Ano ang purple bacteria? Ang mga microorganism na ito ay may pigmented na may bacteriochlorophyll a o b kasama ng iba't ibang carotenoids na nagbibigay sa kanila ng mga kulay mula sa purple, red, brown at orange. Ito ay isang medyo magkakaibang grupo. Maaari silang nahahati sa dalawang grupo: purple sulfur bacteria at simpleng purple bacteria (Rhodospirillaceae). Iminungkahi ng 2018 Frontiers in Energy Research na papel na gamitin ang mga ito bilang bio-resources.
Biology
Purple bacteria ay halos photoautotrophic, ngunit kilala rin ang chemoautotrophic at photoheterotropic species. Maaaring sila ay mga mixotroph na may kakayahang aerobic respiration at fermentation.
Ang photosynthesis ng purple bacteria ay nangyayari sa mga reaction center sa cell membrane kung saan ang mga photosynthetic pigment (i.e. bacteriochlorophyll, carotenoids) at pigment-binding proteins ay ipinapasok sa invagination upang bumuo ng mga partikular na vesicle, tubules, o single-pair o stacked lamellar mga sheet. Ito ay tinatawag na intracytoplasmic membrane (ICM), na may pinalakisurface area para ma-maximize ang light absorption.
Physics and chemistry
Purple bacteria ay gumagamit ng cyclic electron transfer na dulot ng isang serye ng redox reactions. Ang mga light harvesting complex na nakapalibot sa reaction center (RC) ay kumukuha ng mga photon sa anyo ng resonant energy, na kumukuha ng P870 o P960 chlorophyll pigment na matatagpuan sa RC. Ang mga excited na electron cycle mula P870 hanggang quinones QA at QB, pagkatapos ay pumunta sa cytochrome bc1, cytochrome c2 at bumalik sa P870. Ang pinababang quinone QB ay umaakit ng dalawang cytoplasmic proton at nagiging QH2, sa kalaunan ay na-oxidize at naglalabas ng mga proton na ibo-bomba sa periplasm ng cytochrome bc1 complex. Ang nagreresultang pagbabahagi ng singil sa pagitan ng cytoplasm at periplasm ay lumilikha ng proton driving force na ginagamit ng ATP synthase upang makabuo ng ATP energy.
Ang purple bacteria ay naglilipat din ng mga electron mula sa mga external na donor nang direkta sa cytochrome bc1 upang bumuo ng NADH o NADPH na ginagamit para sa anabolism. Ang mga ito ay mga solong kristal dahil hindi sila gumagamit ng tubig bilang isang donor ng elektron upang makagawa ng oxygen. Ang isang uri ng purple bacteria, na tinatawag na purple sulfur bacteria (PSB), ay gumagamit ng sulfide o sulfur bilang mga electron donor. Ang isa pang uri, na tinatawag na purple non-sulfur bacteria, ay karaniwang gumagamit ng hydrogen bilang isang electron donor, ngunit maaari ding gumamit ng sulfide o mga organic compound sa mas mababang konsentrasyon kumpara sa PSB.
Violet bacteriawalang sapat na mga panlabas na electron carrier upang kusang bawasan ang NAD(P)+ sa NAD(P)H, kaya dapat nilang gamitin ang kanilang mga pinababang quinone upang bawasan ang NAD(P)+ nang enanghorously. Ang prosesong ito ay hinihimok ng puwersang nagtutulak ng proton at tinatawag na reverse flow ng mga electron.
Sulfur sa halip na oxygen
Purple non-sulfur bacteria ang unang bacteria na natagpuang may photosynthesis na walang oxygen bilang isang by-product. Sa halip, ang kanilang by-product ay sulfur. Napatunayan ito noong unang naitatag ang mga reaksyon ng bakterya sa iba't ibang konsentrasyon ng oxygen. Napag-alaman na ang bakterya ay mabilis na lumayo mula sa pinakamaliit na bakas ng oxygen. Pagkatapos ay gumawa sila ng isang eksperimento kung saan gumamit sila ng isang ulam ng bakterya, at ang ilaw ay nakatutok sa isang bahagi nito, at ang isa ay naiwan sa dilim. Dahil hindi mabubuhay ang bakterya nang walang liwanag, lumilipat sila sa bilog ng liwanag. Kung ang by-product ng kanilang buhay ay oxygen, ang mga distansya sa pagitan ng mga indibidwal ay magiging mas malaki habang ang dami ng oxygen ay tumaas. Ngunit dahil sa pag-uugali ng purple at green bacteria sa nakatutok na liwanag, napagpasyahan na ang by-product ng bacterial photosynthesis ay hindi maaaring maging oxygen.
Iminungkahi ng mga mananaliksik na ang ilang purple bacteria ngayon ay nauugnay sa mitochondria, symbiotic bacteria sa mga cell ng halaman at hayop na gumaganap bilang mga organelles. Ang paghahambing ng kanilang istraktura ng protina ay nagpapakita na mayroong isang karaniwang ninuno ng mga istrukturang ito. Ang purple green bacteria at heliobacteria ay mayroon ding katulad na istraktura.
