Окраска по Граму — Gram stain

Пурпурные бактерии

Пурпурные бактерии — это грамотрицательные микроорганизмы, входящие в классы Alpha-, Beta- и Gammaproteobacteria (рис. 7.42) и осуществляющие аноксигенный фотосинтез.

Рис. 7.42. Место пурпурных бактерий в филуме Proteobacteria

Фотосинтетический аппарат у них расположен по внутриклеточных выростах ЦПМ различной формы. По традиции очень разнородную группу пурпурных бактерий делят на серных, которые откладывают элементарную серу внутри и вне клеток, и несерных, никогда серу не откладывающих. Так, представители семейства Chromatiaceae откладывают элементарную серу внутри клеток и способны к автотрофии. Организмы семейства Ectothiorhodospiraceae также могут расти автотрофно, но элементарную серу откладывают вне клеток. Среди них много морских и алкалифильных видов. Порядки Rhodospirillales, Rhodobacterales, Rhodocyclales относятся к так называемым пурпурным несерным бактериям, которые не накапливают серу внутри клеток и преимущественно растут фотогетеротрофно. Пурпурные бактерии — одноклеточные организмы разной формы и размеров, часто образующие устойчивые сочетания клеток (диплококки, тетрады, сеточки, таблички и т.д.) (рис. 7.43, табл. 7.7). Среди них встречаются неподвижные, иногда содержащие газовые вакуоли формы, и клетки, имеющие жгутики. Подвижные виды обладают активным фототаксисом.

Рис. 7.43. Представители пурпурных бактерий:

аChromatium okenii; бThiopedia rosea; вThiocapsa roseopersicina; гEctothiorhodospira shaposhnikovir, dRhodospirillum rubrum; eRhodopseudomonas spheroides; жRhodomicrobium vannielii; зRhodocyclus purpureus

Краткая характеристика некоторых пурпурных бактерий

Пурпурные несерные бактерии

Спириллы с полярными жгутиками

Rhodospirillum

Филум Proteobacteria Класс

Л Iphaproteobacteria

Палочки с полярными жгутиками, размножаются почкованием

Rhodopseudomonas

Палочки, размножаются бинарным делением

Rhodobacter

Rhodovulvum

Овальные клетки с перитрихиальным жгутикованием, образуют гифы, размножаются почкованием

Rhodomicrobium

Большие сферические клетки, ацидо- филы (pH = 5,0)

Окончание табл. 7.7

Кольцеобразные изогнутые клетки

Rhodocyclus

Филум Proteobacteria Класс

Betaproteobacteria

Пурпурные серные бактерии:

А. Откладывают серу снаружи

Спириллы с полярными жгутиками

Ectothiorhodospira

Спириллы, экстремальные галофилы

Halorhodospira

Б. Откладывают серу внутри клетки

Овальные палочки с полярными жгутиками и без газовых вакуолей

Диплококки и тетрады без газовых вакуолей, неподвижны

Сферические или овальные клетки без газовых вакуолей с полярными жгутиками

Крупные спириллы без газовых вакуолей с полярными жгутиками

Thiospirillum

Мелкие изогнутые клетки без газовых вакуолей

Thiorhodovibrio

Филум Proteobacteria

Крупные палочки-веретенца без газовых вакуолей

(1,5—1,7 мкм х 16—32 мкм)’

Rhabdochromatium

Gammaproteobacteria

Неправильные сферические или овальные клетки с газовыми вакуолями, неподвижны

Amoebobacter

Палочки с газовыми вакуолями и полярными жгутиками

Lamprobacter

Сферические или овальные клетки с газовыми вакуолями и полярными жгутиками

Lamprocystis

Неподвижные палочки с газовыми вакуолями, образующие сетку

Thiodiction

Неподвижные сферические клетки с газовыми вакуолями в плоских тетрадах

Пурпурные бактерии размножаются бинарным делением или почкованием. Некоторые виды могут образовывать цисты и экзоспоры. Клеточная стенка пурпурных бактерий грамотрицательного типа покрыта слизистым слоем или капсулой, у некоторых представителей имеется S-слой из гексагонально расположенных белков. В качестве запасных веществ у них обнаружены пол и — р-гид роке иал каноат ы и гликоген.

