Геотриксті ферментандар - Geothrix fermentans

Геотриксті ферментандар
Ғылыми классификация
Домен:
Бактериялар
Филум:
Қышқыл бактериялар
Сынып:
Холофага
Тапсырыс:
Холофагалес
Отбасы:
Холофагасея
Тұқым:
Геотрикс
Түрлер:
G. fermentans
Биномдық атау
Геотриксті ферментандар
Джон Д.Кейтс және басқалар (1999)

Геотриксті ферментандар таяқша тәрізді, анаэробты бактерия. Оның диаметрі 0,1 мкм, ұзындығы 2-3 мкм аралығында.[1] Жасушалардың орналасуы жеке және тізбектеле жүреді. Геотриксті ферментандар әдетте су тұнбаларында сияқты су шөгінділерінде болуы мүмкін. Анаэробты химоорганотроф ретінде бұл организм Fe (III) электронды акцепторларын, сондай-ақ басқа да әлеуетті металдарды қолдану қабілетімен танымал. Ол сонымен қатар электронды донор ретінде субстраттардың кең спектрін қолданады. Металлдарды азайту бойынша зерттеулер G. fermentans туралы көбірек түсінуге ықпал етті геохимиялық цикл қоршаған ортадағы металдар[2]

Таксономия тарихы

Геотриксті ферментандар 1999 жылы Джон Д.Коутс сулы горизонттың металлмен ластанған суларынан бөліп алған Оңтүстік Иллинойс университеті және басқалары Массачусетс университеті. Роман штаммы бастапқыда «Штамм H-5» деп аталдыТ ".[3] Метаболизмді жіктеп, с типті цитохромдардың бар екендігін және санын растағаннан кейін Кейтс және басқалар. жаңа организм жаңа танылғанға жатады (1991) Галофога-Қышқыл бактериялар филом. Кейтс және басқалар. сонымен қатар организмге жаңа атау ұсынды: «Геотрикс«- грекше Жерден келетін шаш тәрізді жасуша және»ферментандар«- латынша» ашыту «дегенді білдіреді.[3]

Филогения

Негізделген тәсілдер 16s рРНҚ гендердің дәйектілігін салыстыру көптеген бактериялық топтардың байланыстарын егжей-тегжейлі талдауға мүмкіндік берді. Филогенетикалық тиістілігі Геотриксті ферментандар сияқты басқа топырақ бактериялары Acidobacterium capsulatum және Холофога фетидасы оларды алғашқы оқшаулау кезінде анықталған жоқ.[4] Соңғы талдау 16s рРНҚ дәйектілік деректері осы үш тұқымдастың біртектес атадан ерекшелену ықтималдығын қолдайтын орташа ұқсастығын көрсетті.[4]

 
 
 

Геотриксті ферментандар

 
 

Холофага фетидасы

 
 
 

Қышқыл бактериялар

 
 

Биология

Геотриксті ферментандар таяқша тәрізді қатаң анаэроб болып табылады[3] Fe (III) редукция аймағында сулы топырақтарда болуы мүмкін.[5] Қатаң анаэроб ретінде G. fermentans ол оқшауланған экологиялық қуыста болуы мүмкін атмосфералық оттегінің қатысуымен өсе алмайды. Геотриксті ферментандар спора түзбейді және қозғалмайды.[1][3] Бұл организм - Fe (III) оксидінің көмегімен металды тыныс алуды көрсететін тұщы судың, мәдени бактериялардың бірі.[2][3] Өсу үшін оңтайлы температура 35 ° C, диапазоны 25 ° C-тан 40 ° C-қа дейін.[1][3] Бұл бактерия органикалық қышқыл ацетатын электронды донор ретінде қолданады, бірақ ол пропионат пен лактат сияқты өсу үшін бірнеше басқа органикалық қышқылдарды қолдана алады. Органикалық қышқылдардан басқа, G. fermentans жалғыз электронды акцептор ретінде Fe (III) қолдана отырып, пальмитат сияқты май қышқылдарын қолдана алады.[3] G. fermentans сонымен қатар темірдің және марганец сияқты металдардың басқа түрлерінің көмегімен өсе алады, бірақ бұл темірге немесе темір туындыларына артықшылық береді. Бұл организмнің баламалы электронды акцепторларды қолдануы қатысатын электрон донорына байланысты.[3] Мысалы, ол нитратты пайдаланады (NO3) және Mn (IV) лактат электронды донор ретінде қолданылған кезде баламалы электронды акцепторлар ретінде.[3]

