紫色细菌是什么？这些微生物含有细菌叶绿素 a 或 b 以及各种类胡萝卜素，使它们具有紫色、红色、棕色和橙色等颜色。这是一个相当多元化的群体。它们可分为两类：紫色硫细菌和简单的紫色细菌（Rhodospirillaceae）。 2018 年能源研究前沿论文提出将它们用作生物资源。
生物学
紫色细菌大多是光合自养的，但也有化学自养和光异养的。它们可能是能够进行有氧呼吸和发酵的混合营养菌。
紫色细菌的光合作用发生在细胞膜上的反应中心，光合色素（即细菌叶绿素、类胡萝卜素）和色素结合蛋白被引入内陷形成特定的囊泡、小管或单对或堆叠的层状床单。这被称为胞质内膜 (ICM)，它有一个扩大的表面积以最大限度地吸收光。
物理化学
紫色细菌利用一系列氧化还原反应引起的循环电子转移。反应中心 (RC) 周围的光捕获复合物以共振能量的形式收集光子，捕获位于 RC 中的 P870 或 P960 叶绿素色素。激发的电子从 P870 循环到醌 QA 和 QB，然后转到细胞色素 bc1、细胞色素 c2 并返回到 P870。还原的醌 QB 吸引两个细胞质质子成为 QH2，最终被氧化并释放质子被细胞色素 bc1 复合物泵入周质。由此产生的细胞质和周质之间的电荷共享产生了质子驱动力，ATP 合酶使用它来产生 ATP 能量。
紫色细菌也将来自外部供体的电子直接转移到细胞色素 bc1 以产生用于合成代谢的 NADH 或 NADPH。它们是单晶，因为它们不使用水作为电子供体来产生氧气。一种紫色细菌，称为紫色硫细菌 (PSB)，使用硫化物或硫作为电子供体。另一种称为紫色无硫细菌，通常使用氢作为电子供体，但也可以使用浓度低于 PSB 的硫化物或有机化合物。
紫罗兰菌没有足够的外部电子载体自发地将 NAD(P)+ 还原为 NAD(P)H，因此它们必须使用还原的醌来充分还原 NAD(P)+。这个过程是由质子的驱动力驱动的，称为电子的逆流。
硫替代氧气
紫色无硫细菌是第一个被发现进行光合作用且没有氧气作为副产品的细菌。相反，它们的副产品是硫。当首次建立细菌对不同浓度氧气的反应时，就证明了这一点。已经发现细菌会迅速远离最微量的氧气。然后他们做了一个实验，他们用了一盘细菌，光线集中在其中的一部分上，而另一部分则留在黑暗中。因为细菌在没有光的情况下无法生存，它们会进入光环。如果他们生命的副产品是氧气，那么随着氧气量的增加，个体之间的距离会变得更大。但由于紫色和绿色细菌在聚焦光下的行为，得出结论，细菌光合作用的副产物不可能是氧气。
研究人员认为，今天的一些紫色细菌与线粒体有关，线粒体是植物和动物细胞中的共生细菌，充当细胞器。比较它们的蛋白质结构表明，这些结构有一个共同的祖先。紫绿色细菌和日光杆菌也有类似的结构。
硫磺菌（硫磺菌）
紫硫细菌（PSB）属于能够进行光合作用的变形菌群，统称为紫细菌。它们是厌氧或微需氧的，通常存在于分层的水生环境中，包括温泉、死水池和高水位地区的微生物聚集体。与植物、藻类和蓝细菌不同，紫色硫细菌不使用水作为还原剂，因此不产生氧气。相反，它们可能使用硫化物或硫代硫酸盐形式的硫（某些物种也可能使用 H2、Fe2+ 或 NO2-）作为其光合作用途径中的电子供体。硫被氧化产生元素硫颗粒。反过来，这可以被氧化形成硫酸。
分类
紫色菌群分为两个科：Chromatiaceae 和 Ectothiorohodospiraceae，它们分别产生内部和外部的硫颗粒，并且它们的内膜结构存在差异。它们构成了色度目的一部分，包括在伽马分裂变形菌门中。 Halothiobacillus 属也包含在 Chromatiales 中，但它不是光合作用的。
栖息地
紫硫细菌通常存在于湖泊的光照缺氧区和硫化氢积聚的其他水生栖息地，以及在“硫泉”中，地球化学或生物产生的硫化氢会导致紫色硫细菌开花。光合作用需要缺氧条件；这些细菌无法在含氧环境中茁壮成长。
Meromictic（永久分层）湖泊最有利于紫硫细菌的发育。它们之所以分层，是因为它们底部的水密度较高（通常是生理水），而靠近地表的水密度较低（通常是淡水）。紫硫细菌的生长也受到全息湖分层的支持。它们是热分层的：在春季和夏季，地表水升温，使上层水的密度低于下层，这为紫硫细菌的生长提供了相当稳定的分层。如果存在足够的硫酸盐来支持硫酸盐化，沉积物中形成的硫化物向上扩散到缺氧的底部水中，紫色硫细菌可以在此处形成致密的细胞团。
集群
紫硫细菌也可以找到，它是中间微生物聚集体的重要组成部分。由于潮汐的流动和流入的淡水，像 Sippewissett 微生物地毯这样的集群具有动态环境，导致类似于 meromictic 湖泊的分层环境。紫硫细菌的生长由于位于其上方的微生物的死亡和分解，硫被供应而被激活。硫的分层和来源使 PSB 在这些发生聚集的潮汐盆地中生长。 PSB可以通过分泌可以结合流域沉积物的细胞外聚合物来帮助稳定微生物沉积物。
生态
紫硫细菌能够通过促进营养循环来影响环境，利用它们的新陈代谢来改变环境。它们可能通过固碳影响碳循环，在初级生产中发挥重要作用。紫色硫细菌也有助于在其栖息地产生磷。通过这些生物的生命活动，限制湖泊含氧层中营养物质的磷被回收并提供给异养细菌使用。这表明，虽然紫硫细菌存在于其栖息地的缺氧层，但它们能够通过向上述氧化层提供无机养分来刺激许多异养生物的生长。