Кызгылт көк бактерия деген эмне? Бул микроорганизмдер ар кандай каротиноиддер менен бирге бактериохлорофилл а же б менен пигменттелген, алар аларга кызгылт көк, кызыл, күрөң жана кызгылт сары түстөгү түстөрдү берет. Бул бир топ ар түрдүү топ болуп саналат. Аларды эки топко бөлүүгө болот: кызгылт көк күкүрттүү бактериялар жана жөнөкөй кызгылт көк бактериялар (Rhodospirillaceae). 2018-жылдагы Frontiers in Energy Research журналы аларды биоресурс катары колдонууну сунуштаган.
Биология
Кызгылт көк бактериялар көбүнчө фотоавтотрофтуу, бирок химоавтотрофтуу жана фотогетеротроптук түрлөрү да белгилүү. Алар аэробдук дем алууга жана ачытууга жөндөмдүү миксотрофтор болушу мүмкүн.
Кызыл түстөгү бактериялардын фотосинтези клетка мембранасындагы реакция борборлорунда ишке ашат, анда фотосинтездик пигменттер (мисалы, бактериохлорофилл, каротиноиддер) жана пигмент-байланыштуу протеиндер спецификалык везикулаларды, түтүкчөлөрдү же бир жуп же стөлдөлгөн катмарларды пайда кылуу үчүн инвагинацияга киргизилет. баракчалар. Бул чоңойгон интрацитоплазмалык мембрана (ICM) деп аталатжарыкты максималдуу сиңирүү үчүн беттин аянты.
Физика жана химия
Кызгылт көк бактериялар бир катар редокс реакцияларынан келип чыккан циклдик электрон өткөрүүнү колдонушат. Реакция борборун (RC) курчап турган жарык жыйноочу комплекстер РКда жайгашкан P870 же P960 хлорофилл пигменттерин кармап, резонанстык энергия түрүндө фотондорду чогултат. Толкунданган электрондор P870ден QA жана QB хинондоруна айланып, андан кийин цитохром bc1, c2 цитохромуна жана кайра P870ге өтөт. Редукцияланган хинон QB эки цитоплазмалык протонду өзүнө тартып, QH2 болуп, акыры кычкылданат жана цитохром bc1 комплекси аркылуу периплазмага айдалуучу протондорду бөлүп чыгарат. Натыйжада цитоплазма менен периплазманын ортосундагы зарядды бөлүштүрүү ATP синтазасы тарабынан ATP энергиясын өндүрүү үчүн колдонулган протон кыймылдаткыч күчүн жаратат.
Кызгылт көк бактериялар да анаболизм үчүн колдонулган NADH же NADPH түзүү үчүн тышкы донорлордон электрондорду түз цитохром bc1ге өткөрүп беришет. Алар монокристаллдар, анткени алар сууну кислородду өндүрүү үчүн электрон донору катары колдонушпайт. Кызгылт көк түстөгү бактериялардын бир түрү, кызгылт көк күкүрт бактериялары (PSB) деп аталган, сульфидди же күкүрттү электрондук донор катары колдонот. Кызгылт көк күкүртсүз бактериялар деп аталган дагы бир түрү, адатта, электрон донору катары суутекти колдонот, бирок ошондой эле PSBга салыштырмалуу төмөнкү концентрацияда сульфидди же органикалык кошулмаларды колдоно алат.
Кызгылт көк бактерияNAD(P)+ стихиялуу NAD(P)H чейин кыскартуу үчүн сырткы электрон ташыгычтар жетишсиз, ошондуктан алар NAD(P)+ эңангордук түрдө кыскартуу үчүн өздөрүнүн кыскартылган хинондорун колдонушу керек. Бул процесс протондун кыймылдаткыч күчү менен шартталган жана электрондордун тескери агымы деп аталат.
Кычкылтектин ордуна күкүрт
Кызгылт көк күкүрттүү бактериялар кошумча продукт катары кычкылтексиз фотосинтезге ээ болгон биринчи бактериялар болгон. Анын ордуна, алардын кошумча продуктусу күкүрт болуп саналат. Бул кычкылтектин түрдүү концентрациясына бактериялардын реакциялары биринчи жолу аныкталганда далилденген. Бактериялар кычкылтектин кичинекей изинен тез эле алыстап кетээри аныкталган. Андан кийин алар эксперимент жасашты, анда алар бир табак бактерияны колдонушту жана жарык анын бир бөлүгүнө бурулуп, экинчиси караңгыда калды. Бактериялар жарыксыз жашай албагандыктан, жарыктын айланасына жылышат. Эгерде алардын жашоосунун кошумча продуктусу кычкылтек болсо, кычкылтектин көлөмү көбөйгөн сайын индивиддердин ортосундагы аралыктар чоңоёт. Бирок фокусталган жарыкта кызгылт көк жана жашыл бактериялардын жүрүм-турумунан улам, бактериялык фотосинтездин кошумча продуктусу кычкылтек боло албайт деген тыянак чыгарылган.
Изилдөөчүлөр бүгүнкү күндө кээ бир кызгылт көк түстөгү бактериялар митохондриялар, органеллдердин ролун аткарган өсүмдүк жана жаныбар клеткаларындагы симбиоздук бактериялар менен байланышта экенин айтышты. Алардын белок структурасын салыштыруу бул түзүлүштөрдүн орток түпкү атасы бар экенин көрсөтөт. Кызгылт көк жашыл бактериялар менен гелиобактериялар да ушундай түзүлүшкө ээ.
