Apa itu bakteri ungu? Mikroorganisme ini berpigmen dengan bacteriochlorophyll a atau b bersama dengan berbagai karotenoid yang memberi mereka warna mulai dari ungu, merah, coklat dan oranye. Ini adalah kelompok yang cukup beragam. Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok: bakteri belerang ungu dan bakteri ungu sederhana (Rhodospirillaceae). Makalah Frontiers in Energy Research 2018 mengusulkan untuk menggunakannya sebagai sumber daya hayati.
Biologi
Bakteri ungu kebanyakan fotoautotrofik, tetapi spesies kemoautotrofik dan fotoheterotropik juga dikenal. Mereka mungkin mixotrof yang mampu melakukan respirasi aerobik dan fermentasi.
Fotosintesis bakteri ungu terjadi di pusat reaksi pada membran sel di mana pigmen fotosintesis (yaitu bacteriochlorophyll, karotenoid) dan protein pengikat pigmen dimasukkan ke dalam invaginasi untuk membentuk vesikel, tubulus, atau lamelar bertumpuk tertentu. lembaran. Ini disebut membran intracytoplasmic (ICM), yang memiliki pembesaranluas permukaan untuk memaksimalkan penyerapan cahaya.
Fisika dan kimia
Bakteri ungu menggunakan transfer elektron siklik yang disebabkan oleh serangkaian reaksi redoks. Kompleks pemanen cahaya yang mengelilingi pusat reaksi (RC) mengumpulkan foton dalam bentuk energi resonansi, menangkap pigmen klorofil P870 atau P960 yang terletak di RC. Siklus elektron tereksitasi dari P870 ke kuinon QA dan QB, kemudian pergi ke sitokrom bc1, sitokrom c2 dan kembali ke P870. Kuinon QB tereduksi menarik dua proton sitoplasma dan menjadi QH2, akhirnya dioksidasi dan melepaskan proton untuk dipompa ke periplasma oleh kompleks sitokrom bc1. Pembagian muatan yang dihasilkan antara sitoplasma dan periplasma menciptakan kekuatan pendorong proton yang digunakan oleh ATP sintase untuk menghasilkan energi ATP.
Bakteri ungu juga mentransfer elektron dari donor eksternal langsung ke sitokrom bc1 untuk menghasilkan NADH atau NADPH yang digunakan untuk anabolisme. Mereka adalah kristal tunggal karena mereka tidak menggunakan air sebagai donor elektron untuk menghasilkan oksigen. Salah satu jenis bakteri ungu, yang disebut bakteri belerang ungu (PSB), menggunakan sulfida atau belerang sebagai donor elektron. Jenis lain, disebut bakteri ungu non-sulfur, biasanya menggunakan hidrogen sebagai donor elektron, tetapi juga dapat menggunakan sulfida atau senyawa organik pada konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan PSB.
Bakteri ungutidak ada pembawa elektron eksternal yang cukup untuk mereduksi NAD(P)+ menjadi NAD(P)H secara spontan, sehingga mereka harus menggunakan kuinon tereduksi untuk mereduksi NAD(P)+ secara berlebihan. Proses ini didorong oleh gaya penggerak proton dan disebut aliran balik elektron.
Belerang sebagai pengganti oksigen
Bakteri ungu non-sulfur adalah bakteri pertama yang ditemukan memiliki fotosintesis tanpa oksigen sebagai produk sampingan. Sebaliknya, produk sampingan mereka adalah belerang. Ini terbukti ketika reaksi bakteri terhadap konsentrasi oksigen yang berbeda pertama kali dilakukan. Bakteri telah ditemukan dengan cepat menjauh dari sedikit oksigen. Kemudian mereka melakukan percobaan di mana mereka menggunakan piring bakteri, dan cahaya difokuskan pada satu bagian, dan yang lainnya dibiarkan dalam gelap. Karena bakteri tidak dapat bertahan hidup tanpa cahaya, mereka bergerak ke dalam lingkaran cahaya. Jika produk sampingan dari kehidupan mereka adalah oksigen, jarak antar individu akan menjadi lebih besar seiring dengan peningkatan jumlah oksigen. Tetapi karena perilaku bakteri ungu dan hijau dalam cahaya terfokus, disimpulkan bahwa produk sampingan fotosintesis bakteri tidak dapat berupa oksigen.
