Hvad er lilla bakterier? Disse mikroorganismer er pigmenteret med bakteriochlorophyll a eller b sammen med forskellige carotenoider, der giver dem farver lige fra lilla, rød, brun og orange. Dette er en ret forskelligartet gruppe. De kan opdeles i to grupper: lilla svovlbakterier og simple lilla bakterier (Rhodospirillaceae). 2018 Frontiers in Energy Research-papiret foreslog at bruge dem som bioressourcer.
Biologi
Lilla bakterier er for det meste fotoautotrofe, men kemoautotrofe og fotoheterotrope arter er også kendte. De kan være mixotrofer, der er i stand til aerob respiration og fermentering.
Fotosyntese af lilla bakterier forekommer i reaktionscentre på cellemembranen, hvor fotosyntetiske pigmenter (dvs. bakteriochlorophyll, carotenoider) og pigmentbindende proteiner indføres i invaginationen for at danne specifikke vesikler, tubuli eller enkelt-par eller stablede lamellarer. ark. Dette kaldes den intracytoplasmatiske membran (ICM), som har en forstørretoverfladeareal for at maksimere lysabsorptionen.
Fysik og kemi
Lilla bakterier bruger cyklisk elektronoverførsel forårsaget af en række redoxreaktioner. Lyshøstkomplekser, der omgiver reaktionscentret (RC) samler fotoner i form af resonansenergi, der fanger P870 eller P960 klorofylpigmenterne placeret i RC. Exciterede elektroner cykler fra P870 til quinonerne QA og QB, og gå derefter til cytochrom bc1, cytochrom c2 og tilbage til P870. Den reducerede quinon QB tiltrækker to cytoplasmatiske protoner og bliver til QH2, som til sidst oxideres og frigiver protoner, der skal pumpes ind i periplasmaet af cytochrom bc1-komplekset. Den resulterende ladningsdeling mellem cytoplasma og periplasma skaber en protondrivkraft, der bruges af ATP-syntase til at generere ATP-energi.
Lilla bakterier overfører også elektroner fra eksterne donorer direkte til cytochrom bc1 for at generere NADH eller NADPH, der bruges til anabolisme. De er enkeltkrystaller, fordi de ikke bruger vand som elektrondonor til at producere ilt. En type lilla bakterier, kaldet lilla svovlbakterier (PSB), bruger sulfid eller svovl som elektrondonorer. En anden type, kaldet lilla ikke-svovlbakterier, bruger norm alt brint som elektrondonor, men kan også bruge sulfid eller organiske forbindelser i lavere koncentrationer sammenlignet med PSB.
Violette bakterierder er ikke nok eksterne elektronbærere til spontant at reducere NAD(P)+ til NAD(P)H, så de skal bruge deres reducerede quinoner til at reducere NAD(P)+ enanghorisk. Denne proces drives af protonens drivkraft og kaldes den omvendte strøm af elektroner.
Svovl i stedet for ilt
Lilla ikke-svovlbakterier var de første bakterier, der fandtes at have fotosyntese uden ilt som et biprodukt. I stedet er deres biprodukt svovl. Dette blev bevist, da bakteriers reaktion på forskellige koncentrationer af ilt først blev etableret. Det har vist sig, at bakterier hurtigt bevæger sig væk fra det mindste spor af ilt. Så lavede de et eksperiment, hvor de brugte en skål med bakterier, og lyset blev fokuseret på den ene del af den, og den anden blev efterladt i mørket. Fordi bakterier ikke kan overleve uden lys, bevæger de sig ind i lyscirklen. Hvis biproduktet af deres liv var ilt, ville afstandene mellem individer blive større, efterhånden som mængden af ilt steg. Men på grund af lilla og grønne bakteriers adfærd i fokuseret lys, blev det konkluderet, at biproduktet af bakteriel fotosyntese ikke kunne være oxygen.
Forskere har foreslået, at nogle lilla bakterier i dag er forbundet med mitokondrier, symbiotiske bakterier i plante- og dyreceller, der fungerer som organeller. Sammenligning af deres proteinstruktur viser, at der er en fælles forfader til disse strukturer. Lilla grønne bakterier og heliobakterier har også en lignende struktur.
