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3. Semester Mikrobiologie > Vorlesung 8. > Flashcards

Vorlesung 8. Flashcards

Bakterien Photosynthese Bedeutung für globale C-Kreisläufe Systematik Mechanismen Archaelle Photosynthese??

1
Q

Welche Bakterien haben Photosystem I?

A
  • Cyanobakterien I (und II)
  • Grüne Schwefel
  • Heliobakterien
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Q

Welche Bakterien haben Photosystem II?

A
  • Cyanobakterien II (und I)
  • Grüne Nichtschwefel
  • Purpurbakterien
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3
Q

Welche beiden Formen der Photosynthese gibt es?

A
  • oxygene

- anoxygene

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4
Q

Wozu führt die oxygene Photosynthese und wer führt sie durch?

A
  • Oxidation von Wasser zu Sauerstoff
    1. Cyanobakterien (z.B. Synechococcus, Oscillatoria, Nostoc)
      1. Prochlorophyten (z.B. Prochloron, Prochlorothrix)
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5
Q

Wozu führt die anoxygene Photosynthese und wer führt sie durch?

A

-Energiegewinn durch Licht
-1. Purpurbakterien
A. Nichtschwefel-Purpurbakterien (z.B. Rhodobacter, Rhodospirillum)
B. Schwefel-Purpurbakterien (z.B. Chromatium, Thiocapsa)
2. Grüne Bakterien
A. Grüne Schwefelbakterien (z.B. Chlorobium, Chloronema)
B. Grüne Nichtschwefelbakterien (z.B. Chloroflexus, Heliothrix)
3. Heliobakterien (z.B. Heliobacterium, Heliobacillus)

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6
Q

Info Prochlorococcus sp.

A
  • 10²⁷ Zellen Weltweit

- produziert 20 % Sauerstoff in der Atmosphäre

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7
Q

Phototrophe Bakterien und Photosynthese was machen sie?

A

-Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie
-Einer der wichtigsten biologischen Prozesse auf der Erde
-Freie Energie, die in biologischen Systemen verbraucht wird, entstammt
dem Sonnenlicht
-Früh in der Evolution entwickelt

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8
Q

Allgemeines Prinzip der Photosynthese

A

-Umwandlung von Lichtenergie erfolgt bei allen photosynthetisch
aktiven Organismen nach dem gleichen Prinzip und die
beteiligten Komponenten sind ähnlich

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9
Q

3 Typen von photosynthetisch-aktiven Pigmenten

A
  1. Chlorophylle und Bacteriochlorophylle
  2. Carotinoide
  3. Phycobiline
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10
Q

Warum haben phototrophe Bakterien mehrere Arten von Bakterienchlorophyll die Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge absorbieren?

A
  • mehr Energie des elektromagnetischen Spektrums kann genutzt werden
  • Zur Energiegewinnung kann nur absorbierte Lichtenergie verwendet werden –> mehrere phototrophe Arten in einem Habitat koexistieren –> jeder andere Wellenlänge
  • Pigmentvielfalt erlaubt die Besetzung unterschiedlicher ökologische Nischen
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11
Q

Aufbau Bakterienchlorophyll:

A
  • Mg im Komplex

- veränderte Bakterienchlorophylle haben andere Reste

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12
Q

Unterschied Bakterienchlorophyll a und Chlorophyll a:

A
  • Absorbtionsspektrum Bakterienchlorophyll a mehr im UV und IR-Bereich wegen marinen/ auquatischen Lebensraum
  • Chlorophyll a mehr im blauem bis normal rot (nicht infrarot)
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13
Q

Was geht noch einher, wenn Chlorophyll besitzt wird und wer macht es?

A
  • oxygene Photosynthese
  • Pflanzen, Cyanobakterien
  • Häufigsten Chlorophyll a und b
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14
Q

Was geht noch einher, wenn Bakterienchlorophyll besitzt wird und wer macht es?

A
  • anoxygene Photosynthese
  • Purpur-Heliobakterien, grüne Bakterien
  • enthalten ein oder mehrere Bakterienchlorophylle (a, b, c, d, e, g)
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15
Q

Was sind Carotinoide?

A

ØPolyene meistens Tetraterpenoide Hydrophob, fest in die Membran eingebettet
ØEng mit den Chlorophyllen assoziiert
ØCarotinoide sind gelb, rot, braun oder grün (Organismenfarbe)
ØAbsorbieren blaues Licht
ØWeit verbreitete Hilfspigmente - keine direkte Beteiligung an der
Photohosphorylierungsreaktion

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16
Q

Welche Funktion haben Carotinoide?

