Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Ferroplasma acidarmanus )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ферроплазма
Научная классификация
Домен:
Архей
Королевство:
Euryarchaeota
Тип:
Euryarchaeota
Учебный класс:
Термоплазмы
Заказ:
Thermoplasmatales
Семья:
Ferroplasmaceae
Род:
Ферроплазма

Голышина и др. 2000 г.
Разновидность

Ферроплазма - это род архей , принадлежащих к семейству Ferroplasmaceae . Члены ферроплазмы обычно являются ацидофильными плеоморфными кокками неправильной формы. [1] [2]

Семейство архей Ferroplasmaceae было впервые описано в начале 2000-х годов. [3] На сегодняшний день выделено и охарактеризовано очень мало видов ферроплазмы . Изолированные виды включают Ferroplasma acidiphilum , Ferroplasma acidarmanus и Ferroplasma thermophilum . [1] [4] Четвертый изолят Ferroplasma cupricumulans позже был определен как принадлежащий к отдельному роду . [5] [6] Всем известная компания Ferroplasma sp. являются окислителями железа.

Характеристики и физиология клеток [ править ]

Клетки ферроплазмы плеоморфны и не имеют клеточной стенки. [2] Все известные представители этого рода - ацидофилы, которые процветают в средах с pH от 0,0 до 2,0. [1] [2] Они также мезофильны или умеренно термофильны с оптимальными температурами в пределах 35-55 ° C. [3]

Липиды на основе тетраэфира являются важной частью клеточной мембраны Ferroplasma и позволяют клеткам поддерживать градиент pH. Исследование F. acidarmanus показало, что рН цитоплазмы поддерживается на уровне ~ 5,6, в то время как рН окружающей среды колеблется в пределах ~ 0-1,2. [7] Вариации в тетраэфирных липидах семейства Ferroplasmaceae используются для хемотаксономической идентификации на уровне рода и вида, поскольку многие члены обладают идентичными последовательностями 16S рРНК. [3]

Представители рода Ferroplasma являются хемомиксотрофами, которые могут окислять двухвалентное железо для получения энергии, но, несмотря на доказательства фиксации углерода, лабораторным культурам часто требуется источник органического углерода, такой как дрожжевой экстракт для роста. [1] [3] В отсутствие железа некоторые выращенные в лаборатории штаммы были способны к хемоорганотрофному росту. [1]

Экологическое значение [ править ]

Железо - четвертый по содержанию минерал в земной коре. В качестве окислителей железа Ferroplasma sp. участвуют в биогеохимии железа. Ferroplasma sp. часто обнаруживаются на участках кислотных дренажных шахт (AMD). [3] Когда двухвалентное железо (Fe 2+ ) окисляется до трехвалентного железа (Fe 3+ ) на рудниках, Fe 3+ самопроизвольно реагирует с водой и соединениями железа и серы, такими как пирит, с образованием сульфатов и ионов водорода. [8] Во время этой реакции двухвалентное железо, которое может использоваться Ferroplasma , также регенерируется, что приводит к «циклу распространения», когда pH понижается. Реакцию можно описать следующим уравнением:

Виды ферроплазмы часто присутствуют на участках AMD, где они участвуют в этом цикле посредством биотического окисления двухвалентного железа. [8]

Ferroplasma sp. могут иметь важные применения для биовыщелачивания металлов. Микробное биовыщелачивание происходит естественным образом в очень кислой среде, в которой обитает Ferroplasma sp. Использование возможностей биовыщелачивания для извлечения металла из низкокачественных руд и отходов является энергетически выгодным по сравнению с плавкой и очисткой. [9] [10] Он также производит меньше токсичных побочных продуктов. Исследования показали, что включение Ferroplasma thermophilum вместе с бактериями Acidithiobacillus caldus и Leptospirillum ferriphilum может биоаугментации процесса выщелачивания халькопирита и увеличить скорость извлечения меди. [11]

Изолированные виды [ править ]

Ferroplasma acidiphilum [ править ]

