Informatie

4.3.3: Proteobacteriën - Biologie


leerdoelen

  • Beschrijf de unieke kenmerken van elke klasse binnen de phylum Proteobacteria: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria en Epsilonproteobacteria
  • Geef een voorbeeld van een bacterie in elke klasse van Proteobacteria

In 1987 suggereerde de Amerikaanse microbioloog Carl Woese (1928-2012) dat een grote en diverse groep bacteriën die hij "paarse bacteriën en hun verwanten" noemde, zou moeten worden gedefinieerd als een afzonderlijke phylum binnen het domein Bacteria op basis van de gelijkenis van de nucleotide sequenties in hun genoom.1 Deze meest diverse van de Gram-negatieve bacteriële phyla kreeg vervolgens de naam Proteobacteria. Het bevat veel bacteriën die deel uitmaken van de normale menselijke microbiota, evenals veel pathogenen. Binnen het phylum hebben de bacteriën een grote verscheidenheid aan metabolische vermogens, ecologische rollen en cellulaire kenmerken. Misschien is het enige kenmerk dat ze allemaal gemeen hebben, dat ze Gram-negatief zijn. De Proteobacteria zijn verder onderverdeeld in vijf klassen: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria en Epsilonproteobacteria. Voorbeelden van de alfaproteobacteriën en gammaproteobacteriën worden hieronder gegeven.

Alfaproteobacteriën

Onder de Alphaproteobacteriën bevinden zich de rickettsia's, die obligate intracellulaire pathogenen zijn, wat betekent dat een deel van hun levenscyclus moet plaatsvinden in andere cellen die gastheercellen worden genoemd. Als het niet in een gastheercel groeit, Rickettsia buiten de gastheercel metabool inactief zijn. Ze kunnen hun eigen adenosinetrifosfaat (ATP) niet synthetiseren en zijn daarom afhankelijk van cellen voor hun energiebehoeften. Zoals eerder in het hoofdstuk vermeld, is deze groep bacteriën zeer nauw verwant aan de voorouders van mitochondriën, zoals blijkt uit deze kenmerken.

Rickettsia spp. omvatten een aantal ernstige menselijke pathogenen. Bijvoorbeeld, R. rickettsii veroorzaakt Rocky Mountain Spotted Fever, een levensbedreigende vorm van meningo-encefalitis (ontsteking van de vliezen die de hersenen omhullen). R. rickettsii infecteert teken en kan op mensen worden overgedragen via een beet van een geïnfecteerde teek (Figuur (PageIndex{1})).

Een ecologisch belangrijk voorbeeld van de alfaproteobacteriën is: rhizobium. Zoals vermeld in de vorige paragraaf, Rhizobium vormt een symbiotische relatie met peulvruchten (planten zoals bonen, erwten en klaver) en zet via een proces dat stikstofbinding wordt genoemd atmosferische stikstof om in een vorm die bruikbaar is voor de plant. Voorafgaand aan de ontwikkeling van kunstmatige meststoffen, was vruchtwisseling tussen peulvruchten en andere gewassen een van de belangrijkste manieren waarop stikstof aan gewassen werd geleverd.

Gammaproteobacteriën

De meest diverse klasse van gramnegatieve bacteriën is Gammaproteobacteriën, en deze omvat een aantal menselijke pathogenen. Bijvoorbeeld een groot en divers gezin, Pseudomonaceae, omvat het geslacht Pseudomonas. Binnen dit geslacht is de soort P. aeruginosa, een ziekteverwekker die verantwoordelijk is voor diverse infecties in verschillende delen van het lichaam. P. aeruginosa is een strikt aerobe, niet-fermenterende, zeer beweeglijke bacterie. Het infecteert vaak wonden en brandwonden, kan de oorzaak zijn van chronische urineweginfecties en kan een belangrijke oorzaak zijn van luchtweginfecties bij patiënten met cystische fibrose of patiënten aan mechanische ventilatoren. Infecties door P. aeruginosa zijn vaak moeilijk te behandelen omdat de bacterie resistent is tegen veel antibiotica en een opmerkelijk vermogen heeft om biofilms te vormen. Andere vertegenwoordigers van Pseudomonas omvatten de fluorescerende (gloeiende) bacterie P. fluorescens en de bodembacteriën P. putida, dat bekend staat om zijn vermogen om xenobiotica (stoffen die niet van nature in levende organismen worden geproduceerd of aangetroffen) af te breken.

