Что служит местообитанием галобактерий

Галобактерии

Галобактерии (лат. Halobacteriaceae ) — семейство архей. Включает около двадцати родов, в том числе Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium.

Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 % (при 36 % NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.

Строение, метаболизм

Галобактерии — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести.

Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (то есть в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин.

Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К + внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н + на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12.

Экология

Судя по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена.

Источник

Что служит местообитанием галобактерий

Галобактерии

В марте 1976 года американский ученый, доктор Уолтер Стокениуе, возглавлявший бригаду исследователей из Калифорнийского университета, сделал на прессконференции сенсационное сообщение.

Им была открыта (еще в 1965 году) и изучена морская бактерия (Halobactermrri halobium, или, проще, галобактерия), использующая энергию солнечных лучей и при этом начисто лишенная хлорофилла.

Фотосинтез без хлорофилла? Этот зеленый пигмент отныне терял свою, как прежде казалось, неограниченную монополию!

Галобактерии преподносили сюрприз за сюрпризом. Прежде всею необходимо отметить, что Стокениуе вел работу по программе НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованиям космического пространства). Его интересовали формы земной жизни, живые существа, способные выносить экстремальные условия. В какой мере биологические виды способны приноровиться к чрезвычайно суровым и сложным условиям, которые могут встретиться, по мнению специалистов, на других планетах?

И тут галобактерии показали себя. Поистине инопланетные организмы, они прекрасно чувствуют себя там, где пасует все живое.

Эти существа-клетки-выходцы из очень пересоленного мира. Они обитают в засоленных лагунах, озерах и даже. в Мертвом море, которое, по общему мнению, совершенно не приспособлено для жизни.

Еще поразило исследователей то, что устроены галобактерии необычайно оригинально. Все в них было не так, как в привычной жизни: потому и неудивительно, что они расцветают в среде, в которой прочую живность можно лишь законсервировать.

Конечно, мысль о том, что могущество Природы базируется на конечном (и небольшом) числе основных кирпичиков жизни, кажется разумной. Поэтому, быть может, и неудивительны параллели между деятельностью мембран галобактерий и глазной сетчатки.

И возможно, в будущем эта связь поможет понять пока еще малоизученные зрительные процессы.

Все так. И все же вопрос о связи бактериородопсина и содержащегося в ретине наших глаз и отличающего свет от тьмы родопсина продолжает интриговать ученых.

Первый пигмент более действен в плане количественном (обслуживает, так сказать, материальные нужды организма), второй же берет на себя качественную сторону дела, способствуя переработке поступающей информации.

Двуликость бактериородопсина предлагает исследователям счастливую возможность заглянуть в сокровеннейшие тайники природы: в механизм видения и одновременно в фотосинтез, который здесь гораздо более упрощен (в сравнении с процессами, разыгрывающимися с участием хлорофилла).

Источник

ГАЛОБАКТЕ́РИИ

Том 6. Москва, 2006, стр. 331-332

Скопировать библиографическую ссылку:

ГАЛОБАКТЕ́РИИ (Halobacteria), класс аэроб­ных хе­мо­ге­те­ро­троф­ных ар­хе­бак­те­рий. Г. – экс­тре­маль­ные га­ло­фи­лы, ну­ж­даю­щие­ся в вы­со­ких кон­цен­тра­ци­ях со­лей (не ни­же 1,5 моль/л NaCl). Ок. 20 ро­дов. Раз­мер 0,8–15 мкм; име­ют пре­им. па­лоч­ко­вид­ную и кок­ко­вид­ную фор­мы, ино­гда встре­ча­ют­ся пря­мо­уголь­ные, тре­уголь­ные и дис­ко­вид­ные. Па­лоч­ко­вид­ные Г. пе­ре­дви­га­ют­ся с по­мо­щью по­ляр­но рас­по­ло­жен­ных пуч­ков жгу­ти­ков. Гра­мот­ри­ца­тель­ные (па­лоч­ки) или грам­ва­риа­бель­ные (кок­ки). Час­то в их клет­ках при­сут­ст­ву­ют пиг­мен­ты ка­ро­ти­нои­ды, при­даю­щие им крас­ную или ро­зо­вую ок­ра­ску. Не­ко­то­рые Г. мо­гут раз­ви­вать­ся в ана­эроб­ных ус­ло­ви­ях при на­ли­чии в сре­де нит­ра­тов или ар­ги­ни­на, а так­же бла­го­да­ря т. н. бес­хло­ро­филь­но­му фо­то­син­те­зу, осу­ще­ст­в­ляе­мо­му с по­мо­щью при­сут­ст­вую­ще­го в их ци­то­плаз­ма­тич. мем­бра­не бак­те­рио­ро­доп­си­на. Ряд Г. (на­тро­но­бак­те­рии и на­тро­но­кок­ки) яв­ля­ют­ся ал­ка­ли­фи­ла­ми (рас­тут толь­ко при рН вы­ше 8,5). Кле­точ­ные мем­бра­ны со­дер­жат не­свой­ст­вен­ные др. ар­хе­бак­те­ри­ям ли­пи­ды, пред­став­ляю­щие со­бой про­стые эфи­ры С 20 –С 25 изо­пре­ноид­ных спир­тов (фи­та­но­ла и др.) и фос­фа­ти­диль­ных про­из­вод­ных гли­це­ри­на. Г. об­на­ру­же­ны в Мёрт­вом м., в Боль­шом Со­лё­ном озе­ре (США), со­ля­ных озё­рах на юге Рос­сии, а так­же в со­до­вых озё­рах Азии и Аф­ри­ки, в др. ще­лоч­ных во­до­ёмах. Они час­то встре­ча­ются в со­ле­вар­нях, мо­гут раз­ви­вать­ся в со­лё­ной ры­бе, со­ло­ни­не и т. д. Об­ра­зуе­мый Г. бак­те­рио­ро­доп­син мо­жет ис­поль­зо­вать­ся в фо­то­чув­ст­ви­тель­ных био­сен­со­рах.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Галобактерия

