O que é bactéria roxa? Esses microrganismos são pigmentados com bacterioclorofila a ou b juntamente com vários carotenóides que lhes conferem cores que variam de roxo, vermelho, marrom e laranja. Este é um grupo bastante diversificado. Eles podem ser divididos em dois grupos: bactérias roxas sulfurosas e bactérias roxas simples (Rhodospirillaceae). O documento Frontiers in Energy Research de 2018 propôs usá-los como bio-recursos.
Biologia
As bactérias roxas são principalmente fotoautotróficas, mas espécies quimioautotróficas e fotoheterotrópicas também são conhecidas. Eles podem ser mixotróficos capazes de respiração aeróbica e fermentação.
A fotossíntese de bactérias roxas ocorre em centros de reação na membrana celular, onde pigmentos fotossintéticos (ou seja, bacterioclorofila, carotenóides) e proteínas de ligação a pigmentos são introduzidos na invaginação para formar vesículas específicas, túbulos ou lamelares de par único ou empilhados lençóis. Isso é chamado de membrana intracitoplasmática (ICM), que tem umaárea de superfície para maximizar a absorção de luz.
Física e química
As bactérias roxas usam a transferência cíclica de elétrons causada por uma série de reações redox. Complexos de captação de luz ao redor do centro de reação (RC) coletam fótons na forma de energia ressonante, capturando os pigmentos de clorofila P870 ou P960 localizados no RC. Os elétrons excitados circulam de P870 para as quinonas QA e QB, depois vão para o citocromo bc1, citocromo c2 e voltam para P870. A quinona reduzida QB atrai dois prótons citoplasmáticos e se torna QH2, eventualmente sendo oxidada e liberando prótons para serem bombeados para o periplasma pelo complexo citocromo bc1. O compartilhamento de carga resultante entre o citoplasma e o periplasma cria uma força motriz de prótons usada pela ATP sintase para gerar energia ATP.
As bactérias roxas também transferem elétrons de doadores externos diretamente para o citocromo bc1 para gerar NADH ou NADPH usado para anabolismo. Eles são monocristais porque não usam água como doador de elétrons para produzir oxigênio. Um tipo de bactérias roxas, chamadas bactérias roxas de enxofre (PSB), usa sulfeto ou enxofre como doadores de elétrons. Outro tipo, chamado de bactéria roxa não sulfurosa, geralmente usa hidrogênio como doador de elétrons, mas também pode usar sulfeto ou compostos orgânicos em concentrações mais baixas em comparação com PSB.
bactéria violetanão há carreadores de elétrons externos suficientes para reduzir espontaneamente NAD(P)+ a NAD(P)H, então eles devem usar suas quinonas reduzidas para reduzir o NAD(P)+ de forma intensa. Este processo é impulsionado pela força motriz do próton e é chamado de fluxo reverso de elétrons.
Enxofre em vez de oxigênio
As bactérias não sulfurosas roxas foram as primeiras bactérias a serem encontradas a ter fotossíntese sem oxigênio como subproduto. Em vez disso, seu subproduto é o enxofre. Isso foi comprovado quando as reações das bactérias a diferentes concentrações de oxigênio foram estabelecidas pela primeira vez. Descobriu-se que as bactérias se afastam rapidamente do menor vestígio de oxigênio. Então eles fizeram um experimento em que usaram um prato de bactérias, e a luz foi focada em uma parte dela, e a outra foi deixada no escuro. Como as bactérias não podem sobreviver sem luz, elas se movem para o círculo de luz. Se o subproduto de sua vida fosse oxigênio, as distâncias entre os indivíduos se tornariam maiores à medida que a quantidade de oxigênio aumentasse. Mas devido ao comportamento das bactérias roxas e verdes na luz focalizada, concluiu-se que o subproduto da fotossíntese bacteriana não poderia ser oxigênio.
Pesquisadores sugeriram que algumas bactérias roxas hoje estão associadas a mitocôndrias, bactérias simbióticas em células vegetais e animais que atuam como organelas. A comparação de sua estrutura proteica mostra que existe um ancestral comum dessas estruturas. Bactérias verde-púrpura e heliobactérias também têm uma estrutura semelhante.
