Archaebacteria. Crenarcheotae: Euryarcheotae. 1. Methanogene Bakterien. 2. Extrem Halophile Bakterien. 3. Sulfatreduzierer. 4. Zellwandlose Bakterien

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1 Archaebacteria -Mendosicutis, bezogen auf Zellwand Crenarcheotae: Sulfolobus Desulforococcus Thermoproteus Pyrudictium Euryarcheotae Methanospirillum Methanococcus Methanobacterium Methanosarcina Methanopyrus Halophile Methanogene Extrem Halophile Thermococcus Thermoplasmen Archae globus - Hauptgruppen 1. Methanogene Bakterien - Methan bildend aus einfachen niedermolekularen Stoffen ( CO 2 und H 2 ) - Anaerobe Atmung ( CO 2 als H-Akzeptor) - Vorkommen in Sümpfen (Methanblasen steigen auf, Irrlichter durch brennen) - In Pansen von Wiederkäuern - Biogasanlagen (Beheizung von Gewächshäusern mit anderen Bakterien) - Standen zur Urzeit am Anfang der Nahrungskette, heute am Ende - Gattung: Methanobacterium 2. Extrem Halophile Bakterien - aerob - optimal bei 12-23% NaCl, max bei 32% - in ausgetrockneten Seebereichen / Totes Meer - können Art von Fotosynthese leisten mit Purpurmembran (rote Pigmente durch Licht angeregt H + -Transport ATP-Produktion (Bacteriorhodopsin), primitiv, bei E-Mangel entstehen diese roten Flecke - Gattung: Halobacterium 3. Sulfatreduzierer - Die meisten Proteobacteria, einige auch Archea - Archaeoglobus - Hyperthermophil (bis 140 C lebensfähig) überleben den Autoklaven!!! - Primärproduzent: CO 2 und H 2 und Thiosulfat/Sulfat Biomasse - Anaerobe Sulfatatmung: produziert H 2 S 4. Zellwandlose Bakterien - Thermoplasma - Nur leicht veränderte CM, keine ZW - Z.B. auf brennenden Kohlenhalden 5. Thermoacidophile/Thermophile Bakterien - wachsen bei hohen Temperaturen ( C) - Acidophile kommen in sauren, heißen Gewässern vor, können Schwefel in H 2 S oder in SO 4 2- überführen - Können auch in CO 2 /CO und H 2 wachsen - In Kohleabbauhalden 1

2 - Desulforococcus, Thermoproteus - Sulfolobus: wächst bei 105 c (hyperthermophil) und ph 0,9; Primärproduzent von Biomasse aus 1) CO 2 + H 2 + S +O 2 oder 2) CO + S + O 2 - Organismen aus der frühen Erdentwicklung 2

3 Eubacteria/Bacteria Reiche nach Abspaltung: (fast alle gram (-)) Aquifex/Hydrogenobacter Thermotoga Grüne S-freie Bakterien Deinococcus /Thermus Spirochaeten Grüne S-Bakterien Flavobacterium/Bacterioides Planctomyces Chlamydien Gram (+) Cyanobacterien Purpurbacterien (gehören zu Proteobacterien) Gracilicutes / gram (-) Erste Abzweigungen a) Aquifex /Hydrogenobakter - tiefste Abzweigung der Eubacterien - hyperthemophil - obligat chemolithotroph - anaerob bis mikroaerophil - H 2 -Oxidation (daher der Name) - H 2, S oder S 2 O 3 - als H-Donatoren - NO 3 - als H-Akzeptor - Z.B. Aquifex pyrophilus (feuerfreundlich) b) Thermotoga - in heißen Quellen extrem thermophil - manche haben zusätzliche Hülle um ZW = Toga - keine DAP in Mureinsr - langkettige Dicarbonsr in Lipiden - chemoorganotroph 1. Oxyphotobacteria Gruppe: Cyanobacteria - ersten O 2 Produzenten, ähnlich Pflanzen, typisches Murein - phototroph, aerobe Photosynthese (pflanzenähnlich), Chlorophyll a/phykobiliproteine - kommen in Wasser oder feuchten warmen Böden vor - oft schleimbildend zum Zusammenhalt (auch Trichombildend) - Gasvakuolen helfen beim Schweben im Wasser zum Licht - Gleitende Bewegungen durch Schleim auf fester Oberfläche - N 2 -Fixierung an Heterocysten durch Nitrogenase (N 2 durch Poren abgegeben) - Bei Mangelzustand im Wasser ( N 2 /Phosphat) kommt es zu Massenentwicklung, wobei toxische Substanzen freiwerden - Symbiose mit Pilzen und Algen bilden Flechten - Gattungen: Anabena, Nostoc, Chlorococcus Gruppe: Prochlorales - Gattung Prochloron - Chlorophyll a +b (aber kein Vorläufer von Chloroplasten) - Extracelluläre Symbionten mariner Seescheiden - Gemeinsamer Vorfahre mit a + b Prochlorophyten mit a+b /Cyanobacterien a / Pflanzenchlorophyll a+b (rrna Analysen zeigen aber hier eher Homologien) 2. Anoxyphotobacteria - Anaerobe Fotosynthese (typ. Bakterienfotos.) rote Bakterienchlorophylle - Meist rot gefärbt, - In Süß oder Meerwasser vorkommend - Z.T. N 2 -Fixierung (Grund für mögliche Massenentwicklung über Schlammschichten der Gewässer, rötliche Schicht) - Kommen in verschiedenen Phyla vor (überwiegend bei gr-) 3

