Фиолетовые бактерии — Purple bacteria

Пурпурные бактерии — Purple bacteria

Пурпурные бактерии или пурпурные фотосинтезирующие бактерии — это протеобактерии , которые фототрофны , то есть способны производить свою собственную пищу посредством фотосинтеза . Они пигментированы бактериохлорофиллами a или b вместе с различными каротиноидами , которые придают им цвет от фиолетового, красного, коричневого и оранжевого. Их можно разделить на две группы — пурпурные серные бактерии ( частично Chromatiales ) и пурпурные несерные бактерии ( Rhodospirillaceae ). В течение 2018 года Frontiers в энергетических исследованиях [ де ] бумага, было высказано предположение , пурпурные бактерии можно использовать в качестве биохимического .

Содержание

  • 1 Метаболизм
    • 1.1 Расположение
    • 1.2 Механизм
    • 1.3 Доноры электронов для анаболизма
  • 2 История
  • 3 Эволюция
  • 4 Таксономия
  • 5 Ссылки

Метаболизм

Пурпурные бактерии в основном фотоавтотрофны , но также известны хемоавтотрофы и фотогетеротрофы . Это могут быть миксотрофы , способные к аэробному дыханию и ферментации .

Расположение

Фотосинтез происходит в реакционных центрах на клеточной мембране , где фотосинтетические пигменты (например, бактериохлорофилл , каротиноиды ) и связывающие пигменты белки инвагинируются с образованием мешочков везикул , канальцев или одинарных или уложенных друг на друга пластинчатых пластин. Это называется интрацитоплазматической мембраной (ICM), которая имеет увеличенную площадь поверхности для максимального поглощения света.

Механизм

Пурпурные бактерии используют циклический перенос электронов, управляемый серией окислительно-восстановительных реакций. Светособирающие комплексы, окружающие реакционный центр (RC), собирают фотоны в форме резонансной энергии, возбуждая пигменты хлорофилла P870 или P960, расположенные в RC. Возбужденные электроны циклически перемещаются от P870 к хинонам Q A и Q B , затем передаются цитохрому bc 1 , цитохрому c 2 и обратно к P870. Восстановленный хинон Q B притягивает два цитоплазматических протона и становится QH 2 , в конечном итоге окисляясь и высвобождая протоны, которые будут закачиваться в периплазму комплексом цитохрома bc 1 . В результате разделение зарядов между цитоплазмой и периплазмой генерирует движущую силу протона, используемую АТФ-синтазой для производства энергии АТФ .

Доноры электронов для анаболизма

Пурпурные бактерии также переносят электроны от внешних доноров электронов непосредственно на цитохром bc 1, чтобы генерировать НАДН или НАДФН, используемые для анаболизма . Они бескислородны, потому что не используют воду в качестве донора электронов для производства кислорода. Один тип пурпурных бактерий, называемых пурпурными серными бактериями (PSB), использует сульфид или серу в качестве доноров электронов. Другой тип, называемый пурпурными несерными бактериями, обычно использует водород в качестве донора электронов, но также может использовать сульфиды или органические соединения в более низких концентрациях по сравнению с PSB.

У пурпурных бактерий отсутствуют внешние переносчики электронов, чтобы спонтанно восстанавливать НАД (Ф) + до НАД (Ф) Н, поэтому они должны использовать восстановленные хиноны для эндергонического восстановления НАД (Ф) +. Этот процесс запускается движущей силой протона и называется обратным потоком электронов .

История

Пурпурные бактерии были первыми бактериями, способными фотосинтезировать без кислородного побочного продукта. Вместо этого их побочным продуктом является сера. Это было продемонстрировано первым путем установления реакций бактерий на различные концентрации кислорода. Было обнаружено, что бактерии быстро удалялись даже от малейшего следа кислорода. Затем брали чашку с бактериями, и свет фокусировали на одной части чашки, оставляя остальную темной. Поскольку бактерии не могут выжить без света, все бактерии переместились в круг света, и стало очень тесно. Если бы побочным продуктом бактерий был кислород, расстояния между людьми становились бы все больше и больше по мере производства большего количества кислорода. Но из-за поведения бактерий в сфокусированном свете был сделан вывод, что побочным продуктом фотосинтеза бактерий не может быть кислород.

