Галобактерии — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Галобактерии | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| |||
Halobacteria Grant et al, 2002 | |||
Галобактерии, или Галоархеи (лат. Halobacteria), — класс архей. Выделяют 20 родов галобактерий.
Часто галобактерий относят к бактериям, но это не верно. В части слова есть «бактерия», так как ранее архей объединяли с бактериями в царство дробянок[1][1][1]. Галобактерии живут в солёных отложениях (не ниже 1, 5 моль/л NaCl) в Мёртвом море, в Большом Солёном озере (США), соляных озёрах на юге России, а также в содовых озёрах Азии и Африки, в других щелочных водоёмах, питаются за счёт фотосинтеза. Этому классу архей присущ особый тип фотосинтеза, который не связан с хлорофиллами или бактериохлорофиллами. Их клеточная стенка построена из белка
| Домен | Царство | Тип | Класс |
| Археи | Архей | Эвриархеоты | Галобактерии |
Галобактерии
порядок: Halobacteriales
Имеет двадцать родов
| Домен | Царство | Тип | Класс |
| Прокариоты | Архей | Эвриархеоты | Галобактерии |
Галобактерии
○ порядок: Halobacteriales
° Семейство:Halobacteriaceae
•Род: Halobacterium,
• Род: Halococcus,
•Род: Haloarcula,
•Род: Natrococcus,
▪Род: Natrobacterium.
Имеет двадцать родов[3].
Halobacteriaceae — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Halobacteriaceae | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| | |||||
| |||||
Halobacteriaceae (лат.) — семейство архей из класса галобактерий[1] (Halobacteria), единственное в порядке Halobacteriales. Включает около двадцати родов, в том числе Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium.
Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей[2], в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 %, а также в Большом Солёном Озере штата Юта (США), где концентрация соли достигает 32 %[3] (при 36 % NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.
Halobacteriaceae — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести [4].
Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (то есть в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца[5]. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид — бактериоруберин.
Мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов — C
Вид на северную часть озера Чокрак. Розоватая окраска воды обусловлена галобактериями, обитающими в рассолеСледует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание K+ внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент H
Судя по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена.
- ↑ Галобактерии // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
- ↑ Tortora, Funke, Case, 2007, p. 316, 340.
- ↑ Reece J. B., Urry L. A., Cain M. L., Wasserman S. A., Minorsky P. V., Jackson R. B., Rawle F., Durnford D., Moyes C., Walde S., Wilson K. 2014. Campbell Biology, Canadian edition, Pearson Canada Inc., pp. 595, 606. ISBN 978-0-321-77830-7.
- ↑ Tortora, Funke, Case, 2007, p. 96.
- ↑ 1 2 3 Tortora, Funke, Case, 2007, p. 147.
- ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J., Morgan D., Raff M., Roberts K., Walter P. 2015. Molecular biology of the cell, 6th edition. Garland Science: New York, pp. 586—587. ISBN 978-0-8153-4464-3.
- ↑ Grote M., Engelhard M., Hegemann P. 2014. Of ion pumps, sensors and channels — perspectives on microbial rhodopsins between science and history. Biochimica et Biophysica Acta 1837(5): 533—545. DOI:10.1016/j.bbabio.2013.08.006.
- ↑ Spudich J. L., Sineshchekov O. A., Govorunova E. G. 2014. Mechanism divergence in microbial rhodopsins. Biochimica et Biophysica Acta 1837(5): 546—452. DOI:10.1016/j.bbabio.2013.06.006.
- ↑ Song Y., Gunner M. R. 2014. Halorhodopsin pumps Cl- and bacteriorhodopsin pumps protons by a common mechanism that uses conserved electrostatic interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 111(46): 16377—16382. DOI:10.1073/pnas.1411119111
- ↑ Pfisterer C., Gruia A., Fischer S. 2009. The mechanism of photo-energy storage in the Halorhodopsin chloride pump. Journal of Biological Chemistry 284(20): 13562—13569. DOI:10.1074/jbc.M808787200.