4 - Zur Fortbewegung begeißelt Gruppe: Grüne Schwefelbakterien (Chlorobiaceae, Chlorobacteriaceae) - Gattung: Chlorobium - Oliv bis grün gefärbt, Schwefel wird außerhalb der Zelle gelagert (Zwischenprodukte) - Anaerob lebend, brauchen aber Licht ( auch H 2 S wird benötigt) Gruppe: Schwefelfreie grüne Bakterien (Chloroflexaceae) - Gattung: Chloroflexus, Heliothrix (lebt symbiontisch) - Grün gefärbt, langgestreckte Zellen - Oft in heißen Quellen vorkommend - Gleitende Fortbewegung - Bilden Filamente Gruppe: Schwefelfreie Purpurbakterien (Athiorhodaceae, Rhodospirillaceae) - Gattungen: Rhodospirillum. Rhodobacter, Rhodocyclus, Rhodomicrobium - Rot-braun-gefärbt - Keine Schwefelablagerungen, obwohl H 2 S genutzt Gruppe: Schwefelhaltige Purpurbakterien (Thiorhodaceae, Chromatiaceae) - Gattungen: Chromatium, Thiospirillum - Rot bis braun gefärbt - Schwefel als Zwischenprodukt i.d.r. als Zwischenprodukt in der Zelle abgelagert (als S-Granula) Gruppe: Heliobakterien gr+ Unterschiede in der Photosynthese: Oxyphotobacteria Anoxyphotobacteria Pigmente Chlorophyll a, Phycobiline Bacteriochlorophylle, Carotinoide e-donator Wasser H 2 S, H 2, organische Substanzen Abgabe Sauerstoff (S), manchmal nichts Beispiele Cyanobacterien Purpurbakterien Bedingungen aerob anaerob 3. Gleitende Bakterien - gleitende Bewegung ohne Geißeln Zweig: Cyanobacterien Zweig: Flavobacterium/Bacteroides - Gattungen: Cytophaga, Flavobacterium, Bacteroides - Im wesentlichen nur heterotrophe Organismen - Cytophaga: Abbau schwer angreifbarer Stoffe (Lignin, Zellulose, Chitin, Agar-Agar), orange-gelbe Kolonien - Flexibacter: fischpathogen Zweig: Proteobakterien - Myxobacterium: bilden als einzige Bakterien Fruchtkörper aus, 0,1-0,5 mm, haben zusätzlich Myxosporen (abgekugelt mit einer dicken Hülle, scheiden bakteriolytische Enzyme aus), rot-orange/rot Kolonien - Beggiatoa: filamentös, ähnlich Cyanobakterien, aber kein Chlorophyll, in H 2 S reichen Biotopen 4. Planctomyces - Zellen, die keine Zellwand haben 5. Deinococcus / Thermus Zweig: Deinococcus - thermophil, in heißen Quellen vorkommend - sind eigentlich gram(-), haben aber dicke Mureinschicht, erscheinen, deswegen in der Gramfärbung als gram(+) - Bsp.: D. radiourans unempfindlich gegen Radioaktivität, tolle Reparatursysteme schwer Mutanten herzustellen Zweig: Thermus - heterotroph 6. Spirochaeten - schraubig gewunden, stark beweglich - Axialfilament = Bündel von periplasmatischen Fibrillen - Z.T. pathogen; in hochviskösen Geweben beweglich - Spirochaeta plicatilis: heterotophes Wachstum in Sedimenten und Gewässern - Treponema pallidum: Erreger der Syphillis - Borrelia recurrentis: Erreger des Läuse-Rückfallfiebers (auch von Zecken übertragen) - Borrelia burgdorferi: Erreger der Lyme-Krankheit (Holzbock) 4

