बैंगनी बैक्टीरिया क्या है? ये सूक्ष्मजीव बैक्टीरियोक्लोरोफिल ए या बी के साथ विभिन्न कैरोटेनॉयड्स के साथ रंजित होते हैं जो उन्हें बैंगनी, लाल, भूरा और नारंगी रंग देते हैं। यह काफी विविध समूह है। उन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया और साधारण बैंगनी बैक्टीरिया (रोडोस्पिरिलसी)। 2018 फ्रंटियर्स इन एनर्जी रिसर्च पेपर ने उन्हें जैव-संसाधनों के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव दिया।
जीव विज्ञान
बैंगनी बैक्टीरिया ज्यादातर फोटोऑटोट्रॉफिक होते हैं, लेकिन कीमोऑटोट्रॉफिक और फोटोथेरोट्रोपिक प्रजातियां भी जानी जाती हैं। वे एरोबिक श्वसन और किण्वन में सक्षम मिक्सोट्रॉफ़ हो सकते हैं।
बैंगनी बैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषण कोशिका झिल्ली पर प्रतिक्रिया केंद्रों में होता है जहां प्रकाश संश्लेषक रंगद्रव्य (यानी बैक्टीरियोक्लोरोफिल, कैरोटेनॉयड्स) और वर्णक-बाध्यकारी प्रोटीन विशिष्ट पुटिकाओं, नलिकाओं, या एकल-जोड़ी या स्टैक्ड लैमेलर बनाने के लिए अंतःक्षेपण में पेश किए जाते हैं। चादरें। इसे इंट्रासाइटोप्लाज्मिक मेम्ब्रेन (ICM) कहा जाता है, जिसमें बढ़े हुए होते हैंप्रकाश अवशोषण को अधिकतम करने के लिए सतह क्षेत्र।
भौतिकी और रसायन शास्त्र
बैंगनी जीवाणु रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के कारण चक्रीय इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण का उपयोग करते हैं। रिएक्शन सेंटर (RC) के आसपास के लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स, RC में स्थित P870 या P960 क्लोरोफिल पिगमेंट को कैप्चर करते हुए, गुंजयमान ऊर्जा के रूप में फोटॉन एकत्र करते हैं। P870 से क्विनोन QA और QB तक उत्तेजित इलेक्ट्रॉन चक्र, फिर साइटोक्रोम bc1, साइटोक्रोम c2 और वापस P870 पर जाएं। घटा हुआ क्विनोन क्यूबी दो साइटोप्लाज्मिक प्रोटॉन को आकर्षित करता है और क्यूएच 2 बन जाता है, अंततः ऑक्सीकृत हो जाता है और प्रोटॉन को साइटोक्रोम बीसी 1 कॉम्प्लेक्स द्वारा पेरिप्लाज्म में पंप किया जाता है। साइटोप्लाज्म और पेरिप्लाज्म के बीच परिणामी चार्ज शेयरिंग एटीपी ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए एटीपी सिंथेज़ द्वारा उपयोग की जाने वाली एक प्रोटॉन ड्राइविंग बल बनाता है।
बैंगनी जीवाणु उपचय के लिए उपयोग किए जाने वाले NADH या NADPH उत्पन्न करने के लिए बाहरी दाताओं से सीधे साइटोक्रोम bc1 में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करते हैं। वे एकल क्रिस्टल हैं क्योंकि वे ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में पानी का उपयोग नहीं करते हैं। एक प्रकार का बैंगनी बैक्टीरिया, जिसे बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया (PSB) कहा जाता है, इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में सल्फाइड या सल्फर का उपयोग करता है। एक अन्य प्रकार, जिसे बैंगनी गैर-सल्फर बैक्टीरिया कहा जाता है, आमतौर पर हाइड्रोजन का उपयोग इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में करता है, लेकिन पीएसबी की तुलना में कम सांद्रता पर सल्फाइड या कार्बनिक यौगिकों का भी उपयोग कर सकता है।
वायलेट बैक्टीरियाNAD(P)+ से NAD(P)H को अनायास कम करने के लिए पर्याप्त बाहरी इलेक्ट्रॉन वाहक नहीं हैं, इसलिए उन्हें NAD(P)+ को उत्साहपूर्वक कम करने के लिए अपने कम किए गए क्विनोन का उपयोग करना चाहिए। यह प्रक्रिया प्रोटॉन की प्रेरक शक्ति द्वारा संचालित होती है और इसे इलेक्ट्रॉनों का उल्टा प्रवाह कहा जाता है।