Sulfur bacteria (sulfur bacteria)
Ang
Purple sulfur bacteria (PSB) ay bahagi ng Proteobacteria group na may kakayahang photosynthesis, na pinagsama-samang tinutukoy bilang purple bacteria. Ang mga ito ay anaerobic o microaerophilic at kadalasang matatagpuan sa mga stratified aquatic na kapaligiran, kabilang ang mga hot spring, stagnant pool, at microbial aggregation sa mga lugar na mataas ang tubig. Hindi tulad ng mga halaman, algae, at cyanobacteria, ang purple sulfur bacteria ay hindi gumagamit ng tubig bilang isang reducing agent at samakatuwid ay hindi gumagawa ng oxygen. Sa halip, maaari silang gumamit ng sulfur sa anyo ng sulfide o thiosulfate (at ang ilang mga species ay maaari ding gumamit ng H2, Fe2+ o NO2-) bilang isang electron donor sa kanilang photosynthesis pathways. Ang asupre ay na-oxidized upang makabuo ng mga butil ng elemental na sulfur. Ito naman ay maaaring ma-oxidize upang bumuo ng sulfuric acid.
Pag-uuri
Ang pangkat ng mga purple na bacteria ay nahahati sa dalawang pamilya: Chromatiaceae at Ectothiorhodospiraceae, na gumagawa ng panloob at panlabas na sulfur granules ayon sa pagkakabanggit at nagpapakita ng mga pagkakaiba sa istruktura ng kanilang mga panloob na lamad. Ang mga ito ay bahagi ng order na Chromatiales, kasama sa gamma division na Proteobacteria. Ang genus Halothiobacillus ay kasama rin sa Chromatiales sa sarili nitong pamilya, ngunit hindi ito photosynthetic.
Habitats
Purple sulfur bacteria ay karaniwang matatagpuan sa iluminated anoxic zone ng mga lawa at iba pang aquatic habitat kung saan naiipon ang hydrogen sulfide,at gayundin sa "sulfur spring" kung saan ang geochemically o biologically produced hydrogen sulfide ay maaaring maging sanhi ng pamumulaklak ng purple sulfur bacteria. Ang photosynthesis ay nangangailangan ng anoxic na kondisyon; hindi maaaring umunlad ang mga bakteryang ito sa mga kapaligirang may oxygen.
Ang
Meromictic (permanently stratified) lawa ay ang pinaka-kanais-nais para sa pagbuo ng purple sulfur bacteria. Nagsapin-sapin ang mga ito dahil mayroon silang mas siksik (karaniwang pisyolohikal) na tubig sa ilalim at hindi gaanong siksik (karaniwang sariwang tubig) na mas malapit sa ibabaw. Ang paglaki ng purple sulfur bacteria ay sinusuportahan din ng layering sa holomictic lakes. Ang mga ito ay thermally stratified: sa panahon ng tagsibol at tag-araw, ang tubig sa ibabaw ay umiinit, na ginagawang mas siksik ang itaas na tubig kaysa sa mas mababa, na nagbibigay ng medyo matatag na stratification para sa paglago ng purple sulfur bacteria. Kung may sapat na sulfate upang suportahan ang sulfation, ang sulfide na nabuo sa sediment ay kumakalat paitaas sa anoxic na ilalim na tubig kung saan ang purple sulfur bacteria ay maaaring bumuo ng mga siksik na cell mass.
Cluster
Purple sulfur bacteria ay matatagpuan din at ito ay isang kilalang bahagi sa mga intermediate microbial aggregations. Ang mga kumpol gaya ng Sippewissett microbial rug ay may dynamic na kapaligiran dahil sa daloy ng tubig at papasok na sariwang tubig, na nagreresulta sa mga katulad na stratified na kapaligiran tulad ng mga lawa ng meromictic. Paglago ng purple sulfur bacteriaay isinaaktibo habang ang asupre ay ibinibigay dahil sa pagkamatay at pagkabulok ng mga mikroorganismo na matatagpuan sa itaas ng mga ito. Ang stratification at source ng sulfur ay nagpapahintulot sa PSB na lumaki sa mga tidal basin na ito kung saan nagaganap ang mga aggregation. Makakatulong ang PSB na patatagin ang microbial sediment sa pamamagitan ng pagtatago ng extracellular polymeric substance na maaaring magbigkis ng sediment sa mga watershed.
Ekolohiya
Purple sulfur bacteria ay nakakaimpluwensya sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagtataguyod ng nutrient cycling, gamit ang kanilang metabolismo upang baguhin ang kapaligiran. Maaari silang magkaroon ng mahalagang papel sa pangunahing produksyon sa pamamagitan ng pag-impluwensya sa siklo ng carbon sa pamamagitan ng pag-aayos ng carbon. Ang purple sulfur bacteria ay nag-aambag din sa paggawa ng phosphorus sa kanilang tirahan. Sa pamamagitan ng mahahalagang aktibidad ng mga organismong ito, ang phosphorus, na naglilimita sa sustansya sa oxic layer ng mga lawa, ay nire-recycle at ibinibigay sa heterotrophic bacteria para magamit. Ipinahihiwatig nito na bagama't matatagpuan ang purple sulfur bacteria sa anoxic layer ng kanilang tirahan, nagagawa nilang pasiglahin ang paglaki ng maraming heterotrophic na organismo sa pamamagitan ng pagbibigay ng inorganic na nutrients sa nabanggit na oxide layer.