5 - Leptospira interrogans: Leptospirosen bei Haustieren (Aufnahme über schlecht gechlortes Wasser in Schwimmbädern, Kleiderbügelförmig) 5

6 7. Proteobakterien Zweig: Scheidenumhüllte Bakterien ( sheated b.) - können fellartige Belege in Gewässern verursachen - in nährstoffreichen Gewässern vorkommend - können sich auf allen möglichen glatten Oberflächen anheften - Zellen können z.t Scheide verlassen und dann Geißeln bilden, mit denen sich fortbewegen - Sphaerorotilus natans = Abwasserpilz Zweig: Sprossende Bakterien ( budding b.) - lebender Zellfortsatz zwischen Mutter und Tochter - Hyphomicrobium: anspruchslos, braucht wenig O 2 Zweig: Bakterien mit Anhängen (prosthecate b.) - bilden einen Stil aus lebenden Material, mit dem sie sich anheften können (Caulobacter) - Bei anderen Gattungen Ausbildung eines Exkretstils (totes Zellmaterial), können sich damit aber nicht festsetzen (Gallionella) Zweig: Spirillen und andere gebogene Bakterien - schraubenförmig gebogen, starre Zellform und nicht beweglich - Spirillum - Aquaspirillum (typischer Wasserbewohner) - Azospirillum (N 2 -fixierend, mit Pflanzenwurzeln locker assoziiert) Zweig: Gebogene Bakterien - Campylobacter: verursacht Durchfall und Abort bei Tieren; Übertragung durch nicht pasteurisierte Milch auf Menschen - Bdello (= Egel ) vibrio: recht klein und mit Geißel, kann andere Bakterien befallen (v.a. gram (-) und auflösen und sich in diesen vermehren (Eindringen über periplasmatischen Raum) - Spirosoma: unbeweglich und gekrümmt, kommen hauptsächlich im Wasser vor Zweig: Aerobe Stäbchen und Kokken - Pseudomonas: polar begeißelt, Abbau vieler Stoffe, z.b. KW, Detergenzien, Herbizide, Benzin und andere Umweltchemikalien; in einzelnen Fällen pflanzenpathogen, verursacht blau-grünen Wundeiter - Xanthomonas: produziert gelbe Pigmente (xanthos=gelb); pflanzenpathogen - Azotobacter: peritrich begeißelt, freilebend und N 2 -fixierend, hat aber auch Ca 2+ - Bedarf, bildet auch dickwandige Cysten - Rhizobium: Knöllchenbakterium, N 2 -fixierend, symbiontisch lebend besonders oft mit Leguminosen - Agrobacterium: pflanzenpathogen, verursacht Pflanzenkrebs (Tumorbildung nur wenn T i -Plasmid vorhanden ist; tumorinduzierend) - Acetobacter: gehört zu EssigsrBakterien und ist peritrich begeißelt - Gluconobacter: gehört zu EssigsrBakterien und ist polar begeißelt - Brucella: tierpathogen Fehlgeburt bei Rindern u.a. Tieren - Neisseria: Kokken, z.b. N. gonorrhoede Trippererreger - Methylococcus: methylotroph, können C 1 -Verbindungen verwerten Zweig: fakultativ anaerobe Stäbchen - könnten unter Luftabschluß gären, z.b. Ameisensr-Gärung - vielfach peritrich begeißelt - im Darm vorkommend, deswegen Enterobacterien oder Enterobacteriaceae - Escherichia coli: Fäkalanzeiger im Trinkwasser, selten pathogen (Reisediarrhoe) - Shigella: Ruhrerreger - Salmonella typhi: Erreger des Typhus; Salmonella: Paratyphus, Enteritis (TPE-Erreger); Verbreitung über verschmutztes Wasser oder Lebensmittel - Serratia, zählt zu Enterobacterien, lebt aber nicht im Darm, lebhaft gefärbt durch Pigment Prodigiosin - Yersinia: Yersinia pestis = Pesterreger in Zentralasien noch vorkommend, Übetragung durch Flöhe Ratten Mensch = Beulenpest; Übertragung von Mensch zu Mensch = Tröpfcheninfektion = Lungenpest (schlimmer) - Proteus: Vorkommen bei Fäulnis, in klinischen Bereich auf Wunden Zweig: Vibrionen und Verwandte - Vibrio: kommaförmig, z.b. Vibrio cholerae = Erreger der Cholera, bei schwerem Befall Symptome erst sehr spät schneller Tod (heutzutage nur noch abgeschwächter Erreger vorkommend) - Fotobakterien: lumniszierend, von Tiefseeorganismen kultiviert Zweig: Chemolithotrophe Bakterien - CO 2 als C-Quelle verwendet - Oxidation von anorganischen Stoffen als Energiequelle - Nitrosoma und Nitrobacter: Oxidation von Stickstoffverbindung - Thiobacillus und Acidithiobacillus: Oxidation von Schwefelverbindungen (H 2 S und S zu SO 4 2- ); oft acidophil, manchmal bei ph=1 noch Wachstum, Einsatz zur Laugung von Armerzen Zweig: Sulfat und Schwefelreduzierer - anaerob; Sulfatatmung; organische Stoffe als C- und E-Quelle, in Gewässern und Sedimenten vorkommend - Desulfovibrio: SO 4 2- zu H 2 S reagiert mit Eisen zu FeS = schwarz 6