Эволюция

Исследователи предположили, что некоторые пурпурные бактерии связаны с митохондриями , симбиотическими бактериями в клетках растений и животных, которые сегодня действуют как органеллы. Сравнение их белковой структуры позволяет предположить, что у них был общий предок.

Таксономия

Пурпурные несерные бактерии встречаются среди альфа и бета подгрупп, в том числе:

Родоспириллы
Rhodospirillaceae например Rhodospirillum
Acetobacteraceae например Родопила
Ризобиальные
Bradyrhizobiaceae например, Rhodopseudomonas palustris
Hyphomicrobiaceae например, родомикробий
Rhodobiaceae например, родобий
Другие семьи
Rhodobacteraceae например Rhodobacter
Rhodocyclaceae например, Rhodocyclus
Comamonadaceae например Rhodoferax
Читайте также:  БРЫЖЕЙКА — Большая Медицинская Энциклопедия

Пурпурные серные бактерии входят в подгруппу гамма и составляют отряд Chromatiales . Сходство фотосинтетических механизмов в этих разных линиях указывает на то, что они имели общее происхождение, либо от какого-то общего предка, либо передавались латеральным путем.

Окраска по Граму — Gram stain

Окрашивание по Граму или окрашивание по Граму , также называемое методом Грама , представляет собой метод окрашивания, используемый для разделения и классификации видов бактерий на две большие группы ( грамположительные и грамотрицательные ). Название происходит от датского бактериолога Ганса Христиана Грама , который разработал эту технику.

Окрашивание по Граму позволяет дифференцировать бактерии по химическим и физическим свойствам их клеточных стенок , обнаруживая пептидогликан , который присутствует в клеточной стенке грамположительных бактерий. Грамотрицательные клетки также содержат пептидогликан, но очень маленький его слой, растворяющийся при добавлении спирта. Вот почему клетка теряет свой первоначальный цвет по сравнению с первичным пятном. Грамположительные бактерии сохраняют краситель кристаллического фиолетового и поэтому окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные бактерии — нет; после стирки добавляется контрастное пятно (обычно сафранин или фуксин ), которое окрашивает эти грамотрицательные бактерии в розовый цвет. И грамположительные бактерии, и грамотрицательные бактерии принимают контрастное пятно. Однако контрастное пятно невидимо для грамположительных бактерий из-за более темного кристаллического фиолетового пятна.

Окраска по Граму почти всегда является первым шагом в предварительной идентификации бактериального организма. Хотя окрашивание по Граму является ценным диагностическим инструментом как в клинических, так и в исследовательских целях, не все бактерии могут быть окончательно классифицированы с помощью этого метода. Это дает начало группам с граммовой переменной и грамм-неопределенным .

Содержание

  • 1 История
  • 2 Использует
    • 2.1 Медицинское
    • 2.2 Механизм окрашивания
  • 3 Примеры
    • 3.1 Грамположительные бактерии
    • 3.2 Грамотрицательные бактерии
    • 3.3 Грампеременные и грамотрицательные бактерии
  • 4 Орфографическое примечание
  • 5 Смотрите также
  • 6 Ссылки
  • 7 внешние ссылки

История

Метод назван в честь его изобретателя, датского ученого Ганса Христиана Грэма (1853–1938), который разработал эту технику во время работы с Карлом Фридлендером в морге городской больницы в Берлине в 1884 году. Грам разработал свою технику не для того, чтобы отличать один тип бактерий от другого, но сделать бактерии более заметными на окрашенных участках легочной ткани. Он опубликовал свой метод в 1884 году и включил в свой краткий отчет наблюдение о том, что тифовая палочка не сохраняет окраску.