Күкүрт бактериялары (күкүрттүү бактериялар)
Кызгылт көк күкүрт бактериялары (PSB) фотосинтезге жөндөмдүү Proteobacteria тобунун бир бөлүгү болуп саналат, жалпысынан кызгылт көк бактериялар деп аталат. Алар анаэробдук же микроаэрофильдүү жана көп кабаттуу суу чөйрөлөрүндө, анын ичинде ысык булактарда, токтоп калган бассейндерде жана бийик суулуу аймактарда микробдук агрегацияларда кездешет. Өсүмдүктөрдөн, балырлардан жана цианобактериялардан айырмаланып, кызгылт көк күкүрттүү бактериялар сууну калыбына келтирүүчү зат катары колдонушпайт, ошондуктан кычкылтек чыгарышпайт. Анын ордуна, алар күкүрттү сульфид же тиосульфат түрүндө колдонушу мүмкүн (жана кээ бир түрлөрү да H2, Fe2+ же NO2- колдонушу мүмкүн) фотосинтез жолдорунда электрон донору катары. Күкүрт элементардык күкүрт гранулаларын алуу үчүн кычкылданат. Бул, өз кезегинде, күкүрт кислотасын пайда кылуу үчүн кычкылданышы мүмкүн.
Классификация
Кызгылт көк бактериялар тобу эки үй-бүлөгө бөлүнөт: Chromatiaceae жана Ectothiorhodospiraceae, алар тиешелүүлүгүнө жараша ички жана тышкы күкүрт гранулаларын пайда кылышат жана алардын ички мембраналарынын түзүлүшүндө айырмачылыктарды көрсөтөт. Алар Proteobacteria гамма-бөлүмүнө кирген Chromatiales тартибине кирет. Halothiobacillus тукуму да өз үй-бүлөсүндө Chromatiales курамына кирет, бирок ал фотосинтетикалык эмес.
Жашаган жерлер
Кызгылт көк күкүрт бактериялары, адатта, көлдөрдүн жана башка суу чөйрөлөрүнүн жарыктандырылган аноксиддик зоналарында, күкүрт суутек чогулат,ошондой эле геохимиялык же биологиялык жол менен алынган күкүрт суутек кызгылт көк күкүрт бактерияларынын гүлдөшүнө алып келиши мүмкүн болгон "күкүрт булактарында". Фотосинтез аноксик шарттарды талап кылат; бул бактериялар кычкылтектүү чөйрөдө өнүгө албайт.
Меромикалык (туруктуу катмарлуу) көлдөр кызгылт көк күкүрт бактерияларынын өнүгүшүнө эң ыңгайлуу. Алар катмарланышат, анткени алардын түбүндө тыгызыраак (көбүнчө физиологиялык) суу жана жер бетине жакыныраак тыгызыраак (көбүнчө таза суу) бар. Кызгылт көк күкүрт бактерияларынын өсүшү голомиктик көлдөрдөгү катмарлануу менен да колдоого алынат. Алар термикалык стратификацияланган: жаз жана жай мезгилинде үстүнкү суу ысып, үстүнкү суу төмөнкүгө караганда тыгызыраак болот, бул кызгылт көк күкүрт бактерияларынын өсүшү үчүн жетишээрлик туруктуу стратификацияны камсыз кылат. Эгерде сульфаттандырууну колдоо үчүн жетиштүү сульфат болсо, чөкмөдө пайда болгон сульфид кызгылт көк күкүрттүү бактериялар тыгыз клетка массаларын түзө ала турган аноксик түбүндөгү сууларга тарайт.
Кластерлер
Кызгылт көк күкүрт бактериялары да кездешет жана ортодогу микробдук агрегациялардын көрүнүктүү компоненти болуп саналат. Sippewissett микроб килеми сыяктуу кластерлер толкундардын агымынан жана таза суунун агымынан улам динамикалык чөйрөгө ээ, натыйжада меромиктикалык көлдөр сыяктуу стратификацияланган чөйрө пайда болот. Кызгылт көк күкүрт бактерияларынын өсүшүалардын үстүндө жайгашкан микроорганизмдердин өлүшүнө жана чиришине байланыштуу күкүрт берилип жаткандыктан активдешет. Күкүрттүн катмарлануусу жана булагы PSBга агрегациялар пайда болгон бул суу бассейндеринде өсүүгө мүмкүндүк берет. PSB суу бөлгүчтөрүндөгү чөкмөлөрдү байланыштыра турган клеткадан тышкаркы полимердик заттарды бөлүп чыгаруу аркылуу микробдук чөкмөлөрдү турукташтырууга жардам берет.
Экология
Кызгылт көк күкүрт бактериялары айлана-чөйрөнү өзгөртүү үчүн метаболизмин колдонуп, азыктандыруучу заттардын айлануусуна көмөктөшүп, айлана-чөйрөгө таасир эте алышат. Алар көмүртектин фиксациясы аркылуу көмүртек циклине таасир этип, негизги өндүрүштө олуттуу роль ойношу мүмкүн. Кызгылт көк күкүрт бактериялары да жашаган жеринде фосфордун пайда болушуна салым кошот. Бул организмдердин тиричилик активдүүлүгү аркылуу көлдөрдүн оксиддик катмарындагы аш болумдуу затты чектеген фосфор кайра иштетилип, гетеротрофтук бактерияларга колдонууга берилет. Бул кызгылт көк күкүрт бактериялары жашаган чөйрөсүнүн аноксиддик катмарында кездешкени менен, алар жогоруда айтылган оксид катмарын органикалык эмес азыктар менен камсыз кылуу аркылуу көптөгөн гетеротрофтуу организмдердин өсүшүн стимулдай аларын көрсөтөт.