Было показано, что Ferroplasma acidiphilum растет как хемомиксотроф и растет синергетически с ацидофильными бактериями Leptospirillum ferriphilum . [12] Штамм Ferroplasma acidiphilum Y T является факультативным анаэробом со всеми генами, необходимыми для ферментации аргинина. [13] Хотя неясно, использует ли Ferroplasma acidiphilum Y T свой путь ферментации аргинина, сам этот путь представляет собой древний метаболизм, восходящий к последнему универсальному общему предку (LUCA) трех доменов жизни. [13] [14]

Ferroplasma acidarmanus [ править ]

Ferroplasma acidarmanus Fer1 была выделена из шахтных проб, собранных в Айрон-Маунтин , Калифорния. [15] Айрон-Маунтин (Калифорния) - это бывшая шахта, известная своими кислотными дренажными системами (AMD) и загрязнением тяжелыми металлами. Помимо ацидофильности, F. acidarmanus Fer1 обладает высокой устойчивостью как к меди, так и к мышьяку. [15] [16]

Ferroplasma cupricumulans (ранее Ferroplasma cyprexacervatum) [ править ]

В 2006 году Ferroplasma cupricumulans была выделена из выщелачивающего раствора, собранного на горнодобывающем предприятии Myanmar Ivanhoe Copper (MICCL) в Мьянме. [5] Было отмечено, что это первый слегка термофильный представитель рода Ferroplasma . Однако в 2009 г. был идентифицирован новый род ацидофильных термофильных архей - Acidiplasma . Было предложено, основываясь на сходстве 16S рРНК и гибридизации ДНК-ДНК, перейти к роду Acidiplasma и переименовать в Acidiplasma cupricumulans. [6]

Ferroplasma thermophilum [ править ]

