Нил ягаан бактери гэж юу вэ? Эдгээр бичил биетүүд нь нил ягаан, улаан, хүрэн, улбар шар зэрэг өнгө өгдөг янз бүрийн каротиноидуудтай хамт бактериохлорофилл a эсвэл b-ээр пигментлэгдсэн байдаг. Энэ бол нэлээд олон янзын бүлэг юм. Тэдгээрийг хоёр бүлэгт хувааж болно: нил ягаан хүхрийн бактери ба энгийн ягаан бактери (Rhodospirillaceae). 2018 оны "Эрчим хүчний хязгаар" судалгааны баримт бичигт тэдгээрийг био нөөц болгон ашиглахыг санал болгосон.
Биологи
Нил ягаан өнгийн бактери нь ихэвчлэн фотоавтотроф, гэхдээ химоавтотроф ба фотогетеротроп төрлийн бактериуд бас мэдэгдэж байна. Эдгээр нь аэробик амьсгалах, исгэх чадвартай миксотрофууд байж болно.
Нил ягаан өнгийн бактерийн фотосинтез нь эсийн мембран дээрх урвалын төвүүдэд явагддаг бөгөөд фотосинтезийн пигментүүд (жишээлбэл, бактериохлорофилл, каротиноидууд) болон пигмент холбогч уургууд нь тусгай цэврүү, гуурсан хоолой, нэг хос эсвэл давхарласан бүрхүүл үүсгэдэг. хуудас. Үүнийг томорсон интрацитоплазмын мембран (ICM) гэж нэрлэдэггэрлийн шингээлтийг нэмэгдүүлэхийн тулд гадаргуугийн талбай.
Физик, хими
Нил ягаан өнгийн бактери нь хэд хэдэн исэлдэлтийн урвалын улмаас үүссэн циклийн электрон дамжуулалтыг ашигладаг. Урвалын төвийг (RC) тойрсон гэрэл цуглуулах цогцолборууд нь резонансын энерги хэлбэрээр фотонуудыг цуглуулж, РС-д байрлах P870 эсвэл P960 хлорофилл пигментүүдийг авдаг. Өдөөгдсөн электронууд P870-аас QA болон QB хинонууд руу эргэлдэж, дараа нь цитохром bc1, цитохром c2 руу буцаж, P870 руу шилждэг. Багассан хинон QB нь цитоплазмын хоёр протоныг татаж, QH2 болж, эцэст нь исэлдэж, цитохром bc1 цогцолбороор периплазм руу шахагдах протонуудыг ялгаруулдаг. Цитоплазм ба периплазмын хооронд үүссэн цэнэгийн хуваарилалт нь ATP синтазын ATP энерги үүсгэхэд ашигладаг протоны хөдөлгөгч хүчийг үүсгэдэг.
Нил ягаан өнгийн бактери нь гадны донороос электронуудыг шууд цитохром bc1 рүү шилжүүлж, анаболизмд ашигладаг NADH эсвэл NADPH үүсгэдэг. Хүчилтөрөгч үүсгэхийн тулд усыг электрон донор болгон ашигладаггүй тул тэдгээр нь нэг талст юм. Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактери (PSB) гэж нэрлэгддэг нэг төрлийн ягаан бактери нь сульфид эсвэл хүхрийг электрон донор болгон ашигладаг. Нил ягаан өнгийн хүхэргүй бактери гэж нэрлэгддэг өөр нэг төрөл нь ихэвчлэн устөрөгчийг электрон донор болгон ашигладаг ч PSB-тэй харьцуулахад бага концентрацитай сульфид эсвэл органик нэгдлүүдийг ашиглах боломжтой.
Нил ягаан бактериNAD(P)+-ийг аяндаа NAD(P)H болгон бууруулах гадаад электрон тээвэрлэгчид хангалттай байдаггүй тул NAD(P)+-ийг эрчимтэй бууруулахын тулд багасгасан хинонуудаа ашиглах ёстой. Энэ процесс нь протоны хөдөлгөгч хүчээр явагддаг бөгөөд электронуудын урвуу урсгал гэж нэрлэгддэг.