G. fermentansол басқа DIRB сияқты тотықсыздану процестерімен бөліссе де, метаболикалық сипаттамаларын көрсетеді, оны басқа темір редукторларынан ерекшелендіреді. Тыныс алу процесінде бұл организм бұрын айтылған органикалық қышқылдардың СО-ға толық тотығуына қабілетті2 Fe (III) қолдану, ал отбасылардың темірді қалпына келтіретін басқа түрлері Шеванелла немесе Ферримоналар, мысалы, бірдей органикалық қышқылдарды ацетатқа дейін толық тотықтырады.[3] Басқа DIRB-тен айырмашылығы, G. fermentans электронды акцептор ретінде қарапайым күкіртті қолдана алмайды, оның ерекшелігі ол DIRB тектес Геобактерия.[3]

Геотриксті ферментандар жұмысқа орналастыра алады ашыту, оның аты айтып тұрғандай, энергия өндіруге арналған субстраттарды тотықтыруға арналған. Бұл организм фумарат және цитрат сияқты ацетат пен сукцинат беретін ферменттеу қышқылдары сияқты органикалық қышқылдарда ферментативті өсу қабілетін көрсетті.[3]

Металды тыныс алу

Металды тыныс алу - бұл микробиологиядағы жалпы термин, бұл белгілі бір бактериялардың құрамында темір, марганец немесе басқалары сияқты металдары бар молекулаларды электронды акцептор ретінде пайдалану қабілетін сипаттайды. электронды тасымалдау тізбегі шығару аденозинтрифосфат (ATP). Бактерия G. fermentans диссимиляциялық Fe (III) оксидінің (темір оксиді) тотықсыздануы деп аталатын металдың тыныс алуының белгілі бір түрін орындайды. Бұл организм, сонымен қатар тұқымдастар Шеванелла және Геобактериялар сияқты тұқымдастарды қамтиды Геовибрио және Десульфуромоналар әдетте микробиологияда «диссимиляторлы темірді азайтатын бактериялар» немесе «DIRB» деп аталады.[3] Дегенмен бұл отбасылар және G. fermentans филогенетикалық тұрғыдан бөлек және айқын, олар Fe (III) төмендеуінің ортақ механизмі негізінде жиі топтастырылуы мүмкін.

Fe (III) -ді олардың тыныс алуына қосу үшін белгілі бір DIRB минералды қышқылдардан басқасында ерімейтін молекула Fe (III) оксидін ерітуі керек.[6] Мұны еритін Fe (III) оксидін қажет ететін бактериялар жүзеге асыра алатын екі механизм бар. Бірінші механизм - бактериялық метаболизмнің көптеген түрлерінде қолданылатын бактерия жасушасымен тікелей байланыс арқылы еру. Екінші механизм бактерия жасушасынан шығарылған қосылыстарды (электронды ысыратын қосылыстар) пайдалануды қамтиды, олар өз кезегінде электрондарды жасушадан Fe (III) оксидінің молекуласына дейін ериді, оны ериді.[5] Электронды ысыратын қосылыстарды қолдану микробтар әлемінде ерекше емес, бірақ G. fermentans Fe (III) оксидін еритін қосылыстар эндогенді және қоршаған ортадан алынбаған алғашқы DIRB болып табылады.[5] Бұл организм темірді қалпына келтіретін бактериялардың Fe (III) оксидінің жанаспайтын метаболизмінің алғашқы мысалы болса да, бұл көптеген белгісіз бактерияларды алу кезіндегі жалғыз мысал болуы мүмкін, әрі қарай зерттеуді күтуге болмайды. табылды.