Enterobacteriaceae is een grote familie van enterische (darm)bacteriën die behoren tot de Gammaproteobacteriën. Ze zijn facultatief anaëroben en kunnen koolhydraten fermenteren. Binnen deze familie onderscheiden microbiologen twee verschillende categorieën. De eerste categorie wordt de coliformen genoemd, naar de prototypische bacteriesoorten, Escherichia coli. Coliformen kunnen lactose volledig fermenteren (d.w.z. met de productie van zuur en gas). De tweede categorie, niet-coliformen, kan lactose niet of alleen onvolledig fermenteren (waarbij zuur of gas wordt geproduceerd, maar niet beide). De niet-coliformen omvatten enkele opmerkelijke menselijke pathogenen, zoals: Salmonella spp., Shigella spp., en Yersinia pestis.

E coli is misschien wel de meest bestudeerde bacterie sinds het voor het eerst werd beschreven in 1886 door Theodor Escherich (1857-1911). Veel soorten E coli zijn in mutualistische relaties met mensen. Sommige stammen produceren echter een potentieel dodelijk toxine, Shiga-toxine genaamd, dat celmembranen in de dikke darm perforeert en bloederige diarree en peritonitis (ontsteking van de binnenbekleding van de buikholte) veroorzaakt. Ander E coli stammen kunnen reizigersdiarree veroorzaken, een minder ernstige maar zeer wijdverbreide ziekte.

Proteobacteriële fototrofen

Een grote groep proteobacteriën is fototroof. Dit omvat de paarse of groene bacteriën die fotosynthese uitvoeren met behulp van bacteriochlorofylen, groene, paarse of blauwe pigmenten die lijken op chlorofyl in planten. Sommige van deze bacteriën hebben een variërende hoeveelheid rode of oranje pigmenten die carotenoïden worden genoemd. Hun kleur varieert van oranje tot rood tot paars tot groen (Figuur (PageIndex{4})), en ze zijn in staat om licht van verschillende golflengten te absorberen. Traditioneel worden deze bacteriën ingedeeld in zwavel- en niet-zwavelbacteriën; ze worden verder onderscheiden door kleur. In tegenstelling tot de cyanobacteriën die zuurstof produceren wanneer ze fotosynthetiseren, voeren deze proteobacteriën allemaal anoxygene fototrofie uit. Velen kunnen organische (heterotrofie) of koolstofdioxide (autotrofie) gebruiken om hun koolstof te verkrijgen.

Samenvatting

  • Proteobacteriën is een stam van gramnegatieve bacteriën die in de jaren tachtig door Carl Woese werd ontdekt op basis van homologie van nucleotidesequenties.
  • Proteobacteriën worden verder ingedeeld in de klassen alfa-, bèta-, gamma-, delta- en epsilonproteobacteriën, waarbij elke klasse afzonderlijke orden, families, geslachten en soorten heeft.
  • Alfaproteobacteriën zijn oligotrofen. De rickettsia's zijn obligate intracellulaire pathogenen, voeden met cellen van gastheerorganismen; ze zijn metabolisch inactief buiten de gastheercel. Sommige Alphaproteobacteria kunnen atmosferische stikstof omzetten in nitrieten, waardoor stikstof bruikbaar wordt voor andere vormen van leven.
  • Gammaproteobacteriën zijn de grootste en meest diverse groep Proteobacteriën. Velen zijn menselijke pathogenen die aerobe of facultatieve anaëroben zijn. Sommige Gammaproteobacteriën zijn: enterisch bacteriën die coliform of niet-coliform kunnen zijn. Escherichia coli, een lid van Gammaproteobacteria, is misschien wel de meest bestudeerde bacterie.
  • Sommige proteobacteriën zijn anoxygene fototrofen.

Voetnoten

  1. 1 CR Woese. "Bacteriële evolutie." Microbiologische beoordeling 51 nee. 2 (1987): 221-271.
  2. 2 H. Reichenbach. "Myxobacteriën, producenten van nieuwe bioactieve stoffen." Tijdschrift voor industriële microbiologie en biotechnologie 27 nee. 3 (2001): 149-156.
  3. 3 S. Suerbaum, P. Michetti. “Helicobacter pylori infectie." New England Journal of Medicine 347 nee. 15 (2002)::1175-1186.

Bijdrager

  • Nina Parker, (Shenandoah University), Mark Schneegurt (Wichita State University), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Central New Mexico Community College) en Brian M. Forster (Saint Joseph's University) met vele bijdragende auteurs. Originele inhoud via Openstax (CC BY 4.0; gratis toegang op https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


Bekijk de video: Alpha-proteobacteria (Januari- 2022).