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Physiologie der Mikroorganismen > VL 15 Phototrophie > Flashcards

VL 15 Phototrophie Flashcards

1
Q

Gruppen phototrophe Organismen (ohne Rhodopsingabhängige Spezies) -> Anoxygene Photosynthese: 1 Photosystem

A
  • 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)
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Q

Gruppen phototropher Organismen (ohne Rhodopsin-abhängige Spezies) -> Oxygene Photosynthese: 2 Photosysteme

A
  • Cyanobakterien

* Pflanzen

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3
Q

Photosynthese

A

Allgemein: CO2+ H2A -> (Licht) + H2O + 2A

  • Lichtreaktion : Licht und e- Donator werden auf ATP/NADPH übertragen
  • Dunkelreaktion: CO2 zu Zellsubsttanz
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4
Q

Photosynthes Pflanzen,Cyanobakterien

A

CO2 + 2H2O -> (Licht) + H20 + O2

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5
Q

Anerobe Bakterien

A

CO2 + H2S -> (Licht) + H2O + 2 S

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6
Q

Phototropie

A

ADP + Pi -> (Licht) ATP

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7
Q

Gemeinsamkeiten Photo- und Chemotrophie

A
  • Elektronentransportkette
  • Elektrochemisches Mebranpotential
  • ATP- Bildung durch Elektronentransportphosphrylierung (ETP)
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8
Q

Wandlung von Lichtenergie und ATP-Synthese

A

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

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9
Q

Pigmente der Photosynthese

A
  • Chlorophyll a

- Bacteriochlorophyll a

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10
Q

Spektrale Absorptionskurve ->Strategien

A
  • Unterschiedliche Lichtqualitäten nutzen
  • Licht effektiv nutzen (Antennensysteme)
  • Anerobe,sulfidreiche Bereiche nutzen
  • > Verschiedene Spektren von Algen die in unterschiedlicher Tiefe leben
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11
Q

Freie Energie von Lichtquanten

A

E(LG) = hv
ungefähr 1,55 V/ e-
E λ < 1µm : ausreichend für 1 ATP/LQ (0,3 < η < 0,4)

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12
Q

Elektronentransfer im photochemischen Reaktionszentrum

A

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

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13
Q

Lichtsammelapperat

A
  • 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
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14
Q

Bakterieller photosynthetischer Elektronentransport (Purbakterien, Chloroflexus)

A
  • Revertierter ET zu NAD+
  • Aerobe Atmung im Dunkeln -Elektronendonoren: H2, HS-, Malat, Succinat ->Reaktionszentrum ortholog zu PS II der Pflanzen
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15
Q

Bakterieller photosynthetischer Elektronentransport ( Chlorobium, Heliobacterium)

A
  • Kein revertierter ET zu NAD+ nötig
  • Obligat anaerob
  • Elektronendonatoren : H2,HS-,S2O32- (lithothrop)
  • > Reaktionszentrum ortholog zu PS O der Pflanze
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16
Q

Schwefelfreie Purpurbakterien

A

-Rhodospirillum rubrum
-Rhodomicrobium vannielii
-Rhodopila
-Rhodocylcus
-> Einfache Anreicherung in Mineralmedium mit Malat und anoxischer Inkubation mit Seewasser im Licht (evtl. ohne gebundene Stickstoffquelle).
Vorlesung

17
Q

Schwefel-Purpurbakterien (Purpur-Schwefelbakterien)

A
  • > Oxidation von H2S, elementarem Schwefel oder Thiosulfat (S2O32-)
  • Chromatium oekenii
  • Thiospirillum jenense
  • Thiocapsa
  • Thiopedia rosea
  • Ectothiorhodospira mobilis
18
Q

Intra- und Extrazelluläre Bildung von Schwefelkügelchen

A
  • Intermediärer S° intrazellulär Chromatium-Gruppe

- Intermediärer S° extrazellulär Ectothiorhodospira-Gruppe

19
Q

Grüne Schwefelbakterien: Chlorobium

A
  • > 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)
20
Q

Syntrophe Assoziation

A

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

21
Q

Phototrophe Konsortien

A

Farbloses, bewegliches -Zentralbakterium mit aufgelagerten Chlorosomen-haltigen grünen Schwefelbakterien als Epibionten
-Konsortien zeigen Phototaxis und synchrone Zellteilung

22
Q

Gattung Chloroflexus (Phylum Chloroflexi)

A

Photooragno(hetero)throph oder Photolithoautothroph oder Chemoorganotroph je nach Umgebung

23
Q

Photosynthetischer Elektronentransport in Cyanobakterien und Chloroplasten

A

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+

24
Q

Einordnung in fünf morphologische Gruppen (Cyanobakterien)

A
  1. Einzelzellige (Stäbchen oder Kokken) – Synechococcus, Synechocystis
  2. Einzelzellige mit multipler Teilung (Baeocyten) – Pleurocapsa, Dermocarpa
  3. Fädige ohne Scheiden, mit Heterocysten – Nostoc, Anabaena, Lyngbia, Scytonema
  4. Fädige mit Scheiden, ohne Heterocysten – Oscillatoria, Trichodesmium, Spirulina
  5. Verzweigte filament-bildende, mit Heterocysten – Stigonema, Fischerella
25
Q

Vorgänge in Heterocysten

A
  • Kein Photosystem II in Heterocysten.
  • „Fütterung“ der Heterocysten durch die CO2-fixierenden Nachbarzellen.
  • Kompartimentierung.
26
Q

Cyanobakterien bilden Phycobiline

A
  • Lineare (offenkettige) Tetrapyrrol-Antennenpigmente (Phycocyanin, Phycoerythrin, Allophycocyanin)
  • Absorbieren beide in der „Grün-Lücke“ der Chlorophylle
  • Assemblierung zu großen Antennenstrukturen: Phycobilisomen
27
Q

Phycobilisomen-Struktur

A

Energiefluß: Phycocyanin

-> Allophycocyanin ->Chlorophyll a

28
Q

Toxin-Produktion durch Cyanobakterien

A

• Cyclisches Heptapeptid • Zellschädigung durch Hyperphosphorylierung von Proteinen, da bestimmte Proteasen gehemmt werden

Physiologie der Mikroorganismen (22 decks)

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