Родопсевдомонас болотный
| Родопсевдомонас болотный | |
|---|---|
 | |
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | |
| Разновидность: | Р. болотный |
| Биномиальное имя | |
| Родопсевдомонас болотный (Молиш, 1907 г.) ван Ниль, 1944 г. | |
| Синонимы [1] | |
| |
Rhodopseudomonas palustris — палочковидная грамотрицательная . пурпурная несерная бактерия , отличающаяся способностью переключаться между четырьмя различными режимами метаболизма [2]
R. palustris широко встречается в природе и был выделен из отстойников свиных отходов, помета дождевых червей, морских прибрежных отложений и прудовой воды. Хотя пурпурные несерные бактерии обычно фотогетеротрофны , R. palustris может гибко переключаться между любым из четырех режимов метаболизма, поддерживающих жизнь: фотоавтотрофным , фотогетеротрофным , хемоавтотрофным или хемогетеротрофным . [2]
Этимология
[ редактировать ]R. palustris обычно представляет собой комок слизистых масс, цвет культур варьируется от бледно-коричневого до персикового. Этимологически родум — греческое существительное, означающее роза, псевдонимы — греческое прилагательное, обозначающее ложь, а монас относится к единице греческого языка. Следовательно, Rhodopseudomonas внешний вид бактерий описывает , что подразумевает единицу ложной розы. Palustris в переводе с латыни означает болото и указывает на общую среду обитания бактерии. [3]
Режимы обмена веществ
[ редактировать ]R. palustris или без него может расти с кислородом , а также может использовать свет, неорганические или органические соединения в качестве энергии. Он также может получать углерод либо из фиксации углекислого газа , либо из соединений, полученных из зеленых растений. Наконец, R. palustris также способен фиксировать азот для роста. Эта метаболическая универсальность вызвала интерес в исследовательском сообществе и делает эту бактерию пригодной для потенциального использования в биотехнологических приложениях.
В настоящее время предпринимаются попытки понять, как этот организм регулирует свой метаболизм в ответ на изменения окружающей среды. Полный геном штамма Rhodopseudomonas palustris CGA009 был секвенирован в 2004 году (см. список секвенированных бактериальных геномов ), чтобы получить больше информации о том, как бактерия ощущает изменения окружающей среды и регулирует свои метаболические пути. R. palustris может ловко приобретать и перерабатывать различные компоненты из окружающей среды, что обусловлено колебаниями уровня углерода, азота, кислорода и света.
У R. palustris есть гены, кодирующие белки, составляющие светособирающие комплексы (LHC) и фотосинтетические реакционные центры. БАК и фотосинтетические реакционные центры обычно встречаются в фотосинтезирующих организмах, таких как зеленые растения. Более того, R. palustris , как и другие пурпурные бактерии, может модулировать фотосинтез в зависимости от количества доступного света. Например, в условиях низкой освещенности он реагирует увеличением уровня этих БАКов, которые позволяют поглощать свет. Длины волн света, поглощаемого R. palustris, отличаются от волн, поглощаемых другими фототрофами.
R. palustris также имеет гены , кодирующие белок ruBisCO , фермент, необходимый для фиксации углекислого газа в растениях и других фотосинтезирующих организмах. В геноме CGA009 также обнаружено существование белков, участвующих в фиксации азота (см. Диазотроф ).
Кроме того, эта бактерия может сочетать чувствительные к кислороду и требующие кислорода ферментные реакции метаболизма, поэтому она может процветать при различных и даже очень низких уровнях кислорода.
Коммерческие приложения
[ редактировать ]Биодеградация
[ редактировать ]Геном R. palustris состоит из множества генов, отвечающих за биодеградацию. Он может метаболизировать лигнин и кислоты, содержащиеся в разлагающихся растительных и животных отходах, путем метаболизма углекислого газа. [4] Кроме того, он может разлагать ароматические соединения, содержащиеся в промышленных отходах. [5] Эта бактерия является эффективным катализатором биоразложения как в аэробной, так и в анаэробной среде. [ нужна ссылка ]
Производство водорода
[ редактировать ]Пурпурные фототрофные бактерии вызвали интерес благодаря своим биотехнологическим применениям. Эти бактерии можно использовать для синтеза биопластиков и производства водорода . R. palustris обладает уникальной особенностью кодирования ванадийсодержащей нитрогеназы . В качестве побочного продукта азотфиксации он производит в три раза больше водорода, чем молибденсодержащие нитрогеназы других бактерий. [2] Потенциал манипулирования R. palustris для использования в качестве надежного источника производства водорода или для биодеградации все еще отсутствует детальные знания о его метаболических путях и механизмах регуляции.
