VL 8 Phototrophe Bakterien

Question 1

Was bedeutet Phototrophie und welche Arten gibt es ?

Answer 1

Phototrophie – Licht ist Energiequelle
o Photoheterotrophe nutzen organischen Kohlenstoff
o Photoautotrophe nutzen CO2

Anoxygene (Purpru-&Grüne Bakterien):
Oxygene (Cyanobakt., Algen, grüne Pflanzen): Reduktionskraft von H2O (?)

Question 2

Cyanobakterien- Eigenschaften

Answer 2

Cyanobakterien:
PS I+II
Pigmente: Chl a , in manchen Fällen Chl b
Co2 Fixierung: über den Calvin-Zyklus
Elektronendonator: H20 -> bilden O2
Antennen: Thylakoid-Stapel
Ernährungsweise: photoautotroph, lithoautotroph
fakultativ chemotroph

Question 3

Anoxygen phototrophe Bakterien

Answer 3

nur ein Photosystem, ähnelt dem PS I oder PS II,
bilden KEIN O2

Beispiele:
Schwefelpurpurbakterien, schwefelfreie Bakt, grüne Schwefelbakt, grüne Nichtschwefelbakt, Heliobakterien

Question 4

Schwefelpurpurbakterien

Answer 4

Obligat photolithotroph
 PS II ohne Wasserspaltung
Pigmente: BChl a,c
 CO2-Fixierung über Calvin-Zyklus
 Elektronendonator ist H2S / organ. Verbindungen

Question 5

schwefelfreie Purpurbakterien

Answer 5

Photo/chemo, litho/organo, hetero-/autotroph
können alles sein
Co2 Fixierung über Calvinzyklus

Question 6

grüne Schwefelbakterien

Answer 6

obliat photoautotroph
 PS I
Pigmente:
 CO2-Fixierung über TCA-Zyklus (reduktiver Zitronensäurezyklus)
 Elektronendonator ist H2S

Question 7

grüne Nichtschwefelbakterien

Answer 7

photoautotroph/-heterotroph, chemoorganoheterotroph
 PS II ohne Wasserspaltung
 CO2-Fixierung über 3-Hydroxypropionat-Bizyklus
 Elektronendonator ist H2 / organ. Verbindungen

Question 8

Heliobakterien

Answer 8

PS I
 Keine CO2-Fixierung -> Photoorganoheterotroph
obligat anaerob
 Elektronendonatoren sind organische Verbindungen

Question 9

Wozu hat der Photosyntheseapparat Pigmente mit unterschiedlichen
Absorptionseigenschaften?

Answer 9

=> erlaubt die effiziente Nutzung des Lichts in geschichteten Gewässern

Question 10

Stratifizierter eutropher See

Answer 10

oberer Teil: oxisches Epilimnion. hier oxygene Photosynthese &chemolithotrophe Oxidation
benötigte Mineralien kommen aus dem Sedíment

unterer Teil: Hypolimnion
oberste Schicht:
Primärproduktion & oxygene Photosynthese -> durch Grünalgen und Cyanobakterien

2. Schicht: “Sekundärproduktion” & Abbau und Wiederverwertung -> durch Purpurbakterien
3. Schicht: Metalimnion=Sprungschicht
4. Schicht:
   sekundäre Primärproduktion & anoxygene Photosynthese -> durch Grüne phototrophe Bakt.

Sediment:
Anaerobe Zersetzung, Gärung, Sulfatreduktion, Methanbildung

Question 11

Lokalisierung der photosynthetische Pigmente

Answer 11

In den verschiedenen Gruppen sind photosynthetische Pigmente in der Cytoplasmamembran, in
Thylakoiden, intrazellulären Membranstapeln oder Vesikeln oder in Chlorosomen lokalisiert

Question 12

Cyanobakterien-Zellmorphologie

Answer 12

a: Einzeller
b: Kolonie bildende
c: filamentöse: homogene Filamente
d: filamentöse und untersch. differenzierte Zellen (Heterocystisch)
-e: filamentös verzweigt

Question 13

Zelldifferenzierung bei fädigen Cyanobakterien

Answer 13

Fädige Cyanobakterien
- Akineten = Dauerformen (Ruhestadien, heruntergefahrener Stoffwechsel)
- Heterocysten = Zellen für N2-Fixierung (Reduktion von N2 zu Ammoniak durch Nitrogenasen) (dickwandig um O2 auszusperren und PS II ist inaktiviert) (Glutamin wird in benachbarte Zellen transportiert)
- Hormogonien = dienen der Verbreitung

Question 14

ökologisch Auswirkungen von Cyanobakterien

Answer 14

Wasserblüten: toxisch

Question 15

Cyanobakterielle Symbiosen

Answer 15

-mit Hornmoosen
-mit PalmFarnen in Korallenwurzeln
-zw. Blattzellen des Wasserfarns
-intrazelluläre Symbiose mit Gunnera

Question 16

Gewässertiefe und Bakterien

Answer 16

Lösung: untersch. spektrale Absorptionsspektren und -maxima
Grünalge & Cyanobakterien:

Purpurbakterien unter Sprungschicht:
im langwelligen Bereich, werden noch ausreichend mit Licht versorgt wegen Bakt Chl b

grüne phototrophe Bakt ganz unten:
Absorptionsmaximum in Lücke zu den über ihnen