, der eher für Methanotrophe vom Typ II charakteristisch ist. Fakultativ methylotrophe Bakterien sind nicht auf Einkohlenstoffverbindungen angewiesen, können sie aber zusätzlich nutzen, wie z. B. verschiedene Arten von Arthrobacter, Pseudomonas, Micrococcus und Bacillus.

Systematik Bearbeiten

Die Familie Methylococcaceae zählt zu der Ordnung Methylococcales der Gammaproteobacteria. Das Bakterium Crenothrix polyspora (auch unter dem Namen Brunnenfaden bekannt) ist ebenfalls in der Lage Methan zu oxidieren. Analysen seiner 16S rRNA-Sequenz zeigen die hohe Verwandtschaft mit der Art Methylobacter psychrophilus. Die Gattung Crenothrix wird daher in der ebenfalls zu der Ordnung Methylococcales zählenden Familie Crenotrichaceae geführt.

Es folgt eine Liste von einigen Gattungen der Methylococcaceae:

  • Methylobacter Bowman et al. 1993
  • Methylocaldum Bodrossy et al. 1998
  • Methylococcus Foster & Davis 1966
  • Methylicorpusculum Saidi-Mehrabad et al. 2020
  • Methylogaea Geymonat et al. 2011
  • Methylomagnum Khalifa et al. 2015
  • Methylomicrobium Bowman et al. 1995
  • Methylomonas (ex Leadbetter 1974) Whittenbury & Krieg 1984
  • Methyloparacoccus Hoefman et al. 2014
  • Methyloprofundus Tavormina et al. 2015
  • Methylosarcina Wise et al. 2001
  • Methylosoma Rahalkar et al. 2007
  • Methylosphaera Bowman et al. 1998
  • Methylothermus Tsubota et al. 2005
  • Methylovulum Iguchi et al. 2011

Quellen Bearbeiten

  1. Anna Hakobyan and Werner Liesack: Unexpected metabolic versatility among type II methanotrophs in the Alphaproteobacteria In: Biological Chemistry, 2020; Band 401, Ausgabe, S. 1469–1477. doi:10.1515/hsz-2020-0200
  2. Johannes C. G. Ottow: Mikrobiologie von Böden: Biodiversität, Ökophysiologie und Metagenomik, Springer Verlag, Heidelberg New York 2011, ISBN 3-642-00823-2.
  3. Hanson RS, Hanson TE (1996) Methanotrophic bacteria. Microbiol Rev 60: 439–471
  4. Nardia J. Baxter, Robert P. Hirt, Levente Bodrossy, Kornel L. Kovacs, Martin T. Embley, James I. Prosser, J. Colin Murrell: The ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase gene cluster of Methylococcus capsulatus (Bath). In: Archives of Microbiology. Band 177, Nr. 4, April 2002, ISSN 0302-8933, S. 279–289, doi:10.1007/s00203-001-0387-x (springer.com [abgerufen am 23. August 2023]).
  5. Stoecker, K. et al (2006): Cohn’s Crenothrix is a filamentous methane oxidizer with an unusual methane monooxygenase In: Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) 103 (7), S. 2363–2367; PMID 16452171; PMC 1413686 (freier Volltext) (engl.)
  6. J.P. Euzéby: List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature - Methylococcaceae, Stand September 2023
  7. Tessa Koumoundouros: Underwater Labyrinth Hidden Beneath Mexico Contains a Huge Swathe of Life. Auf: sciencealert vom 16. November 2023. Quelle: doi:10.1128/aem.01682-23, in: Applied and Environmental Microbiology.