В 2008 году Чжоу и др. описали выделение организма Ferroplasma thermophilum L1 T из реактора с колонной халькопирита, который был засеян кислым шахтным дренажем (AMD) из медного рудника Дайе в китайской провинции Хубэй. [4] В аэробных условиях с низкой концентрацией дрожжевого экстракта F. thermophilum растет за счет окисления двухвалентного железа. [4] Однако в анаэробных условиях F. thermophilum восстанавливает трехвалентное железо и сульфат. [4] Это делает F. thermophilum экологически важным для круговорота железа и серы на богатых пиритом рудниках.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Допсон М., Бейкер-Остин С., Хинд А., Боуман Дж. П., Бонд П.Л. (апрель 2004 г.). «Характеристика изолятов Ferroplasma и Ferroplasma acidarmanus sp. Nov., Экстремальных ацидофилов из кислотных шахтных дренажных систем и промышленных сред биовыщелачивания» . Прикладная и экологическая микробиология . 70 (4): 2079–88. DOI : 10,1128 / AEM.70.4.2079-2088.2004 . PMC  383147 . PMID  15066799 .
  2. ^ a b c Голышина О.В., Тиммис К.Н. (сентябрь 2005 г.). «Ферроплазма и ее родственники, недавно обнаруженные археи без клеточной стенки, живущие в чрезвычайно кислой среде, богатой тяжелыми металлами» . Экологическая микробиология . 7 (9): 1277–88. DOI : 10.1111 / j.1462-2920.2005.00861.x . PMID 16104851 . 
  3. ^ a b c d e Голышина О.В. (август 2011). «Экологические, биогеографические и биохимические образцы архей семейства Ferroplasmaceae» . Прикладная и экологическая микробиология . 77 (15): 5071–8. DOI : 10,1128 / AEM.00726-11 . PMC 3147448 . PMID 21685165 .  
  4. ^ а б в г Чжоу Х, Чжан Р., Ху П, Цзэн В., Се И, Ву Ц, Цю Г. (август 2008 г.). «Выделение и характеристика Ferroplasma thermophilum sp. Nov., Нового чрезвычайно ацидофильного, умеренно термофильного архея и его роль в биовыщелачивании халькопирита». Журнал прикладной микробиологии . 105 (2): 591–601. DOI : 10.1111 / j.1365-2672.2008.03807.x . PMID 18422958 . 
  5. ^ a b Hawkes RB, Franzmann PD, Plumb JJ (01.09.2006). «Умеренные термофилы, в том числе« Ferroplasma cupricumulans »sp. Nov., Доминируют в процессе биовыщелачивания кучи халькоцита в промышленных масштабах». Гидрометаллургия . 16-й Международный симпозиум по биогидрометаллургии. 83 (1): 229–236. DOI : 10.1016 / j.hydromet.2006.03.027 .
  6. ^ а б Голышина О.В., Якимов М.М., Люнсдорф Х., Феррер М., Нимц М., Тиммис К.Н. и др. (Ноябрь 2009 г.). «Acidiplasma aeolicum gen. Nov., Sp. Nov., Эвриархея семейства Ferroplasmaceae, выделенная из гидротермального бассейна, и перенос Ferroplasma cupricumulans в Acidiplasma cupricumulans comb. Nov.» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 59 (Pt 11): 2815–23. DOI : 10.1099 / ijs.0.009639-0 . PMID 19628615 . 
  7. ^ Macalady JL, Vestling М.М., Baumler D, Boekelheide N Каспар CW, Бэнфилд JF (октябрь 2004). «Тетраэфирные монослои мембран в Ferroplasma spp: ключ к выживанию в кислоте». Экстремофилы . 8 (5): 411–9. DOI : 10.1007 / s00792-004-0404-5 . PMID 15258835 . 
  8. ^ а б Мэдиган М.Т., Мартинко Дж. М., Бендер К.С., Бакли Д.Х., Шталь Д.А. (2015). Брок Биология микроорганизмов . Соединенные Штаты Америки: Пирсон. С. 652–653. ISBN 978-0-321-89739-8.
  9. ^ Rohwerder T, Герка T, Кинзлер K, Sand W (декабрь 2003). «Обзор биовыщелачивания, часть A: прогресс в биовыщелачивании: основы и механизмы бактериального окисления сульфидов металлов». Прикладная микробиология и биотехнология . 63 (3): 239–48. DOI : 10.1007 / s00253-003-1448-7 . PMID 14566432 . 
  10. ^ Olson GJ, Brierley JA, Brierley CL (декабрь 2003). «Обзор биовыщелачивания, часть B: прогресс в биовыщелачивании: применение микробных процессов в горнодобывающей промышленности». Прикладная микробиология и биотехнология . 63 (3): 249–57. DOI : 10.1007 / s00253-003-1404-6 . PMID 14566430 . 
  11. ↑ Zhang L, Wu J, Wang Y, Wan L, Mao F, Zhang W, Chen X, Zhou H (май 2014 г.). «Влияние биоаугментации с Ferroplasma thermophilum на биовыщелачивание халькопирита и структуру микробного сообщества». Гидрометаллургия . 146 : 15–23. DOI : 10.1016 / j.hydromet.2014.02.013 .
