Rhodopseudomonas palustris es una forma de vara , Gram-negativa bacteria del azufre púrpura , notable por su capacidad de cambiar entre cuatro modos diferentes de metabolismo. [2]
Rhodopseudomonas palustris | |
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clasificación cientifica | |
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Especies: | R. palustris |
Nombre binomial | |
Rhodopseudomonas palustris (Molisch 1907) van Niel 1944 | |
Sinónimos [1] | |
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R. palustris se encuentra ampliamente en la naturaleza y se ha aislado de lagunas de desechos porcinos, excrementos de lombrices de tierra, sedimentos costeros marinos y agua de estanques. Aunque las bacterias púrpuras sin azufre son normalmente fotoheterótrofas , R. palustris puede cambiar de manera flexible entre cualquiera de los cuatro modos de metabolismo que sustentan la vida: fotoautótrofa , fotoheterótrofa , quimioautótrofa o quimioheterótrofa . [2]
Etimología
R. palustris generalmente se encuentra como un fajo de masas viscosas, y los cultivos aparecen desde el marrón pálido hasta el color melocotón. Etimológicamente, rhodum es un sustantivo griego que significa rosa, pseudes es el adjetivo griego para falso y monas se refiere a una unidad en griego. Por tanto, Rhodopseudomonas , que implica una unidad de falsa rosa, describe la aparición de la bacteria. Palustris significa pantanoso en latín e indica el hábitat común de la bacteria. [3]
Modos de metabolismo
R. palustris puede crecer con o sin oxígeno , o puede usar compuestos ligeros o inorgánicos u orgánicos para obtener energía. También puede adquirir carbono a partir de la fijación de dióxido de carbono o de compuestos derivados de plantas verdes. Finalmente, R. palustris también es capaz de fijar nitrógeno para su crecimiento. Esta versatilidad metabólica ha despertado el interés de la comunidad investigadora y hace que esta bacteria sea adecuada para su uso potencial en aplicaciones biotecnológicas .
Actualmente se están realizando esfuerzos para comprender cómo este organismo ajusta su metabolismo en respuesta a los cambios ambientales. El genoma completo de la cepa Rhodopseudomonas palustris CGA009 se secuenció en 2004 (consulte la lista de genomas bacterianos secuenciados ) para obtener más información sobre cómo la bacteria detecta los cambios ambientales y regula sus vías metabólicas. R. palustris puede adquirir y procesar hábilmente varios componentes de su entorno, según lo requieran las fluctuaciones en los niveles de carbono, nitrógeno, oxígeno y luz.
R. palustris tiene genes que codifican proteínas que forman complejos de captación de luz (LHC) y centros de reacción fotosintética. Los LHC y los centros de reacción fotosintética se encuentran típicamente en organismos fotosintéticos como las plantas verdes. Además, R. palustris puede modular la fotosíntesis según la cantidad de luz disponible, como otras bacterias violetas. Por ejemplo, en circunstancias de poca luz, responde aumentando el nivel de estos LHC que permiten la absorción de la luz. Las longitudes de onda de la luz absorbida por R. palustris difieren de las absorbidas por otros fotótrofos.
R. palustris también tiene genes que codifican la proteína ruBisCO , una enzima necesaria para la fijación de dióxido de carbono en plantas y otros organismos fotosintéticos. El genoma de CGA009 también revela la existencia de proteínas involucradas en la fijación de nitrógeno (ver diazotrofo ).
Además, esta bacteria puede combinar procesos de reacción enzimática sensibles al oxígeno y que requieren oxígeno para el metabolismo, por lo que puede prosperar en niveles variables e incluso muy pequeños de oxígeno.
Aplicaciones comerciales
Biodegradacion
El genoma de R. palustris consta de una variedad de genes que son responsables de la biodegradación. Puede metabolizar la lignina y los ácidos que se encuentran en la degradación de desechos vegetales y animales al metabolizar el dióxido de carbono. Además, puede degradar los compuestos aromáticos que se encuentran en los desechos industriales. Esta bacteria es un catalizador de biodegradación eficaz en entornos aeróbicos y anaeróbicos. [ cita requerida ]
Producción de hidrógeno
Las bacterias fototróficas de color púrpura generan interés por sus aplicaciones biotecnológicas. Estas bacterias se pueden utilizar para la síntesis de bioplásticos y la producción de hidrógeno . R. palustris tiene la característica única de codificar una nitrogenasa que contiene vanadio . Produce, como subproducto de la fijación de nitrógeno, tres veces más hidrógeno que las nitrogenasas de otras bacterias que contienen molibdeno. [2] El potencial para manipular R. palustris para ser utilizado como una fuente confiable de producción de hidrógeno o para la biodegradación aún carece de un conocimiento detallado de sus vías metabólicas y mecanismos de regulación.
