Rhodopseudomonas palustris ⇐ Artikelentwürfe

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'''''Rhodopseudomonas palustris''''' ist ein stäbchenförmiges, Gram-Färbung|gramnegatives Purpurbakterien|Nichtschwefelpurpurbakterium, das insbesondere für seine Fähigkeit bekannt ist, zwischen vier verschiedenen Stoffwechselarten zu wechseln.

''R. palustris'' kommt in der Natur weit verbreitet vor und wurde aus Kläranlage|Schweinegülle-Aufbereitungsanlagen, Regenwürmer|Regenwurmkot, Sedimente und Sedimentgesteine|marinen Küstensedimenten und Teichwasser isoliert. Obwohl Purpurbakterien normalerweise Heterotrophie|photoheterotroph sind, kann ''R. palustris'' flexibel zwischen den vier Stoffwechselarten wechseln: Autotrophie|photoautotroph, photoheterotroph, chemoautotroph oder chemoheterotroph.
== Etymologie ==
''Rhodopseudomonas palustris'' finden sich üblicherweise als Klumpen schleimiger Massen, Bakterienkultur|Kulturen erscheinen von blassbraun bis pfirsichfarben. Etymologisch stammt „rhodum“ von einem Griechische Sprache|griechischen Substantiv ab, das „Rose“ bedeutet, „pseudes“ ist das griechische Adjektiv für „falsch“, und „monas“ bezieht sich auf eine „Einheit“ im Griechischen. Daher beschreibt „Rhodopseudomonas“ die Implizierung einer Einheit falscher Rosen, das Aussehen dieser Bakterien. „Palustris“ ist Latein für „sumpfig“ und deutet auf den hauptsächlichen Lebensraum des Bakteriums hin.

== Stoffwechselarten ==
''Rhodopseudomonas palustris'' kann mit oder ohne Sauerstoff gedeihen. Es kann aber auch Licht oder Anorganische Chemie|anorganische sowie Organische Chemie|organische Verbindungen zur Energiegewinnung nutzen. Es kann auch Kohlenstoff entweder durch Kohlenstoffdioxid-Assimilation|Fixierung von Kohlendioxid oder aus grünen Pflanzenverbindungen aufnehmen. Schließlich ist ''R. palustris'' auch in der Lage, Stickstoff für das Wachstum zu Stickstofffixierung|fixieren. Diese Stoffwechsel|metabolische Vielseitigkeit hat das Interesse der Forschungsgemeinschaft geweckt und macht dieses Bakterium für potenzielle Anwendungen in der Biotechnologie geeignet.
Derzeit wird versucht, zu verstehen, wie dieser Organismus seinen Stoffwechsel als Reaktion auf Umweltveränderungen anpasst. Das vollständige Genom des Stammes ''Rhodopseudomonas palustris'' CGA009 wurde im Jahr 2002 DNA-Sequenzierung|sequenziert (2004 veröffentlicht), um mehr Informationen darüber zu erhalten, wie das Bakterium Umweltveränderungen wahrnimmt und seine Stoffwechselwege reguliert. ''R. palustris'' kann schnell verschiedene Komponenten aus seiner Umgebung aufnehmen und verarbeiten, wie es durch Schwankungen in den Konzentrationen von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Licht erforderlich ist.

''R. palustris'' besitzt Gene, um Proteine zu kodieren, die Lichtsammelkomplexe (LHC) und Photosynthese|photosynthetische Reaktionszentren bilden. Diese finden sich typischerweise in photosynthetischen Organismen wie grünen Pflanzen. Darüber hinaus kann ''R. palustris'' wie andere Purpurbakterien die Photosynthese entsprechend der verfügbaren Lichtmenge modulieren. Beispielsweise reagiert es in lichtarmen Umständen, indem es die Menge dieser LHC erhöht, die Licht absorbieren. Die Wellenlängen des von ''R. palustris'' absorbierten Lichts unterscheiden sich von denen anderer phototropher Bakterien.
''R. palustris'' besitzt auch Gene, um das Protein RuBisCO zu kodieren, ein Enzym, das für die Fixierung von Kohlendioxid in Pflanzen und anderen photosynthetischen Organismen notwendig ist. Das Genom von CGA009 zeigt auch die Existenz von Proteinen, die an der Stickstofffixierung beteiligt sind (Diazotrophie).
Zusätzlich kann dieses Bakterium Stoffwechselprozesse kombinieren, die sowohl sauerstoffempfindliche als auch sauerstoffabhängige Enzymreaktionen erfordern, sodass es unter variierenden und sogar sehr geringen Sauerstoffkonzentrationen gedeihen kann.
== Anwendungen ==
=== Biofossile Brennstoffe ===
''Rhodopseudomonas palustris'' verwendet möglicherweise während seines Autotrophie|photoautotrophen Stoffwechselmodus das Metalloprotein Vanabin, um den Kern aus Chlorin-basierten Verbindungen wie dem Magnesium in Chlorophylle|Chlorophyll herauszulösen und ihn durch sein Vanadiumzentrum zu ersetzen, um Energie über Lichtsammelkomplexe zu binden und zu gewinnen. Dies macht ''R. palustris'' zu einem potenziellen Bestandteil in der Zukunft der Brennstoffindustrie.
=== Biodegradation ===
Das Genom von ''R. palustris'' besteht aus einer Vielzahl von Genen, die für den Zersetzung (Chemie)|biologischen Abbau verantwortlich sind. Es kann Lignin und Säuren, die in abbaubaren Bioabfall|pflanzlichen und tierischen Abfällen vorkommen, durch Verstoffwechslung von Kohlenstoffdioxid abbauen. Darüber hinaus kann es Aromaten|aromatische Verbindungen abbauen, die in Industrieabfällen vorkommen. Dieses Bakterium ist ein effizienter Katalysator für den biologischen Abbau in sowohl Aerobie|aeroben als auch Anaerobie|anaeroben Umgebungen.

