Purpurbakterien

Unter der Bezeichnung Purpurbakterien werden alle obligat oder fakultativ phototroph lebenden Proteobakterien zusammengefasst. Sie bilden keine monophyletische Gruppe sondern enthalten Vertreter aus den Klassen der Alpha-, Beta- und Gammaproteobacteria. Ihre für die Photosynthese verwendeten Pigmente (Bakteriochlorophylle und Carotinoide) waren namengebend und verleihen den Purpurbakterien eine auffällige, meist rötliche bis rotbraune Färbung. Ältere Literatur verwendet die Bezeichnung "Purpurbakterien" oft synonym für alle Proteobakterien. Dies ist heute nicht mehr üblich.

Die Purpurbakterien führen stets eine anoxygene Photosynthese aus, bei der im Gegensatz zur oxygenen Photosynthese von Cyanobakterien und Pflanzen kein Sauerstoff entsteht. Purpurbakterien sind meist sogar obligate Anaerobier. Die Bakterien verfügen nur über ein Photosystem. Sie benötigen für die Photosynthese deshalb Elektronendonoren, deren Redoxpotential niedriger liegt, als das von Wasser.

Man unterscheidet zwischen Schwefelpurpurbakterien und Nichtschwefelpurpurbakterien.

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Schwefelpurpurbakterien

Die Schwefelpurpurbakterien bilden die zwei Familien Ectothiorhodospiraceae und Chromatiaceae. Sie verwenden Schwefelwasserstoff (H₂S) bzw. Sulfid-Ionen (S²⁻) an Stelle von Wasser (H₂O) als Elektronendonor für die Reduktion von CO₂, weshalb auch kein Sauerstoff freigesetzt wird. Bei der Oxidation von Sulfid entsteht statt dessen elementarer Schwefel, den die Bakterien in Form von Schwefelkugeln im Zellinneren, im periplasmatischen Raum oder im Außenmedium (extrazellulär) ablagern. Bei Ablagerung im periplasmatischen Raum liegen die Schwefelkugeln somit zwar innerhalb der Zellwand, aber außerhalb der Zellmembran. Vertreter von Ectothiorhodospiraceae lagern die Schwefelkugeln stets extrazellulär, die dazugehörige Gattung Thiorhodospira allerdings sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle ab.

Der gespeicherte Schwefel kann bei H₂S-Mangel von den meisten Arten weiter zu Sulfat oxidiert werden. Viele Schwefelpurpurbakterien nutzen neben Sulfid oder elementarem Schwefel auch Thiosulfat oder Wasserstoff als Elektronendonor für die Photosynthese.
Man findet diese Bakterien in sauerstoffarmen Gewässern oder sauerstoffarmen Wasserschichten von Seen, aber auch in Schwefelquellen. Bei einem optimalen Verhältnis von H₂S und Lichtintensität in bestimmten Wasserschichten oder am Boden flacher Gewässer können Schwefelpurpurbakterien zur "Blüte" kommen und große Zelldichten erreichen. Viele Arten besitzen intrazelluläre Gasvesikel, mit deren Hilfe sie sich ohne größeren Energieaufwand in den für sie optimalen Wasserschichten aufhalten können. Einige Arten sind extrem halophil und verleihen neben einigen Archaeen Salz- und Natronseen die auffällige rötliche Farbe.

Nichtschwefelpurpurbakterien

Die Nichtschwefelpurpurbakterien sind physiologisch sehr vielfältig. Sie gehören stets den Alpha- oder Betaproteobacteria an und sind in der Lage, Photosynthese mit verschiedenen – darunter auch organischen – Verbindungen als Elektronendonoren zu betreiben. Man findet hier den ungewöhnlichen Stoffwechseltyp der Photoheterotrophie. Anders als ihr Name vermuten lässt, können viele Arten aber auch Sulfid – also eine Schwefelverbindung – als Elektronendonor für die Photosynthese verwenden. Die Fähigkeit der phototrophen Sulfidoxidation wurde lange Zeit übersehen, weil bereits geringe Sulfidkonzentrationen (< 1 mM) für die Bakterien toxisch sind. Manche Vertreter sind in der Lage, bei Lichtmangel durch Atmung oder auch Gärung zu wachsen. Die meisten Nichtschwefelpurpurbakterien können Stickstoff fixieren.

Die Purpurbakterien sind von den ebenfalls phototrophen Grünen Schwefelbakterien und den thermophilen Grünen Nichtschwefelbakterien zu unterscheiden.

Gattungen

Gattungen und einige der zur Zeit beschriebenen Arten der Schwefelpurpurbakterien (alle gehören zu den Gammaproteobacteria):

Gattungen der Nichtschwefelpurpurbakterien:

• Rhodobacter (begeißelte Stäbchen, Teilung durch binäre Spaltung)
• Rhodocyclus (ringförmige Zellen, auch Spirillen)
• Rhodoferax (gekrümmte Stäbchen)
• Rhodomicrobium (oval, peritrich begeißelt, bildet Zellfäden, Vermehrung durch Knospung)
• Rhodopila (Kokken, acidophil)
• Rhodopseudomonas, Rhodoplanes, Rhodobium (begeißelte Stäbchen, Teilung durch Knospung)
• Rhodospirillum, Phaeospirillum, Rhodovibrio, Rhodothalassium, Roseospira, Rhodospira (polar begeißelte Spirillen)
• Rhodovulum (ei- bis stäbchenförmig)
• Rubrivivax (gekrümmte Stäbchen)

Siehe auch

• Lichtsammelkomplex
• Antennenpigment