Данные бактерии формируют только ФС I, содержащую Бхл а, b и каротиноиды. Синтез бактериохлорофиллов подавляется кислородом, но может идти в темноте. Из переносчиков у пурпурных бактерий обнаружены цитохромы, FeS-белки и тиоредоксины, убихиноны и менахиноны. При циклическом фотофосфорилировании Бхл а реакционного центра возбуждается и передает электрон на бактериофеофитин (рис. 7.44). Электрон проходит через хинон и ряд переносчиков назад к Р870, восстанавливая его. При этом на уровне цитохромов образуется АТФ.

Читайте также:  Группы крови почему они разные и как влияют на нашу диету и болезни - BBC News Україна

Рис. 7.44. Схема фотосинтеза у пурпурных несерных бактерий:

пунктирная линия — обратный перенос электронов; Р870 — бактериохлорофилл а;

Бфео — бактериофеофитин; Q — хинон

Из-за отсутствия ФС II эти микроорганизмы не могут использовать воду как донор электронов в нециклическом электронном транспорте и поэтому не выделяют кислород при фотосинтезе. Пурпурные бактерии не образуют НАДН непосредственно в световых реакциях фотосинтеза. Чтобы синтезировать восстановительные эквиваленты, им необходимо либо использовать в качестве донора электронов молекулярный водород, который может напрямую восстановить НАД + , либо осуществить обратный перенос электронов с затратой энергии. В этом случае электрон, потраченный на восстановление пиридиннуклеотида, может быть получен от доноров электронов с более отрицательным потенциалом, чем вода, и, таким образом, легче окисляемых. Для этих целей пурпурные бактерии обычно используют H2S, S° и другие восстановленные соединения серы, а также простые органические вещества.

Пурпурные бактерии предпочитают расти на свету в анаэробных условиях. Некоторые представители пурпурных нессрных бактерий способны к росту в темноте, в том числе в микроаэрофильных и аэробных условиях. Для большинства видов необходима высокая интенсивность света (« 500 люкс), только род Amoebobacter требует низкой освещенности (50—100 люкс) при пониженных температурах роста. Большинство пурпурных бактерий мезофилы, к психроактивным организмам относятся члены родов Amoebobacter и Lamprocystis, а термофильные виды входят в роды Halorhodospira, Rhodocista, Thermochromatium. Экстремальных термофилов среди пурпурных бактерий не обнаружено. В основном, это ней- трофильные микроорганизмы (pH 6—8), но есть кислото- (Rhodobacter acidophila) и щелочелюбивые (Ectothiorhodospira, Halospira). Эти же роды содержат экстремально галофильных представителей, синтезирующих осмопротекторы (глицин-бетаин, эктоин, трегалозу). Источниками углерода для пурпурных бактерий могут быть углекислый газ и органические вещества (в том числе (^-соединения). При автотрофном росте С02 фиксируется в цикле Кальвина, активность которого подавляется добавлением органики. В отсутствие света роль органических веществ как источника энергии увеличивается, происходят брожения разного типа. Сахара используются пурпурными бактериями через гликолиз или КДФГ-путь. У большинства из них имеется полный или незамкнутый ЦТК и глиокси- латный шунт. У ряда пурпурных несерных бактерий без глиоксилатного шунта (Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides) обнаружен цитра- малатный цикл, в котором ацетил-КоА превращается в глиоксилат в цепи реакций: ацетил-КоА + пируват —> цитрамалил-КоА —» цитрамалат —» меза- конат —> мезаконил-КоА —> 3-метилмалил-КоА —> глиоксилат + пропио- нил-КоА. Далее глиоксилат включается в ЦТК при участии малатсинтазы, а пируват регенерирует из проиионил-КоА через карбоксилазную реакцию: пропионил-КоА —> метилмалонил-КоА —» сукцинил-КоА —» сукцинат —> —> фумарат —> малат —> оксалоацетат —> ФЕП —> пируват. Некоторые пурпурные бактерии способны к анаэробному дыханию с сульфатом, нитратом, серой, Fe 3+ , СО или органическими соединениями в качестве акцепторов электронов. Для бактерий родов Thiocapsa и Chromatium показан хемоли- тоавтотрофный рост с молекулярным водородом и сульфидом в качестве доноров электронов. Пурпурные бактерии используют широкий спектр соединений азота, многие из них способны к азотфиксации. Представители несерной группы нуждаются в витаминах.

