Mor bakteri nedir? Bu mikroorganizmalar, onlara mor, kırmızı, kahverengi ve turuncu arasında değişen renkler veren çeşitli karotenoidlerle birlikte bakteriyoklorofil a veya b ile pigmentlenir. Bu oldukça çeşitli bir gruptur. Mor kükürt bakterileri ve basit mor bakteriler (Rhodospirillaceae) olmak üzere iki gruba ayrılabilirler. 2018 Enerji Araştırmalarında Sınırlar, bunları biyo-kaynak olarak kullanmayı önerdi.
Biyoloji
Mor bakteriler çoğunlukla fotoototrofiktir, ancak kemoototrofik ve fotoheterotropik türler de bilinmektedir. Aerobik solunum ve fermantasyon yapabilen miksotroflar olabilirler.
Mor bakterilerin fotosentezi, hücre zarındaki fotosentetik pigmentlerin (yani bakteriyoklorofil, karotenoidler) ve pigment bağlayıcı proteinlerin spesifik veziküller, tübüller veya tek çift veya yığılmış lameller oluşturmak üzere invaginasyona dahil edildiği reaksiyon merkezlerinde meydana gelir. çarşaflar. Buna, genişlemiş bir yapıya sahip olan intrasitoplazmik membran (ICM) denir.ışık emilimini en üst düzeye çıkarmak için yüzey alanı.
Fizik ve kimya
Mor bakteriler, bir dizi redoks reaksiyonunun neden olduğu döngüsel elektron transferini kullanır. Reaksiyon merkezini (RC) çevreleyen ışık toplama kompleksleri, RC'de bulunan P870 veya P960 klorofil pigmentlerini yakalayarak rezonans enerjisi şeklinde fotonları toplar. Heyecanlı elektronlar P870'den QA ve QB kinonlarına döner, ardından sitokrom bc1, sitokrom c2'ye ve tekrar P870'e gider. İndirgenmiş kinon QB, iki sitoplazmik protonu çeker ve QH2 olur, sonunda oksitlenir ve sitokrom bc1 kompleksi tarafından periplazmaya pompalanacak protonları serbest bırakır. Sitoplazma ve periplazma arasında ortaya çıkan yük paylaşımı, ATP enerjisi üretmek için ATP sentaz tarafından kullanılan bir proton itici güç oluşturur.
Mor bakteriler ayrıca anabolizma için kullanılan NADH veya NADPH'yi oluşturmak için harici vericilerden elektronları doğrudan sitokrom bc1'e aktarır. Oksijen üretmek için elektron donörü olarak su kullanmadıkları için tek kristallerdir. Mor kükürt bakterileri (PSB) olarak adlandırılan bir tür mor bakteri elektron donörü olarak sülfür veya kükürt kullanır. Mor kükürt olmayan bakteri adı verilen başka bir tür, genellikle elektron donörü olarak hidrojen kullanır, ancak PSB'ye kıyasla daha düşük konsantrasyonlarda sülfür veya organik bileşikler de kullanabilir.
Menekşe bakterileriNAD(P)+'yı NAD(P)H'ye kendiliğinden indirgemek için yeterli harici elektron taşıyıcısı yoktur, bu nedenle NAD(P)+'yı aşırı derecede az altmak için indirgenmiş kinonlarını kullanmaları gerekir. Bu süreç, protonun itici gücü tarafından yürütülür ve elektronların ters akışı olarak adlandırılır.
Oksijen yerine kükürt
Mor kükürt olmayan bakteriler, yan ürün olarak oksijen olmadan fotosentez yaptığı bulunan ilk bakterilerdi. Bunun yerine yan ürünleri kükürttür. Bu, bakterilerin farklı oksijen konsantrasyonlarına tepkileri ilk kez kurulduğunda kanıtlanmıştır. Bakterilerin en ufak oksijen izinden hızla uzaklaştığı bulunmuştur. Daha sonra bir bakteri kabı kullandıkları ve ışığın bir kısmına odaklandığı ve diğerinin karanlıkta bırakıldığı bir deney yaptılar. Bakteriler ışıksız yaşayamadıkları için ışık çemberine girerler. Yaşamlarının yan ürünü oksijen olsaydı, oksijen miktarı arttıkça bireyler arasındaki mesafeler daha da büyürdü. Ancak odaklanmış ışıkta mor ve yeşil bakterilerin davranışı nedeniyle, bakteri fotosentezinin yan ürününün oksijen olamayacağı sonucuna varıldı.
Araştırmacılar, günümüzde bazı mor bakterilerin mitokondri, bitki ve hayvan hücrelerinde organel görevi gören simbiyotik bakterilerle ilişkili olduğunu öne sürdüler. Protein yapılarının karşılaştırılması, bu yapıların ortak bir atasının olduğunu göstermektedir. Mor yeşil bakteriler ve heliobakteriler de benzer bir yapıya sahiptir.