- Tortora G. J., Funke B. R., Case C. L. Microbiology: An introduction : [англ.]. — 9th edition. — San Francisco : Pearson Education, 2007. — ISBN 0-8053-4791-7.
Галобактерии — это… Что такое Галобактерии?
| Галобактерии | |||||||||
 | |||||||||
| Научная классификация | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| Международное научное название | |||||||||
Halobacteriaceae Gibbons, 1974 | |||||||||
Галобактерии (лат. Halobacteriaceae) — семейство архей. Включает около двадцати родов, в том числе Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium.
Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 % (при 36 % NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.
Строение, метаболизм
Галобактерии — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести.
Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (то есть в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин.
Их мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов-с30-изопреноидов и с очень большим содержанием белков. В мембране различают участки пурпурного и красно-оранжевого цветов. В пурпурной мембране 75 % массы приходится на одно единственное вещество — бактериородопсин. В мембране также содержится два так называемых сенсорных родопсина, которые обеспечивают положительный и отрицательный фототаксис. Различные длины волн считываются ими, что вызывает каскад сигналов, управляющих жгутиковым двигателем бактерий. Кроме того, в мембране имеется галородопсин, представляющий собой светозависимый насос ионов хлора. Его основная функция — транспорт в клетку Cl−, которые постоянно теряются бактерией под действием электрического поля, создаваемого бактериородопсином. Жизнь в гипоксическом рассоле привела к выработке у галобактерий мощной системы активного транспорта, благодаря которой концентрация Na+ в цитоплазме поддерживается на низком уровне, несмотря на колоссальный концентрационный градиент Na+ на клеточной мембране.
Вид на северную часть озера Чокрак. Розоватая окраска воды обусловлена галобактериями, обитающими в рассоле.Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К+ внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н+ на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12.
Экология
Судя по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена.
Примечания
ГАЛОБАКТЕРИИ • Большая российская энциклопедия
-
-
-
В книжной версии
Том 6. Москва, 2006, стр. 331-332
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Авторы: В. К. Плакунов
ГАЛОБАКТЕ́РИИ (Halobacteria), класс аэробных хемогетеротрофных архебактерий. Г. – экстремальные галофилы, нуждающиеся в высоких концентрациях солей (не ниже 1,5 моль/л NaCl). Ок. 20 родов. Размер 0,8–15 мкм; имеют преим. палочковидную и кокковидную формы, иногда встречаются прямоугольные, треугольные и дисковидные. Палочковидные Г. передвигаются с помощью полярно расположенных пучков жгутиков. Грамотрицательные (палочки) или грамвариабельные (кокки). Часто в их клетках присутствуют пигменты каротиноиды, придающие им красную или розовую окраску. Некоторые Г. могут развиваться в анаэробных условиях при наличии в среде нитратов или аргинина, а также благодаря т. н. бесхлорофильному фотосинтезу, осуществляемому с помощью присутствующего в их цитоплазматич. мембране бактериородопсина. Ряд Г. (натронобактерии и натронококки) являются алкалифилами (растут только при рН выше 8,5). Клеточные мембраны содержат несвойственные др. архебактериям липиды, представляющие собой простые эфиры С20–С25 изопреноидных спиртов (фитанола и др.) и фосфатидильных производных глицерина. Г. обнаружены в Мёртвом м., в Большом Солёном озере (США), соляных озёрах на юге России, а также в содовых озёрах Азии и Африки, в др. щелочных водоёмах. Они часто встречаются в солеварнях, могут развиваться в солёной рыбе, солонине и т. д. Образуемый Г. бактериородопсин может использоваться в фоточувствительных биосенсорах.
галобактерии — это… Что такое галобактерии?