Хүчилтөрөгчийн оронд хүхэр
Нил ягаан өнгийн хүхэргүй бактери нь хүчилтөрөгчгүйгээр дагалдах бүтээгдэхүүн болох фотосинтезийг илрүүлсэн анхны бактери юм. Үүний оронд тэдний дайвар бүтээгдэхүүн нь хүхэр юм. Бактерийн хүчилтөрөгчийн янз бүрийн концентрацид үзүүлэх хариу урвал анх тогтоогдсон үед энэ нь батлагдсан. Бактери нь хүчилтөрөгчийн өчүүхэн үлдэгдэлээс хурдан холддог нь тогтоогдсон. Дараа нь тэд нянгийн таваг хэрэглэж туршилт хийж, гэрэл нь нэг хэсэгт төвлөрч, нөгөө хэсэг нь харанхуйд үлдсэн байв. Бактери нь гэрэлгүйгээр амьдрах боломжгүй тул гэрлийн тойрог руу шилждэг. Хэрэв тэдний амьдралын дайвар бүтээгдэхүүн нь хүчилтөрөгч байсан бол хүчилтөрөгчийн хэмжээ ихсэх тусам хүмүүсийн хоорондын зай ихсэх болно. Гэвч нил ягаан, ногоон бактери нь төвлөрсөн гэрэлд ажилладаг тул бактерийн фотосинтезийн дайвар бүтээгдэхүүн нь хүчилтөрөгч байж болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн.
Судлаачид өнөөдөр зарим нил ягаан өнгийн бактери нь митохондри буюу ургамал, амьтны эсийн симбиотик бактеритай холбоотой байдаг бөгөөд тэдгээр нь эрхтэн эсийн үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үздэг. Тэдний уургийн бүтцийг харьцуулах нь эдгээр бүтцийн нийтлэг өвөг дээдэс байгааг харуулж байна. Нил ягаан өнгийн ногоон бактери болон гелиобактери нь мөн ижил төстэй бүтэцтэй.
Хүхрийн бактери (хүхрийн бактери)
Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактери (PSB) нь фотосинтез хийх чадвартай протеобактерийн бүлгийн нэг хэсэг бөгөөд үүнийг хамтдаа нил ягаан бактери гэж нэрлэдэг. Эдгээр нь агааргүй эсвэл микроаэрофиль шинж чанартай бөгөөд ихэвчлэн халуун рашаан, зогсонги усан сан, ус ихтэй газар дахь бичил биетний бөөгнөрөл зэрэг давхаргажсан усны орчинд олддог. Ургамал, замаг, цианобактериас ялгаатай нь нил ягаан хүхрийн бактери нь усыг багасгах бодис болгон ашигладаггүй тул хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй. Үүний оронд тэд сульфид эсвэл тиосульфат хэлбэрээр хүхрийг ашиглаж болно (зарим зүйл нь H2, Fe2+ эсвэл NO2--ийг мөн фотосинтезийн замдаа электрон донор болгон ашиглаж болно. Хүхрийг исэлдүүлэн хүхрийн элементийн мөхлөгүүдийг үүсгэдэг. Энэ нь эргээд хүхрийн хүчил үүсгэхийн тулд исэлдэж болно.
Ангилал
Нил ягаан өнгийн нянгийн бүлэг нь хоёр гэр бүлд хуваагддаг: Chromatiaceae болон Ectothiorhodospiraceae нь дотоод болон гадаад хүхрийн мөхлөг үүсгэдэг ба дотоод мембраны бүтцийн хувьд ялгаатай байдаг. Эдгээр нь протеобактерийн гамма хэлтэст багтдаг Chromatiales дарааллын нэг хэсгийг бүрдүүлдэг. Halothiobacillus төрөл нь мөн өөрийн гэр бүлийн Chromatiales-д багтдаг боловч фотосинтезийн шинж чанартай байдаггүй.
