Acetobacter

Een Microbiële Biorealm-pagina over het geslacht Acetobacter

Elektronenmicrografie van Acetobacter diazotrophicus-cellen bijeengehouden door een slijmachtig materiaal, gevonden in het suikerrietweefsel dat door deze bacterie was gekoloniseerd. Van de Universiteit van Arizona

Classificatie

Hogere orde taxa:

Bacteriën; Proteobacteriën; Alphaproteobacteriën; Rhodospirillales; Acetobacteraceae

Soorten:

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-bacteriën, zoals Acetobacter diazotrophicus die uit koffieplanten of suikerriet kan worden geïsoleerd, zijn zuurproducerende, stikstoffixerende bacteriën. De relatie A. diazotrophicus-suikerriet, voor het eerst waargenomen in Brazilië, was in feite de eerste melding van een gunstige symbiotische relatie tussen grassen en bacteriën door stikstoffixatie. Stikstoffixerende bacteriën zijn belangrijk in de moderne landbouw – exploitatie van deze bacteriën zou de huidige afhankelijkheid van stikstofmeststoffen verminderen, wat positieve resultaten zou hebben voor het ecosysteem en de gezondheid van mensen en andere dieren. Andere stammen kunnen worden aangetroffen in monsters van Japanse rijstazijn (komesu) of ongepolijste rijstazijn (kurosu).

Genoomstructuur

Acetobacter bacteriële genomen moeten momenteel nog worden gesequencet.

Celstructuur en metabolisme

Acetobacter is een obligaat aërobe, stikstoffixerende bacterie waarvan bekend is dat zij als gevolg van stofwisselingsprocessen zuur produceert. Hoewel alle stikstoffixerende bacteriën nitrogenase bevatten om atmosferisch stikstofgas te kunnen gebruiken als bron voor metabole biosynthese, beschermen verschillende stikstoffixerende micro-organismen de zuurstofgevoelige micro-organismen op verschillende manieren tegen blootstelling aan zuurstof. A. diazotrophicus wordt interessant genoemd omdat hij stikstoffixatie uitvoert onder aërobe omstandigheden. Hij heeft zuurstof nodig voor de productie van grote hoeveelheden ATP die nodig zijn voor stikstoffixatie; er is echter weinig bekend over het mechanisme of systeem dat de nitrogenase onder aërobe omstandigheden beschermt. A. diazotrophicus is een endofyt voor planten en zou in staat zijn om ongeveer de helft van zijn gefixeerde stikstof uit te scheiden in een vorm die planten kunnen gebruiken.

Ecology

Electronenmicrofoto van een suikerrietstengel
met Acetobacter diazotrophicus kolonisatie.
Van de Universiteit van Arizona

Acetobacter-bacteriën kunnen worden aangetroffen in symbiotische relaties met veel verschillende planten, zoals suikerriet en koffieplanten, en in gistende azijn. Endofyten zijn prokaryoten die zich met planten associëren door hun inwendige weefsels te koloniseren. Van veel van deze bacteriën is waargenomen dat zij de groei van planten bevorderen, maar de mechanismen achter deze relatie zijn nog niet volledig begrepen. Hieronder volgt een tabel met plaatsen waar A. diazotrophicus kan worden aangetroffen.

Azijn

In Japan zijn de gepolijste rijstazijn komesu en de ongepolijste rijstazijn kurosu traditionele smaakmakers die worden gemaakt door middel van versuikering van rijst, alcoholfermentatie, en oxidatie van ethanol tot azijnzuur. De traditionele en meest gebruikelijke methode voor de produktie van deze azijnsoorten wordt de statische oppervlakte-azijnzuur- gisting genoemd: een alcoholische vloeistof met azijn, moromi genaamd, wordt gefermenteerd in overdekte recipiënten om bacteriële besmetting te voorkomen; na enkele dagen bedekt een crêpe pellicle van azijnzuurbacteriën, die over het algemeen tot de Acetobacter geslachten behoren, het oppervlak van de moromi en laat men de fermentatie ongeveer een maand voortduren. Zwak zuur acetaat is een typisch produkt van het microbieel metabolisme en staat bekend om zijn cytotoxische effecten zoals de vertraging van de groei. Dit houdt verband met de “zwakke lipofiele aard van het ongebonden zuur dat de molecule in staat stelt het cytoplasmamembraan te passeren” (Steiner en Sauer 2001). Aangenomen wordt dat deze verplaatsing van moleculen ionengradiënten doet ontstaan, de interne acetaatconcentratie verhoogt en/of de natuurlijke processen van het membraan verstoort. Van zeer weinig micro-organismen is bekend dat zij relatief resistent zijn tegen hoge concentraties acetaat; bacteriën in de geslachten Acetobacter en Gluconobacter, die beide worden gebruikt bij de gisting van statische azijn, zijn twee van de bekendste azijnzuurbacteriën (Steiner en Sauer 2001).

Algemeen:

• The University of Arizona: Importance of Biological Nitrogen Fixation

Cell Structure and Metabolism:

• Flores-Encarnacion, M., M. Contreras-Zentella, L. Soto-Urzua, G. R. Aguilar, B. E. Baca, and J. E. Escamilla. 1999. “Het ademhalingssysteem en de diazotrofe activiteit van Acetobacter diazotrophicus PAL5.” Journal of Bacteriology, vol. 181, no. 22. Amerikaanse Vereniging voor Microbiologie. (6987-6995)

Ecology:

• Muthukumarasamy, R., G. Revathi, S. Seshadri, and C. Lakshminarasimhan. 2002. “GluconAcetobacter diazotrophicus (syn. Acetobacter diazotrophicus), een veelbelovende diazotrofe endofyt in de tropen.” Current Science, vol. 83, no. 2. (137-145)

Vinegar

• Nanda, Kumiko, Mariko Taniguchi, Satoshi Ujike, Nobuhiro Ishihara, Hirotaka Mori, Hisayo Ono, and Yoshikatsu Murooka. 2001. “Karakterisering van azijnzuurbacteriën in traditionele azijnzuurfermentatie van rijstazijn (komesu) en ongepolijste rijstazijn (kurosu) geproduceerd in Japan.” Toegepaste en Milieumicrobiologie, vol. 67, no. 2. American Society for Microbiology. (986-990)
• Steiner, Peter and Uwe Sauer. 2001. “Proteins induced during adaptation of Acetobacter aceti to high acetate concentrations.” Toegepaste en Milieumicrobiologie, vol. 67, no. 12. American Society for Microbiology. (5474-5481)