Hva er lilla bakterier? Disse mikroorganismene er pigmentert med bakterioklorofyll a eller b sammen med ulike karotenoider som gir dem farger som spenner fra lilla, rød, brun og oransje. Dette er en ganske mangfoldig gruppe. De kan deles inn i to grupper: lilla svovelbakterier og enkle lilla bakterier (Rhodospirillaceae). 2018 Frontiers in Energy Research-artikkelen foreslo å bruke dem som bioressurser.
Biology
Lilla bakterier er for det meste fotoautotrofe, men kjemoautotrofe og fotoheterotrope arter er også kjent. De kan være mixotrofer som er i stand til aerob respirasjon og gjæring.
Fotosyntese av lilla bakterier skjer i reaksjonssentre på cellemembranen der fotosyntetiske pigmenter (dvs. bakterioklorofyll, karotenoider) og pigmentbindende proteiner introduseres i invaginasjonen for å danne spesifikke vesikler, tubuli eller enkelt-par eller stablede lamellarer. ark. Dette kalles den intracytoplasmatiske membranen (ICM), som har en forstørretoverflate for å maksimere lysabsorpsjon.
fysikk og kjemi
Lilla bakterier bruker syklisk elektronoverføring forårsaket av en rekke redoksreaksjoner. Lyshøstekomplekser som omgir reaksjonssenteret (RC) samler fotoner i form av resonansenergi, og fanger opp P870- eller P960-klorofyllpigmentene som ligger i RC. Eksiterte elektroner går fra P870 til kinoner QA og QB, og går deretter til cytokrom bc1, cytokrom c2 og tilbake til P870. Det reduserte kinonet QB tiltrekker seg to cytoplasmatiske protoner og blir til QH2, og blir til slutt oksidert og frigjør protoner som skal pumpes inn i periplasmaet av cytokrom bc1-komplekset. Den resulterende ladningsdelingen mellom cytoplasma og periplasma skaper en protondrivkraft som brukes av ATP-syntase for å generere ATP-energi.
Lilla bakterier overfører også elektroner fra eksterne givere direkte til cytokrom bc1 for å generere NADH eller NADPH som brukes til anabolisme. De er enkeltkrystaller fordi de ikke bruker vann som elektrondonor for å produsere oksygen. En type lilla bakterier, k alt lilla svovelbakterier (PSB), bruker sulfid eller svovel som elektrondonorer. En annen type, k alt lilla ikke-svovelbakterier, bruker vanligvis hydrogen som elektrondonor, men kan også bruke sulfid eller organiske forbindelser i lavere konsentrasjoner sammenlignet med PSB.
Fiolette bakterierdet er ikke nok eksterne elektronbærere til å spontant redusere NAD(P)+ til NAD(P)H, så de må bruke sine reduserte kinoner for å redusere NAD(P)+ enanghorously. Denne prosessen drives av protonets drivkraft og kalles den omvendte strømmen av elektroner.
Svovel i stedet for oksygen
Lilla ikke-svovelbakterier var de første bakteriene som ble funnet å ha fotosyntese uten oksygen som biprodukt. I stedet er biproduktet deres svovel. Dette ble bevist da bakterienes reaksjoner på forskjellige konsentrasjoner av oksygen først ble etablert. Det er funnet at bakterier raskt beveger seg bort fra det minste spor av oksygen. Så gjorde de et eksperiment der de brukte en tallerken med bakterier, og lyset ble fokusert på den ene delen av den, og den andre ble stående i mørket. Fordi bakterier ikke kan overleve uten lys, beveger de seg inn i lyssirkelen. Hvis biproduktet av livet deres var oksygen, ville avstandene mellom individer blitt større ettersom mengden oksygen økte. Men på grunn av oppførselen til lilla og grønne bakterier i fokusert lys, ble det konkludert med at biproduktet av bakteriell fotosyntese ikke kunne være oksygen.
Forskere har antydet at noen lilla bakterier i dag er assosiert med mitokondrier, symbiotiske bakterier i plante- og dyreceller som fungerer som organeller. Sammenligning av proteinstrukturen deres viser at det er en felles stamfar til disse strukturene. Lilla grønne bakterier og heliobakterier har også en lignende struktur.