Производство электроэнергии
[ редактировать ]Р. palustris DX-1
[ редактировать ]Штамм R. palustris (DX-1) является одним из немногих микроорганизмов и первыми альфапротеобактериями, способными генерировать электричество при высокой плотности мощности в (МТЭ) с низким внутренним сопротивлением микробных топливных элементах . [6] DX-1 производит электрический ток в МТЭ в отсутствие катализатора, без света и производства водорода. Этот штамм является экзоэлектрогенным , что означает, что он может переносить электроны за пределы клетки. Другие микроорганизмы, выделенные из MFC, не могут производить плотность энергии выше, чем смешанные культуры микробов в тех же условиях топливных элементов, но R. palustris DX-1 может производить значительно более высокую плотность энергии.
Этот вид Rhodopseudomonas широко встречается в сточных водах, а DX-1 вырабатывает электричество, используя соединения, которые, как известно, Rhodopseudomonas разлагает. Таким образом, эту технологию можно использовать для производства биоэлектричества из биомассы и для очистки сточных вод. Однако энергии, вырабатываемой в результате этого процесса, в настоящее время недостаточно для крупномасштабной очистки сточных вод. [7]
Rhodopseudomonas palustris TIE-1
[ редактировать ]Исследование 2014 года объяснило клеточные процессы, которые позволяют штамму R. palustris TIE-1 получать энергию посредством внеклеточного переноса электронов . [8] TIE-1, как ни странно, принимает электроны из материалов, богатых железом, серой и другими минералами, обнаруженными в осадочных породах под поверхностью. В рамках необычной стратегии, когда микробы оттягивают электроны от железа, оксид железа кристаллизуется в почве, в конечном итоге становится проводящим и помогает TIE-1 окислять другие минералы.
TIE-1 затем преобразует эти электроны в энергию, используя углекислый газ в качестве рецептора электронов. Ген, который производит ruBisCo, помогает этому штамму R. palustris генерировать энергию посредством электронов. TIE-1 использует ruBisCo для преобразования углекислого газа в пищу для себя. Этот метаболизм имеет фототрофный аспект, поскольку ген и способность поглощать электроны стимулируются солнечным светом. Таким образом, R. palustris TIE-1 заряжается, используя минералы, расположенные глубоко в почве, а свет используется, оставаясь на самой поверхности. Способность TIE-1 использовать электричество можно использовать для производства аккумуляторов, но его эффективность в качестве источника топлива остается под вопросом, но возможно применение в фармацевтической промышленности.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хираиси А., Сантос Т.С., Сугияма Дж., Комагата К. (1992). «Rhodopseudomonas rutila — это более поздний субъективный синоним Rhodopseudomonas palustris» . Международный журнал систематической бактериологии . 42 : 186–188. дои : 10.1099/00207713-42-1-186 .
- ^ Перейти обратно: а б с Лаример Ф.В., Чейн П., Хаузер Л., Ламердин Дж., Малфатти С., До Л. и др. (январь 2004 г.). «Полная последовательность генома метаболически универсальной фотосинтетической бактерии Rhodopseudomonas palustris» . Природная биотехнология . 22 (1): 55–61. дои : 10.1038/nbt923 . ПМИД 14704707 .
- ^ Смит А.В. (1997). Справочник садовода по названиям растений: их значения и происхождение (изд. Дувра). Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. п. 258. ИСБН 978-0-486-29715-6 .
- ^ Ошлаг Дж.З., Ма Ю., Морс К., Бургер Б.Т., Лемке Р.А., Карлен С.Д. и др. (январь 2020 г.). «Анаэробная деградация сиринговой кислоты адаптированным штаммом Rhodopseudomonas palustris» . Прикладная и экологическая микробиология . 86 (3). дои : 10.1128/AEM.01888-19 . ПМЦ 6974649 . ПМИД 31732577 .
- ^ Хак, Иршад; Кристенсен, Анника; Фиксен, Кэтрин (11 января 2024 г.). «Эволюция Rhodopseudomonas palustris по разложению галогенированных ароматических соединений включает изменения в регуляции путей и специфичности ферментов» . Прикладная и экологическая микробиология . 90 (2): e02104-23. дои : 10.1128/aem.02104-23 . ПМЦ 10880631 . Проверено 15 марта 2024 г.
- ^ Син Д., Цзо Ю., Ченг С., Риган Дж. М., Логан Б. Е. (июнь 2008 г.). «Выработка электроэнергии Rhodopseudomonas palustris DX-1». Экологические науки и технологии . 42 (11): 4146–4151. Бибкод : 2008EnST...42.4146X . дои : 10.1021/es800312v . ПМИД 18589979 .
- ^ Пант Д., Ван Богерт Г., Дильс Л., Ванброеховен К. (март 2010 г.). «Обзор субстратов, используемых в микробных топливных элементах (МТЭ) для устойчивого производства энергии». Биоресурсные технологии . 101 (6): 1533–1543. doi : 10.1016/j.biortech.2009.10.017 . ПМИД 19892549 .
- ^ Бозе А., Гардель Э.Дж., Видудес С., Парра Э.А., Гиргис П.Р. (февраль 2014 г.). «Поглощение электронов железоокисляющими фототрофными бактериями» . Природные коммуникации . 5 : 3391. Бибкод : 2014NatCo...5.3391B . дои : 10.1038/ncomms4391 . ПМИД 24569675 .