ऑक्सीजन की जगह सल्फर
बैंगनी गैर-सल्फर बैक्टीरिया एक उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन के बिना प्रकाश संश्लेषण करने वाले पहले बैक्टीरिया थे। इसके बजाय, उनका उप-उत्पाद सल्फर है। यह तब सिद्ध हुआ जब पहली बार ऑक्सीजन की विभिन्न सांद्रता के लिए बैक्टीरिया की प्रतिक्रिया स्थापित की गई थी। बैक्टीरिया को ऑक्सीजन के मामूली निशान से जल्दी से दूर जाने के लिए पाया गया है। फिर उन्होंने एक प्रयोग किया जहां उन्होंने बैक्टीरिया की एक डिश का इस्तेमाल किया, और प्रकाश उसके एक हिस्से पर केंद्रित था, और दूसरे को अंधेरे में छोड़ दिया गया था। क्योंकि जीवाणु प्रकाश के बिना जीवित नहीं रह सकते, वे प्रकाश के घेरे में चले जाते हैं। यदि उनके जीवन का उपोत्पाद ऑक्सीजन होता, तो ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ने पर व्यक्तियों के बीच की दूरियाँ बड़ी हो जातीं। लेकिन केंद्रित प्रकाश में बैंगनी और हरे जीवाणुओं के व्यवहार के कारण यह निष्कर्ष निकाला गया कि जीवाणु प्रकाश संश्लेषण का उपोत्पाद ऑक्सीजन नहीं हो सकता।
शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया है कि कुछ बैंगनी बैक्टीरिया आज माइटोकॉन्ड्रिया से जुड़े हैं, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में सहजीवी बैक्टीरिया जो कि जीवों के रूप में कार्य करते हैं। उनकी प्रोटीन संरचना की तुलना से पता चलता है कि इन संरचनाओं का एक सामान्य पूर्वज है। बैंगनी हरे बैक्टीरिया और हेलिओबैक्टीरिया की संरचना भी एक समान होती है।
सल्फर बैक्टीरिया (सल्फर बैक्टीरिया)
बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया (PSB) प्रकाश संश्लेषण में सक्षम प्रोटोबैक्टीरिया समूह का हिस्सा हैं, जिन्हें सामूहिक रूप से बैंगनी बैक्टीरिया कहा जाता है। वे अवायवीय या माइक्रोएरोफिलिक हैं और अक्सर उच्च जल क्षेत्रों में गर्म झरनों, स्थिर पूल और माइक्रोबियल एकत्रीकरण सहित स्तरीकृत जलीय वातावरण में पाए जाते हैं। पौधों, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया के विपरीत, बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया पानी को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग नहीं करते हैं और इसलिए ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते हैं। इसके बजाय, वे अपने प्रकाश संश्लेषण मार्गों में एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में सल्फाइड या थायोसल्फेट (और कुछ प्रजातियां H2, Fe2+ या NO2- का भी उपयोग कर सकते हैं) के रूप में सल्फर का उपयोग कर सकते हैं। मौलिक सल्फर कणिकाओं का उत्पादन करने के लिए सल्फर का ऑक्सीकरण किया जाता है। यह, बदले में, सल्फ्यूरिक एसिड बनाने के लिए ऑक्सीकृत हो सकता है।
वर्गीकरण
बैंगनी जीवाणुओं के समूह को दो परिवारों में विभाजित किया गया है: क्रोमैटियासी और एक्टोथियोरहोडोस्पाइरेसी, जो क्रमशः आंतरिक और बाहरी सल्फर कणिकाओं का उत्पादन करते हैं और अपनी आंतरिक झिल्ली की संरचना में अंतर दिखाते हैं। वे क्रम क्रोमैटियल्स का हिस्सा हैं, जो गामा डिवीजन प्रोटोबैक्टीरिया में शामिल हैं। जीनस हेलोथियोबैसिलस भी अपने ही परिवार में क्रोमैटियल में शामिल है, लेकिन यह प्रकाश संश्लेषक नहीं है।
आवास
बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया आमतौर पर झीलों और अन्य जलीय आवासों के प्रबुद्ध अनॉक्सिक क्षेत्रों में पाए जाते हैं जहां हाइड्रोजन सल्फाइड जमा होता है,और "सल्फर स्प्रिंग्स" में भी जहां भू-रासायनिक या जैविक रूप से उत्पादित हाइड्रोजन सल्फाइड बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया को खिलने का कारण बन सकता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए एनोक्सिक स्थितियों की आवश्यकता होती है; ये बैक्टीरिया ऑक्सीजन युक्त वातावरण में नहीं पनप सकते।
मेरोमैटिक (स्थायी रूप से स्तरीकृत) झीलें बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया के विकास के लिए सबसे अनुकूल हैं। वे स्तरीकरण करते हैं क्योंकि उनके पास तल पर सघन (आमतौर पर शारीरिक) पानी होता है और सतह के करीब कम घना (आमतौर पर ताजा पानी) होता है। बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया की वृद्धि को होलोमिक्टिक झीलों में लेयरिंग द्वारा भी समर्थित किया जाता है। वे ऊष्मीय रूप से स्तरीकृत होते हैं: वसंत और गर्मियों के दौरान, सतह का पानी गर्म हो जाता है, जिससे ऊपरी पानी निचले की तुलना में कम घना हो जाता है, जो बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया के विकास के लिए काफी स्थिर स्तरीकरण प्रदान करता है। यदि सल्फेशन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त सल्फेट मौजूद है, तो तलछट में बनने वाला सल्फाइड ऊपर की ओर एनोक्सिक तल के पानी में फैल जाता है जहां बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया घने कोशिका द्रव्यमान बना सकते हैं।
क्लस्टर
बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया भी पाए जा सकते हैं और मध्यवर्ती माइक्रोबियल एकत्रीकरण में एक प्रमुख घटक हैं। सिप्पविसेट माइक्रोबियल रग जैसे समूहों में ज्वार के प्रवाह और आने वाले ताजे पानी के कारण एक गतिशील वातावरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप मेरोमिक्टिक झीलों के समान स्तरीकृत वातावरण होता है। बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया की वृद्धिसक्रिय होता है क्योंकि सल्फर की आपूर्ति उनके ऊपर स्थित सूक्ष्मजीवों की मृत्यु और अपघटन के कारण होती है। सल्फर का स्तरीकरण और स्रोत पीएसबी को इन ज्वारीय घाटियों में बढ़ने की अनुमति देता है जहां एकत्रीकरण होता है। पीएसबी बाह्यकोशिकीय बहुलक पदार्थों के स्राव के माध्यम से माइक्रोबियल तलछट को स्थिर करने में मदद कर सकता है जो वाटरशेड में तलछट को बांध सकता है।
पारिस्थितिकी
बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया पर्यावरण को बदलने के लिए अपने चयापचय का उपयोग करके पोषक चक्र को बढ़ावा देकर पर्यावरण को प्रभावित करने में सक्षम हैं। वे कार्बन स्थिरीकरण के माध्यम से कार्बन चक्र को प्रभावित करके प्राथमिक उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया भी अपने आवास में फास्फोरस के उत्पादन में योगदान करते हैं। इन जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के माध्यम से, फास्फोरस, जो झीलों की ऑक्सी परत में पोषक तत्वों को सीमित करता है, को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और उपयोग के लिए हेटरोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया को प्रदान किया जाता है। यह इंगित करता है कि हालांकि बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया उनके आवास की एनोक्सिक परत में पाए जाते हैं, वे उपरोक्त ऑक्साइड परत को अकार्बनिक पोषक तत्वों की आपूर्ति करके कई विषमपोषी जीवों के विकास को प्रोत्साहित करने में सक्षम हैं।
