Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Paracoccus denitrificans
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Учебный класс:
Alphaproteobacteria
Заказ:
Rhodobacterales
Семья:
Rhodobacteraceae
Род:
Паракокк
Разновидность:
P. denitrificans
Биномиальное имя
Paracoccus denitrificans
Дэвис, 1969 год.

Paracoccus denitrificans - кокковидная бактерия, известная своими нитратоснижающими свойствами, способностью к репликации в условиях гипергравитации и тем, что является родственником митохондрий эукариот ( эндосимбиотическая теория ).

Описание [ править ]

Paracoccus denitrificans - это грамотрицательная кокковая неподвижная денитрифицирующая (восстанавливающая нитраты) бактерия. Обычно это палочковидная бактерия, но в стационарной фазе она принимает сферическую форму. [1] Как и все грамотрицательные бактерии, он имеет двойную мембрану с клеточной стенкой. Ранее известная как Micrococcus denitrificans , он впервые был выделен в 1910 годом Бейеринком , в голландском микробиологом . [2] Бактерия была переведена в 1969 году до Paracoccus denitrificans по DH Davis . [3] Геном P. denitrificans былсеквенирована в 2004 году. [4]

Экология и экологические приложения [ править ]

Метаболически Paracoccus denitrificans очень гибок и был зарегистрирован в почве как в аэробной, так и в анаэробной среде. Микроб также может жить в самых разных средах и средах и, как известно, является экстремофилом . Бактерии способны получать энергию как из органических соединений, таких как метанол и метиламин , так и из неорганических соединений, таких как водород и сера . Способность метаболизировать соединения водорода и серы, такие как тиосульфат.привело к использованию микроба в качестве модельного организма для изучения плохо охарактеризованных превращений соединений серы. [1]

В денитрификации свойство Paracoccus denitrificans является важной причиной потери азотных удобрений в сельскохозяйственных почвах. Возможно, это связано с химическим процессом, называемым «денитрификация», в котором азот превращается в диазот с образованием оксида азота и закиси азота, которые наносят ущерб атмосфере. [1] Хотя ферментативные механизмы этого процесса денитрификации хорошо известны, точные молекулярные механизмы еще предстоит полностью описать. [5] Таким образом, Paracoccus denitrificans превратился в важный модельный организм.для характеристики полного процесса денитрификации, чтобы потенциально снизить чрезмерное выделение закиси азота из почв, удобренных азотом. [6] [7]

Метаболически Paracoccus denitrificans является известным хемолитоавтотрофом - было выделено несколько штаммов микроба, которые хемолитоавтотрофно растут с использованием сероуглерода или карбонилсульфида в качестве источников энергии. Это неизвестный патоген для человека . [1]

Paracoccus - это биохимически универсальный род, обладающий множеством метаболических процессов, посредством которых может разлагаться широкий спектр разнообразных соединений. Соответственно, у него есть потенциал для самых разных возможностей и приложений в биоремедиации . [1]

Денитрифицирующие свойства Paracoccus denitrificans были использованы при создании биореактора, в данном случае трубчатого геля, содержащего две бактерии, для удаления азота из сточных вод. Paracoccus denitrificans восстанавливает нитрит до газообразного азота, в то время как Nitrosomonas europaea окисляет аммиак до нитрита, тем самым подпитывая прежний метаболизм. Эта система упрощает процесс удаления азота из сточных вод. [8]

Некоторые штаммы микробов могут использовать тиоцианат в качестве источника энергии, что может помочь очистить загрязненные тиоцианатом сточные воды коксовых заводов. Были обнаружены другие штаммы, которые могут разлагать галобензоаты в условиях анаэробной денитрификации и которые могут разлагать сульфонаты в условиях анаэробного роста. [1]

Штаммы Paracoccus denitrificans были выделены из активного ила, которые разлагают множество метилированных аминов как в аэробных, так и в анаэробных условиях; другой штамм является хемолитоавтотрофно способным разлагать четвертичные углеродные соединения, такие как диметилмалонат, в условиях денитрификации. [1]

Некоторые штаммы способны к « аэробной денитрификации», полной диссимиляции нитрата до диазота (или закиси азота) в аэробных условиях роста. Микроб также может окислять аммиак до нитрита во время роста на органических источниках энергии - процесс, известный как « гетеротрофная нитрификация ». В сочетании с денитрификацией гетеротрофная нитрификация позволяет полностью преобразовать аммиак в диазот одним организмом. [1]

Сходство с митохондриями [ править ]

Ранние исследования показали, что Paracoccus denitrificans особенно похож на митохондрии . Бактерия включает в себя биохимию дыхательной цепи митохондрий и окислительное фосфорилирование. Хотя обнаружено, что эти особенности случайным образом распределены у других видов аэробных бактерий, на сегодняшний день все они обнаруживаются только у Paracoccus denitrificans . [ необходима цитата ] Кроме того, был предложен возможный механизм эволюции митохондрий эукариот от плазматической мембраны предковой аэробной бактерии, напоминающей P. denitrificans, до внутренней митохондриальной мембраны. [9]Однако более поздний филогенетический анализ показывает, что другие бактерии более тесно связаны с митохондриями: [10] см. Протомитохондрии .

