Аноксигенный фотосинтез - Anoxygenic photosynthesis

Сера используется в качестве восстановителя при фотосинтезе зеленых и серных бактерий.
1. Энергия в виде солнечного света.
2. Светозависимые реакции происходят, когда свет возбуждает реакционный центр, который отдает электрон другой молекуле и запускает цепь переноса электронов с образованием АТФ и НАДФН.
3. После выработки НАДФН цикл Кальвина[1] протекает так же, как при кислородном фотосинтезе, превращая CO
2 в глюкозу.

Бактериальный аноксигенный фотосинтез отличается от более привычного наземного растения кислородный фотосинтез по природе конечного восстановителя (например, сероводород вместо воды) и в побочных продуктах (например, элементарных сера вместо молекулярного кислорода).

Бактерии

Несколько групп бактерий могут проводить аноксигенный фотосинтез: зеленые серные бактерии (GSB), красные и зеленые нитевидные фототрофы (ФАПы, например, Хлорофлекси ), пурпурные бактерии, ацидобактерии, и гелиобактерии.[2][3]

Немного археи (например. Галобактерии ) захватывают световую энергию для метаболической функции и, таким образом, являются фототрофными, но, как известно, ни один из них не «фиксирует» углерод (то есть фотосинтезирует). Вместо рецептора типа хлорофилла и цепи переноса электронов белки, такие как галлородопсин, захватывают световую энергию с помощью дитерпены перемещать ионы против градиента и производить АТФ через хемиосмос в виде митохондрий.

Пигменты

Пигменты, используемые для анаэробного фотосинтеза, похожи на хлорофилл но отличаются молекулярными деталями и максимальной длиной волны поглощаемого света. Бактериохлорофиллы а через грамм максимально поглощать электромагнитное излучение в ближний инфракрасный в их естественной мембранной среде. Это отличается от хлорофилла а, преобладающего растения и цианобактерии пигмент, длина волны пика поглощения которого примерно на 100 нанометров короче (в красной части видимого спектра).

Центры реакции

У бактерий существует два основных типа анаэробных фотосинтетических цепей переноса электронов. Реакционные центры типа I, обнаруженные в GSB, Chloracidobacterium и Heliobacteria, и реакционные центры типа II, обнаруженные в ФАПы и пурпурные бактерии

Реакционные центры I типа

Цепь переноса электронов зеленых серных бактерий, например, присутствующих в модельном организме Chlorobaculum tepidum - использует центр реакции пара бактериохлорофиллов, P840. Когда свет поглощается реакционным центром, P840 переходит в возбужденное состояние с большим отрицательным потенциалом восстановления и, таким образом, легко отдает электрон бактериохлорофиллу 663, который передает его по электронной цепи. Электрон переносится через ряд электронных носителей и комплексов, пока не будет использован для восстановления НАД.+. Регенерация P840 осуществляется путем окисления сульфид-иона из сероводорода (водорода или двухвалентного железа) посредством цитохром c555[нужна цитата ].

Реакционные центры II типа

Хотя реакционные центры типа II структурно и последовательно аналогичны Фотосистема II (ФСII) в хлоропластах растений и цианобактериях известные организмы, проявляющие аноксигенный фотосинтез, не имеют области, аналогичной области кислород-выделяющий комплекс ПСII.

Цепь переноса электронов у пурпурных несерных бактерий начинается, когда центр реакции пара бактериохлорофиллов, P870, возбуждается от поглощения света. Возбужденный P870 затем подарить электрон к бактериофеофитин, который затем передает его ряду электронных носителей по электронная цепочка. В процессе он будет генерировать электрохимический градиент который затем может быть использован для синтеза АТФ с помощью хемиосмос. P870 должен быть регенерирован (восстановлен), чтобы он снова стал доступным для фотона, достигающего реакционного центра, чтобы начать процесс заново. Молекулярный водород в бактериальной среде - обычный донор электронов.

Рекомендации

  1. ^ Альберс, Сандра. Биология: понимание жизни. Jones and Bartlett Publishers, Inc. стр. 113. ISBN  0-7637-0837-2.
  2. ^ Дональд А. Брайант; Нильс-Ульрик Фригаард (ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Тенденции в микробиологии. 14 (11): 488–496. Дои:10.1016 / j.tim.2006.09.001. ISSN  0966-842X. PMID  16997562.
  3. ^ Candidatus Chloracidobacterium thermophilum: аэробная фототрофная ацидобактерия Дональд А. Брайант, Амайя М. Гарсия Костас, Джулия А. Мареска, Алин Гомес Макео Чу, Кристиан Г. Клатт, Мэри М. Бейтсон, Люк Дж. Таллон, Джессика Хостетлер, Уильям К. Нельсон , Джон Ф. Гейдельберг и Дэвид М. Уорд Science 27 июля 2007 г.: 317 (5837), 523-526. Дои:10.1126 / science.1143236