Wat is pers bakterieë? Hierdie mikroörganismes is gepigmenteer met bakteriochlorofil a of b saam met verskeie karotenoïede wat hulle kleure gee wat wissel van pers, rooi, bruin en oranje. Dit is 'n redelik diverse groep. Hulle kan in twee groepe verdeel word: pers swaelbakterieë en eenvoudige pers bakterieë (Rhodospirillaceae). Die 2018 Frontiers in Energy Research-vraestel het voorgestel om dit as bio-hulpbronne te gebruik.
Biologie
Pers bakterieë is meestal foto-outotrofies, maar chemo-outotrofiese en fotoheterotropiese spesies is ook bekend. Hulle kan mixotrofe wees wat in staat is tot aërobiese respirasie en fermentasie.
Fotosintese van pers bakterieë vind plaas in reaksiesentrums op die selmembraan waar fotosintetiese pigmente (d.w.s. bakteriochlorofil, karotenoïede) en pigmentbindende proteïene in die invaginasie ingebring word om spesifieke vesikels, buisies, of enkel-paar of gestapelde lamelle te vorm velle. Dit word die intrasitoplasmiese membraan (ICM) genoem, wat 'n vergroteoppervlakte om ligabsorpsie te maksimeer.
Fisika en chemie
Pers bakterieë gebruik sikliese elektronoordrag wat deur 'n reeks redoksreaksies veroorsaak word. Lig-oeskomplekse rondom die reaksiesentrum (RC) versamel fotone in die vorm van resonante energie, wat die P870- of P960-chlorofilpigmente wat in die RC geleë is, vasvang. Opgewekte elektrone siklus van P870 na kinone QA en QB, gaan dan na sitochroom bc1, sitochroom c2 en terug na P870. Die gereduseerde kinoon QB lok twee sitoplasmiese protone en word QH2, wat uiteindelik geoksideer word en protone vrystel wat deur die sitochroom bc1-kompleks in die periplasma gepomp word. Die gevolglike ladingsdeling tussen die sitoplasma en periplasma skep 'n proton-dryfkrag wat deur ATP-sintase gebruik word om ATP-energie op te wek.
Pers bakterieë dra ook elektrone van eksterne skenkers direk na sitochroom bc1 oor om NADH of NADPH te genereer wat vir anabolisme gebruik word. Hulle is enkelkristalle omdat hulle nie water as 'n elektronskenker gebruik om suurstof te produseer nie. Een tipe pers bakterieë, genaamd pers swael bakterieë (PSB), gebruik sulfied of swael as elektronskenkers. 'n Ander tipe, genaamd pers nie-swael-bakterieë, gebruik gewoonlik waterstof as 'n elektronskenker, maar kan ook sulfied of organiese verbindings teen laer konsentrasies gebruik in vergelyking met PSB.
Violette bakterieëdaar is nie genoeg eksterne elektrondraers om NAD(P)+ spontaan na NAD(P)H te reduseer nie, daarom moet hulle hul gereduseerde kinone gebruik om NAD(P)+ enanghories te verminder. Hierdie proses word aangedryf deur die dryfkrag van die proton en word die omgekeerde vloei van elektrone genoem.
Swael in plaas van suurstof
Pers nie-swael-bakterieë was die eerste bakterieë wat fotosintese gehad het sonder suurstof as 'n neweproduk. In plaas daarvan is hul neweproduk swael. Dit is bewys toe die reaksies van bakterieë op verskillende konsentrasies suurstof eers vasgestel is. Daar is gevind dat bakterieë vinnig wegbeweeg van die geringste spoor suurstof. Toe het hulle 'n eksperiment gedoen waar hulle 'n bakkie bakterieë gebruik het, en die lig is op een deel daarvan gefokus, en die ander is in die donker gelaat. Omdat bakterieë nie sonder lig kan oorleef nie, beweeg hulle in die ligkring in. As die neweproduk van hul lewe suurstof was, sou die afstande tussen individue groter word namate die hoeveelheid suurstof toeneem. Maar as gevolg van die gedrag van pers en groen bakterieë in gefokusde lig, is tot die gevolgtrekking gekom dat die neweproduk van bakteriese fotosintese nie suurstof kan wees nie.
Navorsers het voorgestel dat sommige pers bakterieë vandag geassosieer word met mitochondria, simbiotiese bakterieë in plant- en dierselle wat as organelle optree. Vergelyking van hul proteïenstruktuur toon dat daar 'n gemeenskaplike voorouer van hierdie strukture is. Persgroen bakterieë en heliobakterieë het ook 'n soortgelyke struktuur.
