ሐምራዊ ባክቴሪያ ምንድነው? እነዚህ ረቂቅ ተሕዋስያን በባክቴሪዮክሎሮፊል a ወይም b ከተለያዩ ካሮቲኖይዶች ጋር በቀለም ያሸበረቁ ሲሆን ይህም ከሐምራዊ፣ ቀይ፣ ቡናማና ብርቱካንማ የሚደርሱ ቀለሞችን ይሰጣቸዋል። ይህ በትክክል የተለያየ ቡድን ነው። እነሱ በሁለት ቡድን ሊከፈሉ ይችላሉ-ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ እና ቀላል ሐምራዊ ባክቴሪያ (Rhodospirillaceae). የ2018 የድንበር ኢን ኢነርጂ ምርምር ወረቀት እንደ ባዮ-ሀብቶች ለመጠቀም ሀሳብ አቅርቧል።
ባዮሎጂ
ሐምራዊ ባክቴሪያዎች ባብዛኛው ፎቶአውቶትሮፊክ ናቸው፣ነገር ግን ኬሞአውቶትሮፊክ እና ፎቶሄትሮሮፒክ ዝርያዎችም ይታወቃሉ። የኤሮቢክ መተንፈሻ እና መፍላት የሚችሉ ሚክሮትሮፕስ ሊሆኑ ይችላሉ።
የሐምራዊ ባክቴሪያ ፎቶሲንተሲስ የሚከሰተው በሴል ሽፋን ላይ ባሉ የምላሽ ማዕከሎች ውስጥ የፎቶሲንተቲክ ቀለሞች (ማለትም ባክቴሪዮክሎሮፊል፣ ካሮቲኖይድ) እና ቀለም-ማስያዣ ፕሮቲኖች ወደ ወረራ ውስጥ በመግባት የተወሰኑ vesicles፣ tubules ወይም ነጠላ ጥንድ ወይም የተደረደሩ ላሜራዎች እንዲፈጠሩ ያደርጋል። አንሶላዎች. ይህ intracytoplasmic membrane (ICM) ተብሎ የሚጠራ ሲሆን ይህም የተስፋፋ ነውየብርሃን መምጠጥን ከፍ ለማድረግ የገጽታ ቦታ።
ፊዚክስ እና ኬሚስትሪ
ሐምራዊ ባክቴሪያ በተከታታይ በሚደረጉ የዳግም ምላሾች ምክንያት ሳይክሊሊክ ኤሌክትሮን ማስተላለፍን ይጠቀማሉ። በምላሽ ማእከል (RC) ዙሪያ ያሉ የብርሃን ማጨድ ውህዶች ፎቶኖችን በሪዞናንት ሃይል መልክ ይሰበስባሉ፣ በRC ውስጥ የሚገኙትን P870 ወይም P960 ክሎሮፊል ቀለሞችን ይይዛሉ። የተደሰቱ የኤሌክትሮኖች ዑደት ከP870 ወደ quinones QA እና QB፣ ከዚያ ወደ ሳይቶክሮም bc1፣ ሳይቶክሮም c2 ይሂዱ እና ወደ P870 ይመለሱ። የተቀነሰው ኩዊኖን QB ሁለት ሳይቶፕላዝም ፕሮቶኖችን ይስባል እና QH2 ይሆናል፣ በመጨረሻም ኦክሳይድ ይደረግና ፕሮቶኖችን በሳይቶክሮም bc1 ኮምፕሌክስ ወደ ፔሪፕላዝማ እንዲገቡ ይለቀቃል። በሳይቶፕላዝም እና በፔሪፕላዝም መካከል ያለው የውጤት ክፍያ መጋራት በATP synthase ጥቅም ላይ የሚውል የፕሮቲን መንዳት ኃይልን ይፈጥራል።
