VL 15 Phototrophie Flashcards
Gruppen phototrophe Organismen (ohne Rhodopsingabhängige Spezies) -> Anoxygene Photosynthese: 1 Photosystem
- Schwefelfreie Purpurbakterien (Phylum Proteobacteria, z.B. Rhodospirillum)
- Schwefelpurpurbakterien (Phylum Proteobacteria, z.B. Chromatium)
- Grüne Schwefelbakterien (Phylum Chlorobi, z.B. Chlorobium)
- Chloroflexus-Gruppe (Phylum Chloroflexi)
- Heliobakterien (Phylum Firmicutes, Klasse Clostridia)
Gruppen phototropher Organismen (ohne Rhodopsin-abhängige Spezies) -> Oxygene Photosynthese: 2 Photosysteme
- Cyanobakterien
* Pflanzen
Photosynthese
Allgemein: CO2+ H2A -> (Licht) + H2O + 2A
- Lichtreaktion : Licht und e- Donator werden auf ATP/NADPH übertragen
- Dunkelreaktion: CO2 zu Zellsubsttanz
Photosynthes Pflanzen,Cyanobakterien
CO2 + 2H2O -> (Licht) + H20 + O2
Anerobe Bakterien
CO2 + H2S -> (Licht) + H2O + 2 S
Phototropie
ADP + Pi -> (Licht) ATP
Gemeinsamkeiten Photo- und Chemotrophie
- Elektronentransportkette
- Elektrochemisches Mebranpotential
- ATP- Bildung durch Elektronentransportphosphrylierung (ETP)
Wandlung von Lichtenergie und ATP-Synthese
Lichtenergie -> Absorption und Transffer zum Photochemischen Reaktionszentrum -> Anregung bestimmter Valenzelektronen (Ladungstrennung) -> Nutzung der Energie des angerten Elektrons (deltaE) als freie Energie (deltaG) -> Konservierung von delta G in Form von delta p -> ATP-Synthese
Pigmente der Photosynthese
- Chlorophyll a
- Bacteriochlorophyll a
Spektrale Absorptionskurve ->Strategien
- Unterschiedliche Lichtqualitäten nutzen
- Licht effektiv nutzen (Antennensysteme)
- Anerobe,sulfidreiche Bereiche nutzen
- > Verschiedene Spektren von Algen die in unterschiedlicher Tiefe leben
Freie Energie von Lichtquanten
E(LG) = hv
ungefähr 1,55 V/ e-
E λ < 1µm : ausreichend für 1 ATP/LQ (0,3 < η < 0,4)
Elektronentransfer im photochemischen Reaktionszentrum
Proteine: L (32 kDa), 5 TMH M (32 kDa), 5 TMH H (26 kDa), 1 TMH Tetrahäm-Cyt. c
Kofaktoren: 4 BChl b 2 BP b 1 Fe 2 Chinone (Qa, Qb)
TMH: transmembrane Helix
Lichtsammelapperat
- nur 1% des BChl ist in Reaktionszentren organisiert
- Flächenvergrößerung und Zuführung der Energie von Licht kürzerer Wellenlängen • Energietransfer im ps-Bereich
- Ringförmige Komplexe mit BChl a und Carotinoiden, z.B. LHC1 und LHC2 von Purpurbakterien
Bakterieller photosynthetischer Elektronentransport (Purbakterien, Chloroflexus)
- Revertierter ET zu NAD+
- Aerobe Atmung im Dunkeln -Elektronendonoren: H2, HS-, Malat, Succinat ->Reaktionszentrum ortholog zu PS II der Pflanzen
Bakterieller photosynthetischer Elektronentransport ( Chlorobium, Heliobacterium)
- Kein revertierter ET zu NAD+ nötig
- Obligat anaerob
- Elektronendonatoren : H2,HS-,S2O32- (lithothrop)
- > Reaktionszentrum ortholog zu PS O der Pflanze
Schwefelfreie Purpurbakterien
-Rhodospirillum rubrum
-Rhodomicrobium vannielii
-Rhodopila
-Rhodocylcus
-> Einfache Anreicherung in Mineralmedium mit Malat und anoxischer Inkubation mit Seewasser im Licht (evtl. ohne gebundene Stickstoffquelle).
Vorlesung
Schwefel-Purpurbakterien (Purpur-Schwefelbakterien)
- > Oxidation von H2S, elementarem Schwefel oder Thiosulfat (S2O32-)
- Chromatium oekenii
- Thiospirillum jenense
- Thiocapsa
- Thiopedia rosea
- Ectothiorhodospira mobilis
Intra- und Extrazelluläre Bildung von Schwefelkügelchen
- Intermediärer S° intrazellulär Chromatium-Gruppe
- Intermediärer S° extrazellulär Ectothiorhodospira-Gruppe
Grüne Schwefelbakterien: Chlorobium
- > Chlorobium limicola
- Obligat anaerob
- obligat photolithoautotroph
- H2S als Elektronendonor (Intermediärer S° außerhalb der Zelle gelagert) Obligat anaerob
- Spezielle Lichtsammelkomplexe: Chlorosomen (ermöglichen Wachstum in großen Tiefen)
Syntrophe Assoziation
Acetat- + 4 [S] + 2 H2O -> 2 CO2 + 4 HS- + 3 H+
-gegenseitige positive Beeinflussung des Wachstums von (Mikro-)Organismen durch den Austausch von Substraten oder Wachstumsfaktoren
Phototrophe Konsortien
Farbloses, bewegliches -Zentralbakterium mit aufgelagerten Chlorosomen-haltigen grünen Schwefelbakterien als Epibionten
-Konsortien zeigen Phototaxis und synchrone Zellteilung
Gattung Chloroflexus (Phylum Chloroflexi)
Photooragno(hetero)throph oder Photolithoautothroph oder Chemoorganotroph je nach Umgebung
Photosynthetischer Elektronentransport in Cyanobakterien und Chloroplasten
1.e- durch Licht auf Photosystem I (P680)
2. auf P680*
3. über Chinon (Cytb6 f Plastocyanin [Cyt c] )
4. auf Photosystem 1 (P700)
5. auf P700*
6. Auf Fe/S Ferredoxin
7. auf NADPH
H2O + NADP+ -> 0,5 O2 + NADPH + H+
Einordnung in fünf morphologische Gruppen (Cyanobakterien)
- Einzelzellige (Stäbchen oder Kokken) – Synechococcus, Synechocystis
- Einzelzellige mit multipler Teilung (Baeocyten) – Pleurocapsa, Dermocarpa
- Fädige ohne Scheiden, mit Heterocysten – Nostoc, Anabaena, Lyngbia, Scytonema
- Fädige mit Scheiden, ohne Heterocysten – Oscillatoria, Trichodesmium, Spirulina
- Verzweigte filament-bildende, mit Heterocysten – Stigonema, Fischerella
