La fotosíntesis anoxigénica bacteriana se diferencia de la fotosíntesis oxigénica de plantas terrestres más reconocida por el método de un reductor terminal que es (por ejemplo, sulfuro de hidrógeno en lugar de agua) y el subproducto que se produce (por ejemplo, es azufre elemental en lugar de oxígeno molecular).
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1. Energía en forma de luz solar.
2. Las reacciones dependientes de la luz tienen lugar cuando la luz excita un centro de reacción, que dona un electrón a otra molécula e inicia la cadena de transporte de electrones para producir ATP y NADPH.
3. Una vez que se ha producido NADPH, el ciclo de Calvin [1] procede como en la fotosíntesis oxigenada, convirtiendo el CO
2 en glucosa.
Bacterias
Varios grupos de bacterias pueden realizar la fotosíntesis anoxigénica: bacterias de azufre verde (GSB), fotótrofos filamentosos rojos y verdes (FAP, por ejemplo, Chloroflexi ), bacterias púrpuras , acidobacterias y heliobacterias . [2] [3]
Algunas arqueas (por ejemplo, Halobacterium ) capturan energía luminosa para la función metabólica y, por lo tanto, son fototróficas, pero se sabe que ninguna "fija" el carbono (es decir, que es fotosintética). En lugar de un receptor de tipo clorofila y una cadena de transporte de electrones, las proteínas como la halodopsina capturan energía luminosa con la ayuda de diterpenos para mover iones contra el gradiente y producir ATP a través de la quimiosmosis a la manera de las mitocondrias.
Pigmentos
Los pigmentos utilizados para realizar la fotosíntesis anaeróbica son similares a la clorofila pero difieren en el detalle molecular y la longitud de onda máxima de la luz absorbida. Las bacterioclorofilas de la a a la g absorben la radiación electromagnética al máximo en el infrarrojo cercano dentro de su medio natural de membrana. Esto difiere de la clorofila a, el pigmento predominante de plantas y cianobacterias , que tiene una longitud de onda de absorción máxima de aproximadamente 100 nanómetros más corta (en la parte roja del espectro visible).
Centros de reacción
Hay dos tipos principales de cadenas de transporte de electrones fotosintéticas anaeróbicas en bacterias. Los centros de reacción de tipo I que se encuentran en GSB, Chloracidobacterium y Heliobacteria y los centros de reacción de tipo II que se encuentran en FAP y bacterias violetas.
Centros de reacción tipo I
La cadena de transporte de electrones de las bacterias verdes de azufre, como la que está presente en el organismo modelo Chlorobaculum tepidum , utiliza el par de bacterioclorofila del centro de reacción , P840. Cuando la luz es absorbida por el centro de reacción, P840 entra en un estado excitado con un gran potencial de reducción negativo, y así dona fácilmente el electrón a la bacterioclorofila 663, que lo transmite por la cadena de electrones. El electrón se transfiere a través de una serie de complejos y portadores de electrones hasta que se utiliza para reducir NAD + . La regeneración de P840 se logra con la oxidación del ion sulfuro a partir del sulfuro de hidrógeno (o hidrógeno o hierro ferroso) por el citocromo c 555 [ cita requerida ] .
Centros de reacción tipo II
Aunque los centros de reacción de tipo II son estructural y secuencialmente análogos al Fotosistema II (PSII) en los cloroplastos y cianobacterias de las plantas, los organismos conocidos que exhiben fotosíntesis anoxigénica no tienen una región análoga al complejo que genera oxígeno del PSII.
La cadena de transporte de electrones de las bacterias púrpuras sin azufre comienza cuando el par de bacterioclorofila del centro de reacción , P870, se excita por la absorción de luz. El excitado P870 luego donará un electrón a la bacteriofeofitina , que luego lo pasará a una serie de portadores de electrones a lo largo de la cadena de electrones . En el proceso, generará un gradiente electroquímico que luego se puede utilizar para sintetizar ATP mediante quimiosmosis . P870 tiene que ser regenerado (reducido) para estar disponible nuevamente para que un fotón llegue al centro de reacción y comience el proceso de nuevo. El hidrógeno molecular en el entorno bacteriano es el donante de electrones habitual.
Referencias
- ^ Albers, Sandra. Biología: comprensión de la vida . Jones y Bartlett Publishers, Inc. p. 113. ISBN 0-7637-0837-2.
- ^ Donald A. Bryant; Niels-Ulrik Frigaard (noviembre de 2006). "Fotosíntesis procariota y fototrofia iluminada". Tendencias en microbiología . 14 (11): 488–496. doi : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . ISSN 0966-842X . PMID 16997562 .
- ^ Candidatus Chloracidobacterium thermophilum: una acidobacteria fototrófica aeróbica Donald A. Bryant, Amaya M. García Costas, Julia A. Maresca, Aline Gomez Maqueo Chew, Christian G. Klatt, Mary M. Bateson, Luke J. Tallon, Jessica Hostetler, William C . Nelson, John F. Heidelberg y David M. Ward Science 27 de julio de 2007: 317 (5837), 523-526. doi : 10.1126 / science.1143236