ሐምራዊ ባክቴሪያ እንዲሁ ኤሌክትሮኖችን ከውጭ ለጋሾች በቀጥታ ወደ ሳይቶክሮም ቢሲ1 ያስተላልፋል ኤንኤዲኤች ወይም ኤንኤዲኤች ለአናቦሊዝም ጥቅም ላይ ይውላል። ነጠላ ክሪስታሎች ናቸው ምክንያቱም ውሃን እንደ ኤሌክትሮን ለጋሽ ኦክሲጅን ለማምረት አይጠቀሙም. ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ (PSB) ተብሎ የሚጠራው አንድ ዓይነት ሐምራዊ ባክቴሪያ ሰልፋይድ ወይም ሰልፈር እንደ ኤሌክትሮን ለጋሾች ይጠቀማል። ሌላ ዓይነት፣ ወይንጠጃማ ሰልፈር ያልሆነ ባክቴሪያ፣ ብዙውን ጊዜ ሃይድሮጅንን እንደ ኤሌክትሮን ለጋሽ ይጠቀማል፣ ነገር ግን ከPSB ጋር ሲወዳደር ሰልፋይድ ወይም ኦርጋኒክ ውህዶችን በትንሽ መጠን መጠቀም ይችላል።
ቫዮሌት ባክቴሪያNAD(P)+ን ወደ NAD(P)H ለመቀነስ የሚያስችል በቂ የውጭ ኤሌክትሮን ተሸካሚዎች የሉም፣ ስለዚህ NAD(P)+ን በብርቱ ለመቀነስ ያላቸውን ኩዊኖኖች መጠቀም አለባቸው። ይህ ሂደት በፕሮቶን አንቀሳቃሽ ኃይል የሚመራ ሲሆን የኤሌክትሮኖች ተገላቢጦሽ ፍሰት ይባላል።
ከኦክስጅን ይልቅ ሰልፈር
ሐምራዊ ያልሆኑ ሰልፈር ባክቴሪያዎች እንደ ተረፈ ምርት ኦክስጅን ሳይኖር ፎቶሲንተሲስ (ፎቶሲንተሲስ) ኖሯቸው የመጀመሪያዎቹ ባክቴሪያዎች ናቸው። ይልቁንም ምርታቸው ሰልፈር ነው። ይህ የተረጋገጠው ለተለያዩ የኦክስጅን ክምችት ባክቴሪያዎች የሚሰጡት ምላሽ ለመጀመሪያ ጊዜ ሲፈጠር ነው. ተህዋሲያን ከትንሽ የኦክስጂን መከታተያ በፍጥነት ይርቃሉ. ከዚያም አንድ የባክቴሪያ ሰሃን የሚጠቀሙበት ሙከራ አደረጉ, እና ብርሃኑ በአንዱ ክፍል ላይ ያተኮረ ሲሆን ሌላኛው ደግሞ በጨለማ ውስጥ ቀርቷል. ባክቴሪያዎች ያለ ብርሃን መኖር ስለማይችሉ ወደ ብርሃን ክብ ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ. የሕይወታቸው ውጤት ኦክሲጅን ቢሆን ኖሮ የኦክስጅን መጠን ሲጨምር በግለሰቦች መካከል ያለው ርቀት የበለጠ ይሆናል. ነገር ግን በተተኮረ ብርሃን ውስጥ ሐምራዊ እና አረንጓዴ ባክቴሪያ ባህሪ ምክንያት የባክቴሪያ ፎቶሲንተሲስ ውጤት ኦክሲጅን ሊሆን አይችልም የሚል መደምደሚያ ላይ ደርሷል።
ተመራማሪዎች እንደሚናገሩት በአሁኑ ጊዜ አንዳንድ ሐምራዊ ባክቴሪያ ከማይቶኮንድሪያ ፣ሴምባዮቲክ ባክቴሪያ በእፅዋት እና በእንስሳት ሴሎች ውስጥ እንደ ኦርጋኔል የሚሰሩ ናቸው። የፕሮቲን አወቃቀራቸውን ማነፃፀር የእነዚህ መዋቅሮች አንድ የጋራ ቅድመ አያት እንዳለ ያሳያል. ወይንጠጃማ አረንጓዴ ባክቴሪያ እና ሄሊቦባክቴሪያ እንዲሁ ተመሳሳይ መዋቅር አላቸው።
የሰልፈር ባክቴሪያ (ሰልፈር ባክቴሪያ)
ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ (PSB) ፎቶሲንተሲስ የሚችል የፕሮቲዮባክቴሪያ ቡድን አካል ሲሆን በአጠቃላይ ሐምራዊ ባክቴሪያ ይባላል። እነሱ አናይሮቢክ ወይም ማይክሮኤሮፊል ናቸው እና ብዙ ጊዜ በውሃ ውስጥ በሚገኙ የውሃ ውስጥ አካባቢዎች ውስጥ ይገኛሉ፣ ፍልውሃ ምንጮች፣ የቆሙ ገንዳዎች እና ረቂቅ ተህዋሲያን በከፍተኛ የውሃ አካባቢዎች። እንደ ተክሎች፣ አልጌ እና ሳይያኖባክቴርያዎች፣ ወይንጠጅ ሰልፈር ባክቴሪያዎች ውኃን እንደ መቀነሻ ወኪል ስለማይጠቀሙ ኦክስጅን አያመነጩም። ይልቁንም ሰልፈርን በሰልፋይድ ወይም በቲዮሰልፌት መልክ ሊጠቀሙ ይችላሉ (እና አንዳንድ ዝርያዎች ደግሞ H2፣ Fe2+ ወይም NO2-) እንደ ኤሌክትሮን ለጋሽ በፎቶሲንተሲስ መንገዶቻቸው ላይ ሊጠቀሙ ይችላሉ። ኤለመንታዊ የሰልፈር ጥራጥሬዎችን ለማምረት ሰልፈር ኦክሳይድ ነው. ይህ ደግሞ ሰልፈሪክ አሲድ እንዲፈጠር ኦክሳይድ ሊደረግ ይችላል።
መመደብ
የሐምራዊ ባክቴሪያ ቡድን በሁለት ቤተሰብ ይከፈላል፡- Chromatiaceae እና Ectothiorhodospiraceae፣ እነዚህም እንደየቅደም ተከተላቸው የውስጥ እና የውጭ የሰልፈር ቅንጣቶችን የሚያመርቱ እና በውስጣቸው የውስጣቸውን ሽፋን አወቃቀር ልዩነት ያሳያሉ። በጋማ ክፍል ፕሮቲዮባክቴሪያ ውስጥ የተካተቱት Chromatiales የትእዛዝ አካል ናቸው። ጂነስ ሃሎቲዮባሲለስ በራሱ ቤተሰብ ውስጥ በ Chromatiales ውስጥም ተካትቷል ነገር ግን ፎቶሲንተቲክ አይደለም።
Habitats
ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ ብዙውን ጊዜ በሐይቆች እና በሃይድሮጂን ሰልፋይድ በሚከማችባቸው ሌሎች የውሃ ውስጥ አከባቢዎች ውስጥ በብርሃን አኖክሲክ ዞኖች ውስጥ ይገኛሉ።እንዲሁም በጂኦኬሚካላዊ ወይም በባዮሎጂካል ሃይድሮጂን ሰልፋይድ በተመረተው "የሰልፈር ምንጮች" ውስጥ ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ እንዲበቅል ሊያደርግ ይችላል. ፎቶሲንተሲስ የአኖክሲክ ሁኔታዎችን ይጠይቃል; እነዚህ ባክቴሪያዎች ኦክሲጅን በተሞላባቸው አካባቢዎች ውስጥ ማደግ አይችሉም።
ሜሮሚክቲክ (በቋሚነት የተዘረጋ) ሀይቆች ለሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ ልማት በጣም ምቹ ናቸው። ከታች በኩል ጥቅጥቅ ያለ (በተለምዶ ፊዚዮሎጂካል) ውሃ እና ትንሽ ጥቅጥቅ ያለ (ብዙውን ጊዜ ንጹህ ውሃ) ወደ ላይኛው ክፍል ስለሚጠጉ ይጠራሉ። ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ እድገት በሆሎሚክቲክ ሀይቆች ውስጥ በመደርደር ይደገፋል። እነርሱ thermally stratified ናቸው: በፀደይ እና በበጋ, ላይ ላዩን ውኃ ይሞቅ, በላይኛው ውኃ ከታችኛው ያነሰ ጥቅጥቅ በማድረግ, ይህም ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ እድገት የሚሆን በቂ የተረጋጋ stratification ይሰጣል. ሰልፌት ለመደገፍ በቂ የሆነ ሰልፌት ካለ፣ በደለል ውስጥ የተፈጠረው ሰልፋይድ ወደ ላይ ወደ ላይ ወደ አኖክሲክ የታችኛው ውሃ ይሰራጫል ፣ ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያዎች ጥቅጥቅ ያሉ የሕዋስ ስብስቦችን ይፈጥራሉ።
ክላስተር
ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ እንዲሁ ሊገኝ ይችላል እና በመካከለኛው ማይክሮቢያል ስብስቦች ውስጥ ዋና አካል ናቸው። እንደ Sippewissett የማይክሮቢያል ምንጣፍ ያሉ ስብስቦች በሞገድ ፍሰት እና በሚመጣው ንፁህ ውሃ ምክንያት ተለዋዋጭ አካባቢ ስላላቸው እንደ ሜሮሚክቲክ ሀይቆች ያሉ ተመሳሳይ አካባቢዎችን ያስገኛሉ። ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያዎች እድገትበእነሱ ላይ በሚገኙ ረቂቅ ተሕዋስያን ሞት እና መበስበስ ምክንያት ሰልፈር ሲቀርብ ይንቀሳቀሳል። የሰልፈር መመንጠር እና ምንጭ PSB በነዚህ ውህድ ተፋሰሶች ውስጥ እንዲበቅል ያስችለዋል። PSB በውሃ ተፋሰሶች ውስጥ ያለውን ደለል ማገናኘት በሚችሉ ከሴሉላር ፖሊሜሪክ ንጥረ ነገሮች ፈሳሽ ማይክሮቢያል ደለል እንዲረጋጋ ይረዳል።
ኢኮሎጂ
ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ የንጥረ-ምግብ ብስክሌትን በማስተዋወቅ ሜታቦሊዝምን በመጠቀም አካባቢን በመለወጥ በአካባቢው ላይ ተጽዕኖ ማሳደር ይችላሉ። በካርቦን ጥገና አማካኝነት የካርቦን ዑደት ላይ ተጽእኖ በማድረግ በአንደኛ ደረጃ ምርት ውስጥ ትልቅ ሚና ሊጫወቱ ይችላሉ. ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያዎች በአካባቢያቸው ውስጥ ፎስፈረስ እንዲፈጠርም አስተዋጽኦ ያደርጋሉ. በነዚህ ፍጥረታት ወሳኝ እንቅስቃሴ አማካኝነት በኦክሳይክ ሀይቆች ውስጥ ያለውን ንጥረ ነገር የሚገድበው ፎስፈረስ እንደገና ጥቅም ላይ እንዲውል እና ለሄትሮትሮፊክ ባክቴሪያዎች ጥቅም ላይ ይውላል. ይህ የሚያመለክተው ምንም እንኳን ሐምራዊ ሰልፈር ባክቴሪያ በመኖሪያ አካባቢያቸው አኖክሲክ ሽፋን ውስጥ ቢገኙም ከላይ ለተጠቀሰው የኦክሳይድ ንብርብር አካል ያልሆኑ ንጥረ ምግቦችን በማቅረብ የበርካታ ሄትሮሮፊክ ፍጥረታት እድገትን ማነቃቃት እንደሚችሉ ያሳያል።
