Mi az a lila baktérium? Ezek a mikroorganizmusok bakterioklorofill a vagy b pigmenttel vannak ellátva, valamint különféle karotinoidokat, amelyek lilától, pirostól, barnától és narancssárgától kezdve színt adnak nekik. Ez egy meglehetősen változatos csoport. Két csoportra oszthatók: lila kénbaktériumok és egyszerű lila baktériumok (Rhodospirillaceae). A 2018-as Frontiers in Energy Research dokumentum javasolta, hogy ezeket bio-erőforrásként használják fel.
Biológia
A lila baktériumok többnyire fotoautotrófok, de ismertek kemoautotróf és fotoheterotrop fajok is. Lehetnek aerob légzésre és fermentációra képes mixotrófok.
A lila baktériumok fotoszintézise a sejtmembrán reakcióközpontjaiban megy végbe, ahol fotoszintetikus pigmentek (azaz bakterioklorofill, karotinoidok) és pigmentkötő fehérjék bejutnak az invaginációba, hogy specifikus hólyagokat, tubulusokat vagy egypáros vagy egymásra halmozott lamellákat képezzenek. ágynemű. Ezt intracitoplazmatikus membránnak (ICM) nevezik, amelynek megnagyobbodottfelület a fényelnyelés maximalizálása érdekében.
Fizika és kémia
A lila baktériumok ciklikus elektrontranszfert használnak, amelyet redox reakciók sorozata okoz. A reakcióközpontot (RC) körülvevő fénygyűjtő komplexek rezonanciaenergia formájában gyűjtik össze a fotonokat, befogják az RC-ben található P870 vagy P960 klorofill pigmenteket. A gerjesztett elektronok a P870-től a QA és QB kinonokig cikáznak, majd a citokróm bc1-hez, citokróm c2-hez és vissza a P870-hez. A redukált QB kinon két citoplazmatikus protont vonz, és QH2-vé válik, végül oxidálódik, és protonokat szabadít fel, amelyeket a citokróm bc1 komplex a periplazmába pumpál. Az így létrejövő töltésmegosztás a citoplazma és a periplazma között protonhajtó erőt hoz létre, amelyet az ATP-szintáz használ az ATP-energia előállítására.
A lila baktériumok a külső donoroktól származó elektronokat is közvetlenül a citokróm bc1-hez továbbítják, hogy NADH-t vagy NADPH-t hozzon létre az anabolizmushoz. Egykristályok, mivel nem használnak vizet elektrondonorként oxigén előállításához. A lila baktériumok egyik típusa, az úgynevezett lila kénbaktériumok (PSB), szulfidot vagy ként használnak elektrondonorként. Egy másik típus, az úgynevezett lila, nem kén baktériumok, általában hidrogént használnak elektrondonorként, de a PSB-hez képest alacsonyabb koncentrációban is használhatnak szulfidot vagy szerves vegyületeket.
Ibolya baktériumoknincs elég külső elektronhordozó a NAD(P)+ spontán NAD(P)H-vá történő redukálásához, ezért redukált kinonjaikat kell használniuk a NAD(P)+ enanghorious redukálásához. Ezt a folyamatot a proton hajtóereje hajtja, és az elektronok fordított áramlásának nevezik.
Oxigén helyett kén
A lila, nem kén baktériumok voltak az első olyan baktériumok, amelyekről kiderült, hogy oxigén nélkül, mint melléktermékként fotoszintézisre képesek. Ehelyett a melléktermékük a kén. Ezt bizonyították, amikor először megállapították a baktériumok reakcióit különböző oxigénkoncentrációkra. Azt találták, hogy a baktériumok gyorsan eltávolodnak az oxigén legkisebb nyomától is. Aztán végeztek egy kísérletet, ahol egy tál baktériumot használtak, és annak egyik részére fókuszálták a fényt, a másikat pedig sötétben hagyták. Mivel a baktériumok nem tudnak életben maradni fény nélkül, beköltöznek a fénykörbe. Ha életük mellékterméke oxigén lenne, az egyedek közötti távolságok az oxigén mennyiségének növekedésével nőnének. De a lila és zöld baktériumok fókuszált fényben való viselkedése miatt arra a következtetésre jutottak, hogy a bakteriális fotoszintézis mellékterméke nem lehet oxigén.
A kutatók felvetették, hogy egyes lila baktériumok manapság mitokondriumokhoz, a növényi és állati sejtekben található szimbiotikus baktériumokhoz kapcsolódnak, amelyek organellumként működnek. Fehérjeszerkezetük összehasonlítása azt mutatja, hogy ezeknek a szerkezeteknek van egy közös őse. A lila zöld baktériumok és heliobaktériumok is hasonló szerkezettel rendelkeznek.
Kénbaktériumok (kénbaktériumok)
A purple kénbaktériumok (PSB) a fotoszintézisre képes Proteobaktériumok csoportjába tartoznak, amelyeket együttesen lila baktériumoknak neveznek. Anaerobok vagy mikroaerofilek, és gyakran rétegzett vízi környezetben találhatók, beleértve a meleg forrásokat, pangó medencéket és a magas vizű területeken található mikrobiális aggregációkat. A növényekkel, algákkal és cianobaktériumokkal ellentétben a lila kénbaktériumok nem használnak vizet redukálószerként, ezért nem termelnek oxigént. Ehelyett ként használhatják szulfid vagy tioszulfát formájában (és egyes fajok H2-t, Fe2+-t vagy NO2--t is használhatnak) elektrondonorként a fotoszintézis útjaik során. A ként oxidálva elemi kénszemcséket állítanak elő. Ez viszont oxidálható kénsavvá.
Osztályozás
A bíborbaktériumok csoportja két családra oszlik: Chromatiaceae és Ectothiorhodospiraceae, amelyek belső, illetve külső kénszemcséket termelnek, és belső membránjuk szerkezetében eltéréseket mutatnak. A Chromatiales rend részét képezik, amely a Proteobacteria gamma osztályba tartozik. A Halothiobacillus nemzetség szintén a Chromatiales családjába tartozik, de nem fotoszintetikus.
Habitats
A lila kénbaktériumok jellemzően a tavak és más vízi élőhelyek megvilágított anoxikus zónáiban találhatók, ahol a hidrogén-szulfid felhalmozódik,és a "kénforrásokban" is, ahol a geokémiai vagy biológiai úton előállított kénhidrogén a lila kénbaktériumok virágzását idézheti elő. A fotoszintézis anoxikus körülményeket igényel; ezek a baktériumok nem szaporodhatnak oxigénnel dúsított környezetben.
Meromiktikus (tartósan rétegzett) tavak a legkedvezőbbek a lila kénbaktériumok fejlődésére. Rétegeződnek, mert sűrűbb (általában fiziológiás) víz van az alján, és kevésbé sűrű (általában édesvíz) a felszínhez közelebb. A lila kénbaktériumok szaporodását a holomiktikus tavakban való rétegződés is támogatja. Termikusan rétegzettek: tavasszal és nyáron a felszíni víz felmelegszik, így a felső víz kevésbé sűrű, mint az alsó, ami meglehetősen stabil rétegződést biztosít a lila kénbaktériumok szaporodásához. Ha elegendő szulfát van jelen a szulfatáláshoz, az üledékben képződött szulfid felfelé diffundál az anoxikus fenékvizekbe, ahol a lila kénbaktériumok sűrű sejttömegeket képezhetnek.
Clusterek
A lila kénbaktériumok szintén megtalálhatók, és a köztes mikrobiális aggregációk kiemelkedő összetevői. Az olyan klaszterek, mint a Sippewissett mikrobiális szőnyeg, dinamikus környezettel rendelkeznek az árapály és a bejövő édesvíz miatt, ami hasonlóan rétegzett környezetet eredményez, mint a meromiktikus tavak. Lila kénbaktériumok növekedéseaktiválódik, mivel a felettük elhelyezkedő mikroorganizmusok elpusztulnak és lebomlanak a kénnel. A rétegződés és a kénforrás lehetővé teszi a PSB növekedését ezekben az árapály-medencékben, ahol aggregációk fordulnak elő. A PSB segíthet a mikrobiális üledék stabilizálásában az extracelluláris polimer anyagok kiválasztásával, amelyek megkötik az üledéket a vízgyűjtőkön.
Ökológia
A lila kénbaktériumok képesek befolyásolni a környezetet azáltal, hogy elősegítik a tápanyagok körforgását, anyagcseréjük segítségével a környezet megváltoztatására. Jelentős szerepet játszhatnak az elsődleges termelésben azáltal, hogy szénmegkötésen keresztül befolyásolják a szénciklust. A lila kénbaktériumok szintén hozzájárulnak a foszfortermeléshez élőhelyükön. Ezen organizmusok létfontosságú tevékenysége révén a foszfor, amely korlátozza a tavak oxikus rétegében a tápanyag mennyiségét, újrahasznosításra kerül, és a heterotróf baktériumok számára felhasználásra kerül. Ez azt jelzi, hogy bár a lila kénbaktériumok megtalálhatók élőhelyük anoxikus rétegében, képesek számos heterotróf organizmus növekedését serkenteni azáltal, hogy szervetlen tápanyagokkal látják el a fent említett oxidréteget.
