Binafsharang bakteriyalar nima? Bu mikroorganizmlar turli xil karotinoidlar bilan birga bakterioxlorofil a yoki b bilan pigmentlanadi, ular binafsha, qizil, jigarrang va to'q sariq ranggacha bo'lgan ranglarni beradi. Bu juda xilma-xil guruh. Ular ikki guruhga bo'linishi mumkin: binafsha oltingugurtli bakteriyalar va oddiy binafsha bakteriyalar (Rhodospirillaceae). 2018-yilgi Energiyadagi chegaralar tadqiqot maqolasida ulardan bioresurs sifatida foydalanish taklif qilingan.
Biologiya
Binafsha rangli bakteriyalar asosan fotoavtotrof, ammo kimyoavtotrof va fotoheterotrop turlari ham ma'lum. Ular aerob nafas olish va fermentatsiyaga qodir miksotroflar bo'lishi mumkin.
Binafsharang bakteriyalarning fotosintezi hujayra membranasidagi reaktsiya markazlarida sodir bo'ladi, bu erda fotosintetik pigmentlar (masalan, bakterioxlorofil, karotinoidlar) va pigmentni bog'laydigan oqsillar o'ziga xos pufakchalar, kanalchalar yoki bir juft yoki stacked hujayralarni hosil qilish uchun kiritiladi. varaqlar. Bu kengaygan intrasitoplazmatik membrana (ICM) deb ataladiyorug'likni maksimal darajada singdirish uchun sirt maydoni.
Fizika va kimyo
Binafsharang bakteriyalar bir qator oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari natijasida yuzaga keladigan elektron almashinuvidan foydalanadi. Reaktsiya markazini (RC) o'rab turgan yorug'lik yig'ish komplekslari RCda joylashgan P870 yoki P960 xlorofill pigmentlarini ushlagan holda rezonans energiya shaklida fotonlarni to'playdi. Qo'zg'atilgan elektronlar P870 dan QA va QB kinonlariga aylanadi, so'ngra sitoxrom bc1, sitoxrom c2 ga va yana P870 ga o'tadi. Qaytarilgan xinon QB ikkita sitoplazmatik protonni o'ziga tortadi va QH2 ga aylanadi, oxir-oqibat oksidlanadi va sitoxrom bc1 kompleksi tomonidan periplazmaga pompalanadigan protonlarni chiqaradi. Natijada sitoplazma va periplazma o'rtasidagi zaryad almashinuvi ATP sintezi tomonidan ATP energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan proton harakatlantiruvchi kuchni yaratadi.
Binafsharang bakteriyalar, shuningdek, anabolizm uchun ishlatiladigan NADH yoki NADPH hosil qilish uchun tashqi donorlardan elektronlarni to'g'ridan-to'g'ri sitoxrom bc1 ga o'tkazadi. Ular yagona kristallardir, chunki ular kislorod ishlab chiqarish uchun elektron donor sifatida suvdan foydalanmaydi. Binafsha oltingugurt bakteriyalari (PSB) deb ataladigan binafsha rangli bakteriyalarning bir turi elektron donorlar sifatida sulfid yoki oltingugurtdan foydalanadi. Binafsha rangli oltingugurtsiz bakteriyalar deb ataladigan boshqa tur odatda elektron donor sifatida vodoroddan foydalanadi, lekin PSB bilan solishtirganda past konsentratsiyalarda sulfid yoki organik birikmalardan ham foydalanishi mumkin.
Binafsharang bakteriyalarNAD(P)+ ni oʻz-oʻzidan NAD(P)H ga kamaytirish uchun tashqi elektron tashuvchilar yetarli emas, shuning uchun ular NAD(P)+ ni oʻz-oʻzidan kamaytirish uchun oʻzlarining qisqartirilgan xinonlaridan foydalanishlari kerak. Bu jarayon protonning harakatlantiruvchi kuchi tomonidan boshqariladi va elektronlarning teskari oqimi deb ataladi.
Kislorod oʻrniga oltingugurt
Binafsharang oltingugurtsiz bakteriyalar qoʻshimcha mahsulot sifatida kislorodsiz fotosintezga ega boʻlgan birinchi bakteriyalar boʻldi. Buning o'rniga, ularning qo'shimcha mahsuloti oltingugurtdir. Bu bakteriyalarning kislorodning turli kontsentratsiyasiga bo'lgan reaktsiyalari birinchi marta o'rnatilganda isbotlangan. Bakteriyalar kislorodning eng kichik izidan tezda uzoqlashishi aniqlandi. Keyin ular bakteriya idishidan foydalangan holda tajriba o'tkazdilar va yorug'lik uning bir qismiga qaratildi, ikkinchisi esa qorong'ida qoldi. Bakteriyalar yorug'liksiz yashay olmasligi sababli ular yorug'lik doirasiga o'tadi. Agar ularning hayotining qo'shimcha mahsuloti kislorod bo'lsa, kislorod miqdori ortishi bilan odamlar orasidagi masofalar kattaroq bo'lar edi. Ammo binafsha va yashil bakteriyalarning fokuslangan yorug'likdagi xatti-harakatlari tufayli bakterial fotosintezning qo'shimcha mahsuloti kislorod bo'lishi mumkin emas degan xulosaga keldi.
Tadqiqotchilar bugungi kunda ba'zi binafsha rangli bakteriyalar mitoxondriyalar, organellalar rolini o'ynaydigan o'simlik va hayvon hujayralaridagi simbiotik bakteriyalar bilan bog'liqligini taxmin qilishdi. Ularning oqsil tuzilishini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, bu tuzilmalarning umumiy ajdodi bor. Binafsha yashil bakteriyalar va geliobakteriyalar ham xuddi shunday tuzilishga ega.
