Фиолетовые бактерии — Purple bacteria

Пурпурные бактерии — Purple bacteria

Пурпурные бактерии или пурпурные фотосинтезирующие бактерии — это протеобактерии , которые фототрофны , то есть способны производить свою собственную пищу посредством фотосинтеза . Они пигментированы бактериохлорофиллами a или b вместе с различными каротиноидами , которые придают им цвет от фиолетового, красного, коричневого и оранжевого. Их можно разделить на две группы — пурпурные серные бактерии ( частично Chromatiales ) и пурпурные несерные бактерии ( Rhodospirillaceae ). В течение 2018 года Frontiers в энергетических исследованиях [ де ] бумага, было высказано предположение , пурпурные бактерии можно использовать в качестве биохимического .

Содержание

  • 1 Метаболизм
    • 1.1 Расположение
    • 1.2 Механизм
    • 1.3 Доноры электронов для анаболизма
  • 2 История
  • 3 Эволюция
  • 4 Таксономия
  • 5 Ссылки

Метаболизм

Пурпурные бактерии в основном фотоавтотрофны , но также известны хемоавтотрофы и фотогетеротрофы . Это могут быть миксотрофы , способные к аэробному дыханию и ферментации .

Расположение

Фотосинтез происходит в реакционных центрах на клеточной мембране , где фотосинтетические пигменты (например, бактериохлорофилл , каротиноиды ) и связывающие пигменты белки инвагинируются с образованием мешочков везикул , канальцев или одинарных или уложенных друг на друга пластинчатых пластин. Это называется интрацитоплазматической мембраной (ICM), которая имеет увеличенную площадь поверхности для максимального поглощения света.

Механизм

Пурпурные бактерии используют циклический перенос электронов, управляемый серией окислительно-восстановительных реакций. Светособирающие комплексы, окружающие реакционный центр (RC), собирают фотоны в форме резонансной энергии, возбуждая пигменты хлорофилла P870 или P960, расположенные в RC. Возбужденные электроны циклически перемещаются от P870 к хинонам Q A и Q B , затем передаются цитохрому bc 1 , цитохрому c 2 и обратно к P870. Восстановленный хинон Q B притягивает два цитоплазматических протона и становится QH 2 , в конечном итоге окисляясь и высвобождая протоны, которые будут закачиваться в периплазму комплексом цитохрома bc 1 . В результате разделение зарядов между цитоплазмой и периплазмой генерирует движущую силу протона, используемую АТФ-синтазой для производства энергии АТФ .

Доноры электронов для анаболизма

Пурпурные бактерии также переносят электроны от внешних доноров электронов непосредственно на цитохром bc 1, чтобы генерировать НАДН или НАДФН, используемые для анаболизма . Они бескислородны, потому что не используют воду в качестве донора электронов для производства кислорода. Один тип пурпурных бактерий, называемых пурпурными серными бактериями (PSB), использует сульфид или серу в качестве доноров электронов. Другой тип, называемый пурпурными несерными бактериями, обычно использует водород в качестве донора электронов, но также может использовать сульфиды или органические соединения в более низких концентрациях по сравнению с PSB.

У пурпурных бактерий отсутствуют внешние переносчики электронов, чтобы спонтанно восстанавливать НАД (Ф) + до НАД (Ф) Н, поэтому они должны использовать восстановленные хиноны для эндергонического восстановления НАД (Ф) +. Этот процесс запускается движущей силой протона и называется обратным потоком электронов .

История

Пурпурные бактерии были первыми бактериями, способными фотосинтезировать без кислородного побочного продукта. Вместо этого их побочным продуктом является сера. Это было продемонстрировано первым путем установления реакций бактерий на различные концентрации кислорода. Было обнаружено, что бактерии быстро удалялись даже от малейшего следа кислорода. Затем брали чашку с бактериями, и свет фокусировали на одной части чашки, оставляя остальную темной. Поскольку бактерии не могут выжить без света, все бактерии переместились в круг света, и стало очень тесно. Если бы побочным продуктом бактерий был кислород, расстояния между людьми становились бы все больше и больше по мере производства большего количества кислорода. Но из-за поведения бактерий в сфокусированном свете был сделан вывод, что побочным продуктом фотосинтеза бактерий не может быть кислород.

Читайте также:  Какие прививки делают перед школой в 7 лет

Эволюция

Исследователи предположили, что некоторые пурпурные бактерии связаны с митохондриями , симбиотическими бактериями в клетках растений и животных, которые сегодня действуют как органеллы. Сравнение их белковой структуры позволяет предположить, что у них был общий предок.

Таксономия

Пурпурные несерные бактерии встречаются среди альфа и бета подгрупп, в том числе:

Родоспириллы
Rhodospirillaceae например Rhodospirillum
Acetobacteraceae например Родопила
Ризобиальные
Bradyrhizobiaceae например, Rhodopseudomonas palustris
Hyphomicrobiaceae например, родомикробий
Rhodobiaceae например, родобий
Другие семьи
Rhodobacteraceae например Rhodobacter
Rhodocyclaceae например, Rhodocyclus
Comamonadaceae например Rhodoferax

Пурпурные серные бактерии входят в подгруппу гамма и составляют отряд Chromatiales . Сходство фотосинтетических механизмов в этих разных линиях указывает на то, что они имели общее происхождение, либо от какого-то общего предка, либо передавались латеральным путем.

