Çfarë është bakteri vjollcë? Këta mikroorganizma janë të pigmentuar me bakteroklorofil a ose b së bashku me karotenoidë të ndryshëm që u japin atyre ngjyra duke filluar nga vjollca, e kuqe, kafe dhe portokalli. Ky është një grup mjaft i larmishëm. Ato mund të ndahen në dy grupe: bakteret e squfurit të purpurt dhe bakteret e thjeshta të purpurta (Rhodospirillaceae). Dokumenti i Kërkimit të Kufijve në Energji 2018 propozoi përdorimin e tyre si burime bio.
Biologji
Bakteret e purpurta janë kryesisht fotoautotrofike, por speciet kemoautotrofike dhe fotoheterotropike janë gjithashtu të njohura. Ato mund të jenë mikotrofe të aftë për frymëmarrje aerobike dhe fermentim.
Fotosinteza e baktereve të purpurta ndodh në qendrat e reagimit në membranën qelizore ku pigmentet fotosintetike (d.m.th. bakteriolorofili, karotenoidet) dhe proteinat lidhëse për pigmentin futen në invaginim për të formuar fshikëza specifike, tubula, ose një çift të vetëm me këllëf. fletët. Kjo quhet membrana intracitoplazmike (ICM), e cila ka një zmadhimsipërfaqja për të maksimizuar thithjen e dritës.
Fizikë dhe kimi
Bakteret e purpurta përdorin transferimin ciklik të elektroneve të shkaktuar nga një sërë reaksionesh redoks. Komplekset e grumbullimit të dritës që rrethojnë qendrën e reagimit (RC) mbledhin fotone në formën e energjisë rezonante, duke kapur pigmentet e klorofilit P870 ose P960 të vendosura në RC. Elektronet e ngacmuara qarkullojnë nga P870 te kinonet QA dhe QB, më pas shkojnë te citokromi bc1, citokromi c2 dhe përsëri te P870. Kinoni i reduktuar QB tërheq dy protone citoplazmike dhe bëhet QH2, përfundimisht duke u oksiduar dhe duke lëshuar protone që do të pompohen në periplazmë nga kompleksi i citokromit bc1. Ndarja e ngarkesës që rezulton midis citoplazmës dhe periplazmës krijon një forcë shtytëse protonike të përdorur nga sintaza ATP për të gjeneruar energji ATP.
Bakteret vjollce gjithashtu transferojnë elektrone nga dhuruesit e jashtëm drejtpërdrejt në citokrom bc1 për të gjeneruar NADH ose NADPH të përdorura për anabolizëm. Ata janë kristale të vetme sepse nuk përdorin ujin si dhurues elektroni për të prodhuar oksigjen. Një lloj i baktereve të purpurta, i quajtur bakteret e squfurit të purpurt (PSB), përdor sulfur ose squfur si dhurues të elektroneve. Një lloj tjetër, i quajtur bakteret e purpurt jo squfuri, zakonisht përdor hidrogjenin si dhurues elektronesh, por gjithashtu mund të përdorë sulfide ose komponime organike në përqendrime më të ulëta në krahasim me PSB.
Bakteret vjollcenuk ka mjaftueshëm bartës të jashtëm të elektroneve për të reduktuar spontanisht NAD(P)+ në NAD(P)H, kështu që ata duhet të përdorin kinonet e tyre të reduktuara për të reduktuar në mënyrë anangore NAD(P)+. Ky proces drejtohet nga forca lëvizëse e protonit dhe quhet rrjedha e kundërt e elektroneve.
Squfur në vend të oksigjenit
Bakteret e purpurta pa squfur ishin bakteret e para që u gjetën që kishin fotosintezë pa oksigjen si nënprodukt. Në vend të kësaj, nënprodukti i tyre është squfuri. Kjo u vërtetua kur u krijuan për herë të parë reagimet e baktereve ndaj përqendrimeve të ndryshme të oksigjenit. Është zbuluar se bakteret largohen shpejt nga gjurmët më të vogla të oksigjenit. Më pas ata bënë një eksperiment ku përdorën një pjatë me baktere, dhe drita u përqendrua në njërën pjesë të saj dhe tjetra u la në errësirë. Për shkak se bakteret nuk mund të mbijetojnë pa dritë, ato lëvizin në rrethin e dritës. Nëse nënprodukti i jetës së tyre do të ishte oksigjeni, distancat midis individëve do të bëheshin më të mëdha me rritjen e sasisë së oksigjenit. Por për shkak të sjelljes së baktereve vjollcë dhe jeshile në dritën e fokusuar, u arrit në përfundimin se nënprodukti i fotosintezës bakteriale nuk mund të ishte oksigjeni.
Studiuesit kanë sugjeruar që disa baktere të purpurta sot lidhen me mitokondritë, bakteret simbiotike në qelizat bimore dhe shtazore që veprojnë si organele. Krahasimi i strukturës së tyre proteinike tregon se ekziston një paraardhës i përbashkët i këtyre strukturave. Bakteret jeshile vjollce dhe heliobakteret gjithashtu kanë një strukturë të ngjashme.
