Paracoccus denitrificans

Paracoccus denitrificans ist ein coccoides Bakterium, das im Boden, Abwasser oder Klärschlamm vorkommt. Es wurde 1910 als Micrococcus denitrificans von Martinus Beijerinck aus Gartenboden isoliert.^[1] Die Gattung Paracoccus wurde 1969 von Davis et al. kreiert mit Paracoccus denitrificans als Typ-Spezies.^[2] Der Gram-Test fällt negativ aus, die Gattung zählt zu den Pseudomonadota (früher als Proteobacteria bezeichnet). Das Bakterium ist, was den Stoffwechsel angeht, flexibel. Es ist in der Lage, unter aeroben Bedingungen eine Atmung mit Sauerstoff durchzuführen. Unter Ausschluss von Sauerstoff kann es auch die Spaltung von Wasserstoff zur Energiegewinnung nutzen, also einen chemolithoautotrophen Stoffwechselweg durchführen.^[3]

Paracoccus denitrificans ist fakultativ anaerob, d. h. es kann sowohl unter Sauerstoffausschluss als auch in Gegenwart von Sauerstoff wachsen. Die Zellen sind stäbchenförmig, 0,4–0,5 × 1,1–1,7 µm groß und kommen einzeln oder paarweise vor. P. denitrificans ist manchmal durch einen Büschel von Geißeln beweglich.^[3]

Den Stoffwechsel betreffend ist Paracoccus denitrificans sehr vielseitig. Wenn Sauerstoff vorhanden ist, findet die Atmung mit Sauerstoff als Elektronenakzeptor statt. So sind alle Enzyme des Citratzyklus vorhanden. Eine Glycolyse findet nicht statt, stattdessen wird Glukose über den Entner-Douderoff-Weg, den Pentosephosphatweg oder über eine Kombination der beiden Wege metabolisiert. Unter anaeroben Bedingungen und in Gegenwart von Nitraten nutzt P. denitrificans für seinen Energiestoffwechsel die Denitrifikation, daher der Artname. Es kann auch in vollständiger Abwesenheit von organischen Substanzen leben, mit Wasserstoff (H₂) als Substrat für den Energiestoffwechsel und Kohlendioxid (CO₂) als Substrat für den Baustoffwechsel, hierbei man spricht von Chemolithoautotrophie.^[3] Es wird Wasserstoff gespalten, von daher wird auch die Bezeichnung Knallgasreaktion für diesen Art der Chemolithotrophie verwendet. Andere Knallgasbakterien sind z. B. Derxia gummosa, Bradyrhizobium japonicum und Hydrogenobacter thermophilus.^[4]

Die aerobe Atmungskette von P. denitrificans hat große Ähnlichkeit mit der Atmungskette der Mitochondrien, die nach der Endosymbiontentheorie aus einem gemeinsamen Vorläufer hervorgegangen sind.^[5]

Das Genom von P. denitrificans wurde 2004 sequenziert.^[6]

Paracoccus denitrificans wird phylogenetisch nach seiner 16S rRNA Sequenz zur α₃-Untergruppe (Rhodobacter Gruppe) den sogenannten Purpurbakterien zugeordnet. Sie zählen zu den Proteobakterien die auch als Pseudomonadota bezeichnet werden und hier zu den Alphaproteobacteria. Hierzu zählen auch die photosynthetischen Bakterien der Gattung Rhodobacter, wie Rhodobacter capsulatus.^[7]

1. ↑ Beijerinck, M.W. und Minkman, D.C.J. (1910): Bildung und Verbrauch von Stickoxydul durch Bakterien. In: Zentralblatt für Bakteriologie, Parasitenkunde und Infektionskrankheiten und Hygiene, Abteilung II. Bd. 25, S. 30–63.
2. ↑ Davis, D.H. et al. (1969): Proposal to reject the genus Hydrogenomonas: taxonomic implications. In: Int. J. Syst. Bacteriol. Bd. 19, S. 375–390.
3. ↑ ^{a b c} Rob J.M. van Spanning, Adriaan H. Stouthamer, Simon C. Baker und Henk W. van Verseveld: Paracoccus In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. 1. Auflage. Wiley, 2015, ISBN 978-1-118-96060-8, doi:10.1002/9781118960608.gbm00860 (wiley.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]). 
4. ↑ Alexander Steinbüchel, Fred Bernd Oppermann-Sanio, Christian Ewering, Markus Pötter: Mikrobiologisches Praktikum: Versuche und Theorie. 3. Auflage. Springer Spektrum, Berlin [Heidelberg] 2021, ISBN 978-3-662-63234-5. 
5. ↑ John, P. und Whatley, F.R. (1975): Paracoccus denitrificans and the evolutionary origin of the mitochondrion. In: Nature. Bd. 254, Nr. 5500, S. 495–498, PMID 235742.
6. ↑ Paracoccus denitrificans 1222 analysis files (Memento vom 14. Oktober 2006 im Internet Archive)
7. ↑ LPSN

• Baker, S.C. et al. (1998): Molecular genetics of the genus Paracoccus: metabolically versatile bacteria with bioenergetic flexibility. In: Microbiol. Mol. Biol. Rev. Bd. 62, Nr. 4, S. 1046–1078. PMID 9841665 PDF (Memento vom 13. September 2006 im Internet Archive)
• van Verseveld, H.W. und Stouthamer, A.H. (1999). The Genus Paracoccus. In: The Prokaryotes. 3rd edition, release 3.0. Springer-Verlag, New York.
• Kelly, D.P. et al. (2006): Redefining Paracoccus denitrificans and Paracoccus pantotrophus and the case for a reassessment of the strains held by international culture collections. In: Int. J. Syst. Evol. Microbiol. Bd. 56, S. 2495–2500. PMID 17012585

• A bet-hedging strategy for denitrifying bacteria curtails their release of N2O – Youtube
• Paracoccus denitrificans – MicrobeWiki