7 Zweig: Rickettsien - obligate Zellparasiten; Vermehrung nur in lebenden Zellen, nur Bsp. Kultivierung in Hühnereiern; sehr klein, fast wie Viren, typ. BakterienSW, induzieren Interferonbildung, hochpathogen (Forscher nach 4 Jahren tot) Zweig: Endosymbiontische Bakterien - nur in lebenden Tieren (Nematoden, Insekten) auffindbar - in 10% aller Insekten - extra- oder intracellulär als Partikel vorkommend - versorgen die Insekten mit Nährstoffen, v.a. bei einseitiger Ernährung wichtig - bilden z.t auch Hormonvorstufen für Larvenentwicklung - man versucht Bakterien abzutöten, um Insekten zu töten 8. Gram (+) Bakterien / Firmicutes Zweig: Asporogene Kokken - Micrococcus: kugelförmig, keine Sporenbildung, in der Luft vorkommend, nicht pathogen, saprophytisch, z.b. Micrococcus flavus - Staphylococcus: S. aureus = Eitererreger - Lactococcus: L. lactis in Milch zur Milchsäuerung benutzt - Leuconostoc: benutzt für Milchstarterkulturen Zweig: Endosporenbildende Stäbchen und Kokken - Bacillus: aerobe Keime z.b. B. subtilis = Heubacillus - Clostridium: anaerob, C. botulinum bildet Botulinum-Toxin = stärkstes Lebensmittelgift (1mg tötet Menschen); C.tetanis = Erreger des Tetanus Zweig: Asporogene Stäbchen - bilden keine Sporen - Lactobacillus = Milchsr-Bakterien Herstellung von Sauerteig, Silage, Sauerkraut, z.b. L. plantarum - Listeria: z.t. pathogene Arten, die Listeriosen hervorrufen Zweig: Aktinobacteria (Thallobakteria) - Corynebakterium: keulenförmig, C. diphteriae = Erreger der Diphterie - Mycobacterium (Mykolsäuren): M. tuberculosis - Norcardia: lange verzweigte Fäden - Aktinomyces/Streptomyces: Ausbildung von 2 Mycelienarten: a) Substratmycel bildet sich im Agar aus; b) Luftmycel wachsen über OF in Luft; bilden Geruchsstoff = Geospin = typ. Bodengeruch; Antibiotikabildner Zweig: Mollicutes /Mycoplasmen - Zellwandlos; haben nur eine CM Resistenz gegen Penicillin, vielgestaltig, L-Formen, erscheinen in der Gramfärbung gram (-), obwohl keine ZW; lichtmikroskopisch kaum sichtbar - Kleines Genom, kleine spiegeleiartige Kolonien - Haben z.t auch Steroidbedarf - Saprophytisch oder parasitäre Lebensweise - M. pneumoniae = Grippeartiger Effekt, sehr langer Rekonvaleszenz -Phase 7