Cтраница 1
Галобактерии имеют своеобразный тип фотосинтеза, осуществляемый ими с участием бактериородопсина, комплекса белка с пигментом ретиналем, сходным со светочувствительным пигментом глаза. Под воздействием света бактериородопин претерпевает изменения, позволяющие ему функционировать как протонная помпа. Это приводит к энергизации мембраны и образованию АТФ. Этот тип фотосинтеза связан с высокими интенсивностями света, которые наблюдаются в испарительных прудах и лагунах. [1]
Галобактерии имеют цилиндрическую палочкообразную форму диаметром около 0 5 мкм и длиной 5 мкм. [2]
Галобактерии вынуждены поддерживать высокое осмотическое давление в клетке и осуществляют это посредством создания в клетке высокой концентрации КС1, вплоть до 5 М, в то время как Na выкачивается из клетки. Все ферменты организма должны работать при такой концентрации солей. [3]
Галобактерии являются аэробными органотрофами, использующими широкий круг органических веществ: аминокислоты, углеводы, органические кислоты. Они обладают несколько измененными биохимическими путями использования Сахаров и полным циклом трикарбоновых кислот. [4]
Таким образом, галобактерии могут производить синтез молекул АТФ как за счет химической энергии, выделяемой в процессе окисления в дыхательной цепи, так и за счет энергии света, поглощаемого пурпурными островками мембраны. Это подтверждается также тем обстоятельством, что бактерии синтезируют пурпурные островки на мембранах только тогда, когда они растут на свету при малой концентрации кислорода. [5]
Наконец, у галобактерий, ацидофильно-термофильных архебактерий и большинства метанобразующих бактерий клеточная стенка построена из белка. В некоторых случаях в следовых количествах обнаружены аминосахара. Под электронным микроскопом клеточная стенка выглядит обычно как ряд регулярно расположенных белковых субъединиц. Все архебактерий с клеточной стенкой белковой природы грамотрицательны. [6]
Влияние ионов на галобактерий достаточно специфично. Для поддержания клеточной стабильности в первую очередь требуется хлористый натрий. Ионы Na взаимодействуют с отрицательно заряженными молекулами клеточной стенки галобактерий и придают ей необходимую жесткость. Внутри клетки концентрация NaCl невысока. Ионы К ( наряду с другими) необходимы для поддержания ионного равновесия вне и внутри клетки, стабилизации ферментов, мембран и других клеточных структур. [7]
Таким образом, исследование галобактерий показало, что в организмах, лишенных хлорофилла, также возможно использование солнечной энергии для синтеза АТФ. [8]
В 1976 г. Стокениус обнаружил, что галобактерии, живущие в засоренных водоемах, осуществляют бес-хлорофилльный фотосинтез благодаря белку родопсину, содержащему ретиналь, Бактериородопсин пронизывает мембрану и, поглощая свет, перекачивает протоны изнутри клетки наружу. В результате на мембране клетки возникает электрохимический потенциал. Эти бактерии могут работать в морской воде. В присутствии кислорода они синтезируют АТФ в ходе окислительного фосфорилирования, при недостатке кислорода - переключаются на фотосинтетический механизм. [9]
Данон в результате прямых экспериментов установила, что галобактерии могут синтезировать молекулы АТФ двумя путями, используя либо энергию света, либо химическую энергию окисления. Измеряя в темноте концентрацию молекул АТФ в галобактериях, находящихся в солевом растворе, через который пропускался азот, она обнаружила, что число молекул АТФ резко уменьшается до 1 / 8 начальной величины. При освещении молекул в той же атмосфере азота светом в области 570 нм концентрация молекул АТФ быстро возрастает, а при прекращении освещения - снова падает. [10]
Особое внимание привлек своеобразный тип фотосинтеза, осуществляемый галобактериями с участием бактериородопсина, комплекса белка с пигментом ретиналем, сходным со светочувствительным пигментом глаза. Под воздействием света бакте-риородопсин претерпевает изменения, позволяющие ему функционировать как протонная помпа, что приводит к энергизации мембраны и образованию АТФ. Этот тип фотосинтеза связан с высокими интенсивностями света, которые и наблюдаются в испарительных прудах и лагунах. Фотосинтез у галобактерий выполняет роль дополнительного источника энергии при органоге-теротрофном типе обмена. [11]
Так же как и другие ферменты галофилов, НАДФ-изоцитратдегидрогеназа из галобактерий обнаруживает явную потребность в Na или К, будучи одинаково активной с любым из этих ионов. [12]
Развиваясь в очень своеобразных условиях лагун и образования отложений эвапоритов, галобактерий представляют типичный пример экстремофилов - организмов, растущих в условиях, не пригодных для большинства других живых существ. [13]
Экстремальные галофилы ( группа 33) представлены небольшой группой архебактерий ( галобактерий), развивающихся в рассолах при содержании NaCl не менее 10 % ( или 1 8М) и вплоть до насыщения, когда они доминируют. При понижении концентрации солей они лизируются. К ним относятся палочковидные Halobacterium, кокковидные Halococcus, плеоморфные, иногда в виде кусочков битого стекла, Haloarcula, Halofemx. Группа натронобактерий Natronobacterium и Natronococcus развивается при рН 10 и насыщении раствора содой. Галобактерий развиваются в лагунах или соляных чеках, где испарение приводит к концентрации солей и сопутствующему этому накоплению органических веществ, позволяющему отнести эти организмы к копиотрофам. Галобактерий окрашены в вишневый цвет кароти-ноидами и придают рассолу яркую окраску, по которой они были впервые обнаружены на соленой рыбе. [14]
Они состоят из молекул хлорофилла а ( у бактерий - бактериохлорофил-ла, у галобактерий - бактериородопси-на), выполняющих функцию фотосенсибилизаторов, пигмента феофитина, связанных с ними доноров и акцепторов электронов и некрых других соединений. [15]