Особенности бактериального фотосинтеза



Ф-з – процесс восстановления угл. газа до углеводов или сходных соед-й, происходящих в к-ке с исп. света. Включает 2 фазы:I – световая. Происходит активация фотосинт-х пиг-ментов за счет энергии света и преобразование ее в энер-гию химических связей.II – темновая. Включает реакции фикса-ции и восстановления СО2 и синтеза клеточ. компон-ов с исп. энергии, запасенной к-кой, в том числе на I этапе.К фотосинтезир-им орг-мам отн.:- фотолитоавтотрофы: циано-б/к,зеленые сероб/к-фотоорганотрофы:нек.пурпур. б/к.

Фотосинт-кий аппарат фототрофов сост. из светособира-ющих пигментов, поглощ. энергию света и передающие ее на реакционные центры.1. Фотохимические реакционные центры, в них происходит трансформация электромагн. фор-мы энергии в хим-ю.2.Фотосинтетич. электронно-транс-порт. с-ма, обеспечивает перенос электронов, сопря-женный с запасанием энергии в молекулах АТФ. Для прокариот ха-рактерно многообр. фотосинтетических пигментов (ФСП) (у наст. б/к –бактериохлорофилл).ФСП б/к обладают более шир. спе-ктром поглощения.,что расшир. распростр. низ. б/к.

4 модификации бактериохлорофилла поглощает лучи более широкого спектра, длиной волны до 1100 нм. Помимо его присутствует более 20-ти коратиноидных пигментов: спири-ллоксантин и др. - поглощают лучи коротковолн. видимой области спектра и передают энергию на бактериохлоро-филл.У цианоб/к - коратиноиды,фикобели-ны, хлорофилл А.

Работа фотосистемы 1 у пурпур. серных б/к:квант света по-падает на молекулу ловушку и выбивает электрон, кот. пос-тупает в ЭТС, компонентами кот. явл. различные белки-пе-реносчики. Через цепь переносчиков электроны вновь воз-вращается в реакционный центр П780 и восст-ет его, закры-вая электронную дырку. На участке цитохромов про-исх. синтез АТФ – циклическое фосфорелирование.

Работа фотосистемы 1 у зел.и серных б/к отлич. наличием др. переносчиков в ЭТС, и тем, что кроме циклич. фосфо-релир-я становится возможным восст-ние НАД+ нециклич. путем, т.к. внешние доноры электронов будут восст-ть реакционный центр П840. У б/к в кач. электронов могут выступать различ. соединения (сероводород, элементар. се-ра,сульфид,тиосульфат,молекуляр.водород,сахара,спирты, орг. к-ты).У раст. и цианоб/к функционирует одновр. две фотосистемы, осущ. циклич. и нецикл. фосфорелирование. Донором электронов явл. вода и процесс фотос-за сопро-вожд. выделением О2, при этом для восст-ния 1мол-лы СО2 потребляется 4 кванта энергии.Ф-з оксигенный (выдел. О2).

У настоящих б/к - анаэр. ф-з, т.е. ф-з в ходе кот. О2 не вы-дел, т.к. происходит только циклич. фосфорелир. Донор эл-в не вода, а др. соед. Для восстановления одной молекулы СО2 зеленые и пурпурные б/к затрачивают 1 квант энергии.

 