Галобактерии имеют своеобразный тип фотосинтеза, осуществляемый ими с участием бактериородопсина, комплекса белка с пигментом ретиналем, сходным со светочувствительным пигментом глаза. Под воздействием света бактериородопин претерпевает изменения, позволяющие ему функционировать как протонная помпа. Это приводит к энергизации мембраны и образованию АТФ. Этот тип фотосинтеза связан с высокими интенсивностями света, которые наблюдаются в испарительных прудах и лагунах. [1]

Галобактерии имеют цилиндрическую палочкообразную форму диаметром около 0 5 мкм и длиной 5 мкм. [2]

Галобактерии вынуждены поддерживать высокое осмотическое давление в клетке и осуществляют это посредством создания в клетке высокой концентрации КС1, вплоть до 5 М, в то время как Na выкачивается из клетки. Все ферменты организма должны работать при такой концентрации солей. [3]

Галобактерии являются аэробными органотрофами, использующими широкий круг органических веществ: аминокислоты, углеводы, органические кислоты. Они обладают несколько измененными биохимическими путями использования Сахаров и полным циклом трикарбоновых кислот. [4]

Таким образом, галобактерии могут производить синтез молекул АТФ как за счет химической энергии, выделяемой в процессе окисления в дыхательной цепи, так и за счет энергии света, поглощаемого пурпурными островками мембраны. Это подтверждается также тем обстоятельством, что бактерии синтезируют пурпурные островки на мембранах только тогда, когда они растут на свету при малой концентрации кислорода. [5]

Влияние ионов на галобактерий достаточно специфично. Для поддержания клеточной стабильности в первую очередь требуется хлористый натрий. Ионы Na взаимодействуют с отрицательно заряженными молекулами клеточной стенки галобактерий и придают ей необходимую жесткость. Внутри клетки концентрация NaCl невысока. Ионы К ( наряду с другими) необходимы для поддержания ионного равновесия вне и внутри клетки, стабилизации ферментов, мембран и других клеточных структур. [7]

Таким образом, исследование галобактерий показало, что в организмах, лишенных хлорофилла, также возможно использование солнечной энергии для синтеза АТФ. [8]

Особое внимание привлек своеобразный тип фотосинтеза, осуществляемый галобактериями с участием бактериородопсина, комплекса белка с пигментом ретиналем, сходным со светочувствительным пигментом глаза. Под воздействием света бакте-риородопсин претерпевает изменения, позволяющие ему функционировать как протонная помпа, что приводит к энергизации мембраны и образованию АТФ. Этот тип фотосинтеза связан с высокими интенсивностями света, которые и наблюдаются в испарительных прудах и лагунах. Фотосинтез у галобактерий выполняет роль дополнительного источника энергии при органоге-теротрофном типе обмена. [11]

Так же как и другие ферменты галофилов, НАДФ-изоцитратдегидрогеназа из галобактерий обнаруживает явную потребность в Na или К, будучи одинаково активной с любым из этих ионов. [12]

