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Lexikon der Biologie: Purpurbakterien

Purpurbakterien, Rhodospirillineae, früher in künstlichen (praktischen) Systemen Unterordnung der phototrophen Bakterien (Rhodospirillales, Unterklasse Anoxyphotobacteria) mit 2 Familien (Schwefelpurpurbakterien [Chromatiaceae und Ectothiorhodospiraceae] und schwefelfreie Purpurbakterien [Rhodospirillaceae]). Die Arten weisen unterschiedliche Zellformen auf, von kokkenförmig bis netzbildend; die Einteilung erfolgte hauptsächlich nach den morphologischen und physiologischen Eigenschaften. Durch Carotinoide (= Antennenpigmente) sind die Zellen gelblich, bräunlich oder rötlich (purpur) gefärbt, selten durch Bakteriochlorophyll grünlich. Bewegliche Formen besitzen eine polare oder subpolare Begeißelung (Bakteriengeißel). Der gesamte Photosyntheseapparat der Purpurbakterien ist auf vesikulären, tubulären oder lamellären intracytoplasmatischen Membranen lokalisiert, die sich durch Einstülpungen der Cytoplasmamembran entwickeln (Gegensatz grüne Schwefelbakterien). Bis auf wenige Ausnahmen ist Bakteriochlorophyll a das Hauptpigment im Photosyntheseapparat (Ausnahmen: Bakteriochlorophyll b bei Thiocapsa pfennigii, Blastochloris [Rhodopseudomonas] viridis; Bakteriochlorophylle). Alle Purpurbakterien können einfache organische Substrate (z.B. Acetat, Succinat) als Wasserstoffdonor (für Reduktionsäquivalente) und Kohlenstoffquelle nutzen. Die Schwefelpurpurbakterien gewinnen die Reduktionsäquivalente hauptsächlich von reduzierten Schwefelverbindungen (z.B. H2S, H2SO3, S°). Viele Stämme verwerten auch molekularen Wasserstoff (H2) als Wasserstoffdonor und können (bei einem Mangel an gebundenem Stickstoff) molekularen Stickstoff fixieren. Unter bestimmten Bedingungen können die Purpurbakterien auch photolithoautotroph (Photolithotrophie) wachsen, als Elektronendonor dienen molekularer Wasserstoff oder zweiwertige Eisenverbindungen. Kohlendioxid wird dabei im Calvin-Zyklus fixiert. Alle Purpurbakterien besitzen einen sehr ähnlichen phototrophen Stoffwechsel mit nur einem Photosystem (phototrophe Bakterien). Viele Purpurbakterien sind fakultativ phototroph und können mit organischen Substraten einen aeroben Atmungsstoffwechsel und zum Teil auch einen anaeroben Gärungsstoffwechsel im Dunkeln durchführen. Unter aeroben Bedingungen wird kein Photosyntheseapparat gebildet. Anaerob, auch im Dunkeln, entwickeln sich die Photosynthesemembranen; ihre Anzahl ist meist von der Lichtintensität abhängig. Bei hoher Lichteinstrahlung werden (z.B. bei Rhodospirillum rubrum) wenige Vesikel mit den Komponenten des Photosyntheseapparats gebildet, bei schwachem Licht kann dagegen die ganze Zelle mit Vesikeln ausgefüllt sein. – Molekulargenetische Untersuchungen ergaben, daß die Purpurbakterien 3 „phylogenetischen Zweigen“ der Proteobacteria zuzuordnen sind. Die schwefelfreien Purpurbakterien der α- und β-Unterklasse und die Schwefelpurpurbakterien der γ-Unterklasse der Proteobakterien ( vgl. Abb. ). Die phototrophen Vertreter jeder Abstammungslinie weisen höhere molekulare Ähnlichkeit (Ähnlichkeitskoeffizient) zu den heterotrophen Vertretern des gleichen „Zweigs“ auf als zu den phototrophen Arten der anderen „Zweige“. Durch die Neuordnung mußte in einigen Fällen auch der Gattungsnahme geändert werden ( vgl. Tab. ). Nach einem Vergleich der Gene, die für die Photosynthese verantwortlich sind, könnte die Photosynthese ihren Anfang bei den Purpurbakterien genommen haben. Dann sollen die grünen Schwefelbakterien, die grünen schwefelfreien Bakterien und anschließend die Heliobakterien und die früher als „Blaualgen“ bezeichneten Cyanobakterien gefolgt sein. Diese Ergebnisse widersprechen jedoch der gängigen Annahme, daß die grünen Bakterien die ersten photosynthetisch aktiven Organismen gewesen seien. Deisenhofer (J.), Huber (R.)

G.S.



Purpurbakterien

Molekulare Ähnlichkeiten zwischen Purpurbakterien und einigen nicht-phototrophen Nächstverwandten (schwarze Kreise). α – δ = Unterklassen des Protobakterienzweigs der gramnegativen Bakterien. Veraltete Gattungsnamen der phototrophen Bakterien ( vgl. Tab. ) wurden durch die neuen Namen ersetzt. Abk. der Gattungsnamen: R. = Rhodospirillum, Rps. = Rhodopseudomonas, Rhc. = Rhodocyclus, Rhob. = Rhodobacter, Rhom. = Rhodomicrobium, Blast. = Blastochloris.

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