Фотосинтез. Характеристика фотосинтеза у бактерий

Фотосинтез – процесс, в котором световая энергия с помощью специфических клеиочных систем (фотосистем) улавливается и превращается в энергию химических связей органических молекул.

Механизм запасания энергии света наз. фотофосфорилированием. Оно осуществляется у эукариотов в тилакоидных мембранах хлоропластов, а у прокариот – в плазматических мембранах, где и располагаются фотосистемы. Улавливание света фоточувствительными молекулами, среди которых центральное место занимает хлорофилл, сопровождается ферментативным разложением молекул воды (или другого восстановленного соединения). В результате вода становится донором электронов, и их поток совершает путь по компонентам фотосистем, расположенным в мембранах особым образом. В остальном процесс фотофосфорилирования напоминает закономерности окислительного фосфорилирования переходя от лучшего донора к лучшему акцептору, электроны совершают полезную работу, которая обуславливает создание протонного градиента на тилакоидной мембране; энергия протонного градиента служит движущей силой синтеза АТР и АDР и неорган. фосфора. Сопрягающим агентом в обоих процессах является интегральный мембранный фермент – АТР-синтеза.

Описанная схема последовательных превращений осуществляется на свету и относится к световым реакциям фотосинтеза. Эти реакции существенно различаются у оксигенных м/о (водоросли, цианобактерии и бактерии-прохлорофиты)и аноксигенных м/о. Оксигенные м/о в качестве донора электонов при фотосинтезе всегда используют воду, фотолиз который приводит к высвобождению молекулярного кислорода. Аноксигенные бактерии вместо воды используют др. соединения (сероводород, молекулярные водород, орган. в-ва) в качестве доноров электронов. В результате не происходит выделения молекулярного кислорода.

В световых реакциях фотосинтеза кроие АТР запасаются восстановительные эквиваленты в форме NADPH. Эти внщества расходуются затем в темновых реакциях фотосинтеза, где происходит фиксация СО₂ – многоэтапный эндергонический процесс восстановления углекислоты до органических соединений, в частности до глюкозофосфата.

Особым способом запасания энергии света обладают принадлежащие к 33 группе Определителя Берджи архебактерии (галобактерии). Они создают на плазматисеской мембране протонный градиент за счет изомеризации хромофора ретиналя, являющегося составной частью мембранного белка – бактериородопсина. В свою очередь, изомеризация ретиналя обусловлена поглащением квантов света и сопровождается отщеплением протонов, которые и создают протонный градиент на плазматической мембране.

Фотосинтезирующие м/о, так же как хемосинтезирующие (использующие энергию химических связей неорг. молекул), осуществляют в клетках автотрофный метаболизм: потребляют углерод в составе углекислоты, восстанавливая его и синтезируя необходимые органические соединения. В этом случае донорами электронов и углерода являются различные вещества. Напротив, организмы с гетеротрофным метаболизмом чаще всего используют одно и то же орган. в-во в качестве источника энергии, электронов и углерода.