  12. Перейти ↑ Merino MP, Andrews BA, Parada P, Asenjo JA (ноябрь 2016 г.). «Характеристика Ferroplasma acidiphilum, выращивающего в чистой и смешанной культуре с Leptospirillum ferriphilum». Прогресс биотехнологии . 32 (6): 1390–1396. DOI : 10.1002 / btpr.2340 . PMID 27535541 . 
  13. ^ a b Голышина О.В., Тран Х, Рева О.Н., Лемак С, Якунин А.Ф., Гоесманн А. и др. (Июнь 2017 г.). «Т» . Научные отчеты . 7 (1): 3682. DOI : 10.1038 / s41598-017-03904-5 . PMC 5473848 . PMID 28623373 .  
  14. Перейти ↑ Zúñiga M, Pérez G, González-Candelas F (декабрь 2002 г.). «Эволюция генов пути аргининдезиминазы (ADI)». Молекулярная филогенетика и эволюция . 25 (3): 429–44. DOI : 10.1016 / S1055-7903 (02) 00277-4 . PMID 12450748 . 
  15. ^ a b Бейкер-Остин С., Допсон М., Векслер М., Саверс Р.Г., Бонд П.Л. (август 2005 г.). «Молекулярное понимание экстремальной устойчивости к меди у экстремофильных архей 'Ferroplasma acidarmanus' Fer1». Микробиология . 151 (Pt 8): 2637–2646. DOI : 10.1099 / mic.0.28076-0 . PMID 16079342 . 
  16. ^ Бейкера-Austin C, M Dopson, Wexler M, Соэрс RG, Stemmler A, Розен BP, Bond PL (май 2007). «Чрезвычайная устойчивость к мышьяку у ацидофильных архей 'Ferroplasma acidarmanus' Fer1». Экстремофилы . 11 (3): 425–34. DOI : 10.1007 / s00792-006-0052-Z . PMID 17268768 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Григорьева Н.В., Цаплина И.А., Панюшкина А.Е., Кондратьева Т.Ф. (25 сентября 2014 г.). «[Оптимизация процесса биовыщелачивания и окисления золотосодержащего пирит-арснопиритового рудного концентрата в периодическом режиме]». Микробиология . 83 (5): 565–74. DOI : 10,1134 / S0026261714040043 . PMID  25844468 .
  • Chen YT, Li JT, Chen LX, Hua ZS, Huang LN, Liu J и др. (Май 2014 г.). «Биогеохимические процессы, регулирующие окисление природного пирита и выделение кислых металлоносных стоков». Наука об окружающей среде и технологии . 48 (10): 5537–45. Bibcode : 2014EnST ... 48.5537C . DOI : 10.1021 / es500154z . PMID  24730689 .
  • Охара К., Унно Х., Осима Й., Хосоя М., Фуджино Н., Хироока К. и др. (Август 2014 г.). «Структурное понимание адаптации уникальной карбоксилэстеразы к низкому pH из Ferroplasma: изменение оптимума pH двух карбоксилэстераз» . Журнал биологической химии . Документы JBC в прессе. 289 (35): 24499–510. DOI : 10.1074 / jbc.M113.521856 . PMC  4148875 . PMID  25043762 .
  • Gihring TM, Bond PL, Peters SC, Banfield JF (апрель 2003 г.). «Устойчивость к мышьяку в археоне« Ferroplasma acidarmanus »: новое понимание структуры и эволюции генов ars» (PDF) . Экстремофилы . Springer-Verlag . 7 (2): 123–30. DOI : 10.1007 / s00792-002-0303-6 . ЛВП : 2027,42 / 42444 . PMID  12664264 .
  • Эппли Дж. М., Тайсон Г. В., Гетц В. М., Банфилд Дж. Ф. (сентябрь 2007 г.). «Генетический обмен через границу между видами в архейном роде ферроплазма» . Генетика . 177 (1): 407–16. DOI : 10.1534 / genetics.107.072892 . PMC  2013 692 . PMID  17603112 .
  • Голышина О.В., Пивоварова Т.А., Каравайко Г.И., Кондратева Т.Ф., Мур Э.Р., Абрахам В.Р. и др. (Май 2000 г.). «Ferroplasma acidiphilum gen. Nov., Sp. Nov., Ацидофильный, автотрофный, окисляющий железо железо, не содержащий клеточной стенки, мезофильный член семейства Ferroplasmaceae nov., Включающий отчетливую линию архей» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 50, ч. 3 (3): 997–1006. DOI : 10.1099 / 00207713-50-3-997 . PMID  10843038 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  • Мэдиган MT, Мартинко JM (2005). Брок Биология микроорганизмов (11-е изд.). Пирсон Прентис Холл .

Внешние ссылки [ править ]

  • Ссылки PubMed на Ferroplasma
  • Ссылки PubMed Central на Ferroplasma
  • Ссылки Google Scholar для Ferroplasma
  • Страница таксономии NCBI для Ferroplasma
  • Поиск по страницам таксономии "Древо жизни" для Ferroplasma
  • Страница поиска Species2000 для Ferroplasma
  • Страница MicrobeWiki для Ferroplasma
  • Страница LPSN для Ferroplasma