Bənövşəyi bakteriya nədir? Bu mikroorqanizmlər onlara bənövşəyi, qırmızı, qəhvəyi və narıncı rənglər verən müxtəlif karotenoidlərlə yanaşı bakterioklorofil a və ya b ilə piqmentlənir. Bu kifayət qədər müxtəlif qrupdur. Onları iki qrupa bölmək olar: bənövşəyi kükürd bakteriyaları və sadə bənövşəyi bakteriyalar (Rhodospirillaceae). 2018 Frontiers in Energy Research kağızı onlardan bioresurs kimi istifadə etməyi təklif etdi.
Biologiya
Bənövşəyi bakteriyalar əsasən fotoavtotrofdur, lakin kemoautotrof və fotoheterotrop növlər də məlumdur. Onlar aerob tənəffüs və fermentasiya qabiliyyətinə malik miksotroflar ola bilər.
Bənövşəyi bakteriyaların fotosintezi hüceyrə membranındakı reaksiya mərkəzlərində baş verir ki, burada fotosintetik piqmentlər (yəni, bakterioklorofil, karotenoidlər) və piqment bağlayan zülallar xüsusi veziküllər, borular və ya tək cüt və ya yığılmış lamellər əmələ gətirmək üçün invaginasiyaya daxil olur. vərəqlər. Bu genişlənmiş intrasitoplazmik membran (ICM) adlanırişığın udulmasını artırmaq üçün səth sahəsi.
Fizika və kimya
Bənövşəyi bakteriyalar bir sıra redoks reaksiyalarının səbəb olduğu dövri elektron köçürməsindən istifadə edir. Reaksiya mərkəzini (RC) əhatə edən yüngül yığım kompleksləri RC-də yerləşən P870 və ya P960 xlorofil piqmentlərini tutaraq rezonans enerjisi şəklində fotonları toplayır. Həyəcanlı elektronlar P870-dən QA və QB kinonlarına çevrilir, sonra sitoxrom bc1, sitoxrom c2 və yenidən P870-ə keçir. Azaldılmış quinon QB iki sitoplazmik protonu cəlb edir və QH2 olur, nəticədə oksidləşir və sitoxrom bc1 kompleksi tərəfindən periplazmaya vurulmaq üçün protonları buraxır. Nəticədə sitoplazma və periplazma arasında yük bölgüsü ATP enerjisi yaratmaq üçün ATP sintaza tərəfindən istifadə edilən proton hərəkətverici qüvvə yaradır.
Bənövşəyi bakteriyalar həmçinin anabolizm üçün istifadə edilən NADH və ya NADPH yaratmaq üçün xarici donorlardan elektronları birbaşa sitokrom bc1-ə köçürür. Onlar monokristallardır, çünki oksigen istehsal etmək üçün elektron donor kimi sudan istifadə etmirlər. Bənövşəyi kükürd bakteriyası (PSB) adlanan bənövşəyi bakteriyaların bir növü elektron donorları kimi sulfid və ya kükürddən istifadə edir. Bənövşəyi qeyri-kükürdlü bakteriyalar adlanan başqa bir növ adətən hidrogendən elektron donor kimi istifadə edir, lakin PSB ilə müqayisədə daha aşağı konsentrasiyalarda sulfid və ya üzvi birləşmələrdən də istifadə edə bilər.
Bənövşəyi bakteriyaNAD(P)+-nı kortəbii olaraq NAD(P)H-yə endirmək üçün kifayət qədər xarici elektron daşıyıcıları yoxdur, ona görə də onlar NAD(P)+-nı hədsiz dərəcədə az altmaq üçün öz azaldılmış quinonlarından istifadə etməlidirlər. Bu proses protonun hərəkətverici qüvvəsi ilə idarə olunur və elektronların tərs axını adlanır.
Oksigen əvəzinə kükürd
Bənövşəyi qeyri-kükürd bakteriyaları, əlavə məhsul olaraq oksigen olmadan fotosintez etdiyi aşkar edilən ilk bakteriyalardır. Əvəzində onların əlavə məhsulu kükürddür. Bu, bakteriyaların müxtəlif oksigen konsentrasiyalarına reaksiyaları ilk dəfə qurulduqda sübut edilmişdir. Bakteriyaların ən kiçik oksigen izindən sürətlə uzaqlaşdığı aşkar edilmişdir. Sonra bakteriya qabından istifadə etdikləri bir təcrübə apardılar və işığın bir hissəsinə yönəldildi, digəri isə qaranlıqda qaldı. Bakteriyalar işıqsız yaşaya bilmədiyi üçün işıq dairəsinə keçirlər. Əgər onların həyatının əlavə məhsulu oksigen olsaydı, oksigen miqdarı artdıqca fərdlər arasındakı məsafələr daha da genişlənərdi. Lakin fokuslanmış işıqda bənövşəyi və yaşıl bakteriyaların davranışına görə belə qənaətə gəlindi ki, bakterial fotosintezin əlavə məhsulu oksigen ola bilməz.
Tədqiqatçılar bu gün bəzi bənövşəyi bakteriyaların mitoxondriya ilə əlaqəli olduğunu, bitki və heyvan hüceyrələrində orqanoid kimi fəaliyyət göstərən simbiotik bakteriyaların olduğunu irəli sürdülər. Onların zülal quruluşunun müqayisəsi bu strukturların ortaq əcdadının olduğunu göstərir. Bənövşəyi yaşıl bakteriyalar və heliobakteriyalar da oxşar quruluşa malikdir.