Использует

Окрашивание по Граму — это бактериологический лабораторный метод, используемый для дифференциации видов бактерий на две большие группы ( грамположительные и грамотрицательные ) на основе физических свойств их клеточных стенок . Окрашивание по Граму не используется для классификации архей , ранее бывших археабактериями, поскольку эти микроорганизмы дают сильно различающиеся ответы, которые не соответствуют их филогенетическим группам .

Окрашивание по Граму не является надежным инструментом для диагностики, идентификации или филогении, и его применение в микробиологии окружающей среды крайне ограничено . Он используется в основном для предварительной морфологической идентификации или для установления того, что в клиническом образце присутствует значительное количество бактерий. Он не может идентифицировать бактерии на уровне видов, и для большинства заболеваний его не следует использовать в качестве единственного метода идентификации бактерий. В лабораториях клинической микробиологии он используется в сочетании с другими традиционными и молекулярными методами для идентификации бактерий. Некоторые организмы являются грамм-переменными (это означает, что они могут окрашивать либо отрицательно, либо положительно); некоторые из них не окрашены ни одним из красителей, используемых в технике Грама, и не видны. В современной лаборатории экологической или молекулярной микробиологии большая часть идентификации выполняется с использованием генетических последовательностей и других молекулярных методов, которые гораздо более специфичны и информативны, чем дифференциальное окрашивание.

Окрашивание по Граму было предложено как такой же эффективный диагностический инструмент, как ПЦР, в одном отчете о первичном исследовании гонококкового уретрита.

Медицинское

Граму проводят на теле жидкости или биопсии , когда инфекция подозревается. Окрашивание по Граму дает результаты намного быстрее, чем культивирование , и особенно важно, когда инфекция может иметь важное значение для лечения пациента и прогноза; примерами являются спинномозговая жидкость при менингите и синовиальная жидкость при септическом артрите .

Читайте также:  Боли в мышцах причины, лечение, профилактика

Механизм окрашивания

Грамположительные бактерии имеют толстую сетчатую клеточную стенку, состоящую из пептидогликана (50–90% клеточной оболочки), и в результате окрашиваются в пурпурный кристаллический фиолетовый, тогда как грамотрицательные бактерии имеют более тонкий слой (10% клеточной оболочки). конверт), поэтому не оставляют фиолетовых пятен и окрашиваются в розовый цвет сафранином. Есть четыре основных этапа окрашивания по Граму:

  • Нанесение первичного красителя ( кристаллический фиолетовый ) на закрепленный нагреванием мазок бактериальной культуры. Термофиксация убивает некоторые бактерии, но в основном используется для прикрепления бактерий к предметному стеклу, чтобы они не смывались во время процедуры окрашивания.
  • Добавление йодида , который связывается с кристаллическим фиолетовым и удерживает его в клетке
  • Быстрое обесцвечивание этанолом или ацетоном
  • Контрастный с сафранином . Карбол-фуксин иногда заменяют сафранином, поскольку он более интенсивно окрашивает анаэробные бактерии, но его реже используют в качестве контрастного красителя.
Резюме окраски по Граму

Применение Реагент Цвет ячейки
Грамположительный Грамотрицательный
Первичный краситель кристально-фиолетовый пурпурный пурпурный
Захватывающий агент йод пурпурный пурпурный
Обесцвечивающее средство спирт / ацетон пурпурный бесцветный
Счетчик пятен сафранин / карбол фуксин пурпурный розовый

Кристаллический фиолетовый (CV) диссоциирует в водных растворах на CV +
и хлорид ( Cl —
) ионы. Эти ионы проникают через клеточную стенку и клеточную мембрану как грамположительных, так и грамотрицательных клеток. CV +
ion взаимодействует с отрицательно заряженными компонентами бактериальных клеток и окрашивает клетки в фиолетовый цвет.

Йодид ( I —
или я —
3 ) взаимодействует с резюме +
и образует большие комплексы кристаллического фиолетового и йода (CV – I) внутри внутреннего и внешнего слоев клетки. Йод часто называют протравой , но он является ловушкой, предотвращающей удаление комплекса CV – I и, следовательно, окрашивающей клетку.