Электр қуатын өндіру

Электр энергиясының аз мөлшерін өндіреді G. fermentans эндогенді электронды ысырмалы қосылыстар жеңілдететін электрондар ағыны арқылы тыныс алу кезінде. Электронды бактерия жасушасынан анодқа дейінгі электрондардың ағынын қолданатын «микробтық отын элементтерінде» өндіруге болады.[7] Артықшылығы G. fermentans табиғи жағдайда қашықтықтан Fe (III) төмендету мүмкіндігі бар, бұл микробтық отын элементтерінде артықшылыққа айналмайды. Электрондар шелектегі қосылыстан анодқа ауысқаннан кейін, қосылыс қайтадан ұяшыққа диффузияланады, бірақ үлкен арақашықтық қосылыстың қоршаған ортаға жоғалуына әкелуі мүмкін.[7] Комплексті жоғалту мүмкіндігі осы қосылыстарды өндіруге қажет энергияның көп мөлшерімен қатар, электронды акцептормен тікелей байланыста болуды қажет ететін DIRB-мен салыстырғанда электр энергиясының тиімді шығуына қосылмайды.[7] Сияқты бактериялар Геобактерия күкірт-редуксендер электродтармен тікелей байланыста болатын бірнеше зерттеулерде жалпы электр қуаты жоғары болды, бірақ G. fermentans жоғалған жерді жабуға мүмкіндігі бар механизмі бар.[7][8] Клетканың айналасында анықталмаған электронды шаттлдың мөлшерін бөліп алу арқылы қосылыстың қоршаған ортада уақыт бойынша жиналуы электрондардың берілуін күшейтеді және қосылыстар мен электрондардың жоғалуын болдырмауға көмектеседі.[8]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c Кирпидс, Никос (2011 жылғы 23 қыркүйек). "Геотриксті ферментандар DSM 14018 «. Doe бірлескен геномдық институты. Алынған 26 қазан, 2012.
  2. ^ а б Лю, Джоанн К .; Мехта-Колте, Миша; Бонд, Даниэль Р. «GxcA, бактериямен металды тыныс алуға қатысатын с-типті цитохромның экспрессиясы және тазалануы Геотриксті ферментандар" (PDF). Миннесота университеті. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2013 жылдың 21 қыркүйегінде. Алынған 25 қазан, 2012.
  3. ^ а б c г. e f ж сағ мен j к л м Кейтс, Джон Д .; Эллис, Дебра; Гау, Кэтрин; Сүйкімді, Дерек (қазан 1999). "Геотриксті ферментандар ген. қар., сп. қараша, жаңа көмірсутекпен ластанған сулы қабаттан азаятын бактериялардың Fe (III) романы ». Жүйелі және эволюциялық микробиологияның халықаралық журналы. 49 (4): 1615–1622. дои:10.1099/00207713-49-4-1615. PMID  10555343.
  4. ^ а б Людвиг, В .; Бауэр, С. Х .; Бауэр, М .; Өткізілді, I .; Кирхгоф, Г .; Шулце, Р .; Хубер, I .; Көктем, С .; Hartmann, A. & Schleifer, K. H. (тамыз 1997). «Кең таралған жаңа бактериалды филомның өкілдерін анықтау және орнында анықтау». FEMS микробиология хаттары. 153 (1): 181–190. дои:10.1111 / j.1574-6968.1997.tb10480.x. PMID  9252585.
  5. ^ а б c Люблю, Д.Р .; Невин, К.П. (Мамыр 2002). «Диссимиляциялы Fe (III) тотықсыздану кезінде ерімейтін Fe (III) оксидіне қол жеткізу механизмдері Геотриксті ферментандар". Қолданбалы және қоршаған орта микробиологиясы. 68 (5): 2294–2299. дои:10.1128 / AEM.68.5.2294-2299.2002. PMC  127553. PMID  11976100.
  6. ^ ФАО / ДДҰ Азық-түлік қоспалары жөніндегі сараптама комитеті (2008). «FAO JECFA монографиялары 5: Тағамдық қоспалардың сипаттамаларының аралас жиынтығы» (PDF). Темір оксидтері. БҰҰ Азық-түлік және ауыл шаруашылығы ұйымы. Алынған 23 қараша, 2012.
  7. ^ а б c г. Люблю, Д.Р .; Невин, К.П. (2008). «Электриктермен электр қуатын өндіру» (PDF). Биоэнергия. ASM Press. 295–306 бет. Алынған 11 сәуір, 2018.
  8. ^ а б Бонд, Д.Р .; Сүйкімді, Д.Р. (Сәуір 2005). «Электрондық шаттлдың электр энергиясын өндіруге қатысуы туралы дәлелдер Geothrix fermentans». Қолданбалы және қоршаған орта микробиологиясы. 71 (4): 2186–2189. дои:10.1128 / AEM.71.4.2186-2189.2005. PMC  1082548. PMID  15812057.

Сыртқы сілтемелер