Fotosintesi dei batteri dello zolfo viola: perché, quando, come e fatti dettagliati

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La fotosintesi dei batteri sulfurei viola è realizzabile utilizzando zolfo, idrogeno, idrogeno solforato come sorgenti di elettroni in condizioni anossigene.

I batteri dello zolfo viola sono organismi anaerobi. Usano zolfo da idrogeno solforato e altre sostanze organiche in condizioni anossigene. Assorbono lo zolfo per ossidazione e lo convertono in granuli di zolfo e quindi si forma acido solforico.

Ora, dove avviene questo processo di fotosintesi dei batteri dello zolfo viola? La risposta è, il processo di fotosintesi in batteri dello zolfo viola avviene nella membrana cellulare dei batteri dove sono presenti i pigmenti attivi coniugati. Per essere più precisi, le pile e i pigmenti delle vescicole nella membrana cellulare sono il luogo in cui avviene la fotosintesi. Questi granuli di zolfo all'interno della cellula batterica possono essere chiaramente visualizzati al microscopio 1000X. 

I batteri sulfurei viola si trovano principalmente in acque stagnanti, sorgenti termali dove c'è un alto contenuto di zolfo. Questo tipo di batteri cresce molto bene in luoghi ricchi di zolfo.

I batteri dello zolfo viola sono Gram-negativi, non spore formare batteri che appartengono al gruppo dei proteobatteri anaerobici (non tollerano l'ossigeno anche in minima quantità) ma pochi sono microaerofili (richiede poca quantità di ossigeno) che hanno la capacità di svolgere la fotosintesi. Questi batteri sono classificati in due gruppi: le Chromatiaceae e le Ectothiorhodospiraceae.

Il motivo dietro il nome”PURPLE""ZOLFO” I batteri sono a causa del colore che si vede. Questi batteri sono visti dal viola al rosa. Ciò è dovuto alla presenza di carotenoidi nella clorofilla batterica. La clorofilla batterica produce un pigmento. Questo elemento pigmentato nella loro struttura conferisce ai batteri viola un colore viola predominante. Quando le colonie batteriche sono numerose, si osserva una superficie di colore dal viola al rosa o l'acqua anche a occhio nudo. 

Il contributo ecologico dei batteri sulfurei Purple è che svolgono un ruolo vitale nel fissare quel carbonio atmosferico, tralasciando la luce in eccesso sotto forma di energia termica. 

Poiché utilizzano l'idrogeno solforato per lo zolfo e il metano viene assorbito come fonte di carbonio, svolgono un ruolo predominante anche nel biorisanamento, poiché riducono la tossicità e l'odore dell'acqua.

Esempi: Nitrosococcus sp.

Cos'è la fotosintesi a base di zolfo?

La maggior parte degli organismi fotosintetici utilizza l'ossigeno nella molecola d'acqua come fonte di elettroni. Ma ci sono alcuni organismi anaerobici che non possono tollerare l'ossigeno, ma eseguono comunque il processo di fotosintesi. Ora come fanno a raggiungere questo obiettivo?

Questi organismi usano lo zolfo come fonte di elettroni per questo processo. Questa è chiamata fotosintesi a base di zolfo ed è anche conosciuta come fotosintesi anossigenica (non è coinvolto l'ossigeno).

Cosa usano i batteri dello zolfo come fonte di elettroni nella fotosintesi?

Usano zolfo, idrogeno, idrogeno solforato e altre sostanze organiche come sorgenti di elettroni.

In che modo i batteri dello zolfo viola svolgono la fotosintesi?

I batteri dello zolfo Purple effettuano un processo fotosintetico dalla coppia batterioclorofilla (BChl a e BChl b ), P870 assorbe la luce (fotone) in una regione infrarossa da 700 nm a 1000 nm e dona un elettrone alla batteriofeofitina. 

Questo elettrone viene quindi trasferito a una sequenza di portatori di elettroni cioè Chinone-ubiquinone e menachinone, complesso citocromo bc ed infine avviene la catena elettronica. 

Durante questo processo, viene prodotta una forza motoria protonica (PMF) che in seguito produrrà ATP (Adenosina trifosfato). Gli elettroni sono riservati e possono essere riutilizzati. L'Adenosina trifosfato prodotta è la molecola energetica che alla fine viene generata.

fotosintesi dei batteri dello zolfo viola
Batteri di zolfo viola - Fotosintesi anossigenica.

Il trasferimento di elettroni e i centri di reazione fotosintetici sono presenti nella membrana cellulare nell'unità di reazione fotosintetica.

L'unità fotosintetica è costituita da complessi che raccolgono o raccolgono la luce (LHI e LHII) e il centro di reazione è dove avviene la separazione delle cariche. LHI ha più batteriofille (presenti nell'unità fotosintetica) e ha un assorbimento di un massimo di 870 nm rispetto a LHII. LHII ha meno batteriofille, un assorbimento massimo inferiore che si osserva a 850 nm e non si verifica in tutti i batteri viola.

Questi complessi di raccolta della luce (LHI e LHII) sono presenti nella membrana intracitoplasmatica (dove è presente la presenza di sacche vescicolari, tubuli o fogli lamellari impilati). Hanno una superficie maggiore per un migliore assorbimento della luce (fotoni). Il trasferimento di energia viene eseguito dai complessi che raccolgono la luce al centro di reazione.

Queste sono le centrali proteine ​​di membrana che hanno monomeri α- e β- apoproteine. Ciascuna di queste proteine ​​di membrana si lega quindi in modo non covalente alla batterioclorofilla e ai carotenoidi. 

