¿Qué son las bacterias moradas? Estos microorganismos están pigmentados con bacterioclorofila a o b junto con varios carotenoides que les dan colores que van desde el morado, rojo, marrón y naranja. Este es un grupo bastante diverso. Se pueden dividir en dos grupos: bacterias púrpuras del azufre y bacterias púrpuras simples (Rhodospirillaceae). El documento Frontiers in Energy Research de 2018 propuso usarlos como biorrecursos.
Biología
Las bacterias moradas son en su mayoría fotoautótrofas, pero también se conocen especies quimioautótrofas y fotoheterotrópicas. Pueden ser mixótrofos capaces de respiración aeróbica y fermentación.
La fotosíntesis de las bacterias moradas se produce en los centros de reacción de la membrana celular, donde los pigmentos fotosintéticos (es decir, la bacterioclorofila, los carotenoides) y las proteínas de unión a pigmentos se introducen en la invaginación para formar vesículas, túbulos o lamelares de un solo par o apilados. hojas. Esto se llama la membrana intracitoplasmática (ICM), que tiene unasuperficie para maximizar la absorción de luz.
Física y química
Las bacterias moradas utilizan la transferencia cíclica de electrones provocada por una serie de reacciones redox. Los complejos de recolección de luz que rodean el centro de reacción (RC) recolectan fotones en forma de energía resonante, capturando los pigmentos de clorofila P870 o P960 ubicados en el RC. Los electrones excitados pasan de P870 a quinonas QA y QB, luego van al citocromo bc1, al citocromo c2 y regresan a P870. La QB de quinona reducida atrae dos protones citoplásmicos y se convierte en QH2, y eventualmente se oxida y libera protones para ser bombeados al periplasma por el complejo citocromo bc1. La carga compartida resultante entre el citoplasma y el periplasma crea una fuerza impulsora de protones utilizada por la ATP sintasa para generar energía ATP.
Las bacterias moradas también transfieren electrones de donantes externos directamente al citocromo bc1 para generar NADH o NADPH que se usa para el anabolismo. Son monocristales porque no utilizan agua como donante de electrones para producir oxígeno. Un tipo de bacteria púrpura, llamada bacteria de azufre púrpura (PSB), usa sulfuro o azufre como donadores de electrones. Otro tipo, llamado bacteria púrpura sin azufre, generalmente usa hidrógeno como donante de electrones, pero también puede usar sulfuro o compuestos orgánicos en concentraciones más bajas en comparación con PSB.
Bacterias violetasno hay suficientes portadores de electrones externos para reducir espontáneamente NAD(P)+ a NAD(P)H, por lo que deben usar sus quinonas reducidas para reducir NAD(P)+ de manera enanghorous. Este proceso es impulsado por la fuerza motriz del protón y se denomina flujo inverso de electrones.
Azufre en lugar de oxígeno
Las bacterias moradas sin azufre fueron las primeras bacterias que se descubrió que tenían fotosíntesis sin oxígeno como subproducto. En cambio, su subproducto es azufre. Esto se demostró cuando se establecieron por primera vez las reacciones de las bacterias a diferentes concentraciones de oxígeno. Se ha descubierto que las bacterias se alejan rápidamente del más mínimo rastro de oxígeno. Luego hicieron un experimento en el que usaron un plato de bacterias, y la luz se enfocó en una parte y la otra quedó en la oscuridad. Debido a que las bacterias no pueden sobrevivir sin luz, se mueven hacia el círculo de luz. Si el subproducto de su vida fuera el oxígeno, las distancias entre los individuos serían mayores a medida que aumentara la cantidad de oxígeno. Pero debido al comportamiento de las bacterias moradas y verdes en luz enfocada, se concluyó que el subproducto de la fotosíntesis bacteriana no podía ser oxígeno.
Los investigadores han sugerido que algunas bacterias moradas en la actualidad están asociadas con las mitocondrias, bacterias simbióticas en células vegetales y animales que actúan como orgánulos. La comparación de su estructura proteica muestra que existe un ancestro común de estas estructuras. Las bacterias verde púrpura y las heliobacterias también tienen una estructura similar.