Окрашивание по Граму

В практической бактериологии окрашивание по Граму позволяет быстро определить морфологию бактерий, а также их отношение к красителям, которое называется тинкториальными свойствами. Это позволяет определить дальнейшие методы исследования.

1. Реактивы, используемые при окраске по Граму, последовательность их нанесения и механизм воздействия на бактериальную окраску

2. Зависимость различного отношения к окраске по Грамму от различий в химическом составе и строении бактериальных клеток. Понятие о тинкториальных свойствах бактерий

Окраска по Граму имеет большое значение в систематике бактерий, а также для микробиологической диагностики инфекционных заболеваний.

Кокковые и спороносные формы бактерий, а также дрожжей — грамположительны и окрашиваются в иссиня-черный (темно-синий) цвет, многие неспороносные бактерии — грамотрицательны и окрашиваются в красный цвет, ядра клеток приобретают ярко-красный цвет, цитоплазма — розовый.

Окраска по Граму относится к сложному способу окраски, когда на мазок воздействуют двумя красителями, из которых один является основным, а другой — дополнительным. Кроме красящих веществ при сложных способах окраски применяют обесцвечивающие вещества: спирт, кислоты и др.

Для окраски по Граму чаще используют красители трифенилметановой группы: генциановый, метиловый фиолетовый или кристаллвиолет. Грамположительные Грам (+) микроорганизмы дают прочное соединение с указанными красителями и йодом. При этом они не обесцвечиваются при воздействии на них спиртом, вследствие чего при дополнительной окраске фуксином Грам (+) микроорганизмы не изменяют первоначально принятый фиолетовый цвет.

Грамотрицательные Грам (-) микроорганизмы образуют с основными красителями и йодом легко разрушающееся под действием спирта соединение. В результате микробы обесцвечиваются, и затем окрашиваются фуксином, приобретая красный цвет.

Подготовка материала для окраски. Исследуемый материал распределяют тонким слоем по поверхности хорошо обезжиренного предметного стекла. Приготовленный мазок высушивают на воздухе и после полного высыхания фиксируют.

Читайте также:  Омепразол �� - схема приема, противопоказания, побочные действия

Фиксация. При фиксировании мазок закрепляется на поверхности предметного стекла, и поэтому при последующей окраске препарата микробные клетки не смываются. Кроме того, убитые микробные клетки окрашиваются лучше, чем живые.

Различают физический способ фиксации, в основу которого положено воздействие высокой температуры на микробную клетку, и химические способы, предусматривающие применение химических средств, вызывающих коагуляциюбелков цитоплазмы.

Физический способ фиксации:

Предметное стекло с препаратом берут пинцетом или I и II пальцами правой руки за рёбра мазком кверху и плавным движением проводят 2-3 раза над верхней частью пламени горелки. Весь процесс фиксации должен занимать не более 2с.

Надёжность фиксации проверяют следующим приёмом: свободную от мазка поверхность предметного стекла прикладывают к тыльной поверхности левой кисти. При правильном фиксировании мазка стекло должно быть горячим, но не вызывать ощущения ожога (70—80 °С).

Химический способ фиксации:

Для фиксации мазков применяют метиловый спирт, ацетон, смесь Никифорова (смесь этилового спирта 96 % и наркозного эфира в соотношении 1:1), жидкость Карнуа (этилового спирта 96 % — 60 %, хлороформа 30 %, ледяной уксусной кислоты 10 %). Предметное стекло с высушенным мазком погружают в склянку с фиксирующим веществом на 10-15 минут и затем высушивают на воздухе.

1. На фиксированный мазок наливают один из основных красителей на 2—3 минуты. Во избежание осадков окрашивают через фильтровальную бумагу.

2. Сливают краску, аккуратно удаляют фильтровальную бумагу. Мазок заливают на 1—2 мин раствором Люголя или йодистым раствором по Граму (водный раствор йодида калия и кристаллического йода в соотношении 2:1) на 1—2 минуты до почернения препарата.

3. Раствор сливают, мазок прополаскивают 96° этиловым спиртом или ацетоном, наливая и сливая его, пока и мазок не обесцветится и стекающая жидкость не станет чистой (приблизительно 20-40-60 секунд).

4. Тщательно промывают стекла в проточной или дистиллированной воде 1—2 мин.

5. Для выявления грамотрицательной группы бактерий препараты дополнительно окрашивают фуксином или сафранином (2—5 мин).

6. Промывают в проточной воде и высушивают фильтровальной бумагой.

Тинкториальные свойства — свойства бактерий, грибов и простейших, характеризующие их способность вступать в реакцию с красителями (см. Красители) и окрашиваться определенным образом.