Generación eléctrica
R. palustris DX-1
Una cepa de R. palustris (DX-1) es uno de los pocos microorganismos y la primera Alphaproteobacteria que genera electricidad a altas densidades de potencia en celdas de combustible microbianas (MFC) de baja resistencia interna . [4] DX-1 produce corriente eléctrica en MFC en ausencia de un catalizador, sin producción de luz o hidrógeno. Esta cepa es exoelectrogénica , lo que significa que puede transferir electrones fuera de la célula. Otros microorganismos aislados de MFC no pueden producir densidades de potencia más altas que las que pueden producir los cultivos mixtos de microbios en las mismas condiciones de pila de combustible, pero R. palustris DX-1 puede producir densidades de potencia significativamente más altas.
Esta especie de Rhodopseudomonas se encuentra ampliamente en aguas residuales y DX-1 genera electricidad utilizando compuestos que se sabe que degrada Rhodopseudomonas . Por lo tanto, esta tecnología se puede aprovechar para producir bioelectricidad a partir de biomasa y para el tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, la energía generada a través de este proceso actualmente no es suficiente para el tratamiento de aguas residuales a gran escala. [5]
Rhodopseudomonas palustris TIE-1
Un estudio de 2014 explicó los procesos celulares que permiten que la cepa R. palustris TIE-1 obtenga energía a través de la transferencia extracelular de electrones . [6] TIE-1 curiosamente toma electrones de materiales ricos en hierro, azufre y otros minerales que se encuentran en el sedimento debajo de la superficie. En una estrategia extraordinaria, a medida que los microbios alejan los electrones del hierro, el óxido de hierro se cristaliza en el suelo, eventualmente se vuelve conductor y facilita que TIE-1 oxide otros minerales.
TIE-1 luego convierte estos electrones en energía utilizando dióxido de carbono como receptor de electrones. Un gen que produce ruBisCo ayuda a esta cepa de R. palustris a lograr la generación de energía a través de electrones. TIE-1 utiliza ruBisCo para convertir el dióxido de carbono en nutrición para sí mismo. Este metabolismo tiene aspectos fototróficos, ya que el gen y la capacidad de captar electrones son estimulados por la luz solar. Por lo tanto, R. palustris TIE-1 se carga usando minerales ubicados en las profundidades del suelo, mientras que usa la luz al permanecer en la superficie. La capacidad de TIE-1 para usar electricidad se puede utilizar para fabricar baterías, pero su eficiencia como fuente de combustible sigue siendo cuestionable, pero tiene posibles aplicaciones en la industria farmacéutica.
Referencias
- ^ Hiraishi, A .; Santos, TS; Sugiyama, J .; Komagata, K. (1992). "Rhodopseudomonas rutila es un sinónimo subjetivo posterior de Rhodopseudomonas palustris" . Revista Internacional de Bacteriología Sistemática . 42 : 186-188. doi : 10.1099 / 00207713-42-1-186 .
- ^ a b c Larimer, FW; Cadena, P; Hauser, L; Lamerdin, J; Malfatti, S; Hazlo, L; Tierra, ML; Pelletier, DA; Beatty, JT; Lang, AS; Tabita, FR; Gibson, JL; Hanson, TE; Bobst, C; Torres, JL; Peres, C; Harrison, FH; Gibson, J; Harwood, CS (2004). "Secuencia completa del genoma de la bacteria fotosintética Rhodopseudomonas palustris metabólicamente versátil " . Biotecnología de la naturaleza . 22 (1): 55–61. doi : 10.1038 / nbt923 . PMID 14704707 .
- ^ Archibald William Smith Manual de un jardinero de nombres de plantas: sus significados y orígenes , p. 258, en Google Books
- ^ Xing, D; Zuo, Y; Cheng, Shaoan; Regan, John M .; Logan, Bruce E. (2008). "Generación de electricidad por Rhodopseudomonas palustris DX-1". Ciencia y tecnología ambientales . 42 (11): 4146–4151. Código Bibliográfico : 2008EnST ... 42.4146X . doi : 10.1021 / es800312v . PMID 18589979 .
- ^ Pant, D; Van Bogaert, G; Diels, L; Vanbroekhoven, K (2010). "Una revisión de los sustratos utilizados en las pilas de combustible microbianas (MFC) para la producción de energía sostenible". Tecnología de Bioresource . 101 (6): 1533-1543. doi : 10.1016 / j.biortech.2009.10.017 . PMID 19892549 .
- ^ Bose, A .; Gardel, EJ; Vidoudez, C .; Parra, EA; Girguis, PR (2014). "Captación de electrones por bacterias fototróficas oxidantes de hierro" . Comunicaciones de la naturaleza . 5 : 3391. Bibcode : 2014NatCo ... 5.3391B . doi : 10.1038 / ncomms4391 . PMID 24569675 .
enlaces externos
- MicrobeWiki | Rhodopseudomonas
- ScienceDaily | "Los investigadores describen un microbio que 'come' electricidad"