Vad är lila bakterier? Dessa mikroorganismer är pigmenterade med bakterioklorofyll a eller b tillsammans med olika karotenoider som ger dem färger från lila, röd, brun och orange. Det här är en ganska mångsidig grupp. De kan delas in i två grupper: lila svavelbakterier och enkla lila bakterier (Rhodospirillaceae). 2018 års Frontiers in Energy Research-dokument föreslog att de skulle användas som bioresurser.
Biology
Lila bakterier är mestadels fotoautotrofa, men kemoautotrofa och fotoheterotropa arter är också kända. De kan vara mixotrofer med förmåga till aerob andning och jäsning.
Fotosyntes av lila bakterier sker i reaktionscentra på cellmembranet där fotosyntetiska pigment (d.v.s. bakterioklorofyll, karotenoider) och pigmentbindande proteiner introduceras i invaginationen för att bilda specifika vesiklar, tubuli eller enkelpar eller staplade lamellära lakan. Detta kallas det intracytoplasmatiska membranet (ICM), som har ett förstoratytarea för att maximera ljusabsorptionen.
Fysik och kemi
Lila bakterier använder cyklisk elektronöverföring som orsakas av en rad redoxreaktioner. Ljusskördande komplex som omger reaktionscentret (RC) samlar in fotoner i form av resonansenergi, och fångar P870- eller P960-klorofyllpigmenten som finns i RC. Exciterade elektroner cyklar från P870 till kinonerna QA och QB, och går sedan till cytokrom bc1, cytokrom c2 och tillbaka till P870. Den reducerade kinonen QB attraherar två cytoplasmatiska protoner och blir QH2, som så småningom oxideras och frigör protoner som pumpas in i periplasman av cytokrom bc1-komplexet. Den resulterande laddningsdelningen mellan cytoplasman och periplasman skapar en protondrivkraft som används av ATP-syntas för att generera ATP-energi.
Lila bakterier överför också elektroner från externa donatorer direkt till cytokrom bc1 för att generera NADH eller NADPH som används för anabolism. De är enkristaller eftersom de inte använder vatten som elektrondonator för att producera syre. En typ av lila bakterier, kallade lila svavelbakterier (PSB), använder sulfid eller svavel som elektrondonatorer. En annan typ, som kallas lila icke-svavelbakterier, använder vanligtvis väte som elektrondonator, men kan också använda sulfid eller organiska föreningar i lägre koncentrationer jämfört med PSB.
Violett bakterierdet finns inte tillräckligt med externa elektronbärare för att spontant reducera NAD(P)+ till NAD(P)H, så de måste använda sina reducerade kinoner för att reducera NAD(P)+ enanghoriskt. Denna process drivs av protonens drivkraft och kallas det omvända flödet av elektroner.
Svavel istället för syre
Lila icke-svavliga bakterier var de första bakterierna som upptäcktes ha fotosyntes utan syre som biprodukt. Istället är deras biprodukt svavel. Detta bevisades när bakteriers reaktioner på olika syrekoncentrationer först etablerades. Bakterier har visat sig snabbt flytta bort från minsta spår av syre. Sedan gjorde de ett experiment där de använde en skål med bakterier, och ljuset fokuserades på en del av den och den andra lämnades i mörkret. Eftersom bakterier inte kan överleva utan ljus, flyttar de in i ljuscirkeln. Om biprodukten av deras liv var syre, skulle avstånden mellan individer bli större när mängden syre ökade. Men på grund av lila och gröna bakteriers beteende i fokuserat ljus drogs slutsatsen att biprodukten av bakteriell fotosyntes inte kunde vara syre.
Forskare har föreslagit att vissa lila bakterier idag är associerade med mitokondrier, symbiotiska bakterier i växt- och djurceller som fungerar som organeller. Jämförelse av deras proteinstruktur visar att det finns en gemensam förfader till dessa strukturer. Lila gröna bakterier och heliobakterier har också en liknande struktur.