Equazione della fotosintesi dei batteri dello zolfo viola:

6 CO2 + 12 H2S → (cap2O)n+ 6 H2O+12 S

Anidride carbonica + idrogeno solforato → zuccheri semplici + acqua+zolfo (condizione anossica)

I batteri dello zolfo viola prendono l'anidride carbonica e ossidano l'idrogeno solforato (che produce un odore di uova marce), produce semplici molecole di zucchero, acqua e zolfo.

I batteri viola non sulfurei sono fotosintetici?

Sì, anche i batteri viola senza zolfo sono organismi fotosintetici.

I batteri viola non solforati possono essere fotoeterotrofi ( organismi che producono energia con l'aiuto della luce ma non possono utilizzare l'anidride carbonica come fonte primaria di C (carbonio)), fotoautotrofi (gli organismi che utilizzano la luce. anidride carbonica e possono produrre il proprio cibo con l'aiuto del processo di fotosintesi), chemioeterotrofi (Gli organismi che ottengono energia da sostanze chimiche e consumano anche diversi altri organismi per crescere). 

Questi batteri hanno la tendenza a spostare il loro fabbisogno nutritivo in base alla disponibilità ea molti altri fattori come; livello di anaerobiosi (quanto è basso il livello di ossigeno), fonte di carbonio e disponibilità di luce.

I batteri viola non solforati non possono utilizzare lo zolfo dall'idrogeno solforato o altre fonti di zolfo come donatore di elettroni per la riduzione dell'anidride carbonica. Quindi, è noto come batteri viola senza zolfo e anche un alto contenuto di zolfo è tossico per questo gruppo di batteri.

Ora qui sorge una domanda,

Qual è la fonte di elettroni nei batteri viola senza zolfo?

L'idrogeno è il loro donatore di elettroni mentre una quantità inferiore di zolfo è tollerata dai batteri. In concentrazioni più elevate, i batteri non possono prosperare in quell'atmosfera.

Esempi di batteri viola non solforati: Rhodopseudomonas, Rhodospirillum.

Per saperne di più su Fasi di replicazione del DNA batterico

I batteri dello zolfo viola hanno la clorofilla:

No, i batteri dello zolfo viola non hanno la clorofilla.

Invece, hanno un importante pigmento che raccoglie la luce chiamato batterioclorofilla (BChla e BChlb) che aiuta nella fotosintesi. 

Questa batterioclorofilla assorbe fortemente la luce nella regione dell'infrarosso (da 700 nm a 1000 nm), avviando così il processo di fotosintesi.

I batteri dello zolfo viola e verde ottengono la loro energia dalla fotosintesi ossigenata?

Non, Poiché i batteri dello zolfo Purple e Green sono organismi anaerobici (non possono prosperare in un ambiente ossigenato) o in alcuni casi sono organismi microaerofili (che possono tollerare solo poco ossigeno), la fotosintesi ossigenata non è assolutamente possibile.

In cosa differisce la fotosintesi nei batteri verdi e viola?

I batteri verdi assorbono lunghezze d'onda più lunghe rispetto ai batteri viola che assorbono lunghezze d'onda più corte della luce.

Zolfo verde i batteri hanno extracellulari depositi di zolfo, vescicole gassose, clorosomi e batterioclorofille a, c, d o e mentre i batteri sulfuro viola hanno depositi di zolfo intracellulari, solo batterioclorofille a o b. 

I batteri dello zolfo viola non possiedono vescicole di gas o clorosomi.

Qual è la funzione del ciclo di Calvin nei batteri viola?

La fotosintesi dei batteri viola è simile al fotosistema I (poiché non possono utilizzare molecole d'acqua, il fotosistema II non è possibile). 

L'ossidazione dell'idrogeno solforato attraverso lo zolfo elementare in solfato viene eseguita dal ciclo di Calvino.

Il ruolo del Ciclo di Calvin nei batteri viola è anche quello di intrappolare l'anidride carbonica durante il processo.

Dove si verifica il ciclo di Calvin della fotosintesi nei batteri viola?

Il cromatoforo è il luogo in cui ha luogo il pigmento della fotosintesi presente e la fotosintesi.

Il cromatoforo è un elemento in batteri e altri determinati organismi che producono colore distintivo assorbendo la lunghezza d'onda.

Qual è la modalità di riproduzione nei batteri solforosi viola??

Per sopravvivere, ogni organismo deve riprodursi. La modalità di riproduzione nei batteri è la riproduzione asessuata e anche i batteri sulfurei viola subiscono la riproduzione asessuata.

Il tipo di riproduzione asessuata è la fissione binaria in cui un singolo batterio di zolfo viola si divide in due cellule figlie e la moltiplicazione o il processo di replicazione continuano.

Altri fatti relativi ai batteri sulfurei viola:

Poiché svolgono un ruolo vitale nel processo di biorisanamento (pulizia ambientale utilizzando microrganismi vivi), i ricercatori hanno ora acquisito interesse nella coltivazione di questo batterio in mezzi naturali (laghi e stagni con alto contenuto di zolfo) o artificiali (laboratorio) per saperne di più sul loro meccanismi e lo rendono un elemento migliore per l'umanità nel biorisanamento come risanamento fisico, il risanamento chimico richiede un carico di lavoro dell'uomo e l'uso di prodotti chimici aggressivi che non sono ecologici e non tascabili. Quando viene utilizzato un elemento biologico, diventa ecologico e anche tascabile e il processo di post-bonifica non è così noioso come quello fisico e chimico.

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