Proteobakteerit – gramnegatiivinen bakteeriryhmä, E. coli & Salmonella
Tutustu proteobakteereihin — gramnegatiivisiin bakteereihin kuten E. coli ja Salmonella: rakenne, Gram‑värjäys, taudinaiheuttajat ja niiden merkitys ympäristössä.
Proteobakteerit ovat suuri ja monimuotoinen bakteerikanta, joka sisältää sekä ympäristössä eläviä lajeja että ihmisille ja eläimille merkittäviä patogeeneja.
Gram-negatiivinen rakenne ja värjäys
Ne ovat gramnegatiivisia bakteereja. Tämä tarkoittaa, että niiden soluseinässä on ohut peptidoglykaanikerros ja sen ulkopuolella oleva ulkokalvo, joka sisältää lipopolisakkarideja (LPS). Tämän rakenteen vuoksi gramnegatiiviset bakteerit eivät säilytä kristallivioletilla tehtyä värjäystä Gram-värjäysprotokollassa.
Gram-värjäystestissä kristallivioletin jälkeen lisätään vastaväri (yleensä safraniini), joka värjää kaikki gramnegatiiviset bakteerit vaaleanpunaiseksi. Testin avulla voidaan luokitella kaksi erilaista bakteerityyppiä niiden soluseinien rakenteellisten erojen perusteella.
Luokittelu ja merkittäviä sukuja
Proteobakteerit määritellään pääosin ribosomaalisen RNA:n (rRNA) sekvenssien perusteella, ja ne jaetaan useisiin luokkiin, kuten Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria ja Epsilonproteobacteria. Ryhmään kuuluu monenlaisia taudinaiheuttajia, kuten Escherichia coli, Salmonella, Vibrio, Helicobacter ja monet muut merkittävät suvut. Lisäksi proteobakteereihin kuuluvat monia ympäristön kannalta tärkeitä ja symbioottisia sukuja.
Metabolinen monimuotoisuus
Proteobakteerit ovat poikkeuksellisen metabolisesti monipuolisia. Joidenkin lajien aineenvaihdunta on pääosin heterotrofaattista (ne käyttävät orgaanista ainetta energianlähteenä), kun taas toiset ovat kykeneviä kemoautotrofiaan (käyttävät epäorgaanisia aineita energiantuotantoon) tai fotoautotrofiaan. Alkuperäisessä tekstissä sanottiin, että "Useimmat jäsenet ovat fakultatiivisesti tai pakollisesti anaerobisia, kemoautotrofisia ja heterotrofisia, mutta on olemassa lukuisia poikkeuksia." Tarkennuksena: proteobakteerien joukossa on sekä aerobeja, fakultatiivisesti anaerobeja että obligaatteja anaerobeja, ja joukkoon kuuluu sekä kemoautotrofeja että heterotrofeja sekä valon avulla energiaa käyttävien (fototrofi) ryhmiä.
Ekologinen rooli
Monet proteobakteerit osallistuvat keskeisesti ravinteiden kiertoon: ne osallistuvat hiilen, typen ja rikin kiertoon, typensidontaan (esimerkiksi rhizobium-tyyppiset symbiontit juurissa), rikkien hapettumiseen tai pelkistymiseen sekä orgaanisen aineen hajotukseen. Tähän heimoon kuuluu alfaproteobakteereja, joita esiintyy laajalti meriplanktonissa. Niiden osuus avomeren mikrobiyhteisöstä voi olla yli 10 prosenttia; esimerkiksi SAR11-ryhmään kuuluva Pelagibacter on yksi maailman yleisimmistä mikro-organismeista.
Terveys- ja talousmerkitys
Escherichia coli ja Salmonella ovat hyvin tunnettuja terveysuhkia: ne aiheuttavat ruoansulatuskanavan infektioita, E. coli voi myös aiheuttaa virtsatieinfektioita ja septikemiaa. Vibrio-lajit, kuten Vibrio cholerae, voivat aiheuttaa epidemioita. Monet proteobakteerit ovat myös antibioottiresistenssin kannalta merkittäviä — resistenssi leviää sekä kliinisissä että ympäristön populaatioissa.
