Грамотрицательные аэробные палочки и кокки
В девятом издании Определителя бактерий Берги все прокариоты распределены по группам, не имеющим таксономического статуса.
Группа 4 - грамотрицательные аэробные палочки и кокки - представлена 8 семействами.
К семейству Pseudomonadaceae относятся одиночные прямые или слегка изогнутые подвижные палочки. Движение осуществляется с помощью полярно расположенных жгутиков. Типичные представители семейства объединены в род Pseudomonas . Это в основном облигатно аэробные хемоорганогетеротрофы , потребляющие широкий набор органических соединений. Некоторые представители рода могут получать энергию также за счет окисления молекулярного водорода или окиси углерода, т.е. являются факультативными хемолитотрофами . Описаны виды, использующие в качестве конечного акцептора электронов нитраты, т.е. способные существовать факультативно аэробно .
Представители рода Pseudomonas повсеместно распространены в природе. Они постоянные обитатели воздуха, почв, морских и пресных вод, илов, сточных вод, где им принадлежит активная роль в минерализации органических веществ. Многие виды образуют водорастворимые и флюоресцирующие пигменты. Последние привлекли к себе внимание в связи с тем, что из них выделили вещества, обладающие антибиотической активностью против грибов, дрожжей, грамположительных и грамотрицательных эубактерий . Ряд видов Pseudomonas используют в микробиологической промышленности для получения различных органических соединений: кислот (пировиноградной, глюконовой, альфа-кетоглутаровой), аминокислот (глутаминовой, аспарагиновой, валина и др.), ферментов (аспарагиназы, пероксидазы). Некоторые виды вызывают заболевания растений и животных.
Семейство Azotobacteraceae объединяет виды, имеющие крупные клетки, склонные к изменению морфологии в зависимости от возраста культуры и условий культивирования. Среди представителей этого семейства встречаются подвижные и неподвижные формы. Бактерии рода Azotobacter образуют цисты . Хемоорганогетеротрофы . Способны активно фиксировать молекулярный азот. Облигатные аэробы . Обитают в почве, воде и на поверхности растений. Азотобактер - первый аэробный микроорганизм, для которого была показана способность фиксировать молекулярный азот.
В состав семейства Rhizobiaceae входят виды, во многих отношениях сходные с таковыми семейства Pseudomonadaceae , но отличающиеся от них плеоморфизмом, а также способностью вызывать разрастание тканей, приводящее к образованию клубеньков и галлов на корнях или стеблях различных видов растений. В род Rhizobium (клубеньковые бактерии) объединены бактерии, вызывающие образование клубеньков на корнях бобовых растений и способные фиксировать азот в условиях симбиоза с ними.
Клубеньковые бактерии проникают через корневые волоски в корневую систему растения и стимулируют деление тетраплоидных клеток корня, приводящее к образованию клубенька. В нем происходит интенсивное размножение бактерий. В молодых клубеньках большинство бактериальных клеток имеют форму палочек. В процессе последующего развития наблюдается образование клеток неправильной формы (бактероидов), в которых и происходит активная фиксация N2. Бактериоды можно рассматривать как дифференцированные формы, приспособленные для наилучшего осуществления определенной функции. В первую очередь это связано с контролированием поступления в бактероиды молекулярного кислорода, которое осуществляется с помощью находящегося в клубеньках леггемоглобина, цитоплазматического гемопротеина, в синтезе которого участвуют растение и бактерии. Апогемоглобин (белок без гема) синтезирует растение. За синтез гема ответственны бактероиды. Леггемоглобин, обладающий, как и гемоглобин, высоким сродством к О2, обеспечивает перенос кислорода к бактероидам в количестве, необходимом для обеспечения их энергией, и в то же время защищает бактероиды от избытка О2 путем его связывания. К фиксации N2 способны только клубеньки, содержащие леггемоглобин.
Отношения между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями можно определить как мутуализм , т.е. такой вид симбиоза, при котором оба симбионта извлекают выгоду из сожительства: растение получает азот, клубеньковые бактерии - углеродсодержащие вещества и минеральные соли. Показана способность различных видов клубеньковых бактерий фиксировать N2 без какой-либо связи с растительными клетками. Для этого необходимо обеспечить клубеньковые бактерии подходящими источниками углерода (преимущественно пентозами), минимальным количеством фиксированного азота и промежуточными соединениями ЦТК . Свободноживущие клубеньковые бактерии синтезируют свой собственный гемоглобин, отличающийся структурно, но не функционально от леггемоглобина.
Все бактерии, принадлежащие к роду Agrobacterium , за исключением вида Agrobacterium radiobacter , вызывают тканевые разрастания на стеблях различных растений, на основании чего они могут рассматриваться как внутриклеточные паразиты. Бактерии проникают в ткань растения- хозяина, используя для этого повреждения на его поверхности. Круг растений, поражаемых ими, очень широк. Например, типичный представитель рода Agrobacterium tumefaciens вызывает образование галлов у растений, относящихся более чем к 40 семействам.
К семейству Methylococcaceae относятся бактерии, общим свойством которых является способность использовать метан в качестве единственного источника углерода и энергии в аэробных или микроаэробных условиях.
