Rhodopseudomonas palustris
|
|
| Rhodopseudomonas palustris | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | |
| Provins: | |
| Klass: | |
| Beställa: | |
| Familj: | |
| Släkte: | |
| Arter: |
R. palustris
|
| Binomialt namn | |
|
Rhodopseudomonas palustris (Molisch 1907) van Niel 1944
|
|
| Synonymer | |
|
|
Rhodopseudomonas palustris är en stavformad , gramnegativ lila svavelfri bakterie , känd för sin förmåga att växla mellan fyra olika metabolismsätt.
R. palustris finns mycket i naturen och har isolerats från svinavfallslaguner, daggmaskspillning, marina kustsediment och dammvatten. Även om lila svavelfria bakterier normalt är fotoheterotrofa , kan R. palustris flexibelt växla mellan någon av de fyra metabolismsätten som stödjer livet: fotoautotrofa , fotoheterotrofa , kemoautotrofa eller kemoheterotrofa .
Etymologi
R. palustris finns vanligtvis som en bunt av slemmiga massor, och kulturer visas från ljusbrun till persikofärgad. Etymologiskt rhodum ett grekiskt substantiv som betyder ros, pseudes är det grekiska adjektivet för falskt, och monas hänvisar till en enhet på grekiska. Därför Rhodopseudomonas , vilket innebär en enhet av falsk ros, bakteriernas utseende. Palustris är latin för sumpig och indikerar bakteriens gemensamma livsmiljö.
Metabolismsätt
R. palustris kan växa med eller utan syre , eller den kan använda lätta eller oorganiska eller organiska föreningar för energi. Det kan också förvärva kol från antingen koldioxidfixering eller gröna växtbaserade föreningar. Slutligen R. palustris också kapabel att fixera kväve för tillväxt. Denna metaboliska mångsidighet har väckt intresset i forskarvärlden, och det gör denna bakterie lämplig för potentiell användning i biotekniska tillämpningar.
Ansträngningar görs för närvarande för att förstå hur denna organism justerar sin metabolism som svar på miljöförändringar. Hela genomet av stammen Rhodopseudomonas palustris CGA009 sekvenserades 2004 (se lista över sekvenserade bakteriegenom ) för att få mer information om hur bakterien känner av miljöförändringar och reglerar dess metabola vägar. R. palustris kan på ett skickligt sätt förvärva och bearbeta olika komponenter från sin miljö, vilket är nödvändigt av fluktuationer i nivåerna av kol, kväve, syre och ljus.
R. palustris har gener som kodar för proteiner som utgör ljusskördande komplex (LHC) och fotosyntetiska reaktionscentra. LHC och fotosyntetiska reaktionscentra finns vanligtvis i fotosyntetiska organismer som gröna växter. Dessutom kan R. palustris modulera fotosyntesen efter mängden tillgängligt ljus, precis som andra lila bakterier. Till exempel, i svagt ljus, reagerar den genom att öka nivån av dessa LHC som tillåter ljusabsorption. Våglängderna för ljuset som absorberas av R. palustris skiljer sig från de som absorberas av andra fototrofer.
R. palustris har också gener som kodar för proteinet ruBisCO , ett enzym som är nödvändigt för koldioxidfixering i växter och andra fotosyntetiska organismer. Genomet av CGA009 avslöjar också förekomsten av proteiner involverade i kvävefixering (se diazotrof ).
Dessutom kan denna bakterie kombinera syrekänsliga och syrekrävande enzymreaktionsprocesser för metabolism, så den kan frodas under varierande och till och med mycket små nivåer av syre.
Kommersiella applikationer
BioFossil Fuel Industry
R. palustris , under sitt fotoautotrofa metabolismsätt, använder möjligen vanabin för att klyva kärnan ur klorbaserade föreningar som magnesium i klorofyll och ersätter det med sitt vanadincentrum för att fästa och skörda energi via Light Harvesting Complexes som gör R. Palustris en potentiell ingrediens i bränsleindustrins framtid.
Biologisk nedbrytning
Genomet hos R. palustris består av en mängd olika gener som är ansvariga för biologisk nedbrytning. Det kan metabolisera lignin och syror som finns i nedbrytande växt- och djuravfall genom att metabolisera koldioxid. Dessutom kan det bryta ned aromatiska föreningar som finns i industriavfall. Denna bakterie är en effektiv biologisk nedbrytningskatalysator i både aerob och anaerob miljö. [ citat behövs ]
Vätgasproduktion
Lila fototrofiska bakterier har väckt intresse för sina biotekniska tillämpningar. Dessa bakterier kan användas för bioplastsyntes och väteproduktion . R. palustris har den unika egenskapen att koda för ett vanadininnehållande nitrogenas . Den producerar, som en biprodukt av kvävefixering, tre gånger mer väte än molybdeninnehållande nitrogenaser från andra bakterier. Potentialen att manipulera R. palustris för att användas som en pålitlig väteproduktionskälla eller för biologisk nedbrytning saknar fortfarande detaljerad kunskap om dess metaboliska vägar och regleringsmekanismer.
Elproduktion
R. palustris DX-1
En stam av R. palustris (DX-1) är en av få mikroorganismer och de första alfaproteobakterierna som funnits generera elektricitet vid höga effektdensiteter i mikrobiella bränsleceller med låg intern resistans (MFC). DX-1 producerar elektrisk ström i MFC:er i frånvaro av en katalysator, utan ljus- eller väteproduktion. Denna stam är exoelektrogen , vilket betyder att den kan överföra elektroner utanför cellen. Andra mikroorganismer isolerade från MFC kan inte producera högre effekttätheter än blandkulturer av mikrober kan under samma bränslecellsförhållanden, men R. palustris DX-1 kan producera betydligt högre effekttätheter.
Denna Rhodopseudomonas -art finns allmänt i avloppsvatten, och DX-1 genererar elektricitet med hjälp av föreningar som Rhodopseudomonas är känt för att bryta ned. Därför kan denna teknik utnyttjas för att producera bioelektricitet från biomassa och för rening av avloppsvatten. Den energi som genereras genom denna process är dock för närvarande inte tillräcklig för storskalig rening av avloppsvatten.
Rhodopseudomonas palustris TIE-1
En studie från 2014 förklarade de cellulära processerna som gör att stammen R. palustris TIE-1 kan få energi genom extracellulär elektronöverföring. TIE-1 tar nyfiket in elektroner från material rika på järn, svavel och andra mineraler som finns i sedimentet under ytan. I en extraordinär strategi, när mikroberna drar elektroner bort från järn, kristalliserar järnoxid i jorden, blir så småningom ledande och underlättar TIE-1 i att oxidera andra mineraler.
TIE-1 omvandlar sedan dessa elektroner till energi med hjälp av koldioxid som elektronreceptor. En gen som producerar ruBisCo hjälper denna stam av R. palustris att uppnå energigenerering genom elektroner. TIE-1 använder ruBisCo för att omvandla koldioxid till näring för sig själv. Denna metabolism har fototrofiska aspekter, eftersom genen och förmågan att ta upp elektroner stimuleras av solljus. Därför R. palustris TIE-1 sig själv med hjälp av mineraler som finns djupt i jorden, samtidigt som ljus används genom att stanna kvar på själva ytan. TIE-1:s förmåga att använda elektricitet kan användas för att tillverka batterier, men dess effektivitet som bränslekälla är fortfarande tveksam, men den har möjliga tillämpningar inom läkemedelsindustrin.