Kasutaja:Helis paas/Punabakterid

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Punabakterid ehk purpurbakterid on fotosünteesivad gramnegatiivsed prokarüoodid, mis võivad fotosünteesiga muuta valgusenergiat keemiliseks energiaks.[1] Punabakterid sisaldavad fotosüteetilisi pigmente – bakterioklorofülli ja karotenoidi –, mis annavad bakteritele lilla, punase, pruuni või oranži värvuse. Bakterid on autotroofid ning põhiliseks C allikaks on CO2. Purpurbaktereid võib jagada kahte suuremasse gruppi: punased väävlibakterid (Chromatiales) ja punased mitteväävlibakterid (Rhodospirillaceae).[2]

Punabakter

Füsioloogia[muuda | muuda lähteteksti]

Punased väävlibakterid[muuda | muuda lähteteksti]

Kasvavad keskkonnas valguse käes, kus esineb sulfiidi. See tähendab, et nad on fotoautotroofid ja võimelised elektrondoonorina kasutama sulfiidi, tiosulfaati või vesinikku. Mõned üksikud liigid võivad kasutada ka rauda või nitritit. Need võivad ka pimedas kasvada. Nt Thiocapsa, Thiocystis ja Amoebobacter võivad kasvada pimedas kemoorganotroofide või kemolitotroofidena, kui hapniku tase on võimalikult madalaks viidud. Kasv on sellisel puhul aeglane. See viis aitab aga ellu jääda keskkonnas, kus on hapnik või saab toota pimedas ATP-d.

Punased mitteväävlibakterid[muuda | muuda lähteteksti]

Bakterid on füsioloogiliselt mitmekülgsed ja võimelised elama nii pimedas kui päikesevalguses fototroofselt. Nt Rhodobacter capsulatus suudab kasvada valguse käes CO2 või orgaanilist süsinikku allikana kasutades; pimedas kemolitotroofina. Hapniku taluvus erineb liigiti, kuid nt Rhodobakter'i liigid kasvavad jõuliselt ka aereerides. Pimedas toimub kasv eelkõige fermentatsiooni või anaeroobse respiratsiooni teel.

Bakterioklorofüll a

Bakterioklorofüll[muuda | muuda lähteteksti]

Bakterioklorofüllid on fotosünteetilised pigmendid, mis esinevad mitmesugustel fototroofsetel bakteritel. Need avastas C.B. val Niel 1932. aastal. Bakterioklorofüllid on suguluses klorofüllidega, mis on pigmentideks taimedes, vetikates ja tsüanobakterites. Organismirühmad, mis sisaldavad bakterioklorofülli, on fotosünteesivad, kuid ei tooda kõrvalproduktina hapnikku. Nad kasutavad valguse lainepikkusi, mida taimed ega tsüanobakterid ei neela. Bakterioklorofülle esineb mitut tüüpi: (nm) bakterioklorofüll a, bakterioklorofüll b, bakterioklorofüll c, bakterioklorofüll cs, bakterioklorofüll d, bakterioklorofüll e, bakterioklorofüll f, bakterioklorofüll g.

Punastes väävlibakterites esinevad ainult bakterioklorofüllid a ja b. Ülejäänud esinevad rohelistes (mitte)väävlibakterites. Bakterioklorofüllid a, b ja g on bakteriokloriinid, mis tähendab et nende molekulid sisaldavad tsüklilist makromolekuli bakteriokloriin kahe pürrooliga.

Taksonoomia[muuda | muuda lähteteksti]

Mitteväävlibakterid kuuluvad nii alfa- kui beetagruppi:

Rhodospirillales

    Rhodospirillaceae	e.g. Rhodospirillum
    Acetobacteraceae	e.g. Rhodopila

Rhizobiales

    Bradyrhizobiaceae	e.g. Rhodopseudomonas palustris
    Hyphomicrobiaceae	e.g. Rhodomicrobium
    Rhodobiaceae	e.g. Rhodobium

Teised perekonnad

    Rhodobacteraceae	e.g. Rhodobacter
    Rhodocyclaceae	e.g. Rhodocyclus
    Comamonadaceae	e.g. Rhodoferax

Asukoht[muuda | muuda lähteteksti]

Fotosüntees toimub raku membraani reaktsioonitsentrites, kus fotosünteetilised pigmendid (bakterioklorofüll, karotenoidid) ja pigment-seotud valgud sopistuvad sisse ja tekitavad vesiikulid, tuubulid või lamell-lehed.[3][4] Seda kutsutakse intratsütoplasmaatiliseks membraaniks, millel on suurenenud pind, et toimuks maksimaalne valguse neeldumine.