Bacterias del azufre (bacterias del azufre)
Las bacterias del azufre púrpura (PSB) son parte del grupo de Proteobacterias capaces de realizar la fotosíntesis, denominadas colectivamente bacterias púrpuras. Son anaeróbicos o microaerófilos y se encuentran a menudo en ambientes acuáticos estratificados, que incluyen aguas termales, estanques estancados y agregaciones microbianas en áreas de aguas altas. A diferencia de las plantas, las algas y las cianobacterias, las bacterias del azufre púrpura no utilizan el agua como agente reductor y, por lo tanto, no producen oxígeno. En cambio, pueden usar azufre en forma de sulfuro o tiosulfato (y algunas especies también pueden usar H2, Fe2+ o NO2-) como donante de electrones en sus rutas de fotosíntesis. El azufre se oxida para producir gránulos de azufre elemental. Este, a su vez, puede oxidarse para formar ácido sulfúrico.
Clasificación
El grupo de bacterias moradas se divide en dos familias: Chromatiaceae y Ectothiorhodospiraceae, que producen gránulos de azufre internos y externos respectivamente y muestran diferencias en la estructura de sus membranas internas. Forman parte del orden Chromatiales, incluidos en la división gamma Proteobacteria. El género Halothiobacillus también se incluye en Chromatiales en su propia familia, pero no es fotosintético.
Hábitats
Las bacterias del azufre púrpura se encuentran típicamente en las zonas anóxicas iluminadas de los lagos y otros hábitats acuáticos donde se acumula el sulfuro de hidrógeno,y también en "manantiales de azufre" donde el sulfuro de hidrógeno producido geoquímica o biológicamente puede hacer que florezcan bacterias de azufre púrpura. La fotosíntesis requiere condiciones anóxicas; estas bacterias no pueden prosperar en ambientes oxigenados.
Los lagos meromícticos (permanentemente estratificados) son los más favorables para el desarrollo de la bacteria del azufre púrpura. Se estratifican porque tienen agua más densa (generalmente fisiológica) en el fondo y menos densa (generalmente agua dulce) más cerca de la superficie. El crecimiento de bacterias de azufre púrpura también se ve favorecido por la formación de capas en lagos holomícticos. Están estratificados térmicamente: durante la primavera y el verano, el agua superficial se calienta, lo que hace que el agua superior sea menos densa que la inferior, lo que proporciona una estratificación bastante estable para el crecimiento de la bacteria del azufre púrpura. Si hay suficiente sulfato para soportar la sulfatación, el sulfuro formado en el sedimento se difunde hacia arriba en las aguas anóxicas del fondo donde las bacterias de azufre púrpura pueden formar densas masas celulares.
Clústeres
Las bacterias del azufre púrpura también se pueden encontrar y son un componente destacado en las agregaciones microbianas intermedias. Los cúmulos como la alfombra microbiana de Sippewissett tienen un entorno dinámico debido al flujo de las mareas y al agua dulce entrante, lo que da como resultado entornos estratificados similares a los lagos meromícticos. Crecimiento de bacterias de azufre púrpurase activa a medida que se aporta azufre debido a la muerte y descomposición de los microorganismos situados encima de ellos. La estratificación y fuente de azufre permite que PSB crezca en estas cuencas de marea donde ocurren agregaciones. PSB puede ayudar a estabilizar el sedimento microbiano a través de la secreción de sustancias poliméricas extracelulares que pueden unir el sedimento en las cuencas hidrográficas.
Ecología
Las bacterias del azufre púrpura pueden influir en el medio ambiente al promover el ciclo de nutrientes, utilizando su metabolismo para cambiar el medio ambiente. Pueden desempeñar un papel importante en la producción primaria al influir en el ciclo del carbono a través de la fijación de carbono. Las bacterias del azufre púrpura también contribuyen a la producción de fósforo en su hábitat. A través de la actividad vital de estos organismos, el fósforo, que limita el nutriente en la capa óxica de los lagos, se recicla y se proporciona a las bacterias heterótrofas para su uso. Esto indica que, aunque las bacterias del azufre púrpura se encuentran en la capa anóxica de su hábitat, pueden estimular el crecimiento de muchos organismos heterótrofos al suministrar nutrientes inorgánicos a la capa de óxido antes mencionada.
