A Microbial Biorealm page on the genus Chlorobium
Classification
Higher order taxa:
Bacteria; Bacteroidetes/Chlorobi group; Bacteroidetes; Chlorobi; Chlorobia; Chlorobiales; Chlorobiaceae
Species:
Chlorobium ferrooxidans, Chlorobium limicola, Chlorobium phaeobacteroides, Chlorobium phaeovibraoides, Chlorobium sp.
NCBI: Taxonomy Genome
Description and Significance
Chlorobium tepidum is a thermophilic green sulfer bacteria originally isolated from a New Zealand hot spring. This type of bacterium has special light-harvesting complexes called chlorosomes that contain bacteriochlorophylls and carotenoids. Il clorobio cresce in stuoie dense su sorgenti calde e in altri fanghi caldi e corpi idrici che contengono idrogeno solforato sufficiente (usato da C. tepidum come donatore di elettroni). C. tepidum è un modello prezioso per i batteri dello zolfo verde perché è facilmente coltivato e naturalmente trasformabile.
Struttura del genoma
Il genoma del singolo cromosoma circolare di C. tepidum è 2.154.946 bp ed è stato il primo sequenziato nel phylum Chlorobia. Molti geni sono stati trovati per essere altamente conservati tra le specie fotosintetiche e sembravano non avere una chiara funzione all’interno di C. tepidum; tuttavia, si pensa che questi geni svolgano ruoli specifici nella fotosintesi o nella fotobiologia. L’analisi e il confronto filogenomici hanno mostrato che C. tepidum contiene duplicazioni di geni coinvolti nelle vie biosintetiche per la fotosintesi e il metabolismo del solfero e dell’azoto. Questi metodi hanno anche mostrato somiglianze genetiche tra i processi metabolici di C. tepidum e molte specie Archaeal (Eisen et al. 2002) . Ci sono altre tre specie che sono attualmente in fase di sequenziamento e sono in fase di assemblaggio. Sono Chlorobium phaeobacteroides DSM 266, Chlorobium phaeobacteroides BS1, Chlorobium limicola DSM 245.
Struttura cellulare e metabolismo
Il clorobio è cellule gram-negative. Clorobio sp. può da lunghe catene di cellule quasi sferiche. Alcuni ceppi possono formare bobine di cellule a forma di C. Chlorobium tepidum vive di fotosintesi anossigenica e produce zolfo elementare come prodotto di scarto. C. tepidum deposita il sulfer elementare al di fuori delle sue cellule a differenza di Chromatium e Thiothrix, altri due batteri produttori di sulfer. Inoltre, possono fotoossidizzare l’idrogeno e altri composti di zolfo come solfuro, polisolfuro e tiosolfato. Sono anche autotrofi obbligatori.
Il principale organello dell’antenna di raccolta della luce, che utilizza l’energia elettromagnetica per alimentare questi processi, in C. tepidum è il clorosoma, che consiste in batterioclorofilla c altamente aggregata e carotenoidi circondati da un involucro lipidico-proteico. Questa struttura ovoidale è diversa dalla maggior parte degli altri organismi fototrofi. (Tuttavia, sono simili a una struttura contenuta all’interno della famiglia filogeneticamente distante Chloroflexaceae.) I clorosomi sono lunghi da 70 a 180 nm e larghi da 30 a 60 nm. Come si può vedere nella foto nella parte superiore di questa pagina, sono attaccati ai centri di reazioni nella membrana citoplasmatica.
L’ossidazione del solfuro a zolfo è stata studiata in passato in C. limicola come possibile biocatalizzatore per rimuovere i gas acidi prodotti dall’idroprocessamento di combustibili fossili. La formazione di zolfo dal solfuro, in cui il solfuro agisce come substrato riducente, appare come segue (Douglas, et al. 1985):
Per vedere un elenco di alcune delle vie metaboliche che si verificano all’interno di C. tepidum, visitare il Systems Biology Institute o visitare un elenco dei geni che controllano le vie metaboliche note a Cyanobase.
Ecologia
C. tepidum è un batterio verde dello zolfo che cresce generalmente in una stuoia densa sopra le sorgenti calde. Si trovano anche in acque anossiche e ricche di solfuro, fango e sedimenti. Crescono meglio a tempuratures tra 40 e 50 gradi Celsius e ad un pH tra 6.0 e 4.5.
La composizione batterica fototrofica di un tappeto batterico o di qualsiasi corpo idrico dipende solitamente dalla qualità e dalla lunghezza d’onda della luce che l’acqua riceve. I fattori che influenzano questo sono le alghe che filtrano la luce e il terreno che circonda la sorgente calda, il fango o il corpo d’acqua. Batteri di diversi pigmenti catturano diverse lunghezze d’onda della luce; pertanto, il clorobio e altri batteri di zolfo verde come il cromotio, così come altri batteri fototrofi, possono essere trovati distribuiti in tutto il loro ambiente in un modo che consente loro di sopravvivere e competere in modo efficiente l’uno con l’altro. Oltre alla qualità della luce, C. tepidum e altri batteri dello zolfo verde richiedono quantità sufficienti di idrogeno solforato o altri donatori di elettroni per le loro uniche vie fotosintetiche (Montesinos et al.1983).
A causa di C. la capacità di tepidum di crescere in condizioni di scarsa luce e ossigeno (durante i primi giorni della terra, quando c’erano alti livelli di luce UV) i ricercatori ritengono che questo è dove la fotositesi può avere le sue origini.
Cork, Douglas, Jeremy Mathers, Andrea Maka e Anna Srnak. 1985. “Controllo del metabolismo sulfer ossidativo di Chlorobium limicola forma tiosulfatophilum.”Applied and Environmental Microbiology, Vol. 49, n. 2. Società Americana di Microbiologia. 269-272.
CyanoBase: A proposito di Chlorobium tepidum
Eisen, Jonathan A., et al. 2002. “La sequenza completa del genoma di Chlorobium tepidum TLS, un batterio fotosintetico, anaerobico, verde-zolfo.”Proc Natl Acad Sci USA, Vol. 99, n. 14. 9509-9514.
Montesinos, Emilio, Ricardo Guerrero, Carlos Abella e Isabel Esteve. 1983. “Ecologia e fisiologia della competizione per la luce tra Chlorobium limicola e Chlorobium phaeobacteroides in habitat naturali.”Applied and Environmental Microbiology, Vol. 46, n. 5. Società Americana di Microbiologia. 1007-1016.
PennState: Ricerca sul clorobio tepidum nel Bryant laboratory