Oltingugurt bakteriyalari (oltingugurt bakteriyalari)
Binafsha oltingugurt bakteriyalari (PSB) fotosintezga qodir Proteobakteriyalar guruhining bir qismi boʻlib, birgalikda binafsha rangli bakteriyalar deb ataladi. Ular anaerob yoki mikroaerofil bo'lib, ko'pincha qatlamli suv muhitida, shu jumladan issiq buloqlarda, turg'un hovuzlarda va yuqori suvli hududlardagi mikrobial agregatlarda topiladi. O'simliklar, suv o'tlari va siyanobakteriyalardan farqli o'laroq, binafsha oltingugurt bakteriyalari suvni qaytaruvchi vosita sifatida ishlatmaydi va shuning uchun kislorod hosil qilmaydi. Buning o'rniga ular fotosintez yo'llarida elektron donori sifatida oltingugurtni sulfid yoki tiosulfat shaklida ishlatishlari mumkin (va ba'zi turlar H2, Fe2 + yoki NO2-dan ham foydalanishi mumkin). Oltingugurt elementar oltingugurt granulalarini hosil qilish uchun oksidlanadi. Bu, o'z navbatida, sulfat kislota hosil qilish uchun oksidlanishi mumkin.
Tasnifi
Binafsharang bakteriyalar guruhi ikkita oilaga bo'linadi: Chromatiaceae va Ectothiorhodospiraceae, ular mos ravishda ichki va tashqi oltingugurt granulalarini hosil qiladi va ularning ichki membranalari tuzilishida farq qiladi. Ular Proteobakteriyalar gamma bo'limiga kiradigan Chromatiales tartibining bir qismini tashkil qiladi. Halothiobacillus jinsi ham Chromatiales turkumiga kiradi, lekin u fotosintetik emas.
Yashash joylari
Binafsha oltingugurt bakteriyalari odatda koʻllarning yoritilgan anoksik zonalarida va vodorod sulfidi toʻplanadigan boshqa suvli yashash joylarida,va shuningdek, geokimyoviy yoki biologik yo'l bilan ishlab chiqarilgan vodorod sulfidi binafsha oltingugurt bakteriyalarining gullashiga olib kelishi mumkin bo'lgan "oltingugurtli buloqlarda". Fotosintez anoksik sharoitlarni talab qiladi; bu bakteriyalar kislorodli muhitda rivojlana olmaydi.
Meromiktik (doimiy qatlamli) ko'llar binafsha oltingugurt bakteriyalarining rivojlanishi uchun eng qulay hisoblanadi. Ular tabaqalanadi, chunki ularning pastki qismida zichroq (odatda fiziologik) suv va sirtga yaqinroq zichroq (odatda chuchuk suv) mavjud. Binafsha rangli oltingugurt bakteriyalarining o'sishi holomik ko'llarda qatlamlanish orqali ham qo'llab-quvvatlanadi. Ular termal tabaqalangan: bahor va yoz oylarida er usti suvlari qiziydi, bu esa yuqori suvni pastki qismiga qaraganda kamroq zichroq qiladi, bu binafsha oltingugurt bakteriyalarining o'sishi uchun etarlicha barqaror tabaqalanishni ta'minlaydi. Agar sulfatlanishni qo'llab-quvvatlash uchun etarli sulfat mavjud bo'lsa, cho'kmada hosil bo'lgan sulfid yuqoriga qarab anoksik tubi suvlarga tarqaladi, bu erda binafsha oltingugurt bakteriyalari zich hujayra massalarini hosil qilishi mumkin.
Klasterlar
Binafsha oltingugurt bakteriyalarini ham topish mumkin va ular oraliq mikrobial agregatsiyalarning asosiy komponenti hisoblanadi. Sippewissett mikrobial gilam kabi klasterlar to'lqinlar oqimi va kiruvchi chuchuk suv tufayli dinamik muhitga ega, natijada meromiktik ko'llar kabi qatlamli muhit paydo bo'ladi. Binafsha oltingugurt bakteriyalarining o'sishiular ustida joylashgan mikroorganizmlarning nobud bo'lishi va parchalanishi tufayli oltingugurt bilan ta'minlanganligi sababli faollashadi. Oltingugurtning tabaqalanishi va manbai PSB ning yig'ilishlar sodir bo'ladigan ushbu suv havzalarida o'sishiga imkon beradi. PSB suv havzalarida cho'kindilarni bog'lashi mumkin bo'lgan hujayradan tashqari polimer moddalar sekretsiyasi orqali mikrob cho'kmasini barqarorlashtirishga yordam beradi.
Ekologiya
Binafsha oltingugurt bakteriyalari atrof-muhitni o'zgartirish uchun metabolizmidan foydalanib, ozuqa moddalarining aylanishini rag'batlantirish orqali atrof-muhitga ta'sir ko'rsatishga qodir. Ular uglerod fiksatsiyasi orqali uglerod aylanishiga ta'sir qilish orqali birlamchi ishlab chiqarishda muhim rol o'ynashi mumkin. Binafsha oltingugurt bakteriyalari ham yashash joylarida fosfor ishlab chiqarishga hissa qo'shadi. Ushbu organizmlarning hayotiy faoliyati orqali ko'llarning oksik qatlamidagi ozuqaviy moddalarni cheklaydigan fosfor qayta ishlanadi va geterotrof bakteriyalarga foydalanish uchun beriladi. Bu shuni ko'rsatadiki, binafsha oltingugurt bakteriyalari ularning yashash muhitining anoksik qatlamida joylashgan bo'lsa-da, ular yuqorida qayd etilgan oksid qatlamini noorganik oziq moddalar bilan ta'minlash orqali ko'plab geterotrof organizmlarning o'sishini rag'batlantirishga qodir.