Галобактерии — Научная классификация … Википедия
ГАЛОБАКТЕРИИ — (от гало… и бактерии), бактерии, живущие в теплых с повышенной солёностью водоемах. Галобактерии содержат бактериородопсин специфический белок пигмент сиреневой окраски. Галобактерии успешно используют трансмембранный потенциал для синтеза АТФ… … Экологический словарь
ФОТОТРОФНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ — (от фото… и …троф), фотосинтезирующие микроорганизмы, используют энергию света для биосинтеза компонентов клеток и др. энергозависимых процессов, что обеспечивает рост. Пурпурные и зелёные бактерии, цианобактерии, прохлорофиты (Prochlorales) … Биологический энциклопедический словарь
Эвриархеоты — Научная классификация … Википедия
АРХЕБАКТЕРИИ — (от греч. archaios древний и бактерии), группа микроорганизмов с прокариотной организацией клеток, резко отличающихся по ряду физиолого биохимич. свойств от истинных бактерий (эубактерий). В состав липидов мембран А. входят эфиры глицерина и… … Биологический энциклопедический словарь
археи — архебактерии, группа микроскопических одноклеточных организмов; относятся к «доядерным» формам прокариотам. Сходны с истинными бактериями по размерам клеток и морфологическим признакам, однако состав и строение клеточных стенок, структура… … Энциклопедический словарь
фотосинтез — [тэ], а; м. Спец. Процесс образования углеводов из углекислоты и воды под действием света, поглощаемого хлорофиллом, в клетках зелёных растений, водорослей и некоторых микроорганизмов. ◁ Фотосинтетический, ая, ое. Ф ая деятельность. Ф ая… … Энциклопедический словарь
хлор — а; м. [от греч. chlōros бледно зелёный] Химический элемент (Cl), удушливый газ зеленовато жёлтого цвета с резким запахом (используется как отравляющее и обеззараживающее средство). Соединения хлора. Отравление хлором. ◁ Хлорный (см.). * * * хлор… … Энциклопедический словарь
АРХЕБАКТЕРИИ — (от греч. archaios древний и бактерии (см. БАКТЕРИИ)), группа микроскопических одноклеточных организмов прокариот (см. ПРОКАРИОТЫ), резко отличающихся по ряду физиолого биохимических свойств от истинных бактерий (эубактерий). Группу архебактерий… … Энциклопедический словарь
АРХЕИ — архебактерии, группа микроскопич. одноклеточных организмов; относятся к доядер ным формам прокариотам. Сходны с истинными бактериями по размерам клеток и морфол. признакам, однако состав и строение клеточных стенок, структура генетич. аппарата и… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Галобактерии | Virtual Laboratory Wiki
Галобактерии — археи семейства Halobacteriaceae. Включает в себя рода Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium. Живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26-27% в некоторые годы повышается до 31% (при 36% NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.
Строение, метаболизм
Галобактерии — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогены. Большинство из них грамположительны. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести.
Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (т. е. в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин.
Их мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов-с30-изопреноидов и с очень большим содержанием белков. В мембране различают участки пурпурного и красно-оранжевого цветов. В пурпурной мембране 75% массы приходится на одно единственное вещество — бактериородопсин. В мембране также содержится два так называемых сенсорных родопсина, которые обеспечивают положительный и отрицательный фототаксис. Различные длины волн считываются ими, что вызывает каскад сигналов, управляющих жгутиковым двигателем бактерий. Кроме того, в мембране имеется галородопсин, представляющий собой светозависимый насос ионов хлора. Его основная функция — транспорт в клетку Cl–, которые постоянно теряются бактерией под действием электрического поля, создаваемого бактериородопсином. Жизнь в гипоксическом рассоле привела к выработке у галобактерий мощной системы активного транспорта, благодаря которой концентрация Na+ в цитоплазме поддерживается на низком уровне, несмотря на колоссальный концентрационный градиент Na+ на клеточной мембране.
Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К+ внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н+ на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12.
Экология
Судя по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена.
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Галобактерии. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .
их значение в природе и фотосинтезе
В последнее время ученых заинтересовали галобактерии, любители ржавой селедки. Они поселяются на соленой рыбе, живут в очень соленых морских бассейнах и озерах и даже в Мертвом море. Эти существа-клетки, выходцы из очень соленого мира, поразили исследователей оригинальностью устройства. Все в них было не так, как в привычной жизни, и это неудивительно, так как расцветают они в среде, в которой прочую живность можно лишь законсервировать. Но среди всех необычностей галобактерий самым ценным оказалось открытие, что внутренние перегородки-мембраны этих клеток содержат единственный белок, да еще похожий на тот, что имеется в палочках (!) нашего глаза. Тут требуется объяснение.