Para peneliti telah menyarankan bahwa beberapa bakteri ungu saat ini terkait dengan mitokondria, bakteri simbiosis dalam sel tumbuhan dan hewan yang bertindak sebagai organel. Perbandingan struktur protein mereka menunjukkan bahwa ada nenek moyang yang sama dari struktur ini. Bakteri hijau ungu dan heliobacteria juga memiliki struktur yang mirip.
bakteri belerang (bakteri belerang)
Bakteri belerang ungu (PSB) adalah bagian dari kelompok Proteobacteria yang mampu melakukan fotosintesis, secara kolektif disebut sebagai bakteri ungu. Mereka anaerobik atau mikroaerofilik dan sering ditemukan di lingkungan perairan bertingkat, termasuk mata air panas, kolam tergenang, dan agregasi mikroba di daerah air tinggi. Tidak seperti tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, bakteri belerang ungu tidak menggunakan air sebagai zat pereduksi dan karenanya tidak menghasilkan oksigen. Sebaliknya, mereka dapat menggunakan belerang dalam bentuk sulfida atau tiosulfat (dan beberapa spesies juga dapat menggunakan H2, Fe2+ atau NO2-) sebagai donor elektron dalam jalur fotosintesis mereka. Belerang dioksidasi untuk menghasilkan butiran belerang unsur. Ini, pada gilirannya, dapat dioksidasi untuk membentuk asam sulfat.
Klasifikasi
Kelompok bakteri ungu dibagi menjadi dua keluarga: Chromatiaceae dan Ectothiorhodospiraceae, yang masing-masing menghasilkan butiran belerang internal dan eksternal dan menunjukkan perbedaan dalam struktur membran internal mereka. Mereka membentuk bagian dari ordo Chromatiales, termasuk dalam divisi gamma Proteobacteria. Genus Halothiobacillus juga termasuk dalam Chromatiales dalam familinya sendiri, tetapi tidak berfotosintesis.
Habitat
Bakteri belerang ungu biasanya ditemukan di zona anoksik yang diterangi dari danau dan habitat akuatik lainnya di mana hidrogen sulfida terakumulasi,dan juga di "mata air belerang" di mana hidrogen sulfida yang diproduksi secara geokimia atau biologis dapat menyebabkan bakteri belerang ungu berkembang biak. Fotosintesis membutuhkan kondisi anoksik; bakteri ini tidak dapat berkembang biak di lingkungan beroksigen.
Danau Meromictic (berlapis secara permanen) adalah yang paling menguntungkan untuk perkembangan bakteri belerang ungu. Mereka berstratifikasi karena memiliki air yang lebih padat (biasanya fisiologis) di bagian bawah dan kurang padat (biasanya air tawar) lebih dekat ke permukaan. Pertumbuhan bakteri belerang ungu juga didukung oleh layering di danau holomitik. Mereka bertingkat secara termal: selama musim semi dan musim panas, air permukaan memanas, membuat air bagian atas kurang padat daripada bagian bawah, yang memberikan stratifikasi yang cukup stabil untuk pertumbuhan bakteri belerang ungu. Jika ada cukup sulfat untuk mendukung sulfasi, sulfida yang terbentuk di sedimen berdifusi ke atas ke dasar perairan anoksik di mana bakteri belerang ungu dapat membentuk massa sel yang padat.
Cluster
Bakteri belerang ungu juga dapat ditemukan dan merupakan komponen utama dalam agregasi mikroba perantara. Cluster seperti permadani mikroba Sippewissett memiliki lingkungan yang dinamis karena aliran pasang surut dan air tawar yang masuk, menghasilkan lingkungan bertingkat yang sama seperti danau meromictic. Pertumbuhan bakteri belerang ungudiaktifkan karena belerang disuplai karena kematian dan dekomposisi mikroorganisme yang terletak di atasnya. Stratifikasi dan sumber belerang memungkinkan PSB tumbuh di cekungan pasang surut di mana agregasi terjadi. PSB dapat membantu menstabilkan sedimen mikroba melalui sekresi zat polimer ekstraseluler yang dapat mengikat sedimen di DAS.
Ekologi
Bakteri belerang ungu mampu mempengaruhi lingkungan dengan mempromosikan siklus nutrisi, menggunakan metabolisme mereka untuk mengubah lingkungan. Mereka mungkin memainkan peran penting dalam produksi primer dengan mempengaruhi siklus karbon melalui fiksasi karbon. Bakteri belerang ungu juga berkontribusi pada produksi fosfor di habitatnya. Melalui aktivitas vital organisme ini, fosfor, yang membatasi nutrisi di lapisan oksik danau, didaur ulang dan disediakan untuk bakteri heterotrofik untuk digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun bakteri belerang ungu ditemukan di lapisan anoksik habitatnya, mereka mampu merangsang pertumbuhan banyak organisme heterotrofik dengan memasok nutrisi anorganik ke lapisan oksida tersebut.