=== Wasserstoffproduktion ===
Phototrophie|Phototrophe Purpurbakterien haben aufgrund ihrer Biotechnologie|biotechnologischen Anwendungen Interesse geweckt. Diese Bakterien können für die Synthese von Biologisch abbaubarer Kunststoff|biologisch abbaubaren Kunststoffen und die Wasserstoffherstellung|Produktion von Wasserstoff verwendet werden. ''R. palustris'' hat die einzigartige Eigenschaft, um Vanadium-haltige Nitrogenase zu kodieren. Es produziert als Nebenprodukt der Stickstofffixierung dreimal mehr Wasserstoff als die Molybdän-haltigen Nitrogenasen anderer Bakterien. Um ''R. palustris'' zuverlässig für die Wasserstoffproduktion oder für den Zersetzung (Chemie)|biologischen Abbau nutzen zu können, werden seine Stoffwechselwege und Regulationsmechanismen noch erforscht.
=== Stromerzeugung ===
==== ''Rhodopseudomonas palustris'' DX-1 ====
Ein Stamm von ''R. palustris'' (DX-1) ist einer der wenigen Mikroorganismus|Mikroorganismen und das erste Alphaproteobacteria|Alphaproteobakterium, das entdeckt wurde, um Stromerzeugung|Strom mit hohen Leistungsdichten in Mikrobielle Brennstoffzelle|mikrobiellen Brennstoffzellen (MFC) mit geringem Ausgangswiderstand|Innenwiderstand zu erzeugen. DX-1 erzeugt in MFC Elektrischer Strom|elektrischen Strom in Abwesenheit eines Katalysators, ohne Licht- oder Wasserstoffherstellung|Wasserstoffproduktion. Dieser Stamm ist exoelektrogen, was bedeutet, dass er Elektron|Elektronen außerhalb der Zelle übertragen kann. Andere aus MFC isolierte Mikroorganismen können keine höheren Leistungsdichten erzeugen als gemischte Kulturen von Mikroben unter denselben Brennstoffzellenbedingungen, aber ''R. palustris'' DX-1 kann deutlich höhere Leistungsdichten produzieren.
Diese ''Rhodopseudomonas''-Art ist weit verbreitet in Abwasser|Abwässern zu finden, und DX-1 erzeugt Strom unter Verwendung von Verbindungen, die ''Rhodopseudomonas'' bekanntermaßen abbaut. Daher kann diese Technologie genutzt werden, um Bioelektromagnetismus|Bioelektrizität aus Biomasse zu erzeugen und um Kläranlage|Abwässer zu behandeln. Allerdings ist die durch diesen Prozess erzeugte Energie derzeit nicht ausreichend für eine Abwasserbehandlung größeren Maßstabs.
==== ''Rhodopseudomonas palustris'' TIE-1 ====
Eine Studie aus dem Jahr 2014 erklärte die zellulären Prozesse, die es dem Stamm ''R. palustris'' TIE-1 ermöglichen, Energie durch extrazellulären Elektronentransfer zu gewinnen. TIE-1 nimmt auf interessante Weise Elektronen aus Materialien auf, die reich an Eisen, Schwefel und anderen Mineralien sind, die im Sedimente und Sedimentgesteine|Sediment unter der Oberfläche zu finden sind. Auf außergewöhnliche Weise Kristallisation|kristallisiert Eisenoxid im Boden, wenn die Mikroben Elektron|Elektronen vom Eisen abziehen. Damit wird es schließlich leitfähig und erleichtert TIE-1 die Oxidation anderer Mineralien.
TIE-1 wandelt dann diese Elektronen unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid als Elektronenakzeptor in Energie um. Ein Gen, das RuBisCO|RuBisCo produziert, hilft diesem Stamm von ''R. palustris'', Energiewandler|Energieerzeugung durch Elektronen zu erreichen. TIE-1 verwendet RuBisCo, um Kohlenstoffdioxid in Nahrung für sich selbst umzuwandeln. Dieser Stoffwechsel hat Phototrophie|phototrophe Aspekte, da das Gen und die Fähigkeit zur Elektronenaufnahme durch Sonnenstrahlung|Sonnenlicht stimuliert werden. Daher lädt sich ''R. palustris'' TIE-1 selbst mit Mineralien auf, die tief im Boden liegen, während es gleichzeitig Licht nutzt, indem es an der Oberfläche verbleibt. Die Fähigkeit von TIE-1, Elektrizität zu nutzen, könnte zur Herstellung von Batterie (Elektrotechnik)|Batterien verwendet werden, aber seine Effizienz als Energiequelle bleibt fraglich. Es finden sich mögliche Anwendungen in der Pharmahersteller|pharmazeutischen Industrie.
== Literatur ==
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Kategorie:Hyphomicrobiales (Ordnung)
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