Acetobacter

Eine mikrobielle Biorealm-Seite über die Gattung Acetobacter

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Acetobacter diazotrophicus-Zellen, die durch ein schleimartiges Material zusammengehalten werden, das im Inneren des Zuckerrohrgewebes gefunden wurde, das von diesem Bakterium besiedelt wurde. Von der Universität von Arizona

Klassifikation

Taxa höherer Ordnung:

Bakterien; Proteobakterien; Alphaproteobakterien; Rhodospirillales; Acetobacteraceae

Spezies:

Acetobacter calcoaceticus; Acetobacter cerevisiae; Acetobacter cibinongensis; Acetobacter diazotrophicus; Acetobacter estunensis; Acetobacter indonesiensis; Acetobacter lovaniensis; Acetobacter malorum; Acetobacter orientalis; Acetobacter orleanensis; Acetobacter pasteurianus; Acetobacter peroxydans; Acetobacter polyoxogenes; Acetobacter pomorum; Acetobacter subgen. Acetobacter aceti; Acetobacter syzygii; Acetobacter tropicalis; Acetobacter sp.

NCBI: Taxonomy Genome

Description and Significance

Acetobacter-Bakterien, wie Acetobacter diazotrophicus, die aus Kaffeepflanzen oder Zuckerrohr isoliert werden können, sind säureproduzierende, stickstofffixierende Bakterien. Die Beziehung zwischen A. diazotrophicus und Zuckerrohr, die erstmals in Brasilien beobachtet wurde, war der erste Bericht über eine nützliche symbiotische Beziehung zwischen Gräsern und Bakterien durch Stickstofffixierung. Stickstoff fixierende Bakterien sind in der modernen Landwirtschaft von großer Bedeutung – die Nutzung dieser Bakterien würde die derzeitige Abhängigkeit von Stickstoffdüngern verringern, was sich positiv auf das Ökosystem und die Gesundheit von Menschen und anderen Tieren auswirken würde. Andere Stämme finden sich in Proben von japanischem Reisessig (komesu) oder unpoliertem Reisessig (kurosu).

Genomstruktur

Acetobacter-Bakteriengenome müssen derzeit noch sequenziert werden.

Zellstruktur und Stoffwechsel

Acetobacter ist ein obligat aerobes, stickstofffixierendes Bakterium, das dafür bekannt ist, durch Stoffwechselprozesse Säure zu produzieren. Während alle stickstofffixierenden Bakterien Nitrogenase enthalten, um atmosphärisches Stickstoffgas als Quelle für die metabolische Biosynthese zu nutzen, schützen verschiedene stickstofffixierende Mikroorganismen die sauerstoffempfindlichen Mikroorganismen auf unterschiedliche Weise vor Sauerstoffeinwirkung. A. diazotrophicus wurde als interessant bezeichnet, weil er die Stickstofffixierung unter aeroben Bedingungen durchführt. Er benötigt Sauerstoff für die Produktion großer Mengen von ATP, das für die Stickstofffixierung erforderlich ist; allerdings ist wenig über den Mechanismus oder das System bekannt, das die Nitrogenase unter aeroben Bedingungen schützt. A. diazotrophicus ist ein Pflanzenendophyt und soll in der Lage sein, etwa die Hälfte seines fixierten Stickstoffs in einer Form auszuscheiden, die Pflanzen nutzen können.

Ökologie

Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Zuckerrohrstängels
mit Acetobacter diazotrophicus-Besiedlung.
Von der Universität von Arizona

Acetobacter-Bakterien können in symbiotischen Beziehungen mit vielen verschiedenen Pflanzen, wie Zuckerrohr und Kaffeepflanzen, sowie in gärendem Essig gefunden werden. Endophyten sind Prokaryoten, die sich mit Pflanzen verbinden, indem sie deren inneres Gewebe besiedeln. Bei vielen dieser Bakterien wurde beobachtet, dass sie das Pflanzenwachstum fördern, aber die Mechanismen hinter dieser Beziehung sind noch nicht vollständig geklärt. Nachstehend finden Sie eine Tabelle der Orte, an denen A. diazotrophicus gefunden werden kann.

Essig

In Japan sind der polierte Reisessig komesu und der unpolierte Reisessig kurosu traditionelle Würzmittel, die durch Verzuckerung von Reis, alkoholische Fermentation und Oxidation von Ethanol zu Essigsäure hergestellt werden. Die traditionelle und am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung dieser Essige ist die statische Oberflächen-Essigsäuregärung: Eine alkoholische Flüssigkeit mit Essig, Moromi genannt, wird in abgedeckten Behältern fermentiert, um eine bakterielle Kontamination zu verhindern; nach einigen Tagen bedeckt ein Krepp-Pellikel aus Essigsäurebakterien, die im Allgemeinen zur Gattung Acetobacter gehören, die Moromi-Oberfläche, und die Gärung wird etwa einen Monat lang fortgesetzt. Schwachsäureacetat ist ein typisches Produkt des mikrobiellen Stoffwechsels und ist für seine zytotoxischen Wirkungen wie die Wachstumshemmung bekannt. Dies hängt mit der „schwach lipophilen Natur der undissoziierten Säure zusammen, die es dem Molekül ermöglicht, die Zytoplasmamembran zu passieren“ (Steiner und Sauer 2001). Es wird angenommen, dass diese Molekülbewegung Ionengradienten auslöst, die interne Acetatkonzentration erhöht und/oder die natürlichen Prozesse der Membran stört. Es sind nur wenige Mikroorganismen bekannt, die relativ resistent gegen hohe Acetatkonzentrationen sind; Bakterien der Gattungen Acetobacter und Gluconobacter, die beide in der statischen Essiggärung verwendet werden, sind zwei der bekanntesten Essigsäurebakterien (Steiner und Sauer 2001).

Allgemein:

• Die Universität von Arizona: Bedeutung der biologischen Stickstofffixierung

Zellstruktur und Metabolismus:

• Flores-Encarnacion, M., M. Contreras-Zentella, L. Soto-Urzua, G. R. Aguilar, B. E. Baca, and J. E. Escamilla. 1999. „Das Atmungssystem und die diazotrophe Aktivität von Acetobacter diazotrophicus PAL5“. Journal of Bacteriology, Bd. 181, Nr. 22. Amerikanische Gesellschaft für Mikrobiologie. (6987-6995)

Ecology:

• Muthukumarasamy, R., G. Revathi, S. Seshadri, and C. Lakshminarasimhan. 2002. „GluconAcetobacter diazotrophicus (syn. Acetobacter diazotrophicus), ein vielversprechender diazotropher Endophyt in den Tropen.“ Current Science, vol. 83, no. 2. (137-145)

Vinegar

• Nanda, Kumiko, Mariko Taniguchi, Satoshi Ujike, Nobuhiro Ishihara, Hirotaka Mori, Hisayo Ono, und Yoshikatsu Murooka. 2001. „Charakterisierung von Essigsäurebakterien in der traditionellen Essigsäuregärung von Reisessig (komesu) und unpoliertem Reisessig (kurosu), hergestellt in Japan“. Angewandte und Umweltmikrobiologie, Bd. 67, Nr. 2. American Society for Microbiology. (986-990)
• Steiner, Peter und Uwe Sauer. 2001. „Proteine, die während der Anpassung von Acetobacter aceti an hohe Acetatkonzentrationen induziert werden“. Applied and Environmental Microbiology, vol. 67, no. 12. American Society for Microbiology. (5474-5481)