亦稱為蛋白細菌（proteobacteria），被分為四個亞門：α、β、γ、δ
γ門
（1）大腸杆菌
能在成分確定的簡單培養基上迅速生長，且充分獲得了大腸杆菌有關遺傳、生化和生理方麵的大量知識，大腸杆菌已成為應用重組DNA技術生產外源蛋白的合適受菌體。主要應用實例：人類胰島素和生長激素。
（2）產熒光假單胞菌類
傳統分類上屬於假單胞菌屬（Pseudomonas），種間差異極大。產熒光類主要包括銅綠假單胞菌、惡臭假單胞菌、熒光假單胞菌、丁香假單胞菌。
產熒光假單胞菌類群中許多種能降解諸如樟腦、甲苯和辛烷以及其他人工合成的物質，如鹵代芳香化合物。因此，天然的和通過實驗室改造產生的產熒光假單胞菌菌株已成為用於降解高濃度有機毒性物質汙染馴化場所的侯選菌株。
（3）黃單胞菌屬(Xanthomonas)
可產生典型的黃色染料，故名。黃單胞菌可分泌脂多糖到培養基。野油菜黃單胞菌(X.campestris)分泌的多糖在食品工業及石油開采中廣為采用。
β門
硫杆菌屬（Thiobacillus）
化能自養型細菌，代謝產生硫酸，許多菌株在強酸（pH1.5~2.5）條件下生長良好。硫杆菌是工業上用於銅或鈾礦提取的重要細菌。
α門
（1）土壤杆菌屬（Agrobacterium）
帶有Ti質粒，質粒DNA的一小部分即T-DNA能轉移到植物細胞，並整合到植物染色體DNA上，引起宿主產生癭冠瘤。這種現象對生物技術具有極大的潛在意義，利用Ti質粒將外源基因轉入穀物中，用於人工生產儲藏蛋白；或用Ti質粒轉入固氮基因、抗病或除草劑的基因到植物中。
（2）根瘤菌屬（Rhizobium）
生長於土壤中，與豆科植物共生形成根瘤，並在根瘤中固氮。根瘤菌是生物固氮的主要成員，估計每年約合成3000萬噸氮素肥料，大部分供植物生長需要。
（3）發酵單胞菌屬（Zymomonas）
發酵糖類（ED途徑）產生唯一的終產物：乙醇。工業上用於大規模發酵生產酒精。
（4）葡萄糖杆菌屬（Gluconobacter）
化能異養菌，氧化乙醇為乙酸，不能進一步氧化乙酸。在製醋業中非常有用。也可以將葡萄糖氧化成葡萄糖酸，而葡萄糖酸是一種具重要商業價值的產品。
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