A
  1. Lichtsammlung und Energieübertragung zum Reaktionszentrum

2. Photoprotektives Agens

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17
Q

Woher hat Carotinoid seine Farbe?

A

-konjugierte DB

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18
Q

In welchem Organell findet bei den Pflanzen die Photosynthese statt?

A

-Chloroplasten

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19
Q

Wie wird das photosynthetische Membransystem bei Pflanzen genannt?

A

-Thylakoide

20
Q

Worin sind die photosynthetischen Pigmente bei Bakterien integriert?

A

-in einem internen Membransystem

21
Q

Aufbau von bakteriellen photosynthetischen

Membransystemen

A
  1. Einstülpung der Cytoplasmamembran bei Purpurbakterien
  2. Die Cytoplasmamembran bei Heliobakterien
  3. Cytoplasmamembran und spezialisierte nicht von einer
    Elementarmembran umschlossene Strukturen (Chlorosomen)
    bei Grünen Bakterien
  4. Thylakoidmembranen bei Cyanobakterien
22
Q

Was gibt es bei Bakterien nicht in Bezug darauf wo die Photosynthese stattfindet?

A

-Chloroplasten

23
Q

Welche Bakterien wachsen von allen Phototrophen bei geringsten Lichtintensitäten?

A

-Grüne Bakterien

24
Q

Was bildet Rhodobacter capsulatus nach Wegnahme von Glucose und lichtanschalten aus?