Амьдрах орчин
Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактери нь ихэвчлэн нуурын болон бусад усны амьдрах орчны гэрэлтүүлэгтэй аноксик бүсэд устөрөгчийн сульфид хуримтлагддаг. Мөн геохимийн болон биологийн аргаар гаргаж авсан хүхэрт устөрөгч нь нил ягаан хүхрийн бактери цэцэглэхэд хүргэдэг "хүхрийн булаг"-д. Фотосинтез нь аноксик нөхцлийг шаарддаг; Эдгээр бактери нь хүчилтөрөгчтэй орчинд үржиж чадахгүй.
Меромиктик (байнгын давхраатай) нуурууд нь нил ягаан хүхрийн бактери үүсэхэд хамгийн таатай байдаг. Доод талдаа илүү нягт (ихэвчлэн физиологийн) ус, гадаргуу дээр бага нягт (ихэвчлэн цэвэр ус) байдаг тул тэдгээр нь давхаргад ордог. Нил ягаан өнгийн хүхрийн нянгийн өсөлтийг голомиктик нууруудад давхраалах замаар дэмждэг. Тэдгээр нь дулааны давхаргад хуваагддаг: хавар, зуны улиралд гадаргын ус халж, дээд ус нь доод хэсгээс бага нягтардаг бөгөөд энэ нь нил ягаан хүхрийн бактерийн өсөлтөд нэлээд тогтвортой давхарга үүсгэдэг. Хэрэв сульфатжилтыг дэмжихэд хангалттай сульфат байгаа бол тунадасны дотор үүссэн сульфид нь нил ягаан хүхрийн бактери нь нягт эсийн масс үүсгэж болохуйц исэлгүй ёроолын ус руу дээшээ тархдаг.
Кластер
Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактерийг мөн олж болох ба завсрын бичил биетний нэгдлүүдийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Sippewissett бичил биетний хивс гэх мэт бөөгнөрөл нь далайн түрлэг, орж ирж буй цэвэр усны нөлөөгөөр динамик орчинтой байдаг бөгөөд үүний үр дүнд меромиктик нуурууд шиг давхраатай орчин бий болдог. Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактерийн өсөлттэдгээрийн дээр байрлах бичил биетний үхэл, задралын улмаас хүхэр хангагдсан тул идэвхждэг. Давхаргажилт ба хүхрийн эх үүсвэр нь бөөгнөрөл үүсдэг эдгээр түрлэгийн сав газарт PSB ургах боломжийг олгодог. PSB нь усны хагалбар дахь тунадасыг холбодог эсийн гаднах полимер бодисыг ялгаруулж бичил биетний тунадасыг тогтворжуулахад тусалдаг.
Экологи
Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактери нь хүрээлэн буй орчныг өөрчлөхөд бодисын солилцоог ашиглан шим тэжээлийн эргэлтийг дэмжиж, хүрээлэн буй орчинд нөлөөлөх чадвартай. Тэд нүүрстөрөгчийн эргэлтэнд нөлөөлж, нүүрстөрөгчийг бэхлэх замаар анхдагч үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нил ягаан өнгийн хүхрийн бактери нь амьдрах орчинд фосфор үйлдвэрлэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Эдгээр организмын амин чухал үйл ажиллагааны үр дүнд нууруудын хүчилтөрөгчийн давхарга дахь шим тэжээлийг хязгаарладаг фосфорыг дахин боловсруулж, гетеротроф бактериудад ашигладаг. Энэ нь нил ягаан хүхрийн бактери нь амьдрах орчных нь аноксик давхаргад байдаг ч дээр дурдсан ислийн давхаргад органик бус шим тэжээлийг нийлүүлснээр олон гетеротроф организмын өсөлтийг өдөөж чаддаг болохыг харуулж байна.