Mehhanismid[muuda | muuda lähteteksti]

Punabakterid kasutavad tsüklilist elektrontransporti, mida juhivad mitmed redoksreaktsioonid.[5] Valgust koguvad kompleksid ümbritsevad reaktsioonitsentrit ja salvestavad footoneid resonantsenergia kujul. Ergastatud klorofülli pigmendid P870 või P960 asuvad reaktsioonitsentris. Ergastatud elektronid tehakse kinooni (kahelt poolt oksüdeeritud) QA või QB tsükliks, siis viiakse nad tsütokroomile ja tagasi P870-i. Redutseeritud kinoon QB tõmbab tsütoplasmaatilisi prootoneid ja muutub kompleksiks QH2, mis lõpuks oksüdeeritakse ja prootonid vabanevad periplasmasse tsütokroomi kompleksi poolt.[4] Selle tulemusena tekitab laengute vahe tsütoplasma ja periplasma vahel prootoneid liikuma paneva jõu, mida kasutab ATP süntaas energia tootmiseks.[6][7]

Lämmastiku kasutamine[muuda | muuda lähteteksti]

Mitteväävlibakterid on võimelised siduma lämmastikku, välja arvatud mõned erandid: N2 + 8H + 8e- → 2NH3 + H2 Rba. Sphaeroides kasvab kõige kiiremini ainult N2 allikal ning tal on suurim nitrogenaasne aktiivsus.

Avastamine[muuda | muuda lähteteksti]

Punabakterid olid esimesed avastatud bakterid, mis ei tooda fotosünteesides kõrvalproduktina hapnikku. Selle asemel tekib väävel. Katseid tehes leiti, et bakterid liikusid kiiresti hapnikust eemale, isegi selle väikese kontsentratsiooni juures. Fokuseerides valgust ühele Petri tassi osale, liikusid bakterid tassil selle poole, hakates kasvama. Kui tekiks hapnikku, siis nendevaheline ruum hakkaks kasvama O2 tootes, et oleks ruumi hapniku jaoks, kuid nii ei juhtunud.

Elupaigad[muuda | muuda lähteteksti]

Intensiivne mikroobne aktiivsus esineb järvede sadestises. Järve põhja orgaaniline materjal kataboliseerub käärimisel ning vabastab orgaanilisi produkte, nagu laktaat, etanool ja rasvhapped. Sulfaati vähendavad bakterid muutuvad aktiivseks sulfaadi olemasolul ja moodustavad sulfiidi. Sulfiid põhjustab väävlibakterite kasvu piirkonnas, kus veekogus on valgust ja sulfiidi on optimaalselt. Väävlibakterite elupaigaks on ka mikroobsed matid, mis tekivad merelises, ülisoolases keskkonnas või kuumaveeallikate heitvetes. Mikroobilised matid on õhukese kihina settekivimil, koosnedes tsüanobakteritest ja fototroofidest, nt Chlotoflexus. Kasv ilmneb mati pealmises kihis, samal ajal kui alumine kiht laguneb. Mitteväävlibakterid kasvavad kanalisatsioonides, nt Rba. Sphaeroides ja Rbs. Palustris. Bakterite tihedus on väga suur, kuid nad on vähetähtsad orgaanilise aine transformatsioonil. Osa baktereid võib elada ka ekstreemses keskkonnas, mis on kuum, külm, aluseline või ülisoolane.[8]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. D.A. Bryant & N.-U. Frigaard. "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488–96. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562, 2006
  2. David G. Nicholls, Stuart J. Ferguson, in Bioenergetics (Fourth Edition), 2013
  3. "Structure, Function and Formation of Bacterial Intracytoplasmic Membranes". ResearchGate. Retrieved 2017-10-08. ^ Jump up to: a b
  4. 4,0 4,1 Alastair G. McEwan (March 1994). "Photosynthetic electron transport and anaerobic metabolism in purple non-sulfur phototrophic bacteria". Antonie van Leeuwenhoek. 66 (1-3): 151–164. doi:10.1007/BF00871637. Retrieved 8 October 2017
  5. Klamt, Steffen; Grammel, Hartmut; Straube, Ronny; Ghosh, Robin; Gilles, Ernst Dieter (2008-01-15). "Modeling the electron transport chain of purple non-sulfur bacteria". Molecular Systems Biology. 4: 156. doi:10.1038/msb4100191. ISSN 1744-4292. PMC 2238716 Freely accessible. PMID 18197174
  6. E., Blankenship, Robert (2002). Molecular mechanisms of photosynthesis. Oxford: Blackwell Science. ISBN 9780632043217. OCLC 49273347
  7. Hu, Xiche; Damjanović, Ana; Ritz, Thorsten; Schulten, Klaus (1998-05-26). "Architecture and mechanism of the light-harvesting apparatus of purple bacteria". Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (11): 5935–5941. ISSN 0027-8424. PMID 9600895
  8. David G. Nicholls, Stuart J. Ferguson, in Bioenergetics (Fourth Edition), 2013