Бактериальный фотосинтез

1. Бактериальный фотосинтез

2. Фототрофные бактерии делятся на две группы:

1. Аноксигенные – осуществляют фотосинтез без
выделения О2 - пурпурные, зеленые бактерии,
гелиобактерии, эритробактерии.
2. Оксигенные – осуществляют оксигенный
фотосинтез, как зеленые растения, с
выделением О2 - цианобактерии и
прохлорофиты. Эти фототрофы окисляют воду
(сформирована фотосистема II), поэтому
выделяется О2. Имеют хлорофиллы,
характерные для фототрофных эукариот:
хлорофилл а (макс. поглощ. - λ 680-685 нм) и в
(max λ 650-660 нм).

3. Аноксигенный (бескислородный) фотосинтез

• Характерен только для бактерий
(бактериальный фотосинтез).
• Аноксигенный фотосинтез возник около 3,7–3,8
млрд. лет назад, эволюционно был первым и
предшествовал оксигенному фотосинтезу.
• Кислородный фотосинтез появился около 2,7–
2,8 млрд. лет назад. Первые оксигенные
фототрофы – цианобактерии – способствовали
накоплению О2 в атмосфере и предопределили
тем самым дальнейшую эволюцию живого.

4.

• Аноксигенные фототорфные бактерии не могут
окислять воду, поэтому О2 в процессе фотосинтеза
не выделяется.
• Они окисляют Н2S, S,Н2, органические соединения.
Суммарная реакция бактериального фотосинтеза
при использовании H2S:
H2S + 2 CO2 + 2 H2O → H2SO4 + 2 (CH2O)
где (CH2O) – обобщенная формула орг. в-ва, образуемого
из СО2.

5.  

У аноксигенных фототрофных бактерий имеются
хлорофиллы, характерные только для них бактериохлорофиллы (бхл).
Имеют максимумы поглощения в
длинноволновой части спектра - красной и
инфракрасной (ближний ИК - λ 790-1100 нм).
Например, бхл а поглощает свет с λ 850-890 нм.
Уникален бхл в – поглощает свет с λ 1020-1040
нм и до 1100 нм.
Вспомогательные пигменты – каротиноиды поглощают свет с λ 400-550 нм (синяя и синезеленая часть спектра).

6.

• Фотосинтетический аппарат бактерий
локализован в ЦПМ и тилакоидах.
• Состоит из трех основных компонентов:
Светособирающие антенные комплексы
(пигменты бхл а, с, d, e, каротиноиды) –
поглощают энергию света и передают ее в
реакционные центры.
Фотохимические реакционные центры (РЦ) –
белково-пигментные комплексы, в них
происходит превращение электромагнитной
формы энергии в химическую.
Фотосинтетические электронтранспортные
системы (фЭТЦ) - состоят из переносчиков
электронов – цитохромов.

7. Механизм фотосинтеза

• Светособирающие пигменты поглощают энергию
света, которая передается в РЦ на бхл а.
• Молекула бхл а переходит в
электронновозбужденное состояние и окисляется
(фотоокисление), далее высокоэнергетический
электрон переносится молекулой хинона на фЭТЦ.
• Перенос электронов по фЭТЦ приводит к созданию
трасмембранного электрохимического градиента
протонов и последующему синтезу АТФ с
помощью мембранного фермента АТФ-синтетазы
(фотофосфорилирование).

8. Бесхлорофилльный фотосинтез галобактерий

• Очень древний тип фотосинтеза.
• Встречается только у галобактерий (солелюбивые
археи), живут в соленых водоемах при
концентрации NaCl от 12 до 32 % .
• В их ЦПМ содержится пигмент бактериородопсин,
который поглощает свет с длиной 412-570 нм.
• Бактериородопсин под действием света работает
как «протонная помпа», «перебрасывая» Н+ с
внутренней стороны ЦПМ на наружную.
• Возникает трансмембранный электрохимический
потенциал, разрядка которого приводит к синтезу
АТФ из АДФ и неорганического фосфата при помощи
АТФ-синтетазы.

9. Клетки галобактерий в виде плоских квадратов

10. Лентовидные клетки Halobacterium sp.

11. Красные колонии галобактерий среди кристаллов соли