Bactérias sulfurosas (bactérias sulfurosas)
As bactérias sulfurosas roxas (PSB) fazem parte do grupo Proteobacteria capazes de fotossíntese, coletivamente referidas como bactérias roxas. Eles são anaeróbicos ou microaerófilos e são frequentemente encontrados em ambientes aquáticos estratificados, incluindo fontes termais, piscinas estagnadas e agregações microbianas em áreas de águas altas. Ao contrário das plantas, algas e cianobactérias, as bactérias roxas sulfurosas não usam água como agente redutor e, portanto, não produzem oxigênio. Em vez disso, eles podem usar enxofre na forma de sulfeto ou tiossulfato (e algumas espécies também podem usar H2, Fe2+ ou NO2-) como doador de elétrons em suas vias de fotossíntese. O enxofre é oxidado para produzir grânulos elementares de enxofre. Este, por sua vez, pode ser oxidado para formar ácido sulfúrico.
Classificação
O grupo de bactérias roxas é dividido em duas famílias: Chromatiaceae e Ectothiorhodospiraceae, que produzem grânulos de enxofre internos e externos respectivamente e apresentam diferenças na estrutura de suas membranas internas. Fazem parte da ordem Chromatiales, incluída na divisão gama Proteobacteria. O gênero Halothiobacillus também está incluído em Chromatiales em sua própria família, mas não é fotossintético.
Habitats
As bactérias sulfurosas roxas são normalmente encontradas nas zonas anóxicas iluminadas de lagos e outros habitats aquáticos onde o sulfeto de hidrogênio se acumula,e também em "fontes de enxofre", onde o sulfeto de hidrogênio produzido geoquimicamente ou biologicamente pode causar o florescimento de bactérias sulfurosas roxas. A fotossíntese requer condições anóxicas; essas bactérias não podem prosperar em ambientes oxigenados.
Lagos meromíticos (permanentemente estratificados) são os mais favoráveis ao desenvolvimento de bactérias sulfurosas roxas. Eles estratificam porque têm água mais densa (geralmente fisiológica) no fundo e menos densa (geralmente água doce) mais perto da superfície. O crescimento de bactérias sulfurosas roxas também é apoiado por camadas em lagos holomíticos. Eles são estratificados termicamente: durante a primavera e o verão, a água superficial aquece, tornando a água superior menos densa que a inferior, o que proporciona uma estratificação bastante estável para o crescimento de bactérias sulfurosas roxas. Se houver sulfato suficiente para suportar a sulfatação, o sulfeto formado no sedimento se difunde para cima em águas anóxicas de fundo, onde bactérias sulfurosas roxas podem formar massas celulares densas.
Agrupamentos
Bactérias sulfurosas roxas também podem ser encontradas e são um componente proeminente em agregações microbianas intermediárias. Aglomerados como o tapete microbiano de Sippewissett têm um ambiente dinâmico devido ao fluxo das marés e entrada de água doce, resultando em ambientes estratificados semelhantes aos lagos meromíticos. Crescimento de bactérias roxas de enxofreé ativado à medida que o enxofre é fornecido devido à morte e decomposição dos microrganismos localizados acima deles. A estratificação e a fonte de enxofre permitem que o PSB cresça nessas bacias de maré onde ocorrem agregações. PSB pode ajudar a estabilizar sedimentos microbianos através da secreção de substâncias poliméricas extracelulares que podem ligar sedimentos em bacias hidrográficas.
Ecologia
As bactérias sulfurosas roxas são capazes de influenciar o meio ambiente promovendo a ciclagem de nutrientes, usando seu metabolismo para mudar o meio ambiente. Eles podem desempenhar um papel significativo na produção primária, influenciando o ciclo do carbono através da fixação de carbono. Bactérias sulfurosas roxas também contribuem para a produção de fósforo em seu habitat. Através da atividade vital desses organismos, o fósforo, que limita o nutriente na camada óxica dos lagos, é reciclado e fornecido às bactérias heterotróficas para uso. Isso indica que, embora as bactérias sulfurosas roxas sejam encontradas na camada anóxica de seu habitat, elas são capazes de estimular o crescimento de muitos organismos heterotróficos fornecendo nutrientes inorgânicos à camada de óxido acima mencionada.