Tutkimus ja sovellukset
Proteobakteereita tutkitaan laajasti sekä perustutkimuksessa että sovelluksissa: ne ovat malli-organismeja (esim. Escherichia coli laboratorioissa), niitä hyödynnetään bioteknologiassa (bioremediaatio, teolliset entsyymit) ja niiden genetiikka on avainasemassa mikrobien toiminnan ymmärtämisessä. Lisäksi mitochondrioiden alkuperäteoria liittää mitokondriot proteobakteereihin (erityisesti alphaproteobakteerien kantaan), mikä tekee ryhmästä keskeisen evolutiivisen näkökulman.
Muorfologia ja genominen vaihtelu
Proteobakteerit ovat muodoltaan moninaisia: joukossa on sauvamaisia, kaarevia ja spiraalimaisia lajeja. Genomit vaihtelevat kooltaan ja geeneiltään suuresti, mikä heijastaa niiden erilaistunutta elintapaa ja sopeutumista erilaisiin ympäristöihin.
Yhteenvetona proteobakteerit muodostavat laajan, taksonomisesti ja toiminnallisesti monimuotoisen ryhmän, jolla on suuri ekologinen, lääketieteellinen ja teollinen merkitys. Niiden luokittelu perustuu pääasiassa rRNA-sekvensseihin, mutta myös genomin laajempi vertailu ja fenotyyppinen tieto täydentävät ymmärrystä tästä tärkeästä bakteeriryhmästä.
Gramnegatiivisen soluseinän rakenne
Grampositiiviset ja negatiiviset bakteerit eroavat toisistaan pääasiassa soluseinärakenteensa perusteella.
Luokitus
- Proteobakteerit: Purppurabakteerit ja niiden sukulaiset
- alfa-alajako (violetit ei-rikkibakteerit, rhizobakteerit, Agrobacterium, Rickettsiae, Nitrobacter).
- beeta-alajako (Rhodocyclus, (jotkut) Thiobacillus, Alcaligenes, Spirillum, Nitrosovibrio).
- gamma-alajako (suolistoperäiset bakteerit, fluoresoivat pseudomonadit, violetit rikkibakteerit, Legionella, (jotkin) Beggiatoa-bakteerit).
- delta-alajako (Rikin ja sulfaatin pelkistimet (Desulfovibrio), Myxobacteria, Bdellovibrio).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat proteobakteerit?
V: Proteobakteerit ovat bakteerien pääheimo.
K: Ovatko Proteobakteerit gramnegatiivisia vai grampositiivisia bakteereja?
V: Proteobakteerit ovat gramnegatiivisia bakteereja.
K: Mikä on Gram-värjäysprotokolla?
V: Gram-värjäysprotokolla on testi, jota käytetään kahden eri bakteerityypin luokitteluun niiden soluseinien rakenteellisten erojen perusteella.
K: Miten Gram-värjäysprotokolla erottaa gramnegatiiviset ja grampositiiviset bakteerit toisistaan?
V: Gramnegatiiviset bakteerit eivät säilytä Gram-värjäysprotokollassa käytettyä violettia väriainetta, ja kristallivioletin jälkeen lisätään vastavärjäys (yleensä safraniini), joka värjää kaikki gramnegatiiviset bakteerit vaaleanpunaiseksi.
Kysymys: Mitkä ovat joitakin merkittäviä esimerkkejä patogeeneistä, jotka kuuluvat Proteobakteerien heimoon?
V: Merkittäviä esimerkkejä proteobakteerien heimoon kuuluvista taudinaiheuttajista ovat Escherichia coli, Salmonella, Vibrio ja Helicobacter.
K: Ovatko kaikki Proteobacteria-bakteerit taudinaiheuttajia?
V: Ei, kaikki Proteobakteerit eivät ole bakteerien taudinaiheuttajia. Toiset ovat vapaasti eläviä, ja niihin kuuluu monia typen sidonnasta vastaavia bakteereja.
K: Mitä ovat alfaproteobakteerit ja missä niitä esiintyy?
V: Alfaproteobakteerit ovat proteobakteeriryhmä, jota esiintyy laajalti meriplanktonissa ja joka voi muodostaa yli 10 prosenttia avomeren mikrobiyhteisöstä.
Etsiä