Когда добавляется обесцвечивающий агент, такой как спирт или ацетон, он взаимодействует с липидами клеточной мембраны. Грамотрицательная клетка теряет свою внешнюю липополисахаридную мембрану, а внутренний пептидогликановый слой остается открытым. Комплексы CV – I вымываются из грамотрицательной клетки вместе с внешней мембраной. Напротив, грамположительные клетки обезвоживаются при обработке этанолом. Большие комплексы CV – I оказываются захваченными грамположительной клеткой из-за многослойной природы ее пептидогликана. Этап обесцвечивания имеет решающее значение и должен быть правильно рассчитан; окраска кристаллического фиолетового удаляется как с грамположительных, так и с отрицательных клеток, если обесцвечивающий агент остается на слишком долгое время (в течение нескольких секунд).

После обесцвечивания грамположительная клетка остается фиолетовой, а грамотрицательная клетка теряет фиолетовый цвет. Контркрашивание, которое обычно представляет собой положительно заряженный сафранин или основной фуксин, применяется последним, чтобы придать обесцвеченным грамотрицательным бактериям розовый или красный цвет.

Примеры

Грамположительные бактерии

Грамположительные бактерии обычно имеют единственную мембрану ( монодерму ), окруженную толстым пептидогликаном. Этому правилу следуют два типа: Firmicutes (кроме классов Mollicutes и Negativicutes ) и Actinobacteria . Напротив, представители Chloroflexi (зеленые несерные бактерии) являются монодермами, но обладают тонким или отсутствующим пептидогликаном (класс Dehalococcoidetes ) и могут окрашивать отрицательно, положительно или неопределенно; Члены Deinococcus-Thermus группы пятен являются положительными , но diderms с толстым пептидогликана.

Исторически грамположительные формы составляли тип Firmicutes — название, которое сейчас используется для самой большой группы. Он включает многие известные роды, такие как Bacillus , Listeria , Staphylococcus , Streptococcus , Enterococcus и Clostridium . Он также был расширен за счет включения Mollicutes , бактерий, таких как Mycoplasma, которые не имеют клеточных стенок и поэтому не могут быть окрашены по Граму, но происходят из таких форм.

У некоторых бактерий есть клеточные стенки, которые особенно хорошо удерживают пятна. Они будут казаться положительными при окрашивании по Граму, даже если они не имеют близкого родства с другими грамположительными бактериями. Эти бактерии называются кислотоустойчивыми , и их можно отличить от других грамположительных бактерий только с помощью специальных процедур окрашивания .

Грамотрицательные бактерии

Грамотрицательные бактерии обычно обладают тонким слоем пептидогликана между двумя мембранами ( дидермиями ). Большинство бактериальных типов являются грамотрицательными, включая цианобактерии , зеленые серные бактерии и большинство протеобактерий (за исключением некоторых представителей Rickettsiales и насекомых-эндосимбионтов Enterobacteriales ).

Читайте также:  Рентген грудной клетки, сделать рентген грудной клетки ребенку в Нижнем Новгороде ТОНУС ПРЕМИУМ

Грампеременные и грамотрицательные бактерии

Некоторые бактерии после окрашивания красителем по Граму дают картину с грамм-переменной: видна смесь розовых и пурпурных клеток. В культурах Bacillus, Butyrivibrio и Clostridium уменьшение толщины пептидогликана во время роста совпадает с увеличением количества клеток, окрашивающих грамотрицательные. Кроме того, у всех бактерий, окрашенных с помощью окрашивания по Граму, возраст культуры может влиять на результаты окрашивания.

Грамотрицательные бактерии не реагируют предсказуемо на окрашивание по Граму и, следовательно, не могут быть определены как грамположительные или грамотрицательные. Примеры включают многие виды Mycobacterium , включая M. tuberculosis и M. leprae .

