Caulobacteraceae

Caulobacteraceae

Caulobacter crescentus

Systematik
Klassifikation:Lebewesen
Domäne:Bakterien (Bacteria)
Abteilung:Proteobacteria
Klasse:Alphaproteobacteria
Ordnung:Caulobacterales
Familie:Caulobacteraceae
Wissenschaftlicher Name
Caulobacteraceae
Henrici & Johnson 1935
Gattungen
  • Asticcacaulis
  • Brevundimonas
  • Caulobacter
  • Nitrobacteria
  • Phenylobacterium

Die Caulobacteraceae sind eine Familie innerhalb der Alphaproteobacteria. Alle Vertreter sind aerob, benötigen also freien Sauerstoff für den Stoffwechsel und sind chemoorganotroph. Sie kommen in oligotrophen Gewässern vor.

Dimorpher Lebenszyklus

Schwärmerzelle (oben) und sessile Zelle von Caulobacter

Die Zellen einiger Arten der Gattungen Asticcacaulis, Caulobacter und Brevundimonas besitzen Prostheken (Prosthecae), hierbei handelt es sich um Ausstülpungen der Zelle, bestehend aus der Zellwand außen und Zellmembran-umhülltem Zytoplasma innen.

Außer bei der Gattung Asticcacaulis dienen die Prostheken als Stiele, mit deren Hilfe sich die Bakterien an ein Substrat anheften können. Hierbei findet man eine Besonderheit bei der Zellteilung, welche bei Caulobacter besonders intensiv untersucht wurde: Eine bestielte Zelle bildet durch Querteilung eine längliche Tochterzelle ohne Stiel. Diese dem Stiel gegenüber befindliche Tochterzelle bildet eine Flagelle am freien Ende aus, wodurch sie sich nach der Zellteilung und Abtrennung von der Mutterzelle frei schwimmend bewegen kann. Daher spricht man auch von Schwärmerzellen. Die Schwärmerzelle bleibt eine Zeit lang aktiv beweglich, bis sie ihrerseits wieder einen Stiel ausbildet und sich an ein Substrat anheftet, also sessil wird. Dieser dimorphe Lebenszyklus tritt auch bei der Gattung Planctomyces auf.

Der ökologische Vorteil dieses Dimorphismus liegt darin, dass einerseits die Bakterien sessil leben können und somit in einem fließenden Medium ständig Nährstoffe herangeführt und Stoffwechselprodukte abgeführt werden, dass aber andererseits durch die Schwärmer eine Verbreitung möglich ist.

Die Zellen der Gattungen Asticcacaulis besitzen ebenfalls Prostheken, allerdings haften die Zellen nicht mit den Fortsätzen an dem Untergrund. Das Haftorgan befindet sich bei dieser Gattung direkt am Pol der Zelle.[1] Die Art Asticcacaulis biprosthecum besitzt zwei Prostheken.

Die Prostheken können auch der Nahrungsaufnahme dienen, indem sie die Zelloberfläche vergrößern. Ein großes Oberflächen-Volumen-Bakterien verbessert die Fähigkeit zu der Aufnahme von Nährstoffen und der Abgabe von Stoffwechselendprodukten die nicht mehr genutzt werden.[2]

Kurzbeschreibung einiger Gattungen

Die Vertreter sind streng respiratorisch und auf Sauerstoff angewiesen (aerob), O2 dient als einziger terminaler Elektronen Akzeptor für das Wachstum.[3] Bei den Gattungen Caulobacter, Asticcacaulis und Brevundimonas wurde im Labor bei Anwesenheit von Glucose der Entner-Doudoroff-Weg im Stoffwechsel zur Energiegewinnung nachgewiesen.

  • Caulobacter: Mehr oder weniger stäbchenförmige, bestielte Zellen mit einer Größe im Bereich von 0,4 – 0,6 × 1 – 2 µm.
  • Asticcacaulis: Die Zellen sind stäbchenförmig und besitzen Prostheken. Diese sind nicht mit dem Grund verbunden, die Zellen haften vielmehr mit den Polen durch Ausscheidung einer Haftsubstanz am Substrat. Die Zellgröße liegt innerhalb von 0,5 – 0,7 × 1 – 3 µm.
  • Brevundimonas: Einige Arten sind ebenfalls bestielt. Die Zellen sind ca. 0,4 – 0,5 × 1 – 2 µm groß und stäbchenförmig.
  • Phenylobacterium: Die Zellen sind stäbchenförmig oder kokkoid. Die Zellengröße liegt im Bereich von 0,7 – 1,0 × 1,0 – 2,0 µm. Flagellen oder Geißeln sind nicht vorhanden, die Zellen sind nicht beweglich.

Systematik

Die Familie Caulobacteraceae[4] zählt zu der Ordnung Caulobacterales. Caulobacterales ist die Typusordnung der Alphaproteobacteria.[3] Mit wenigen Ausnahmen beschreiben die Caulobacterales eine phylogenetisch klar abgegrenzte Linie. Die Typusgattung, sowohl der Ordnung Caulobacterales als auch der Familie Caulobacteraceae, ist Caulobacter und wurde bereits 1935 mit der Typusart Caulobacter vibriodes beschrieben.[4] Zu der Ordnung zählen außer den Caulobacteraceae noch die Familien Maricaulaceae und Hyphomonadaceae.