Svovelbakterier (svovelbakterier)
Lilla svovelbakterier (PSB) er en del av Proteobacteria-gruppen som er i stand til fotosyntese, samlet referert til som lilla bakterier. De er anaerobe eller mikroaerofile og finnes ofte i lagdelte vannmiljøer, inkludert varme kilder, stillestående bassenger og mikrobielle aggregasjoner i høyvannsområder. I motsetning til planter, alger og cyanobakterier, bruker lilla svovelbakterier ikke vann som reduksjonsmiddel og produserer derfor ikke oksygen. I stedet kan de bruke svovel i form av sulfid eller tiosulfat (og noen arter kan også bruke H2, Fe2+ eller NO2-) som en elektrondonor i sine fotosynteseveier. Svovel oksideres for å produsere elementære svovelgranuler. Dette kan igjen oksideres til svovelsyre.
klassifisering
Gruppen av lilla bakterier er delt inn i to familier: Chromatiaceae og Ectothiorhodospiraceae, som produserer henholdsvis indre og ytre svovelgranuler og viser forskjeller i strukturen til deres indre membraner. De utgjør en del av ordenen Chromatiales, inkludert i gammadivisjonen Proteobacteria. Slekten Halothiobacillus er også inkludert i Chromatiales i sin egen familie, men den er ikke fotosyntetisk.
Habitats
Lilla svovelbakterier finnes vanligvis i de opplyste anoksiske sonene i innsjøer og andre akvatiske habitater der hydrogensulfid akkumuleres,og også i «svovelkilder» hvor geokjemisk eller biologisk produsert hydrogensulfid kan få lilla svovelbakterier til å blomstre. Fotosyntese krever anoksiske forhold; disse bakteriene kan ikke trives i oksygenrike miljøer.
Meromiktiske (permanent stratifiserte) innsjøer er de mest gunstige for utvikling av lilla svovelbakterier. De stratifiserer fordi de har tettere (vanligvis fysiologisk) vann i bunnen og mindre tett (vanligvis ferskvann) nærmere overflaten. Veksten av lilla svovelbakterier støttes også av lagdeling i holomiktiske innsjøer. De er termisk lagdelt: om våren og sommeren varmes overflatevannet opp, noe som gjør det øvre vannet mindre tett enn det nedre, noe som gir en ganske stabil lagdeling for veksten av lilla svovelbakterier. Hvis nok sulfat er tilstede til å støtte sulfatering, diffunderer sulfidet som dannes i sedimentet oppover i anoksisk bunnvann der lilla svovelbakterier kan danne tette cellemasser.
Clusters
Lilla svovelbakterier kan også finnes og er en fremtredende komponent i mellomliggende mikrobielle aggregasjoner. Klynger som Sippewissett mikrobielle teppet har et dynamisk miljø på grunn av strømmen av tidevann og innkommende ferskvann, noe som resulterer i lignende lagdelte miljøer som meromiktiske innsjøer. Vekst av lilla svovelbakterieraktiveres ettersom svovel tilføres på grunn av død og nedbrytning av mikroorganismer som ligger over dem. Lagdelingen og kilden til svovel gjør at PSB kan vokse i disse tidevannsbassengene der aggregasjoner forekommer. PSB kan bidra til å stabilisere mikrobielt sediment gjennom sekresjon av ekstracellulære polymere stoffer som kan binde sediment i vannskiller.
økologi
Lilla svovelbakterier er i stand til å påvirke miljøet ved å fremme næringssyklus ved å bruke stoffskiftet til å endre miljøet. De kan spille en betydelig rolle i primærproduksjonen ved å påvirke karbonsyklusen gjennom karbonfiksering. Lilla svovelbakterier bidrar også til produksjonen av fosfor i deres habitat. Gjennom den vitale aktiviteten til disse organismene, blir fosfor, som begrenser næringsstoffet i det oksiske laget av innsjøer, resirkulert og gitt til heterotrofe bakterier for bruk. Dette indikerer at selv om lilla svovelbakterier finnes i det anoksiske laget av deres habitat, er de i stand til å stimulere veksten av mange heterotrofe organismer ved å tilføre uorganiske næringsstoffer til det nevnte oksidlaget.