Kükürt bakterileri (kükürt bakterileri)
Mor kükürt bakterileri (PSB), topluca mor bakteriler olarak adlandırılan fotosentez yapabilen Proteobacteria grubunun bir parçasıdır. Anaerobik veya mikroaerofiliktirler ve genellikle kaplıcalar, durgun havuzlar ve yüksek su alanlarındaki mikrobiyal agregasyonlar dahil olmak üzere tabakalı su ortamlarında bulunurlar. Bitkiler, algler ve siyanobakterilerin aksine, mor kükürt bakterileri suyu indirgeyici madde olarak kullanmazlar ve bu nedenle oksijen üretmezler. Bunun yerine, sülfür veya tiyosülfat formundaki sülfürü fotosentez yollarında elektron donörü olarak kullanabilirler (ve bazı türler ayrıca H2, Fe2+ veya NO2- kullanabilir). Kükürt, elemental kükürt granülleri üretmek için oksitlenir. Bu da sülfürik asit oluşturmak üzere oksitlenebilir.
Sınıflandırma
Mor bakteri grubu iki aileye ayrılır: Sırasıyla iç ve dış kükürt granülleri üreten ve iç zarlarının yapısında farklılıklar gösteren Chromatiaceae ve Ectothiorhodospiraceae. Gama bölümü Proteobacteria'ya dahil olan Chromatiales düzeninin bir parçasını oluştururlar. Halothiobacillus cinsi de Chromatiales'e kendi ailesinde dahildir, ancak fotosentetik değildir.
Habitatlar
Mor kükürt bakterileri tipik olarak göllerin aydınlatılmış anoksik bölgelerinde ve hidrojen sülfürün biriktiği diğer su habitatlarında bulunur.ve ayrıca jeokimyasal veya biyolojik olarak üretilen hidrojen sülfürün mor kükürt bakterilerinin çiçek açmasına neden olabileceği "kükürt kaynaklarında". Fotosentez, anoksik koşullar gerektirir; bu bakteriler oksijenli ortamlarda gelişemezler.
Meromiktik (kalıcı olarak tabakalı) göller, mor kükürt bakterilerinin gelişimi için en uygun olanlardır. Altta daha yoğun (genellikle fizyolojik) suya ve yüzeye daha az yoğun (genellikle tatlı su) sahip oldukları için tabakalaşırlar. Mor kükürt bakterilerinin büyümesi, holomiktik göllerde katmanlanarak da desteklenir. Termal olarak tabakalaşırlar: ilkbahar ve yaz aylarında, yüzey suyu ısınır, üst suyu alttan daha az yoğun hale getirir, bu da mor kükürt bakterilerinin büyümesi için oldukça kararlı bir tabakalaşma sağlar. Sülfasyonu desteklemek için yeterli sülfat varsa, tortuda oluşan sülfür, mor kükürt bakterilerinin yoğun hücre kütleleri oluşturabileceği anoksik dip sularına yukarı doğru difüze olur.
Kümeler
Mor kükürt bakterileri de bulunabilir ve ara mikrobiyal kümelenmelerde önemli bir bileşendir. Sippewissett mikrobiyal halısı gibi kümeler, gelgitlerin akışı ve gelen tatlı su nedeniyle dinamik bir ortama sahiptir ve bu da meromiktik göller gibi benzer şekilde tabakalı ortamlara neden olur. Mor kükürt bakterilerinin büyümesiüzerlerinde bulunan mikroorganizmaların ölümü ve ayrışması nedeniyle kükürt sağlandığı için aktive edilir. Tabakalaşma ve kükürt kaynağı, kümelenmelerin meydana geldiği bu gelgit havzalarında PSB'nin büyümesine izin verir. PSB, su havzalarındaki tortuyu bağlayabilen hücre dışı polimerik maddelerin salgılanması yoluyla mikrobiyal tortuyu stabilize etmeye yardımcı olabilir.
Ekoloji
Mor kükürt bakterileri, çevreyi değiştirmek için metabolizmalarını kullanarak besin döngüsünü teşvik ederek çevreyi etkileyebilir. Karbon fiksasyonu yoluyla karbon döngüsünü etkileyerek birincil üretimde önemli bir rol oynayabilirler. Mor kükürt bakterileri de habitatlarında fosfor üretimine katkıda bulunur. Bu organizmaların yaşamsal faaliyetleri sayesinde göllerin oksik tabakasındaki besin maddelerini sınırlayan fosfor geri dönüştürülerek heterotrofik bakterilerin kullanımına sunulur. Bu, mor kükürt bakterilerinin habitatlarının anoksik tabakasında bulunmasına rağmen, yukarıda bahsedilen oksit tabakasına inorganik besinler sağlayarak birçok heterotrofik organizmanın büyümesini uyarabildiklerini gösterir.