Bakteret e squfurit (bakteret e squfurit)
Bakteret e squfurit të purpurt (PSB) janë pjesë e grupit Proteobacteria të afta për fotosintezë, të referuara kolektivisht si baktere të purpurta. Ato janë anaerobe ose mikroaerofile dhe shpesh gjenden në mjedise ujore të shtresuara, duke përfshirë burimet e nxehta, pishinat e ndenjura dhe grumbullimet mikrobike në zonat me ujë të lartë. Ndryshe nga bimët, algat dhe cianobakteret, bakteret e squfurit të purpurt nuk përdorin ujin si një agjent reduktues dhe për këtë arsye nuk prodhojnë oksigjen. Në vend të kësaj, ata mund të përdorin squfur në formën e sulfurit ose tiosulfatit (dhe disa specie mund të përdorin gjithashtu H2, Fe2+ ose NO2-) si një dhurues elektroni në rrugët e tyre të fotosintezës. Squfuri oksidohet për të prodhuar granula elementare të squfurit. Kjo, nga ana tjetër, mund të oksidohet për të formuar acid sulfurik.
Klasifikimi
Grupi i baktereve të purpurta ndahet në dy familje: Chromatiaceae dhe Ectothiorhodospiraceae, të cilat prodhojnë përkatësisht granula të brendshme dhe të jashtme squfuri dhe shfaqin ndryshime në strukturën e membranave të tyre të brendshme. Ato janë pjesë e rendit Chromatiales, të përfshira në ndarjen gama Proteobacteria. Gjinia Halothiobacillus përfshihet gjithashtu në Chromatiales në familjen e vet, por nuk është fotosintetike.
Habitatet
Bakteret e squfurit të purpurt zakonisht gjenden në zonat e ndriçuara anoksike të liqeneve dhe habitateve të tjera ujore ku grumbullohet sulfuri i hidrogjenit,dhe gjithashtu në "burimet squfuri" ku sulfuri i hidrogjenit i prodhuar gjeokimikisht ose biologjikisht mund të shkaktojë lulëzimin e baktereve të squfurit të purpurt. Fotosinteza kërkon kushte anoksike; këto baktere nuk mund të lulëzojnë në mjedise të pasura me oksigjen.
Liqenet Meromictic (të shtresuar përgjithmonë) janë më të favorshmet për zhvillimin e baktereve të squfurit të purpurt. Ato shtresohen sepse kanë ujë më të dendur (zakonisht fiziologjik) në fund dhe më pak të dendur (zakonisht ujë të freskët) më afër sipërfaqes. Rritja e baktereve të squfurit të purpurt mbështetet gjithashtu nga shtresimi në liqene holomictike. Ato janë të shtresuara termikisht: gjatë pranverës dhe verës, uji sipërfaqësor nxehet, duke e bërë ujin e sipërm më pak të dendur se të poshtëm, gjë që siguron një shtresëzim mjaft të qëndrueshëm për rritjen e baktereve të squfurit të purpurt. Nëse sulfat i mjaftueshëm është i pranishëm për të mbështetur sulfacionin, sulfidi i formuar në sediment shpërndahet lart në ujërat e poshtme anoksike ku bakteret e squfurit të purpurt mund të formojnë masa të dendura qelizore.
Grupe
Bakteret e squfurit të purpurt mund të gjenden gjithashtu dhe janë një komponent i spikatur në grumbullimet e ndërmjetme mikrobike. Grupe të tilla si qilimi mikrobik Sippewissett kanë një mjedis dinamik për shkak të rrjedhës së baticave dhe ujit të freskët në hyrje, duke rezultuar në mjedise të shtresuara të ngjashme si liqenet meromiktikë. Rritja e baktereve të squfurit të purpurtaktivizohet pasi squfuri furnizohet për shkak të vdekjes dhe dekompozimit të mikroorganizmave që ndodhen sipër tyre. Shtresimi dhe burimi i squfurit lejon që PSB të rritet në këto pellgje baticore ku ndodhin grumbullime. PSB mund të ndihmojë në stabilizimin e sedimentit mikrobial nëpërmjet sekretimit të substancave polimerike jashtëqelizore që mund të lidhin sedimentet në pellgjet ujëmbledhëse.
Ekologji
Bakteret e squfurit të purpurt janë në gjendje të ndikojnë në mjedis duke nxitur ciklin e lëndëve ushqyese, duke përdorur metabolizmin e tyre për të ndryshuar mjedisin. Ato mund të luajnë një rol të rëndësishëm në prodhimin primar duke ndikuar në ciklin e karbonit nëpërmjet fiksimit të karbonit. Bakteret e squfurit të purpurt kontribuojnë gjithashtu në prodhimin e fosforit në habitatin e tyre. Nëpërmjet aktivitetit jetësor të këtyre organizmave, fosfori, i cili kufizon lëndën ushqyese në shtresën oksik të liqeneve, riciklohet dhe u jepet baktereve heterotrofike për përdorim. Kjo tregon se megjithëse bakteret e squfurit të purpurt gjenden në shtresën anoksike të habitatit të tyre, ato janë në gjendje të stimulojnë rritjen e shumë organizmave heterotrofikë duke furnizuar me lëndë ushqyese inorganike shtresës okside të lartpërmendur.