Swawelbakterieë (swawelbakterieë)
Pers swael-bakterieë (PSB) is deel van die Proteobacteria-groep wat in staat is tot fotosintese, wat gesamentlik na verwys word as pers bakterieë. Hulle is anaërobies of mikro-aerofiel en word dikwels in gestratifiseerde akwatiese omgewings aangetref, insluitend warmwaterbronne, stilstaande poele en mikrobiese samevoegings in hoogwatergebiede. Anders as plante, alge en sianobakterieë, gebruik pers swaelbakterieë nie water as 'n reduseermiddel nie en produseer dus nie suurstof nie. In plaas daarvan kan hulle swael in die vorm van sulfied of tiosulfaat gebruik (en sommige spesies kan ook H2, Fe2+ of NO2- gebruik) as 'n elektronskenker in hul fotosintesebane. Swael word geoksideer om elementêre swaelkorrels te produseer. Dit kan op sy beurt geoksideer word om swaelsuur te vorm.
Klassifikasie
Die groep pers bakterieë word in twee families verdeel: Chromatiaceae en Ectothiorhodospiraceae, wat onderskeidelik interne en eksterne swaelkorrels produseer en verskille in die struktuur van hul interne membrane toon. Hulle vorm deel van die orde Chromatiales, ingesluit in die gamma-afdeling Proteobacteria. Die genus Halothiobacillus word ook by Chromatiales in sy eie familie ingesluit, maar dit is nie fotosinteties nie.
Habitats
Pers swaelbakterieë word tipies gevind in die verligte anoksiese sones van mere en ander akwatiese habitats waar waterstofsulfied ophoop,en ook in "swaelbronne" waar geochemies of biologies geproduseerde waterstofsulfied pers swaelbakterieë kan laat blom. Fotosintese vereis anoksiese toestande; hierdie bakterieë kan nie in suurstofryke omgewings floreer nie.
Meromiktiese (permanent gestratifiseerde) mere is die gunstigste vir die ontwikkeling van pers swaelbakterieë. Hulle stratifiseer omdat hulle digter (gewoonlik fisiologiese) water aan die onderkant het en minder dig (gewoonlik vars water) nader aan die oppervlak. Die groei van pers swaelbakterieë word ook ondersteun deur lae in holomitiese mere. Hulle is termies gestratifiseer: gedurende die lente en somer word die oppervlakwater warm, wat die boonste water minder dig maak as die onderste, wat 'n redelik stabiele stratifikasie vir die groei van pers swaelbakterieë bied. As genoeg sulfaat teenwoordig is om sulfatering te ondersteun, diffundeer die sulfied wat in die sediment gevorm word opwaarts in anoksiese bodemwater waar pers swaelbakterieë digte selmassas kan vorm.
Clusters
Pers swaelbakterieë kan ook gevind word en is 'n prominente komponent in intermediêre mikrobiese aggregasies. Groepe soos die Sippewissett mikrobiese mat het 'n dinamiese omgewing as gevolg van die vloei van getye en inkomende vars water, wat lei tot soortgelyke gestratifiseerde omgewings as meromitiese mere. Groei van pers swael bakterieëword geaktiveer aangesien swael verskaf word as gevolg van die dood en ontbinding van mikroörganismes wat bo hulle geleë is. Die stratifikasie en bron van swael laat PSB toe om in hierdie getybekken te groei waar aggregasies voorkom. PSB kan help om mikrobiese sediment te stabiliseer deur die afskeiding van ekstrasellulêre polimeriese stowwe wat sediment in waterskeidings kan bind.
Ekologie
Pers swaelbakterieë kan die omgewing beïnvloed deur voedingstofsiklusse te bevorder, deur hul metabolisme te gebruik om die omgewing te verander. Hulle kan 'n beduidende rol in primêre produksie speel deur die koolstofsiklus deur koolstoffiksasie te beïnvloed. Pers swaelbakterieë dra ook by tot die produksie van fosfor in hul habitat. Deur die lewensbelangrike aktiwiteit van hierdie organismes word fosfor, wat die voedingstof in die oksiese laag van mere beperk, herwin en aan heterotrofiese bakterieë verskaf vir gebruik. Dit dui daarop dat alhoewel pers swaelbakterieë in die anoksiese laag van hul habitat gevind word, hulle in staat is om die groei van baie heterotrofiese organismes te stimuleer deur anorganiese voedingstowwe aan die voorgenoemde oksiedlaag te verskaf.