Literatur Bearbeiten

  • Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker: Brock – Mikrobiologie. 11. Auflage. Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8274-0566-1
  • George M. Garrity: Bergey's manual of systematic bacteriology. 2. Auflage. Springer, New York, 2005, Volume 2: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria
  • 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. 2: Ecophysiology and Biochemistry ISBN 0-387-25492-7
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Veröffentlichungsdatum:
Methylococcaceae bilden eine Familie der Gammaproteobacteria und sind neben den Crenotrichaceae das einzige Mitglied der Ordnung Methylococcales Sie zahlen zu den methanotrophen Bakterien sie sind in der Lage mit Methan als einzige Kohlenstoffquelle fur den Aufbau der Zellsubstanz Assimilation und zum Energiegewinn zu wachsen Durch die Verwertung des Treibhausgases Methan sind sie okologisch sehr wichtig Der Entzug von Methan aus der Atmosphare durch den Stoffwechsel dieser Bakterien hat einen mildernden Effekt auf die Klimaerwarmung 1 MethylococcaceaeMikroskopische Aufnahme von Methylococcus capsulatusSystematikDomane Bakterien Bacteria Abteilung ProteobacteriaKlasse GammaproteobacteriaOrdnung MethylococcalesFamilie MethylococcaceaeWissenschaftlicher NameMethylococcaceaeWhittenbury amp Krieg 1984 Inhaltsverzeichnis 1 Merkmale 2 Stoffwechsel 3 Stellung innerhalb der Methylotrophen 4 Systematik 5 Quellen 6 LiteraturMerkmale BearbeitenDie Zellen der Arten der Methylococcaceae sind stabchen oder kokkenformig Teilweise treten Zellketten auf Einige Arten bilden cystenformige Korperchen als Ruhestadien Stoffwechsel BearbeitenDie Methylococcaceae zahlen zu den methanotrophen Bakterien eine Untergruppe der methylotrophen Bakterien Methylotrophe sind in der Lage Verbindungen die keine C C Bindungen aufweisen zu verwerten In diesen Molekulen ist entweder nur ein Kohlenstoffatom wie z B Methanol und Formiat enthalten oder kein Kohlenstoffatom direkt mit einem anderen verbunden Zu diesen Verbindungen zahlen z B Trimethylamin Methylamin und Dimethylamin 2 3 Die methanotrophen Bakterien konnen ausserdem noch Methan nutzen Hierzu dient das Enzym Methan Monooxygenase MMO welches bei den Methylotrophen nicht vorhanden ist Mit Hilfe des Enzyms MMO wird Methan zu Methanol oxidiert Methanol wird dann weiter genutzt und die dabei gewonnene Energie auf die Atmungskette ubertragen und ATP erzeugt Einige Bakterienarten wie z B Arten der Gattungen Methylobacter Methylococcus und Methylosphaera sind zusatzlich in der Lage Stickstoff zu fixieren Stellung innerhalb der Methylotrophen BearbeitenDie methanotrophen Bakterien werden aufgrund von verschiedenen Merkmalen wie Zellaufbau und Stoffwechsel in drei Gruppen Gruppe I II und X unterteilt Die Methylococcaceae zahlen zu der Gruppe I Sie nutzen Einkohlenstoffverbindungen im Stoffwechsel mit Hilfe des Ribulosemonophosphatweg Im Stoffwechsel der Gruppe II wird Kohlenstoff uber den Serinweg fixiert Arten der Familie Methylocystaceae zahlen z B zu dieser Gruppe Weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Form der inneren Membranen In der Gruppe I sind sie in Stapeln angeordnet in Typ II verlaufen sie hingegen parallel zur ausseren Zellmembran Die Gruppe X ist wiederum eine Untergruppe der Gruppe I Die Besonderheit bei diesen Bakterien ist die Fahigkeit neben Methan auch CO2 zu fixieren Hierzu zahlen die Gattungen Methylococcus und Methylocaldum Methylococcus capsulatus ist ein ungewohnlicher Methanotropher vom Typ I da es Formaldehyd uber den Ribulosemonophosphatweg bildet aber auch einige Enzyme des Serinweg besitzt welcher typisch fur Arten der Familie Methylocystaceae ist Die DNA dieser Art hat einen relativ hohen GC Gehalt der eher fur Methanotrophe vom Typ II charakteristisch ist 4 Fakultativ methylotrophe Bakterien sind nicht auf Einkohlenstoffverbindungen angewiesen konnen sie aber zusatzlich nutzen wie z B verschiedene Arten von Arthrobacter Pseudomonas Micrococcus und Bacillus Systematik BearbeitenDie Familie Methylococcaceae zahlt zu der Ordnung Methylococcales der Gammaproteobacteria Das Bakterium Crenothrix polyspora auch unter dem Namen Brunnenfaden bekannt ist ebenfalls in der Lage Methan zu oxidieren Analysen seiner 16S rRNA Sequenz zeigen die hohe Verwandtschaft mit der Art Methylobacter psychrophilus 5 Die Gattung Crenothrix wird daher in der ebenfalls zu der Ordnung Methylococcales zahlenden Familie Crenotrichaceae gefuhrt Es folgt eine Liste von einigen Gattungen der Methylococcaceae 6 Methylobacter Bowman et al 1993 Methylocaldum Bodrossy et al 1998 Methylococcus Foster amp Davis 1966 Methylicorpusculum Saidi Mehrabad et al 2020 Methylogaea Geymonat et al 2011 Methylomagnum Khalifa et al 2015 Methylomicrobium Bowman et al 1995 Methylomonas ex Leadbetter 1974 Whittenbury amp Krieg 1984 Methyloparacoccus Hoefman et al 2014 7 Methyloprofundus Tavormina et al 2015 Methylosarcina Wise et al 2001 Methylosoma Rahalkar et al 2007 Methylosphaera Bowman et al 1998 Methylothermus Tsubota et al 2005 Methylovulum Iguchi et al 2011Quellen Bearbeiten Anna Hakobyan and Werner Liesack Unexpected metabolic versatility among type II methanotrophs in the Alphaproteobacteria In Biological Chemistry 2020 Band 401 Ausgabe S 1469 1477 doi 10 1515 hsz 2020 0200 Johannes C G Ottow Mikrobiologie von Boden Biodiversitat Okophysiologie und Metagenomik Springer Verlag Heidelberg New York 2011 ISBN 3 642 00823 2 Hanson RS Hanson TE 1996 Methanotrophic bacteria Microbiol Rev 60 439 471 Nardia J Baxter Robert P Hirt Levente Bodrossy Kornel L Kovacs Martin T Embley James I Prosser J Colin Murrell The ribulose 1 5 bisphosphate carboxylase oxygenase gene cluster of Methylococcus capsulatus Bath In Archives of Microbiology Band 177 Nr 4 April 2002 ISSN 0302 8933 S 279 289 doi 10 1007 s00203 001 0387 x springer com abgerufen am 23 August 2023 Stoecker K et al 2006 Cohn s Crenothrix is a filamentous methane oxidizer with an unusual methane monooxygenase In Proceedings of the National Academy of Sciences USA PNAS 103 7 S 2363 2367 PMID 16452171 PMC 1413686 freier Volltext engl J P Euzeby List of Prokaryotic Names with Standing in Nomenclature Methylococcaceae Stand September 2023 Tessa Koumoundouros Underwater Labyrinth Hidden Beneath Mexico Contains a Huge Swathe of Life Auf sciencealert vom 16 November 2023 Quelle doi 10 1128 aem 01682 23 in Applied and Environmental Microbiology Literatur BearbeitenMichael T Madigan John M Martinko Jack Parker Brock Mikrobiologie 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