Пурпурные бактерии — это, в основном, водные микроорганизмы, обычно живущие в бескислородных водах с сероводородом. Они развиваются на глубинах, куда проникает свет, в редких случаях обнаруживаются на больших глубинах. Бактерии несерной группы предпочитают богатые органикой пресные водоемы, болотистые почвы и прибрежные морские воды, при этом они редко образуют скопления, придающие воде окраску. Пурпурные серные бактерии, наоборот, образуют видимые скопления в прозрачных водоемах на границе анаэробной зоны. Такие слои лучше формируются в меромиктических (с более высокой придонной соленостью) или в голомиктических (с сезонной стратификацией) водоемах и но берегам морей в лиманных областях. В прибрежных зонах морей пурпурные бактерии ответственны за «красные приливы». Представители рода Ectothiorhodospira тяготеют к соленым и щелочным местообитаниям, морским эстуариям. В глобальном круговороте серы пурпурные бактерии функционально тесно связаны с сульфатредукторами. Характерно сосуществование аналогичных видов пурпурных бактерий в одном и том же слое водоема за счет «разобщения» их активностей во времени. Так, Chromatium okenii и С. vinosum различаются по константе сродства и скорости окисления сульфида. В периодической лабораторной культуре второй организм вытесняет первый, а в природе они сменяют друг друга в течение суток: утром, когда сульфида много, С. okenii быстро окисляет сероводород, концентрация которого снижается в течение дня, и вечером С. vinosum начинает медленно окислять оставшееся малое количество H2S, а первый микроорганизм рост прекращает. Пурпурные бактерии обнаружены также в почве, но там их роль невелика.

Читайте также:  Осталон® инструкция по применению, показания

Красная бактерия — настоящий прорыв в косметологии

Впервые были обнаружены в почве в 50-х годах в Америке. Еще тогда эксперименты показали, что бактерии не чувствительны к радиации. Название, которое американские ученые дали этой уникальной бактерии напрямую связано с её стойкостью к любым дозам радиации: deinococcus radiodurans, то есть, в переводе на русский, дейнококк радиоустойчивый. Спустя полвека, ученые из ростовского НИИ вновь обратили внимание на эту бактерию, и на этот раз были открыты совершенно другие свойства красных микроорганизмов. Оказалось, что они способны существенно замедлить процесс старения кожных покровов тела, а также помочь скорейшему заживлению ран.

Если с помощью специальной аппаратуры увеличить бактерию в 60 тыс. раз, становится видна её структура, включая ядро. Бактерия выделяет особые вещества — каротиноиды, которые способствуют уничтожению свободных радикалов кислорода. Свободные радикалы кислорода – это молекулы, которые с возрастом накапливаются в крови человека и значительно ускоряют процесс старения кожи.Ростовские ученые предположили, что красные бактерии могут найти применение в таких областях, как медицина и косметология. Были проведены эксперименты на лабораторных животных. Результаты экспериментов показали, что красные бактерии не только способствуют омоложению кожи, но и ускоряют процесс заживления ран.

Так мыши, для лечения которых использовали красные бактерии, выздоравливали на 15% быстрее, чем те, которых лечили обычным способом. А процесс заживления ран у мышей, страдающих диабетом, проходил быстрее на целую неделю.

Ученые считают, что в организме человека показатели будут столь же высоки, поэтому в скором времени красная бактерия, скорее всего, найдет широкой применение в различных областях медицины. Косметология также не останется в стороне, ведь использование натуральных веществ позволит навсегда забыть о веществе под названием botox. На данный момент все эффективные косметические средства содержат химические вещества, однако открытие уникальных свойств красных бактерий может позволить отказаться от использования химии, и надолго сохранить молодость кожи без вреда для организма.

Читайте также:  ДЕКСАМЕТАЗОН инструкция по применению, описание лекарственного препарата DEXAMETHASON противопоказан

Еще одним положительным качеством каротиноидов будет являться, в отличие от того же botox, невысокая стоимость препаратов. Это обусловлено тем, что бактерии не требуют особой среды для выращивания – для этого подойдет обычная почва. Но, к сожалению, пока данные препараты только планируют использовать в профессиональной косметологии.