Svavelbakterier (svavelbakterier)
Lila svavelbakterier (PSB) är en del av gruppen Proteobacteria som kan fotosyntes, gemensamt kallade lila bakterier. De är anaeroba eller mikroaerofila och finns ofta i skiktade akvatiska miljöer, inklusive varma källor, stillastående pooler och mikrobiella ansamlingar i högvattenområden. Till skillnad från växter, alger och cyanobakterier använder lila svavelbakterier inte vatten som reduktionsmedel och producerar därför inte syre. Istället kan de använda svavel i form av sulfid eller tiosulfat (och vissa arter kan också använda H2, Fe2+ eller NO2-) som en elektrondonator i sina fotosyntesvägar. Svavel oxideras för att producera elementära svavelgranuler. Denna kan i sin tur oxideras till svavelsyra.
Klassificering
Gruppen av lila bakterier är uppdelad i två familjer: Chromatiaceae och Ectothiorhodospiraceae, som producerar inre respektive externa svavelgranuler och uppvisar skillnader i strukturen på deras inre membran. De utgör en del av ordningen Chromatiales, som ingår i gammaavdelningen Proteobacteria. Släktet Halothiobacillus ingår också i Chromatiales i sin egen familj, men det är inte fotosyntetiskt.
Habitats
Lila svavelbakterier finns vanligtvis i de upplysta anoxiska zonerna i sjöar och andra vattenlevande livsmiljöer där svavelväte ansamlas,och även i "svavelkällor" där geokemiskt eller biologiskt framställt svavelväte kan få lila svavelbakterier att blomma. Fotosyntes kräver anoxiska förhållanden; dessa bakterier kan inte trivas i syresatta miljöer.
Meromiktiska (permanent stratifierade) sjöar är de mest gynnsamma för utvecklingen av lila svavelbakterier. De skiktar sig eftersom de har tätare (vanligtvis fysiologiskt) vatten i botten och mindre tätt (vanligtvis sötvatten) närmare ytan. Tillväxten av lila svavelbakterier stöds också av skiktning i holomiktiska sjöar. De är termiskt skiktade: under våren och sommaren värms ytvattnet upp, vilket gör det övre vattnet mindre tätt än det nedre, vilket ger en ganska stabil skiktning för tillväxten av lila svavelbakterier. Om tillräckligt med sulfat finns närvarande för att stödja sulfatering, diffunderar sulfiden som bildas i sedimentet uppåt i anoxiska bottenvatten där lila svavelbakterier kan bilda täta cellmassor.
Kluster
Lila svavelbakterier kan också hittas och är en framträdande komponent i mellanliggande mikrobiella aggregationer. Kluster som Sippewissett mikrobiella matta har en dynamisk miljö på grund av flödet av tidvatten och inkommande sötvatten, vilket resulterar i liknande skiktade miljöer som meromiktiska sjöar. Tillväxt av lila svavelbakterieraktiveras när svavel tillförs på grund av död och nedbrytning av mikroorganismer som ligger ovanför dem. Stratifieringen och källan till svavel gör att PSB kan växa i dessa tidvattenbassänger där aggregationer förekommer. PSB kan hjälpa till att stabilisera mikrobiella sediment genom utsöndring av extracellulära polymera ämnen som kan binda sediment i vattendelar.
Ekologi
Lila svavelbakterier kan påverka miljön genom att främja näringsomsättning och använda sin ämnesomsättning för att förändra miljön. De kan spela en betydande roll i primärproduktionen genom att påverka kolets kretslopp genom kolfixering. Lila svavelbakterier bidrar också till produktionen av fosfor i deras livsmiljö. Genom den vitala aktiviteten hos dessa organismer återvinns fosfor, som begränsar näringsämnet i det oxiska lagret av sjöar, och tillförs heterotrofa bakterier för användning. Detta indikerar att även om lila svavelbakterier finns i det anoxiska lagret av deras livsmiljö, kan de stimulera tillväxten av många heterotrofa organismer genom att tillföra oorganiska näringsämnen till det ovannämnda oxidlagret.