Einige Gattungen und Arten dieser Familie (Stand Oktober 2022):[5]

  • AquidulcibacterCai et al. 2018
    • A. paucihalophilusCai et al. 2018
  • AsticcacaulisPoindexter 1964
    • A. benevestitusVasilyeva et al. 2006
    • A. biprostheciumPate et al. 1973
    • A. endophyticusZhu et al. 2014
    • A. excentricusPoindexter 1964
    • A. solisilvaeKim et al. 2013
    • A. taihuensisLiu et al. 2005
  • BrevundimonasSegers et al. 1994 emend. Abraham et al. 1999
    • B. abyssalisTsubouchi et al. 2013
    • B. albaPoindexter 1964
    • B. albigilvaPham et al. 2016
    • B. aurantiaca(ex Poindexter 1964) Abraham et al. 1999
    • B. aveniformisRyu et al. 2007
    • B. bacteroidesPoindexter 1964 (Approved Lists 1980)
    • B. basaltisChoi et al.
    • B. bullata(Gray and Thornton 1928) Kang et al. 2009
    • B. denitrificansTsubouchi et al. 2014
    • B. diminuta(Leifson and Hugh 1954) Segers et al., 1994
    • B. faecalisScotta et al. 2012
    • B. halotoleransAbraham et al. 2010
    • B. humiDahal and Kim 2018
    • B. intermedia(Poindexter 1964) Abraham et al. 1999
    • B. kwangchunensisYoon et al. 2006
    • B. lentaYoon et al. 2007
    • B. mediterraneaFritz et al. 2005
    • B. naejangsanensisKang et al. 2009
    • B. nasdaeLi et al. 2004
    • B. poindexteraeAbraham et al. 2010
    • B. staleyiAbraham et al. 2010
    • B. subvibrioides(Poindexter 1964) Abraham et al. 1999
    • B. terraeYoon et al. 2006
    • B. vancanneytiiEstrela and Abraham 2010
    • B. variabilis(Poindexter 1989) Abraham et al. 1999
    • B. vesicularis(Büsing et al. 1953) Segers et al. 1994
    • B. viscosaWang et al. 2012
  • CaulobacterHenrici and Johnson 1935
    • C. daechungensisJin et al. 2013
    • C. flavusSun et al. 2015
    • C. fusiformisPoindexter. 1964
    • C. ginsengisoliLiu et al. 2011
    • C. henriciiPoindexter 1964
    • C. hibisciMoya et al. 2017
    • C. mirabilisAbraham et al. 2008
    • C. profundusJin et al. 2014
    • C. rhizosphaeraeSun et al. 2017
    • C. segnis(Urakami et al. 1990) Abraham et al. 1999
    • C. vibrioidesHenrici and Johnson 1935
  • PhenylobacteriumLingens et al. 1985
    • P. aquaticumJo et al. 2016
    • P. compostiWeon et al. 2008
    • P. conjunctumAbraham et al. 2008
    • P. desertiKhan et al. 2017
    • P. falsumTiago et al. 2005
    • P. haematophilumAbraham et al. 2008
    • P. hankyongenseChoi et al. 2018
    • P. immobileLingens et al. 1985
    • P. koreenseAslam et al. 2005
    • P. kunshanenseChu et al. 2015
    • P. lituiformeKanso and Patel 2004
    • P. muchangponenseOh and Roh 2012
    • P. panacisFarh et al. 2016
    • P. terraeKhan et al. 2019
  • PseudaquidulcibacterLiu et al. 2022
    • P. saccharophilusLiu et al. 2022
  • TerricaulisVieira et al. 2020
    • T. silvestrisVieira et al. 2020

Quellen

  1. GERHART DREWS: Ilb. Submikroskopische Cytologie der prokaryotischen Zelle In: Erwin Bünning, Heinz Ellenberg, Karl Esser, Hermann Merxmüller, Peter Sitte: Fortschritte der Botanik, 1966. Springer Berlin, Heidelberg. doi:10.1007/978-3-642-94945-6
  2. Michael T. Madigan, John M. Martinko, David A. Stahl, David P. Clark: Brock Mikrobiologie, 13. Auflage. Pearson, München u. a. O. 2013, ISBN 978-3-86894-144-9.
  3. a b George M. Garrity, Julia A. Bell, Timothy Lilburn: Class I. Alphaproteobacteria class. nov. In: Don J. Brenner, Noel R. Krieg, James T. Staley (Hrsg.): Bergey’s Manual® of Systematic Bacteriology. 2. Auflage. Band 2: The Proteobacteria. Part C The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria. Springer US, Boston, MA 2005, ISBN 0-387-24145-0, S. 1–574, doi:10.1007/0-387-29298-5_1.
  4. a b A. T. Henrici, D. E. Johnson: Studies of Freshwater Bacteria. II. Stalked Bacteria, a New Order of Schizomycetes. In: Journal of Bacteriology. Band 30, Nr. 1, 1935, ISSN 0021-9193, S. 61–93, PMID 16559821, PMC 543637 (freier Volltext).
  5. J. P. Euzéby: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. (Caulobacteraceae)

Literatur

  • 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. Band 2: The Proteobacteria Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteabacteria. 2. Auflage. Springer, New York 2005, ISBN 0-387-24145-0.

Weblinks

Commons: Caulobacteraceae – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Caulobacter crescentus is a gram negative, oligotropic, dimorphic alphaproteobacterium that is recognizable by its eponymous crescent shape.