A

-Bildet Membranstapel

25
Schema Elektronenfluss anoxygener Photosynthese von Prupurbakterien:
- E-Anregung P870 - an Bph - QA - QB - QPool - von dort keine direkte NADH-Produktion --> E0 ist nicht negativ genug zum reduzieren - Cyt bc1 - Cyt c2 --> externe Elektronendonatoren H2S, S2O32-, S0, Fe2+ - zurück zu P870 --> ATP-Bildung durch zyklische Photophosphorylierung - zyklischer Elektronentransport erzeugt protonenmotorische Kraft
26
Wie wird NADH Erzeugt bei anoxygenen Photosynthese von Purpurbakterien?
- durch energieabhängigen reversen Elektronentransport | - durch protonenmotirische Kraft getrieben
27
Unterschied Heliobakterien zu Purpurbakterien Elektronenfluss bei der anoxygenen Photosynthese:
- besitzt Akzeptorprotein FeS elektronegativer als Chinon (Purpur) - können NADH über F (Ferredoxin) generieren - -> Eöektronenpotential groß genug - Purpurbakterien müssen das rückwärts machen
28
Wofür spricht der Vergleich Helio mit Purpurbakterien?
- Heliobakterien aus Lichtreaktion ATP und Reduktionskraft | - Purpurbakterien nur ATP als direktes Produkt Lichtreaktion
29
Oxygene Photosyntheseverlauf mit PS I und II:
-Übertragung eines Elektrons vom Akzeptor des PS II (PC) zum P700 erzeugt protonenmotirische Kraft -ATP-Bildung nicht durch zyklische Photophosphorilierung; e- wandert nicht zurück zum P680 -Unter bestimmten Bedingungen (z.B. NADPH vorhanden) führen einige Cyanobakterien eine zyklische Photophosphorylierung nur mit PS I durch Elektronendonor ist wie bei der anoxygenen Photosynthese häufig H2S
30
Organisation der Gene für die Photosynthese
- Photosynthesegene sind bei Purpurbakterien in Superoperons angeordnet - Genexpression wird nur unter anaeroben Bedingungen angeschaltet - O2 unterdrückt Genexprssion
31
Info Cyanobakterien:
-mit PS Typ I und Typ II -Gattungen: Anabaena, Fisherella, Spirulina, Prochloron -Chlorophyll a (b) -PS I und II -Phycobilisomen und Antennenpigmente -Elektronendonatoren: H20 -Prinzipiell autotrtroph; aber viele Arten auch fakultativ chemotroph -Oft Carboxysomen -Prochloron sehr ähnlich zu Chloroplasten; höchste Ähnlichkeit in Cyanophora paradoxa (Süsswasseralge)
32
Info Nichtschwefel-Purpurbakterien:
- z.B. Rhodobacter, Rhodospirillum - Bacteriochlorophylle a und b (805-890 nm), Carotinoide - Elektronendonatoren: H2, organische Verbindungen - photoorganotroph; CO2-Fixierung durch Calvin-Zyklus - Wachstum im Dunkeln durch Gärung; - Oft mixotrophes Wachstum; metabolisch sehr vielfältig - Alpha- und beta-Proteobakterien
33
Info Schwefel-Purpurbakterien:
- z.B. Thiocapsa, Chromatium - Bacteriochlorophylle a und b (1020-1040 nm), Carotinoide - Elektronendonatoren: H2S, H2, org. Verbindungen - photoautotroph; CO2-Fixierung durch Calvin-Zyklus - Obligat phototroph! - Gamma-Proteobakterien - H2S wird zu S0 oxidiert und in der Zelle gelagert!
34
Info Grüne Schwefelbakterien:
- z.B. Chlorobium, Chloronema PS Typ I - Bacteriochlorophylle a, c, d und e (716-760 nm), Chlorophyll a-Formen, Carotinoide - Chlorosom - Elektronendonatoren: H2, H2S - photoautotroph; CO2-Fixierung durch reduktiven TCC
35
Info Grüne Nichtschwefelbakterien:
-z.B. Chloroflexus, Heliothrix PS Typ II
36
Info Heliobakterien:
- z.B. Heliobacillus, Heliobacterium PS Typ I - Bacteriochlorophyll g (788 nm), Hydrochlorophyll a - Elektronendonatoren: organische Verbindungen - Obligat photoheterotroph; Gärungen im Dunkeln - Gram-negativ; aber Gram-positive Zellwand! - CO2-Fixierungsmechanismus nicht bekannt?
37
Photosynthese bei Archaea:
- einige Arten extrem halophiler Archaea (Halobakterium) können lichtvermittelte ATP-Synthese ohne Chlorophyll-Pigmente betreiben - Halobakterium rote Farbe von Bacterioruberinen und Bacteriorhodopsin
38
Info Bacterienrhodopsin
- ähnelt dem Sehpigment des Auges Rhodopsin | - mit Bacterienrhodpsin ist ein Retinal-Molekül konjugiert, welches Licht bei 570nm absorbieren kann
39
Modell der lichtvermittelten Bacterienrhodopsin-Protonenpumpe:
Licht 570 nm überführt protonierte Retinal von trans in cis Form -von Protonentranslokation nach außen begleitet--> Aufbau protonenmotorische Kraft => ATP-Synthese
40
Funktionen von Bakterienrhodopsin?
- ermöglicht langsames anaerobes Wachstum durch lichtvermittelte ATP-Synthese unter Nährstoffbedingunegn, bei denen keine Energieerzeugung möglich ist - bei einigen Arten Funktion eines lichtgetriebenen Na+/H+ Antiporters
41
Wofür Rubisco?
Das alle photosynthetisch aktiven Bakterien und Pflanzen Kohlenstoff aufnehmen können -besteht aus 8 UE, Hexadecamer
42
Archaea und Rubisco:
-Archaea haben Carboxysome --> Speicher für inaktives Rubisco
43
Welche 6 bekannten Wege gibt es CO2 zu fixieren?
- Calvin-Benson-Bassham-Zyklus (Calvin-Zyklus) --> autotrophe Bakterien - Reduktiver TCC --> grüne Schwefelbakt.... - Reduktiver Acetyl-CoA-Weg (Wood–Ljungdahl Pathway) --> Sulfatreduzierer - 3-Hydroxypropionat-Weg --> schwefelfreies grünes Bakterium
44
Kohlenstofffixierung grüne Schwefelbakterien Chlorobium:
- der umgekehrte Cirtronensäurezyklus ist der Mechanismus - -> drei Enzyme ausgetausch: - Fumarat-Reduktase ersetzt die Succinat-Dehydrogenase - Die reduktive Carboxylierung wird durch die α-Ketoglutarat-Synthase an Succinyl-CoA katalysiert - ATP-Citrat Lyase produziert aus Citrat Acetyl-CoA und Oxalactetat
45
Kohlenstofffixierung Nicht-Schwefelbakterien Chloroflexus:
-Hydroxypropionatweg Mechanis Kohlenstofffixierung -Aus Acetyl-CoA wid Glyoxylat hergestellt; es werden dabei 2 Moleküle CO2 eingebaut; typisches Intermediat ist das Hydroxypropionat
46
Was ist das Schlüsselenzym des reducktiven Acetyl-CoA-Wegs (Wood-Ljungdahl Pathway)?
-CO Dehydrogenase/Acetyl-CoA-Synthase

3. Semester Mikrobiologie (19 decks)

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