Бактерии красного цвета

134-135

Молекулярные модели фотосистем

На схеме в упрощенной форме представлены бактериородопсин архебактерий Halobacterium halobium и фотосистема пурпурных бактерий Rhodopseudomonas viridis . Обе молекулы принадлежат к немногим трансмембранным белкам, структуры которых известны и могут служить в качестве модельных систем для подробного изучения фундаментальных механизмов энергетического обмена.

Бактерии семейства Halobacterium растут при крайне высоких концентрациях соли, например в морской воде. Плазматическая мембрана этих бактерий содержит белок. подобный родопсину глаза (см. с. 346) и потому названный бактериородопсином . Этот белок способен непосредственно использовать энергию солнечного света для создания электрохимического градиента (см. с. 128). В основе процесса, как и при зрительном процессе, лежит индуцируемая светом цис-транс -изомеризация ретиналя. Белковая часть молекулы бактериородопсина в основном состоит из 7 α-спиралей (голубого цвета), пронизывающих мембрану и образующих полый цилиндр. Остальная часть молекулы и боковые цепи аминокислот не представлены. Внутри цилиндра расположена молекула ретиналя (оранжевого цвета), ковалентно связанная альдегидной группой с ε-аминогруппой остатка лизина (красного цвета). В темноте ретиналь находится в полностью транс -форме, а альдиминная группа протонирована (см. с. 346). При освещении ретиналь перегруппировывается в 13- цис -форму, а альдиминная группа отдает протон, который «откачивается» наружу двумя аспартатными остатками (светло-голубого цвета; на рис. 2 внизу). После возвращения ретиналя в полностью транс -форму альдиминная группа снова связывает протон. Внутриклеточный протон ( 2 , вверху) переносится через другой аспартатный остаток (зеленого цвета) к ретиналю.

Б. Реакционный центр Rhodopseudomonas viridis

Фотосистема пурпурных бактерий Rhodopseudomonas viridis похожа по строению на фотосистему II высших растений. В отличие от растений в бактериальной системе донором электронов является не вода, а они поступают из электронпереносящей цепи, содержащей цитохром (на схеме не показано).

На схеме приведены только трансмембранные фрагменты бактериородопсина. О примерной толщине мембраны можно судить по липидным молекулам (слева и справа). Шесть трансмембранных спиралей из трех субъединиц (показаны окрашенными в различные тона голубого цвета) формируют внутримембранное пространство, которое наполнено цепями молекул пигментов (несколько пигментов, которые не принимают непосредственного участия в электронном транспорте, опущено). Принцип фотосинтетического электронного транспорта обсуждается на с. 130.

В Rh. viridis энергию света поглощают две соседние молекулы хлорофилла, образующие « специальную пару » (зеленого цвета, а ион Mg 2+ — красного). Максимум поглощения этих молекул находится при 870 нм, поэтому бактериальный реакционный центр обозначается также P 870 .

После возбуждения электрон переносится реакционным центром на смежную свободную от магния молекулу феофитина (оранжевого цвета) всего за несколько пикосекунд (1 пс = 10 -12 с), а затем в течение примерно 200 пс передается на прочно связанный хинон Q A (слева наверху, желтого цвета). В то же самое время снова заполняется электронная дыра в «специальной паре». Через примерно 0,2 мс возбужденный электрон достигает обмениваемого хинона Q B (справа наверху, желтого цвета), с которым покидает фотосистему.

Ссылка на основную публикацию
Окопник — применение, рецепты, отзывы, лечебные свойства окопника
Окопник Название на латыни: Symphytum officinale Linne Синонимы: живокост , жирный корень , сальный корень , костолом Описание Окопник лекарственный...
Ожог кипятком — первая помощь в домашних условиях 1
Что делать при ожоге кипятком в домашних условиях Ожог кипятком — считается самой распространенной из бытовых травм. Обжечься можно паром,...
Ожог кипятком — первая помощь в домашних условиях
Лечение ожога кипятком в домашних условиях Одной из наиболее часто встречающихся бытовых травм является ожог кипятком. Это термическое повреждение кожных...
Окраска по Граму — Gram stain
Пурпурные бактерии Пурпурные бактерии — это грамотрицательные микроорганизмы, входящие в классы Alpha-, Beta- и Gammaproteobacteria (рис. 7.42) и осуществляющие аноксигенный...
Adblock detector