Орфографическое примечание

Термин «окрашивание по Граму» происходит от фамилии Ганса Христиана Грама ; эпоним (Gram) поэтому капитализируются , но не нарицательным (пятно) , как это обычно для научных терминов. Прилагательные «грамположительный» и «грамотрицательный»; как одноименные прилагательные , их начальная буква может быть либо строчной «g», либо заглавной «G», в зависимости от того, чье руководство по стилю (если таковое имеется) регулирует создаваемый документ. Строчные буквы используются Центрами США по контролю и профилактике заболеваний и другими режимами стилей, такими как стиль AMA . В словарях можно использовать строчные и прописные буквы либо и то, и другое. Использование прописных букв «грамположительные» или «грамотрицательные» также часто встречается во многих статьях и публикациях научных журналов . Когда статьи отправляются в журналы, каждый журнал может применять или не применять собственный стиль к постпринтной версии. Версии препринта содержат тот стиль, который использовал автор. Даже в режимах стиля, в которых прилагательные «грамположительный» и «грамотрицательный» используются строчными буквами, по-прежнему используется заглавная буква «окраска по Граму».

Красная бактерия — настоящий прорыв в косметологии

Впервые были обнаружены в почве в 50-х годах в Америке. Еще тогда эксперименты показали, что бактерии не чувствительны к радиации. Название, которое американские ученые дали этой уникальной бактерии напрямую связано с её стойкостью к любым дозам радиации: deinococcus radiodurans, то есть, в переводе на русский, дейнококк радиоустойчивый. Спустя полвека, ученые из ростовского НИИ вновь обратили внимание на эту бактерию, и на этот раз были открыты совершенно другие свойства красных микроорганизмов. Оказалось, что они способны существенно замедлить процесс старения кожных покровов тела, а также помочь скорейшему заживлению ран.

Если с помощью специальной аппаратуры увеличить бактерию в 60 тыс. раз, становится видна её структура, включая ядро. Бактерия выделяет особые вещества — каротиноиды, которые способствуют уничтожению свободных радикалов кислорода. Свободные радикалы кислорода – это молекулы, которые с возрастом накапливаются в крови человека и значительно ускоряют процесс старения кожи.Ростовские ученые предположили, что красные бактерии могут найти применение в таких областях, как медицина и косметология. Были проведены эксперименты на лабораторных животных. Результаты экспериментов показали, что красные бактерии не только способствуют омоложению кожи, но и ускоряют процесс заживления ран.

Так мыши, для лечения которых использовали красные бактерии, выздоравливали на 15% быстрее, чем те, которых лечили обычным способом. А процесс заживления ран у мышей, страдающих диабетом, проходил быстрее на целую неделю.

Ученые считают, что в организме человека показатели будут столь же высоки, поэтому в скором времени красная бактерия, скорее всего, найдет широкой применение в различных областях медицины. Косметология также не останется в стороне, ведь использование натуральных веществ позволит навсегда забыть о веществе под названием botox. На данный момент все эффективные косметические средства содержат химические вещества, однако открытие уникальных свойств красных бактерий может позволить отказаться от использования химии, и надолго сохранить молодость кожи без вреда для организма.

Еще одним положительным качеством каротиноидов будет являться, в отличие от того же botox, невысокая стоимость препаратов. Это обусловлено тем, что бактерии не требуют особой среды для выращивания – для этого подойдет обычная почва. Но, к сожалению, пока данные препараты только планируют использовать в профессиональной косметологии.

Ссылка на основную публикацию
Филлеры в носогубки техника введения, сколько держится результат, последствия
Филлеры в носогубные складки: причины появления, процедура и эффекты после введения Со временем человеческая кожа теряет пластичность и упругость, на...
ФЕМОФЛОР Скрин Сдача анализов
ФЕМОФЛОР Скрин Стоимость Добавить 2200 руб. Время готовности до 4 дней с момента с момента поступления биоматериала в лабораторию Материал...
Фенилкетонурия что это за заболевание, фото больных, тип наследования
Phenylketonuria Phenylketonuria (PKU) is a rare condition in which a baby is born without the ability to properly break down...
Фимоз причины и проявления
Фимоз и парафимоз Фимоз и парафимоз При первых признаках фимоза следует срочно обратиться к специалисту. На ранних стадиях заболевания возможно...
Adblock detector