Экстремальные галофилы ( группа 33) представлены небольшой группой архебактерий ( галобактерий ), развивающихся в рассолах при содержании NaCl не менее 10 % ( или 1 8М) и вплоть до насыщения, когда они доминируют. При понижении концентрации солей они лизируются. К ним относятся палочковидные Halobacterium, кокковидные Halococcus, плеоморфные, иногда в виде кусочков битого стекла, Haloarcula, Halofemx. Группа натронобактерий Natronobacterium и Natronococcus развивается при рН 10 и насыщении раствора содой. Галобактерий развиваются в лагунах или соляных чеках, где испарение приводит к концентрации солей и сопутствующему этому накоплению органических веществ, позволяющему отнести эти организмы к копиотрофам. Галобактерий окрашены в вишневый цвет кароти-ноидами и придают рассолу яркую окраску, по которой они были впервые обнаружены на соленой рыбе. [14]

Источник

В таксономия, то Галобактерии площадь семья из Галобактерии в домене Археи. [1] Галобактерии представляют большую часть галофильный Археи вместе с членами двух других метаногенных семейств, Methanosarcinaceae и Methanocalculaceae. [2] Семья состоит из множества разнообразных родов, способных выжить в экстремальных экологических нишах. [3] Чаще всего Halobacteriaceae встречаются в гиперсоленых озерах и могут даже переносить участки, загрязненные тяжелыми металлами. [4] Они включают нейтрофилы, ацидофилы (например, Halarchaeum acidiphilum), алкалифилы (например, Натронобактерии), и даже были психротолерантный обнаруженные виды (напр. Hrr. Lacusprofundi). [3] Известно, что некоторые участники живут как аэробно, так и анаэробно, и они бывают самых разных морфологии. [3] Эти разнообразные морфологии включают стержни в роде Галобактерии, кокки в Галококк, плоские диски или чашки в Haloferax, и другие формы, начиная от плоских треугольников в Haloarcula в квадраты Haloquadratum, и Натронорубрум. [5] [6] Большинство видов Halobacteriaceae наиболее известны своей высокой солеустойчивостью и красно-розовыми пигментами (из-за каротиноидов бактериуберина) [5] ), но есть и непигментированные виды, а также те, которые требуют умеренных солевых условий. [3] [7] Было показано, что некоторые виды Halobacteriaceae проявляют солюбилизирующий фосфор деятельность, которая способствует круговорот фосфора в гиперсоленых средах. [8] Такие методы, как Анализ 16S рРНК и ДНК-ДНК гибридизация внесли основной вклад в таксономическую классификацию Halobacteriaceae, отчасти из-за сложности культивирования галофильных архей. [7] [3] [2]

Содержание

Обзор

Halobacteriaceae находятся в воде, насыщенной или почти насыщенной солью. Их еще называют галофилы, хотя это название также используется для других организмов, которые живут в несколько менее концентрированной соленой воде. Они распространены в большинстве сред, где доступно большое количество соли, влаги и органических материалов. Крупные соцветия выглядят красноватыми из-за пигмента. бактериородопсин. Этот пигмент используется для поглощения света, который дает энергию для создания АТФ. Галобактерии также обладают вторым пигментом, галородопсин, который закачивает ионы хлора в ответ на фотоны, создавая градиент напряжения и способствуя производству энергии из света. Этот процесс не связан с другими формами фотосинтез с участием электронного транспорта; однако галобактерии не способны фиксация углерода от углекислый газ.

Галобактерии могут существовать в соленой среде, потому что, хотя они аэробы, у них есть отдельный и другой способ создания энергии с помощью световой энергии. Части мембраны галобактерий имеют пурпурный цвет и содержат сетчатку пигмент. Это позволяет им создавать протонный градиент через мембрану клетки, которая может быть использована для создания АТФ для собственного использования.

У них есть определенные приспособления к жизни в соленой среде. Например, их клеточный аппарат приспособлен к высоким концентрациям соли за счет наличия заряженных аминокислот на своей поверхности, что позволяет клетке удерживать молекулы воды вокруг этих компонентов. Осмотическое давление и эти аминокислоты помогают контролировать количество соли в клетке. Однако из-за этих адаптаций, если клетку поместить во влажную, менее соленую среду, она, вероятно, сразу же взорвется от осмотического давления.

Филогения

В настоящее время принятая таксономия основана на Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре (LPSN) [9] и Национальный центр биотехнологической информации (NCBI) [10] а филогения основана на высвобождении LTP на основе 16S рРНК 106 посредством Проект «Все виды живого дерева». [11]

Источник

• ← Что служит матрицей при трансляции
• Что служит мономером молекулы белка →