Apakah bakteria ungu? Mikroorganisma ini berpigmen dengan bacteriochlorophyll a atau b bersama-sama dengan pelbagai karotenoid yang memberikan mereka warna dari ungu, merah, coklat dan oren. Ini adalah kumpulan yang agak pelbagai. Mereka boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: bakteria sulfur ungu dan bakteria ungu mudah (Rhodospirillaceae). Kertas 2018 Frontiers dalam Penyelidikan Tenaga mencadangkan menggunakannya sebagai sumber bio.
Biologi
Bakteria ungu kebanyakannya adalah fotoautotropik, tetapi spesies chemoautotrophic dan fotoheterotropik juga diketahui. Mereka mungkin mixotroph yang mampu melakukan respirasi dan penapaian aerobik.
Fotosintesis bakteria ungu berlaku di pusat tindak balas pada membran sel di mana pigmen fotosintesis (iaitu bakterioklorofil, karotenoid) dan protein pengikat pigmen dimasukkan ke dalam invaginasi untuk membentuk vesikel, tubul, atau sepasang tunggal atau lamelar bertindan yang spesifik. cadar. Ini dipanggil membran intracytoplasmic (ICM), yang mempunyai pembesaranluas permukaan untuk memaksimumkan penyerapan cahaya.
Fizik dan kimia
Bakteria ungu menggunakan pemindahan elektron kitaran yang disebabkan oleh satu siri tindak balas redoks. Kompleks penuaian cahaya yang mengelilingi pusat tindak balas (RC) mengumpul foton dalam bentuk tenaga resonan, menangkap pigmen klorofil P870 atau P960 yang terletak di RC. Kitaran elektron teruja daripada P870 kepada kuinon QA dan QB, kemudian pergi ke cytochrome bc1, cytochrome c2 dan kembali ke P870. QB kuinon yang dikurangkan menarik dua proton sitoplasma dan menjadi QH2, akhirnya teroksida dan melepaskan proton untuk dipam ke dalam periplasma oleh kompleks sitokrom bc1. Perkongsian cas yang terhasil antara sitoplasma dan periplasma menghasilkan daya penggerak proton yang digunakan oleh ATP sintase untuk menjana tenaga ATP.
Bakteria ungu juga memindahkan elektron daripada penderma luar terus ke cytochrome bc1 untuk menjana NADH atau NADPH yang digunakan untuk anabolisme. Mereka adalah kristal tunggal kerana mereka tidak menggunakan air sebagai penderma elektron untuk menghasilkan oksigen. Satu jenis bakteria ungu, dipanggil bakteria sulfur ungu (PSB), menggunakan sulfida atau sulfur sebagai penderma elektron. Satu lagi jenis, dipanggil bakteria bukan sulfur ungu, biasanya menggunakan hidrogen sebagai penderma elektron, tetapi juga boleh menggunakan sulfida atau sebatian organik pada kepekatan yang lebih rendah berbanding PSB.
Bakteria ungutiada pembawa elektron luar yang mencukupi untuk secara spontan mengurangkan NAD(P)+ kepada NAD(P)H, jadi mereka mesti menggunakan kuinon terkurang mereka untuk mengurangkan NAD(P)+ secara enanghor. Proses ini didorong oleh daya penggerak proton dan dipanggil aliran balik elektron.
Sulfur dan bukannya oksigen
Bakteria bukan sulfur ungu ialah bakteria pertama yang didapati mempunyai fotosintesis tanpa oksigen sebagai hasil sampingan. Sebaliknya, hasil sampingannya ialah sulfur. Ini terbukti apabila tindak balas bakteria terhadap kepekatan oksigen yang berbeza mula-mula ditubuhkan. Bakteria telah didapati dengan cepat bergerak menjauhi sedikit pun oksigen. Kemudian mereka melakukan percubaan di mana mereka menggunakan hidangan bakteria, dan cahaya difokuskan pada satu bahagian, dan yang lain dibiarkan dalam gelap. Kerana bakteria tidak boleh hidup tanpa cahaya, mereka bergerak ke dalam bulatan cahaya. Jika hasil sampingan kehidupan mereka adalah oksigen, jarak antara individu akan menjadi lebih besar apabila jumlah oksigen meningkat. Tetapi disebabkan kelakuan bakteria ungu dan hijau dalam cahaya fokus, disimpulkan bahawa hasil sampingan fotosintesis bakteria tidak boleh menjadi oksigen.
Penyelidik telah mencadangkan bahawa beberapa bakteria ungu hari ini dikaitkan dengan mitokondria, bakteria simbiotik dalam sel tumbuhan dan haiwan yang bertindak sebagai organel. Perbandingan struktur protein mereka menunjukkan bahawa terdapat nenek moyang yang sama bagi struktur ini. Bakteria hijau ungu dan heliobakteria juga mempunyai struktur yang serupa.
