Proteobakterien – Vielfalt, Merkmale und Bedeutung gramnegativer Bakterien

Proteobakterien: Vielfalt, Merkmale und Bedeutung gramnegativer Bakterien – von Krankheitserregern bis Stickstofffixierern, molekulare Einordnung und ökologische Rollen erläutert.

Die Proteobakterien sind ein Hauptstamm von Bakterien.

Sie sind gramnegative Bakterien. Das bedeutet, dass sie den violetten Farbstoff im Protokoll der Gram-Färbung nicht beibehalten.

Bei einem Gram-Färbetest wird nach dem Kristallviolett ein Gegenfarbstoff (üblicherweise Safranin) hinzugefügt, der alle gramnegativen Bakterien rosa färbt.

Der Test selbst ist nützlich, um zwei verschiedene Arten von Bakterien auf der Grundlage der strukturellen Unterschiede ihrer Zellwände zu klassifizieren.

Zu den Proteobakterien gehören eine Vielzahl von Krankheitserregern, wie z.B. Escherichia coli, Salmonellen, Vibrio, Helicobacter und viele andere bemerkenswerte Gattungen.

Andere sind freilebend und umfassen viele der Bakterien, die für die Stickstofffixierung verantwortlich sind. Die Gruppe wird in erster Linie über die Sequenzen der ribosomalen RNA (rRNA) definiert.

Die meisten Mitglieder sind fakultativ oder obligatorisch anaerob, chemoautotroph und heterotroph, aber es gibt zahlreiche Ausnahmen.

In diesem Phylum gibt es Alphaproteobakterien, die im marinen Plankton weit verbreitet sind. Sie können über 10% der mikrobiellen Gemeinschaft im offenen Ozean ausmachen.

Eigenschaften und Zellwandaufbau

Proteobakterien besitzen die typische Gram-negativ-Struktur: eine dünne Peptidoglykan-Schicht zwischen der Cytoplasmamembran und einer äußeren Membran. Diese äußere Membran enthält Lipopolysaccharide (LPS), die eine wichtige Rolle für die Virulenz mancher Pathogene spielen und beim Menschen als Endotoxin wirken können. Die Zellformen variieren stark und reichen von kugelig (kokkoid) über stäbchenförmig bis zu spiralförmig.

Stoffwechselvielfalt

Die Proteobakterien zeichnen sich durch extrem große stoffwechselbiologische Vielfalt aus. Innerhalb des Stamms finden sich:

• Chemoheterotrophe Bakterien, die organische Substrate als Energie- und Kohlenstoffquelle nutzen (z. B. viele Enterobacteriaceae).
• Chemoautotrophe Arten, die anorganische Verbindungen oxidieren (z. B. einige Nitrosomonas spp.).
• Anoxygene phototrophe Bakterien (z. B. einige Purpurbakterien), die Licht für die Energiegewinnung nutzen ohne Sauerstoff freizusetzen.
• Organismen mit wechselnden Lebensweisen: aerobe, fakultativ anaerobe und obligat anaerobe Stoffwechseltypen sind vertreten.

Klassifikation und moderne Systematik

Die Einteilung der Proteobakterien erfolgt traditionell in mehrere Klassen: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria und Epsilonproteobacteria (und in neueren Studien auch weitere Gruppen). Die Gruppierung basiert überwiegend auf Sequenzvergleichen der 16S-rRNA und ganzer Genome. In der aktuellen Systematik wird diskutiert, den Phylum-Namen zu aktualisieren (z. B. Vorschläge wie „Pseudomonadota“), doch die Bezeichnung Proteobakterien ist weiterhin weit verbreitet.

Ökologische Bedeutung

Proteobakterien sind in fast allen Lebensräumen der Erde präsent und übernehmen viele ökologische Funktionen:

• Stickstoffkreislauf: Beispiele sind Stickstofffixierer (z. B. Rhizobium) und nitrifizierende Bakterien.
• Sulfat- und Schwefelstoffwechsel: Sulfatreduzierende und -oxidierende Vertreter tragen zum Schwefelkreislauf bei.
• Marines Ökosystem: Alphaproteobakterien (z. B. SAR11-Gruppe) gehören zu den häufigsten Mikroorganismen im Ozean und beeinflussen Kohlenstoff- und Nährstoffflüsse.
• Bioremediation: Viele Proteobakterien können Schadstoffe abbauen (z. B. Pseudomonas spp.) und werden in der Umwelttechnik genutzt.

Medizinische und wirtschaftliche Relevanz

Mehrere wichtige Krankheitserreger gehören zu den Proteobakterien, darunter Escherichia coli und Salmonellen, die Lebensmittelinfektionen verursachen können, sowie Vibrio (z. B. Cholera) und Helicobacter, das mit Magengeschwüren assoziiert ist. Die äußere Membran und insbesondere LPS sind oft entscheidend für Inflammation und septische Reaktionen.

Gleichzeitig werden Proteobakterien in der Landwirtschaft (z. B. als Bioinokulanten zur Stickstoffbindung) und in der Biotechnologie (z. B. für den Abbau organischer Schadstoffe oder die Produktion von Enzymen) genutzt.

Beispiele für Gattungen und Gruppen

• Alphaproteobacteria: Rhizobium, Rickettsia (Verwandtschaft zur mitochondrialen Abstammung), diverse marine Gruppen.
• Betaproteobacteria: Nitrosomonas, Neisseria.
• Gammaproteobacteria: Escherichia, Salmonellen, Pseudomonas, Vibrio, Familien wie Enterobacteriaceae und Pseudomonadaceae.
• Deltaproteobacteria: viele räuberische und sulfatreduzierende Bakterien (z. B. Desulfovibrio).
• Epsilonproteobacteria: Campylobacter, Helicobacter (mit Bedeutung für Gastrointestinalerkrankungen).

Zusammenfassung

Proteobakterien sind ein äußerst vielfältiger und ökologisch bedeutender Stamm gramnegativer Bakterien. Sie umfassen harmlose Umweltbewohner, wichtige Symbionten und ernste Krankheitserreger. Ihre Einordnung beruht heute vor allem auf molekularen Daten (rRNA und Genomsequenzen), und ihr breites Spektrum an Stoffwechselwegen macht sie sowohl zu Schlüsselfiguren in natürlichen Stoffkreisläufen als auch zu nützlichen Werkzeugen in Industrie und Forschung.

Fragen und Antworten

F: Was sind Proteobakterien?

F: Sind Proteobakterien gram-negative oder gram-positive Bakterien?

F: Was ist das Gram-Färbeprotokoll?

F: Wie unterscheidet das Gram-Färbeprotokoll zwischen gram-negativen und gram-positiven Bakterien?

F: Was sind einige bemerkenswerte Beispiele für Krankheitserreger, die zum Stamm der Proteobacteria gehören?

F: Sind alle Proteobakterien Bakterien, die Krankheitserreger sind?

F: Was sind Alphaproteobakterien und wo kann man sie finden?

Suche nach Buchstaben