Phototrophie

Question 1

Was sind Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen oxygener Photosynthese und anoxygener Photosynthese?

Answer 1

• Gemeinsamkeiten:
  
  • Energie zur Bildung von ATP kommt aus dem Licht
  • zum Aufbau von Zellmaterial wird Kohlenstoff von CO₂ (autotroph) oder organischen Verbindungen (heterotroph) genutzt
• Unterschied:
  
  • Um Reduktionskraft zur Generierung von NAD(P)H aus NAD⁺ (für Synthese Zellmaterial benötigt) zu erhalten werden verschiedene Quellen genutzt
  • Oxygen: H₂O → 1/2 O₂ Sauerstoff ist Abfallprodukt
    
    • Wasseroxidase-Komplex benötigt
  • Anoxygen: H₂S → S⁰ → SO₄^2- Sulfat oder andere Stoffe sind Abfallprodukte

Question 2

Was ist der Unterschied zwischen Chlorophyll und Bakteriochlorophyll?

Wie sind sie aufgebaut?

Answer 2

• Chlorophyll wird für oxygene Photosynthese genutzt
• Bakteriochlorophyll für anoxygene Photosynthese
  
  • nutzt langwelligeres Licht
• Grundstruktur Porphyrin mit Magnesium im Zentrum
• langkettiger Alkohol zur Verankerung in photosynthetischer Membran
• spezifische Substituenten machen unterschiedliche Chlorophylle aus
• diese und Proteinumgebung bestimmen Absorbtionsspektrum

Question 3

Warum gibt es so viele verschiedene Formen von Chlorophyll

Answer 3

• jedes Chlorophyll absorbiert Licht einer anderen Wellenlänge
• Phototrophe können so das Spektrum des LIchtes besser nutzen
• Phototrophe mit verschiedenen Chlorophyllen können so in einem Lebensraum zusammen existieren
• erlaubt effiziente Nutzung in geschichtetem Gewässer

Question 4

Wo sind photosyntetischen Membranen lokalisiert?

Answer 4

• durch Einschüren der Cytoplasmamembran (Purpurbakterien)
• die Plasmamembran selbst ist photosyntetisch (Heliobakterien)
• Chlorosome (grüne Bakterien)
• Thylakoidmembranen (wie bei Chloroplasten) (Cyanobakterien)
• intrazelluläre Membranstapel oder Vesikel

Question 5

Welche Lichtsammelkomplexe (Antennen) gibt es und welche Aufgabe haben sie?

Answer 5

• Chlorosome
• Phycobilisome
• “light-harvesting”-Komplexe
• reich an Chlorophyllen, absorbieren Licht und leiten die Energie an Reaktionszentren weiter

Question 6

Wie sind Chlorosome angeordnet und wo kommen sie vor?

Answer 6

• kommen in grünen NIcht-Schwefel-Bakterien vor
• funktionieren auch bei geringster Lichtintensität
  *

Question 7

Was sind Carotinoide und welche Aufgabe haben sie in Photorophen?

Answer 7

• lichtabsorbierende Moleküle mit langen konjug. π-System
• absorbieren überwiegend blaues Licht, für Färbung von Bakterien verantwortlich, da sie Farbe d. Chlorophyll überdecken
• Energie kann an Reaktionszentren weitergeleitet werde
• dienen aber eher als Schutz vor toxischen Sauerstoffspezies
• intensives Licht kann Photooxidationsreaktionen auslösen wobei reaktiver Singulettsauerstoff entsteht, welcher Photosyntheseapparat oxidieren und damit außer Funktion setzen kann