Bakteria sulfur (bakteria sulfur)
Bakteria sulfur ungu (PSB) adalah sebahagian daripada kumpulan Proteobacteria yang mampu melakukan fotosintesis, secara kolektif dirujuk sebagai bakteria ungu. Ia adalah anaerobik atau mikroaerofilik dan sering ditemui dalam persekitaran akuatik berstrata, termasuk mata air panas, kolam bertakung dan pengagregatan mikrob di kawasan air tinggi. Tidak seperti tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, bakteria sulfur ungu tidak menggunakan air sebagai agen pengurangan dan oleh itu tidak menghasilkan oksigen. Sebaliknya, mereka mungkin menggunakan sulfur dalam bentuk sulfida atau tiosulfat (dan sesetengah spesies juga boleh menggunakan H2, Fe2+ atau NO2-) sebagai penderma elektron dalam laluan fotosintesis mereka. Sulfur dioksidakan untuk menghasilkan butiran sulfur unsur. Ini, seterusnya, boleh dioksidakan untuk membentuk asid sulfurik.
Klasifikasi
Kumpulan bakteria ungu terbahagi kepada dua keluarga: Chromatiaceae dan Ectothiorhodospiraceae, yang masing-masing menghasilkan butiran sulfur dalaman dan luaran dan menunjukkan perbezaan dalam struktur membran dalamannya. Mereka membentuk sebahagian daripada susunan Chromatiales, termasuk dalam bahagian gamma Proteobacteria. Genus Halothiobacillus juga termasuk dalam Chromatiales dalam keluarga sendiri, tetapi ia bukan fotosintesis.
Habitat
Bakteria sulfur ungu biasanya ditemui di zon anoksik yang diterangi tasik dan habitat akuatik lain di mana hidrogen sulfida terkumpul,dan juga dalam "mata air sulfur" di mana hidrogen sulfida yang dihasilkan secara geokimia atau biologi boleh menyebabkan bakteria sulfur ungu berkembang. Fotosintesis memerlukan keadaan anoksik; bakteria ini tidak boleh hidup dalam persekitaran beroksigen.
Tasik Meromictic (berstrata kekal) adalah yang paling sesuai untuk pembangunan bakteria sulfur ungu. Mereka berstrata kerana mereka mempunyai air yang lebih tumpat (biasanya fisiologi) di bahagian bawah dan kurang tumpat (biasanya air tawar) lebih dekat ke permukaan. Pertumbuhan bakteria sulfur ungu juga disokong oleh lapisan dalam tasik holomiktik. Mereka berstrata terma: semasa musim bunga dan musim panas, air permukaan menjadi panas, menjadikan air atas kurang tumpat daripada yang lebih rendah, yang menyediakan stratifikasi yang agak stabil untuk pertumbuhan bakteria sulfur ungu. Jika sulfat cukup hadir untuk menyokong sulfat, sulfida yang terbentuk dalam sedimen meresap ke atas ke dalam perairan dasar anoksik di mana bakteria sulfur ungu boleh membentuk jisim sel yang padat.
Kluster
Bakteria sulfur ungu juga boleh ditemui dan merupakan komponen yang menonjol dalam pengagregatan mikrob perantaraan. Kelompok seperti permaidani mikrob Sippewissett mempunyai persekitaran yang dinamik disebabkan oleh aliran pasang surut dan air tawar yang masuk, menghasilkan persekitaran berstrata yang sama seperti tasik meromiktik. Pertumbuhan bakteria sulfur ungudiaktifkan sebagai sulfur dibekalkan disebabkan oleh kematian dan penguraian mikroorganisma yang terletak di atasnya. Stratifikasi dan sumber sulfur membolehkan PSB tumbuh di lembangan pasang surut ini di mana pengagregatan berlaku. PSB boleh membantu menstabilkan sedimen mikrob melalui rembesan bahan polimer ekstraselular yang boleh mengikat sedimen di kawasan tadahan air.
Ekologi
Bakteria sulfur ungu mampu mempengaruhi alam sekitar dengan menggalakkan kitaran nutrien, menggunakan metabolisme mereka untuk mengubah alam sekitar. Mereka mungkin memainkan peranan penting dalam pengeluaran utama dengan mempengaruhi kitaran karbon melalui penetapan karbon. Bakteria sulfur ungu juga menyumbang kepada penghasilan fosforus di habitatnya. Melalui aktiviti penting organisma ini, fosforus, yang mengehadkan nutrien dalam lapisan oksik tasik, dikitar semula dan diberikan kepada bakteria heterotropik untuk digunakan. Ini menunjukkan bahawa walaupun bakteria sulfur ungu ditemui dalam lapisan anoksik habitatnya, ia mampu merangsang pertumbuhan banyak organisma heterotrofik dengan membekalkan nutrien bukan organik kepada lapisan oksida yang disebutkan di atas.