Kükürd bakteriyaları (kükürd bakteriyaları)
Bənövşəyi kükürd bakteriyası (PSB) fotosintez edə bilən Proteobakteriyalar qrupunun bir hissəsidir və birlikdə bənövşəyi bakteriya adlanır. Onlar anaerob və ya mikroaerofildirlər və tez-tez isti bulaqlar, durğun hovuzlar və yüksək su ərazilərində mikrob aqreqasiyaları da daxil olmaqla təbəqəli su mühitlərində olurlar. Bitkilərdən, yosunlardan və siyanobakteriyalardan fərqli olaraq, bənövşəyi kükürd bakteriyaları sudan reduksiyaedici vasitə kimi istifadə etmir və buna görə də oksigen istehsal etmir. Bunun əvəzinə onlar fotosintez yollarında elektron donor kimi sulfid və ya tiosulfat şəklində kükürddən istifadə edə bilərlər (və bəzi növlər də H2, Fe2+ və ya NO2-dən istifadə edə bilər). Kükürd elementar kükürd qranullarını istehsal etmək üçün oksidləşir. Bu da öz növbəsində sulfat turşusu əmələ gətirmək üçün oksidləşə bilər.
Təsnifat
Bənövşəyi bakteriyalar qrupu iki ailəyə bölünür: Chromatiaceae və Ectothiorhodospiraceae, müvafiq olaraq daxili və xarici kükürd qranulları əmələ gətirir və daxili membranlarının strukturunda fərqliliklər göstərir. Onlar Proteobakteriyaların qamma bölməsinə daxil olan Chromatiales sırasının bir hissəsini təşkil edirlər. Halothiobacillus cinsi də öz ailəsində Chromatiales qrupuna daxildir, lakin o, fotosintetik deyil.
Yaşayış yerləri
Bənövşəyi kükürd bakteriyaları adətən göllərin və hidrogen sulfidinin toplandığı digər su yaşayış yerlərinin işıqlandırılmış anoksik zonalarında olur,və həmçinin geokimyəvi və ya bioloji yolla əldə edilən hidrogen sulfidin bənövşəyi kükürd bakteriyalarının çiçəklənməsinə səbəb ola biləcəyi "kükürd bulaqlarında". Fotosintez anoksik şərait tələb edir; bu bakteriyalar oksigenli mühitlərdə inkişaf edə bilməz.
Meromiktik (daimi təbəqələşmiş) göllər bənövşəyi kükürdlü bakteriyaların inkişafı üçün ən əlverişlidir. Onlar dibində daha sıx (adətən fizioloji), səthə yaxın isə daha az sıx (adətən şirin su) olduğuna görə təbəqələşirlər. Bənövşəyi kükürdlü bakteriyaların böyüməsi də holomikik göllərdə təbəqələşmə ilə dəstəklənir. Onlar termal təbəqələrə bölünürlər: yaz və yay aylarında səth suları istiləşir, yuxarıdakı suyu aşağıdan daha az sıx edir, bu da bənövşəyi kükürd bakteriyalarının inkişafı üçün kifayət qədər sabit təbəqələşməni təmin edir. Əgər sulfatlaşmanı dəstəkləmək üçün kifayət qədər sulfat varsa, çöküntüdə əmələ gələn sulfid bənövşəyi kükürd bakteriyalarının sıx hüceyrə kütlələri yarada biləcəyi anoksik dib sularına yuxarıya doğru yayılır.
Klasterlər
Bənövşəyi kükürd bakteriyası da tapıla bilər və aralıq mikrob birləşmələrinin görkəmli komponentidir. Sippewissett mikrob xalçası kimi çoxluqlar gelgit axını və daxil olan şirin su səbəbiylə dinamik bir mühitə malikdir və nəticədə meromikik göllər kimi eyni təbəqəli mühitlər yaranır. Bənövşəyi kükürdlü bakteriyaların böyüməsionların üstündə yerləşən mikroorqanizmlərin ölümü və parçalanması səbəbindən kükürd tədarük edildiyi üçün aktivləşir. Kükürdün təbəqələşməsi və mənbəyi PSB-nin yığılmaların baş verdiyi bu gelgit hövzələrində böyüməsinə imkan verir. PSB su hövzələrində çöküntüləri bağlaya bilən hüceyrədənkənar polimer maddələrin ifrazı vasitəsilə mikrob çöküntüsünü sabitləşdirməyə kömək edə bilər.
Ekologiya
Bənövşəyi kükürd bakteriyaları ətraf mühiti dəyişdirmək üçün maddələr mübadiləsindən istifadə edərək qidalanma dövriyyəsini təşviq edərək ətraf mühitə təsir göstərə bilir. Onlar karbon fiksasiyası vasitəsilə karbon dövrünə təsir edərək ilkin istehsalda əhəmiyyətli rol oynaya bilərlər. Bənövşəyi kükürd bakteriyaları da yaşayış yerlərində fosfor istehsalına kömək edir. Bu orqanizmlərin həyati fəaliyyəti sayəsində göllərin oksik qatında qida maddəsini məhdudlaşdıran fosfor təkrar emal edilir və heterotrof bakteriyalara istifadə üçün verilir. Bu onu göstərir ki, bənövşəyi kükürd bakteriyaları onların yaşayış mühitinin anoksik təbəqəsində tapılsa da, onlar yuxarıda qeyd olunan oksid təbəqəsini qeyri-üzvi qidalarla təmin etməklə bir çox heterotrof orqanizmlərin böyüməsini stimullaşdıra bilirlər.