Рост в условиях гипергравитации [ править ]

В недавних исследованиях экстремофилов в Японии были задействованы различные бактерии, включая Paracoccus denitrificans, которые находятся в условиях экстремальной гравитации. Бактерии культивировали при вращении в ультрацентрифуге на высоких скоростях, соответствующих 403 627 g (нормальное ускорение, возникающее в результате силы тяжести на поверхности Земли). Paracoccus denitrificans продемонстрировал не только выживание, но и устойчивый рост клеток в этих условиях гиперускорения, которые обычно встречаются только в космических средах, таких как очень массивные звезды или ударные волны сверхновых . Анализ показал, что небольшой размер прокариотических клеток важен для успешного роста в условияхгипергравитация . Исследование имеет значение для возможности существования экзобактерий и панспермии . [11] [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h "HAMAP: Paracoccus denitrificans (штамм Pd 1222) полный протеом" . HAMAP (высококачественное автоматизированное и ручное аннотирование микробных протеомов), сервер протеомики ExPASy (Expert Protein Analysis System) Швейцарского института биоинформатики (SIB) . Швейцарский институт биоинформатики . Проверено 28 апреля 2011 года .
  2. ^ Beijerinck, MW; Минкман, DCJ (1910). "Bildung und Verbrauch von Stickoxydul durch Bakterien". Zentralblatt für Bakteriologie, Parasitenkunde und Infektionskrankheiten und Hygiene, Abteilung II . 25 : 30–63.
  3. ^ Дэвис, DH; и другие. (1969). «Предложение об отказе от рода Hydrogenomonas: таксономические последствия» . Int J Syst Bacteriol . 19 (4): 375–390. DOI : 10.1099 / 00207713-19-4-375 .
  4. ^ Архивировано оригинальный веботчет генома секвенирования Paracoccus denitrificans человеком секвенирование генома проекта Oak Ridge National Laboratory о 08 июня 2004 и 11 сентября 2006 года . Запись о P. denitrificans в Киотскую энциклопедию генов и геномов.
  5. Перейти ↑ Carlson, Curtis A (1983). «Сравнение денитрификации Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa и Paracoccus denitrificans» . Прикладная и экологическая микробиология . 45.4 : 1247–1253 - через Американское общество микробиологов.
  6. ^ Гаймстер, Ханна; Олстон, Марк; Ричардсон, Дэвид Дж; Гейтс, Эндрю Дж; Роули, Гэри (20 декабря 2017 г.). «Транскрипционный и экологический контроль бактериальной денитрификации и выбросов N2O» . Письма о микробиологии FEMS . 365 (5). DOI : 10.1093 / femsle / fnx277 . ISSN 1574-6968 . 
  7. ^ Гейтс, Эндрю Дж .; Луке-Альмагро, Виктор М .; Годдард, Алан Д .; Фергюсон, Стюарт Дж .; Рольдан, М. Долорес; Ричардсон, Дэвид Дж. (01.05.2011). «Составная биохимическая система для ассимиляции бактериальных нитратов и нитритов на примере Paracoccus denitrificans» . Биохимический журнал . 435 (3): 743–753. DOI : 10.1042 / BJ20101920 . ISSN 0264-6021 . 
  8. ^ Uemoto, H .; Сайки, Х. (1996). «Удаление азота трубчатым гелем, содержащим Nitrosomonas europaea и Paracoccus denitrificans» . Прикладная и экологическая микробиология . 62 (11): 4224–4228. DOI : 10,1128 / AEM.62.11.4224-4228.1996 . PMC 168245 . PMID 8900015 . Проверено 28 апреля 2011 года .  
  9. ^ Джон, P .; Уотли, FR (1975). «Paracoccus denitrificans и эволюционное происхождение митохондрии». Природа . 254 (5500): 495–498. Bibcode : 1975Natur.254..495J . DOI : 10.1038 / 254495a0 . PMID 235742 . 
  10. ^ Gabaldón, T .; и другие. (2003). «Протомитохондриальный метаболизм». Наука . 301 (5633): 690. DOI : 10.1126 / science.1085463 . PMID 12893934 . 
  11. ^ Тан, Кер (25 апреля 2011 г.). «Бактерии растут при земной гравитации в 400 000 раз» . National Geographic - Daily News . Национальное географическое общество . Проверено 28 апреля 2011 года .
  12. ^ Дегучи, Сигэру; Хирокадзу Симосигэ; Микико Цудоме; Сада-ацу Мукаи; Роберт В. Коркери; Сусуму Ито; Коки Хорикоши (2011). «Рост микробов при повышенном ускорении до 403 627 мкг» . Труды Национальной академии наук . 108 (19): 7997–8002. Bibcode : 2011PNAS..108.7997D . DOI : 10.1073 / pnas.1018027108 . PMC 3093466 . PMID 21518884 . Проверено 28 апреля 2011 года .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • ван Версевельд, HW и Stouthamer, AH (1999). Род Paracoccus . Прокариоты. 3-е издание, выпуск 3.0. Спрингер-Верлаг, Нью-Йорк.
  • Келли, Д.П .; и другие. (2006). «Новое определение Paracoccus denitrificans и Paracoccus pantotrophus и аргументы в пользу переоценки штаммов, хранящихся в международных коллекциях культур» . Int J Syst Evol Microbiol . 56 (Pt 10): 2495–2500. DOI : 10.1099 / ijs.0.64401-0 . PMID  17012585 .

Внешние ссылки [ править ]

Викивиды: Paracoccus denitrificans

  • Типовой штамм Paracoccus denitrificans в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию