Mecanismul fotosintezei anoxigene

Fotosinteza este procesul de conversie a energiei luminoase, conducând la sinteza ATP și formarea unui agent reducător (NADP # 8729; H2), necesar pentru fixarea CO2. și sinteza conexă a componentelor celulare.







Fotosinteza anoxigenă (bacteriană) diferă semnificativ de fotosinteza plantelor superioare:

1. Apa aici nu poate servi ca un donator de hidrogen și, prin urmare, o astfel de fotosinteză nu este însoțită de eliberarea de O2.

2. donatorii de hidrogen folosesc H2S; H2 sau compuși organici.

Aparatul fotosintetic este format din trei componente principale:

1. Sistemele de antene de recoltare a luminii sunt necesare pentru captarea luminii. Acestea constau în pigmenți recoltați de lumină absorbind energia luminoasă și transferându-i în centrele de reacție. Funcția "antenei" este realizată prin pigmenți: bacterioclorofilele a, c, d, e, precum și carotenoidele. În unele bacterii purpurii care conțin bacterioclorofilă în. funcționează și ca "antena". Pigmenții de recoltare de lumină sunt aranjate sub formă de complecși cu molecule sau proteine ​​și sunt localizate în MTC și derivații săi - tilacoid (in bacterii purpurii) sau chlorosomes (bacterii verzi y) sau CPM (y geliobaktery).

2. Centrele de reacție fotochimice (RCs) sunt complexe transmembranare de proteine-pigmentare. localizate în thylakoide sau MTC. În RC, forma electromagnetică a energiei este transformată într-o formă chimică.

RC include un prim donor de electroni, un acceptor de electroni primari, un acceptor de electroni secundari, un donator de electroni secundari, precum și carotenoide și proteine ​​specifice.

Donorul principal de electroni este întotdeauna formobacteriochlorofilul cu lungime de undă lungă.

acceptor de electroni primar este diferit în diferite grupe de bacterii fototrofice: poate fi un BCL (y sulf verde) și bacteriofeofitină sau (sulf purpuriu y și non-sulf).

Natura acceptorului de electroni secundari este, de asemenea, diferită pentru diferite grupuri: poate fi ubiquinonă. sau menacinonă (ca în bacteriile purpurii) sau centrele de fier-sulf (în bacteriile cu sulf verde). Ele pot fi una sau mai multe.

În rolul unui donator de electroni secundari sunt citocromii de tipul c.

3. A treia componentă a aparatului fotosintetic este sistemele fotosintetice de transport al electronilor. Asigurați transferul de electroni, cuplat cu stocarea de energie în moleculele de ATP. Se compune din purtători de electroni - citocromi. [Cytochromii sunt proteine ​​care conțin grupuri protetice de fier-porfirină] Lanțurile de transport electronice sunt localizate în membrane (timolacoide sau CPM).

Să luăm în considerare mecanismul de fotosinteză în bacteriile purpurii.

Pigmenții de recoltare de lumină în bacterii mov: cu BCL, d, e și carotenoizi absorb energia luminii, care este transferat la centrul de reacție la bacterioclorofila a. bacterioclorofilă molecula devine electronic stare și oxidată excitat (expus la fotooxidare), dând un electron printr-un număr de alți pigmenți - (. bacterioclorofilă bacteriofeofitină) acceptori primare la ubiquinone - acceptor de electroni secundar. Ubiquinona este bine legată de membrană: o coadă lungă hidrofobă păstrează ubiquinona în membrană.







Plastochinona se găsește în plastidele de plante. [Quinona este un compus carbonil ciclic, conține două grupări carboxil.]

Ca rezultat al fotooxidării, molecula bacterioclorofilă este din nou capabilă să accepte electroni. (în ea se formează o "gaură" încărcată pozitiv, care are o mare afinitate pentru electroni). molecula de recuperare bacterioclorofilă apare prin captura de electroni de la cea mai citocrom c - un donor de electroni secundar (purtător de electroni este donor de electroni slab). Acest lucru previne revenirea electronului la bacteriochlorofil.

Din RC, electronul de înaltă energie este transferat de o moleculă de chinonă liberă în rețeaua de transport de electroni, care este situată în imediata apropiere a RC. Se face o distincție între căile ciclice și non-ciclice de transfer de electroni de-a lungul lanțului de transport electric.

Bacteriile purpurii sunt caracterizate printr-o cale ciclică de transfer de electroni. În acest caz, electronul este transmis prin purtători de electroni de-a lungul lanțului de transport electric și se întoarce la "locul" în molecula bacterioclorofilă (acum cu energie redusă). Transferul fotosintetic de electroni duce la crearea unui gradient de proton electrochimic trampembran și la sinteza ulterioară a ATP de către sintetaza enzimei membrane ATP. În procesul de fotosinteză, energia luminii este transformată în electrochimie și apoi în forma chimică a energiei (se formează ATP). Acest proces se numește fotofosforilare.

În plus față de celula ATP, este necesar un reducant în scopuri biosintetice. Fototrofii ca sursă de C folosesc în principal CO2. CO2 este redus la carbohidrați, proteine, lipide, din care sunt apoi construite componentele structurale ale celulei.

În transportul de electroni ciclic (pentru magenta, bacterii filamentoase verzi) pentru a forma o reducere a NAD (P) # 8729; H2 necesar donor de electroni exogene. Pentru aceste scopuri, bacterii sulf purpurii folosind Compusul: H2 S, S, tiosulfatul (S2 O3 2 # 1471;), SO3 sulfit 2 # 1471; sau H2 sau compuși organici. Electronii proveniți de la donatorii exogeni sunt transferați la NAD + (și ferredoxin), care este redus la NAD # 8729; H2. Transferul de electroni are loc în raport cu gradientul electrochimic datorită energiei generate în timpul transportului ciclic. Apoi NAD # 8729; H2 este transformat în NAD (F) # 8729; H2 de către enzima transhidrogenază.

Calea non-ciclică a transferului de electroni se găsește în bacteriile verzi. Este după cum urmează: un electron detașat de molecula bacterioclorofilă RC nu se restituie și este transmisă la acceptor primar (bacteriofeofitină), apoi transmise prin intermediul purtătorilor cu lanț elektorontransportnoy oxidat la NAD +. care este restaurat la NAD # 8729; H2.

Dar bacteriile verzi au nevoie, de asemenea, de donori de electroni exogeni (H2S, etc.) - pentru a restabili bacterioclorofilul centrelor de reacție.

Asimilarea dioxidului de carbon în bacteriile purpurie are loc în ciclul Calvin - un ciclu fosfat de pentoză reducător (ca și în plantele verzi). Acceptorul de CO2 în acest ciclu este o moleculă de pentoză activată (ribuloză-1,5-fosfat). Enzima catalizează o reacție ribulozodifosfatkarboksilaza de baleiaj pentoză CO2 și scindarea ulterioară a rezultat hexoza moleculei în două acid 3-phosphoglyceric, care este apoi supus la o serie de reacții enzimatice succesive care conduc la formarea de molecule de glucoza.

În bacteriile verzi, absorbția de CO2 are loc în ciclul Arnon (un ciclu de reducere a acizilor tricarboxilici). În același timp, CO2 este acceptat prin acizi organici (PVK, PEP), rezultând formarea SHCHK (acid oxaloacetic) - produsul final al ciclului.

Reacția totală a fotosintezei bacteriene utilizând hidrogen sulfurat poate fi exprimată prin următoarea ecuație:

unde (CH2O) este formula generalizată org. in-va, format din CO2.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: