Биология

Halobacteriaceae Gibbons, 1974

Систематика на Викивидах

Поиск изображений на Викискладе

NCBI   2236

Галобактерии  — семейство архей. Включает около двадцати родов, в том числе Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium.

Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 %, на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.

Строение, метаболизм

Галобактерии — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести.

Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте. Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин.

Их мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов-с30-изопреноидов и с очень большим содержанием белков. В мембране различают участки пурпурного и красно-оранжевого цветов. В пурпурной мембране 75 % массы приходится на одно единственное вещество — бактериородопсин. В мембране также содержится два так называемых сенсорных родопсина, которые обеспечивают положительный и отрицательный фототаксис. Различные длины волн считываются ими, что вызывает каскад сигналов, управляющих жгутиковым двигателем бактерий. Кроме того, в мембране имеется галородопсин, представляющий собой светозависимый насос ионов хлора. Его основная функция — транспорт в клетку Cl, которые постоянно теряются бактерией под действием электрического поля, создаваемого бактериородопсином. Жизнь в гипоксическом рассоле привела к выработке у галобактерий мощной системы активного транспорта, благодаря которой концентрация Na в цитоплазме поддерживается на низком уровне, несмотря на колоссальный концентрационный градиент Na на клеточной мембране.

Вид на северную часть озера Чокрак. Розоватая окраска воды обусловлена галобактериями, обитающими в рассоле.

Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12.