Водород пурпурных бактерий

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Перейти на страницу с полной версией»
Водород
пурпурных
бактерий
Б
актерии встречаются повсюду:
в почве, недрах, озерах, морях,
океанах и атмосфере, на высокогорных пиках и в живых организмах.
Их количество на нашей планете — порядка 10 30 клеток, суммарная масса
составляет 350—550 млрд. тонн, а
видовое разнообразие, возможно,
достигает нескольких миллионов. Бактерии помогают человеку в различных
делах, от известных с древних времен
сыроделия и сквашивания молока до
производства лекарств, очистки сточных
вод, выщелачивания тяжелых металлов,
обезвреживания газовых выбросов,
восстановления почв... Можно сказать,
бактерии составляют неотъемлемую
часть нашей жизни.
О бактериях написано много — в
школьных и вузовских учебниках, в научно-популярных книгах и журналах, в научной литературе. Порою нам кажется,
что мы знаем о них все. Но разнообразие бактерий еще не исчерпано, ученых
ожидают новые находки.
Не так давно сотрудники академического Научного центра микробиологии
и депонирования микроорганизмов
выделили пурпурные несерные бактерии — родобактеры (Rhodobacter
sphaeroides) из воды минеральных
источников Армении. Оказывается, в
знаменитых высокогорных источниках
Арзни и Джермук (1280 и 2250 м над
уровнем моря) живут особые штаммы
пурпурных бактерий. О замечательных
свойствах этих бактерий было подробно
рассказано в журнале «Прикладная био-
Различные штаммы пурпурных бактерий
в лабораторных сосудах
химия и микробиология» (2002, т. 38, с.
53—57). Среди них отметим наличие
важных компонентов, отвечающих за
фотосинтез, — пигментов бактериохлорофиллов и каротиноидов, которые
придают скоплениям клеток красный,
розовый, желтый и коричневый цвета,
обеспечивают поглощение инфракрасных лучей и обуславливают фотосинтетическую активность при недостатке
кислорода.
Можно строить предположения о
том, в какой мере жизнедеятельность
пурпурных бактерий влияет на свойства
этих минеральных вод, их состав —
ионно-солевой, микрокомпонентный,
на содержание газов и органических
веществ. Но есть еще один, очень интересный аспект.
В нашей лаборатории на кафедре биофизики в Ереванском государственном
университете в Армении мы показали,
что эти пурпурные бактерии на свету выделяют газ — молекулярный водород. Это
известное явление: водород образуется
в результате фотосинтеза путем восстановления протонов от органических
источников (например, органических
кислот) за счет электронов, отдаваемых
одним из основных компонентов фото-
30
Перейти на страницу с полной версией»
Один из высокогорных источников минеральных
вод в Армении. Хорошо видны яркие цвета,
которые придают им пурпурные бактерии
синтетического аппарата — ферредоксином. Выделение водорода происходит
с участием фермента нитрогеназы в
отсутствие кислорода и при недостатке
молекулярного азота, то есть практически в безвоздушных (анаэробных) средах. У этих бактерий есть также другие
ферменты — гидрогеназы, которые
находятся в мембранах, поглощают и
окисляют водород (см. статью М.Б. Литвинова в «Химии и жизни», 2007, № 6).
Новостью оказалось, что в анаэробных
условиях они могут выделять водород из
органических источников углерода еще
и другим способом — с участием гидрогеназы. Происходит это в присутствии
(точнее, при утилизации) органических
источников азота, то есть, например,
аминокислот. Получается, что гидрогеназа может работать в обратном режиме
— производить водород! Нам удалось
четко установить, что ионы двухвалентного железа и никеля значительно стимулируют выделение водорода этими
бактериями. Очевидно, их гидрогеназа
— железо-никель-зависимый белок, а