Svovlbakterier (svovlbakterier)
Lilla svovlbakterier (PSB) er en del af Proteobacteria-gruppen, der er i stand til fotosyntese, under ét omt alt som lilla bakterier. De er anaerobe eller mikroaerofile og findes ofte i lagdelte akvatiske miljøer, herunder varme kilder, stillestående bassiner og mikrobielle aggregationer i højvandsområder. I modsætning til planter, alger og cyanobakterier bruger lilla svovlbakterier ikke vand som reduktionsmiddel og producerer derfor ikke ilt. I stedet kan de bruge svovl i form af sulfid eller thiosulfat (og nogle arter kan også bruge H2, Fe2+ eller NO2-) som en elektrondonor i deres fotosynteseveje. Svovl oxideres til fremstilling af elementære svovlgranulat. Dette kan igen oxideres til dannelse af svovlsyre.
Klassificering
Gruppen af lilla bakterier er opdelt i to familier: Chromatiaceae og Ectothiorhodospiraceae, som producerer henholdsvis indre og ydre svovlgranulat og viser forskelle i strukturen af deres indre membraner. De indgår i ordenen Chromatiales, der indgår i gamma-afdelingen Proteobacteria. Slægten Halothiobacillus indgår også i Chromatiales i sin egen familie, men den er ikke fotosyntetisk.
Habitats
Lilla svovlbakterier findes typisk i de oplyste iltfattige zoner i søer og andre akvatiske levesteder, hvor svovlbrinte ophobes,og også i "svovlkilder", hvor geokemisk eller biologisk produceret svovlbrinte kan få lilla svovlbakterier til at blomstre. Fotosyntese kræver anoxiske forhold; disse bakterier kan ikke trives i iltede miljøer.
Meromiktiske (permanent lagdelte) søer er de mest gunstige for udviklingen af lilla svovlbakterier. De stratificerer, fordi de har tættere (norm alt fysiologisk) vand i bunden og mindre tæt (norm alt ferskvand) tættere på overfladen. Væksten af lilla svovlbakterier understøttes også af lagdeling i holomiktiske søer. De er termisk lagdelt: i løbet af foråret og sommeren opvarmes overfladevandet, hvilket gør det øvre vand mindre tæt end det nederste, hvilket giver en ret stabil lagdeling for væksten af lilla svovlbakterier. Hvis der er nok sulfat til stede til at understøtte sulfatering, diffunderer sulfidet dannet i sedimentet opad i iltfattigt bundvand, hvor lilla svovlbakterier kan danne tætte cellemasser.
Clusters
Lilla svovlbakterier kan også findes og er en fremtrædende komponent i mellemliggende mikrobielle aggregeringer. Klynger som Sippewissett mikrobielle tæppe har et dynamisk miljø på grund af strømmen af tidevand og indkommende ferskvand, hvilket resulterer i lignende lagdelte miljøer som meromiktiske søer. Vækst af lilla svovlbakterieraktiveres, da svovl tilføres på grund af død og nedbrydning af mikroorganismer placeret over dem. Lagdelingen og kilden til svovl gør det muligt for PSB at vokse i disse tidevandsbassiner, hvor der forekommer aggregering. PSB kan hjælpe med at stabilisere mikrobielt sediment gennem sekretion af ekstracellulære polymere stoffer, der kan binde sediment i vandskel.
Økologi
Lilla svovlbakterier er i stand til at påvirke miljøet ved at fremme næringsstofkredsløbet ved at bruge deres stofskifte til at ændre miljøet. De kan spille en væsentlig rolle i primærproduktionen ved at påvirke kulstofkredsløbet gennem kulstoffiksering. Lilla svovlbakterier bidrager også til produktionen af fosfor i deres habitat. Gennem disse organismers vitale aktivitet genbruges fosfor, som begrænser næringsstoffet i det oxiske lag af søer, og leveres til heterotrofe bakterier til brug. Dette indikerer, at selvom lilla svovlbakterier findes i det anoxiske lag af deres habitat, er de i stand til at stimulere væksten af mange heterotrofe organismer ved at tilføre uorganiske næringsstoffer til det førnævnte oxidlag.