Аэробное дыхание. Анаэробное дыхание

Процесс окисл. различ. орг. соед-й до конеч.продуктов СО2 и Н2О. Дыхание б/к во многом сходно с клеточ. дых-м высш. орг-в. Этапы:- гликолиз, ведущий к обр. глюкозы, пирови-ногр. к-ты;- цикл прикарбоновых к-т – он предшест. реакции окисл. ее до ацетилкоэнзима А, катализируемое пироватде-гидрогеназным комплексом.Собственно цикл Кребса нач. с реакции конденсации ацетилкоэнзима А с мол-лой ЩУК, в резул. обр. свободный коэнзим А и ли-мон. к-та, она дегид-ратируется и преобр. в цисаконитовую к-ту, которая, взаимо-действуя с водой, дает изолимонную к-ту, она дегидрируется и образует щавелево-янтар. к-ту и НАД *Н2, которая посту-пает в электр.-трансп. цепь. Щавел-янтар. к-та декарбокси-лируется (отщеп.СО2), превращаясь в α-кетабутаровую к-ту, которая в резул. окислит-го декарбок-силир. отдает Н2 и обр-т сукценилкоэнзим А и синтезиру-ется НАД*Н2, поступаю-щая в электр.-трансп. цепь. Из сук-ценилкоэнзима А обр. ян-тар. к-та. На этом этапе выдел. энергия, которая в резул. суб-стратного фосфорелирования связывается в АТФ (1 мол-ла). Янтар. к-та отщепляет Н2 с обр-ем ФАД*Н2 (поступающим в элект.-трансп. цепь) и окисляется в фумаровую к-ту,кот. гид-ратируется (присоед.Н2О), образуя яблоч. к-ту, она дигид-рир. и образует ЩУК.  цикл Кребса: СН3СОСООН ПВК+2Н2О 3СО2 +8Н + 2АТФ Здесь сущ. полное окисление орг. субстрата с отщеплением Н2 и переходом на ферменты.Цикл Кр. снаб-жает к-ку в-вами предшественниками для процессов биосин-теза. Цикл Кр. сопряжен с дыхат.цепью. У б/к он осущ. в ци-топлазме, а элект.-трансп. цепь дыхания находится в ЦПМ. В дых. цепи осуществляется:- перенос Н2 и электронов от субстрата на конеч. акцептор – молекуляр. О2; - запасание энергии, освобождается при переносе электронов, происхо-дит в виде хим. энергии фосфатных связей АТФ. У прокар-т дых. цепь: НАД дегидрогеназы, катализируют отщепление Н2 от окисляемого субстрата, в резул. Н2 передается НАД*Н2 – дегидрогеназы. С них Н2 переходит на ФАД–дегидрогена-зы, затем на убихинон и далее на систему цитохрома. При передаче Н2 по дых. цепи происх. Расщепле-ние его атомов на протоны -выделяются в среду- и электро-ны - передаются далее по дых. цепи на последний переносчик цитохромокси-дазу, а затем на молекул. О2. О2 активируется и соединяется с Н2, в резул. синтезируется вода.Пере-нос электронов на все более низкие энерг. уровни приводит к освобождению энер-гии и синтезу АТФ-процесс окислит. фосфорелирования.  С6Н2ОН + 6О2 →6СО2 + 6Н2О + 38АТФ. Цикл осущ. хемоор-ганотрофами. Также сущ. процесс полн. аэроб. окисления неорг. субстратов (хемолитотрофами) - в кач. субстрата дых-я исп. неорг. в-ва. Особен-ть- специфические переносчики, контакт. с в-вом субстрата, эл-ны вкл-ся в цепь на раз. энерг. ур. Этот процесс характеризуется меньшим энерг. выходом.

Анаэробное дыхание. Встречается только у прокариот. Это процесс окисления орг. соединений или молекул. водорода, при кот. конечным акцептором электронов в элект.-трансп. цепи явл. орг. или неорг. соединения, но не молекулярный кислород.

Физиологическое значение анаэробного дыхания: способность синтезировать АТФ в анаэробных условиях.

Выделяют 3 типа:- нитратное;- сульфатное;- карбонатное;

Нитритное (денитрификация) – процесс восстановления нитрата до газообр. продуктов, при кот. конеч. акцептором электронов выступает азот, нитрат и нитрит ионов.

NO3-          NO2-      NO N2O   N2 Субстратом дыхания могут выступать углеводы, спирты, орг. к-ты.

В этом случае энергетический выход составляет 70% от аэробного дыхания. Денитрификация обнаружена у 24 родов их всех физиол.групп б/к. Макс. кол-во в родах бациллюс, псевдомонес, коринебактерии. Обитают на плотных заболоченных почвах, в некоторых пресных водоемах.

Значение: уч. в круговороте азота в прир.; обезвреживание сточных вод; обеднение почв азотом.

Сульфатное дых.– процесс восстановления сульфатов, акцептором электронов выступает сера сульфата сернистой к-ты, молекул.сера.Субстрат дыхания: орг. соединения, спирты, нек. сахара. Сульфат восстанавливают б/к – строгие анаэробы, обычно обитают в морских донных осадках.

Значение: уч. в круговор. серы; накоплению сульфидов в среде (от этого замор рыбы, коррозия металла и бетона).

Карбонатное дых.– процесс окисления мол-лы Н2, при кот. акцептором электронов выст. угл. газ, при этом СО2 явл. и акцептором электронов и источником водорода.

2 + СО2 СН4 + 2Н2О Субстрат дыхания: метиловый и муравьиный спирт..

Метанообразующие б/к объединяют в 3 рода и относят к семейству метанобактерии (археб/к).

Распространены в водоемах, богатых органическими соединениями, болотах, заболоченных почвах и др. встречаются в пищевом тракте человека и животных.

Значение:

- продуценты метана в природе.

 

Общая хар-ка брожения

Брожение – процесс расщепления органических веществ с выделением энергии без участия кислорода, происходящий в клетках некоторых групп про- и эукариот. Брожение – наиболее древний и примитивный способ получения энергии.

Особенности:

1. бескислородный процесс;

2. субстратами брожения могут являться различные органические соединения: углеводы, спирты и др., при условии, если м/о обладают ферментами, преобразующие эти соединения до моносахаров.

3. минимальный энергетический выход;

4. окисление субстрата происходит не полностью, поэтому выделяется меньше энергии и продуктами брожения являются вещества, обладающие большим запасом энергии.

Все реакции брожения происходят в цитоплазме без участия мембран, поэтому синтез АТФ происходит в ходе реакции субстратного фосфорелирования без участия ЭТС.

Выделяют 2 стадии:

I – окислительная: реакции, ведущие к образованию из простых сахаров пировиноградной кислоты. Осуществляется путем гликолиза, пентозо-фосфатного пути расщепления углеводов.

II – восстановительная: в зависимости от ферментативных особенностей организма пировиноградная кислота превращается в различные конечные продукты: молочная или др. кислоты.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 259;