Бактериальные ферменты сделали красное мясо безопасным

North Carolina Museum of Art

Ученые обнаружили фермент, который может делать красное мясо безопасным для человека. Бактерии из типа Bacteroidetes синтезируют фермент сиалидазу, который высвобождает из мяса N-гликолилнейраминовую кислоту — простой сахар, ответственный за повышенный риск раковых заболеваний, связанный с употреблением в пищу красного мяса — говядины, свинины и баранины. После высвобождения сахар метаболизируется бактериями или выводится из организма. Исследование описано в журнале Nature Microbiology.

Всемирная организация здравоохранения классифицирует продукцию из красного мяса как канцерогенную для человека. Употребление в пищу баранины, говядины, свинины и других видов красного мяса, а также продуктов, изготовленных из него, связано с повышенным риском возникновения некоторых видов рака, например, колоректального.

Мясо делает опасным содержащийся в нем моносахарид N-гликолилнейраминовая кислота (Neu5Gc). В ходе эволюции человек утратил способность синтезировать этот сахар сам и получает его только при употреблении животной пищи, хотя некоторые другие человекообразные приматы сохранили эту способность.

Читайте также:  Косметология около метро Маяковская - 17 мест

Neu5Gc представляет проблему потому, что может связываться с человеческими сахарами и становиться частью клеток. Иммунная система же распознает его как чужой, из-за чего начинается воспалительный процесс, который, по-видимому, и повышает риск развития рака. Тем не менее, в кишечнике живут бактерии, которые умеют с помощью ферментов сиалидаз высвобождать сиаловые кислоты, к которым относится и Neu5Gc, и поглощать их. Прежде были известны только сиалидазы, которые активны в отношении N-ацетилнейраминовой кислоты, похожей на Neu5Gc, а вот происходит ли утилизация в кишечнике опасной N-гликолилнейраминовой кислоты, было неизвестно.

Карстен Зенглер (Karsten Zengler) из Калифорнийского университета в Сан-Диего и его коллеги провели исследование, чтобы найти бактериальные ферменты, способные высвобождать Neu5Gc. В таком состоянии это вещество уже не опасно для человека: его либо метаболизируют микробы, либо оно просто выходит с калом.

Чтобы найти фермент, ученые провели опыт на мышах, которых разделили на три группы. Одну группу держали на диете со свиным муцином, богатым Neu5Gc, другую — на диете с содержанием неопасной для человека N-ацетилнейраминовой кислоты, которая содержится в птичьем мясе, а третья питалась соей, в которой нет этих сахаров.

Авторы работы расшифровали метагеном микробиоты животных из всех трех групп и обнаружили разницу между составом микробов, который зависел от диеты. У мышей, которые ели богатую Neu5Gc пищу, активнее всех развивались бактерии типа Bacteroidetes, например B. fragilis, B. cacae и B. thetaiotaomicron. Оказалось, что эти микробы располагали 21 геном различных сиалидаз, и среди них был ген фермента сиалидазы 26, который синтезировался в кишечнике мышей из группы, потребляющей свиное мясо, больше остальных. Анализ структуры сиалидазы 26 показал, что этот фермент может связываться с Neu5Gc.

Далее ученые изучили результаты расшифровки метагенома из кишечника людей. Они использовали данные о микробиоте членов африканского племени хадза. Хадза интересны тем, что их диета очень меняется в зависимости от времени года: в сухой сезон они едят мясо и клубни, а во влажный питаются медом и ягодами. Ученые обнаружили среди ферментов, которые синтезирует их микробиота в сухой сезон фермент сиалидазу Hz136, очень похожий на сиалидазу 26 и так же способный связываться с Neu5Gc.

После этого ученые проверили активность обеих сиалидаз в мясе — стейке и свиных сосисках. Оказалось, что ферменты действительно высвобождают Neu5Gc из мяса, а значит, в кишечнике этот сахар мог бы стать доступным для бактерий или просто покинуть организм естественным путем.

Авторы исследования считают, что найденные ими ферменты можно использовать для создания препаратов-пребиотиков, которые могли бы помочь людям, употребляющим красное мясо, избежать повышенного риска развития рака.

Об опасности красного мяса мы уже писали: ученые, исследовав 96 тысяч адвентистов седьмого дня, пришли к выводу, что даже 50 граммов мяса в день увеличивают риск преждевременной смерти от всех причин.

Ссылка на основную публикацию
Физиологическими называются растворы · GitHub
/ Физиологическими называются растворы.md Физиологическими называются растворы ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ РАСТВОР это:Бесплатная помощь с домашними заданиямиФизиологические растворы Физиологическими называют такие растворы, которые...
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Поликлиника № 5» Управление делами Президента Рос
Поликлиника на плющихе при президенте Управления делами Президента Российской Федерации Единый многоканальный номер 8 (499) 243-72-33 Если Вы не смогли...
Фекальный кальпротектин (фК) — неинвазивный маркер нейтрофильного интестинального (кишечного) воспал
Анализ кала на кальпротектин Кровь и слизистые включения в дефекациях, которые подкрепляются тошнотой и болями возле пупка – все это...
Физиосфера — Все для физиотерапии
Физиотерапия для детей. Ее виды и где пройти квалифицированное лечение? Физиотерапия — один из способов профилактики и лечения многих детских...
Adblock detector