Во-первых, исследователей поразило близкое родство, обнаружившееся между белками таких далеких по организации, обязанностям живых телец, к тому же стоящих на разных концах эволюционной лестницы. Помимо того, что это подтверждает неновую, но очень важную мысль о некоем конечном числе основных кирпичиков природы, тут же невольно думается, что и в деятельности мембран галобактерий и глазной сетчатки есть хоть что-нибудь общее.
Во-вторых, перед ними оказался упрощенный донельзя вариант уже знакомых нам универсалов внутриклеточной деятельности — мембран. Биологи привыкли иметь дело с организацией невообразимой сложности — буквально напичканной белками, а тут вдруг святая простота.
Задача родопсина глаза была известна — дать сигнал: «вижу свет». Так что же за «глаза» обнаружились у галобактерий и зачем им видеть свет?
Галобактериями занимаются сейчас многие лаборатории — Э. Рэкера в США, К. Мак-Клэра в Англии, У. Стохениус и Д. Эстерхельд публиковали свои работы на эту тему. Совместными усилиями ученых было выяснено, что двойник родопсина в этих бактериях, или, как его теперь называют, бактериородопсин, тоже реагирует на свет — он его поглощает, чтобы переработать в химическую энергию и запасти в клетке.
Другими словами, это простейший вариант фотосинтеза. Что это так, выяснилось сравнительно недавно. Раньше никто не знал, какую роль играют загадочные фиолетовые мембраны галобактерий. Потом возникла гипотеза. Она родилась у исследователей, занимающихся энергетикой клетки, тех из них, что придерживаются хемиосмотической теории Митчелла, — мысль, что в фиолетовых мембранах бактериородопсин служит генератором, переносит заряды с одной стороны мембраны на другую. А берется энергия из света, им же и поглощаемого.
Сейчас эта мысль полностью подтверждена опытом. Эксперименты велись в лаборатории Э. Рэкера в США. Сами по себе эксперименты можно было бы демонстрировать публично, как одно из чудес современной науки. Там исследовались микропузырьки из фосфолипидов, начиненные мембранами с бактериородопсином. Сначала удалось доказать, что такие пузырьки действительно поглощают протоны. Это сделал Рэкер. Затем ученые пошли еще дальше: установили, что действительно образуется градиент концентрации и одновременно с ним электрическое поле. Удалось даже прямо измерить разность электрических потенциалов. И наконец, в опыте Рэкера и Стохениуса были поставлены все точки над «і», в пузырьки добавили АТФ-синтетазу и наблюдали при облучении синтез АТФ.
Итак, это фотосинтез, но без хлорофилла и без длинной цепи переноса электрона, включающей в себя десяток белков.
Зачем понадобилось возиться с галобактериями столь упорно, вероятно, уже понятно до некоторой степени из самого рассказа о ходе событий. Удалось получить убедительное свидетельство справедливости упомянутой выше хемиосмотической теории, ее основного постулата, что внешняя энергия, поступая в клетку, преобразуется в энергию электрического поля. Это сулит надежду, что в проблеме фосфорилирования наступит какая-то ясность. Кроме того, само по себе открытие в природе совершенно нового типа преобразования энергии — достаточная сенсация.
Но это еще не все. Как всегда, открытие родило или возродило новые проблемы. Например, такую: зачем же природа, изобретя прямой и несложный путь употребления солнечной энергии — галобактерии, затем обратилась к обходному, к электроно-транспортной цепи и хлорофиллу. Умозрительные предположения можно делать уже сейчас: вероятно, галобактерии — путь побочный, отдельная тропочка эволюции. Свернуть на нее с основной дороги, по которой уже двигались группы организмов — предшественников нынешнего растительного мира, природа не смогла. К тому же нынешняя «цепочка» более эффективна, выгодна, гибка и т. д. Уверенный же ответ на этот вопрос откроет исследователям еще некоторые из не скрытых пока механизмов в сложнейшей машине фотосинтеза.
Автор: С. Самсонов, кандидат биологических наук.