Фотосинтетики серед бактерій і як в них відбувається фотосинтез

Механізм отримання органіки (вуглеводів) з води і вуглекислого газу в присутності сонячного світла вивчався з кінця 18-го століття, і тільки до 1960 року вчені змогли повністю описати реакції фотосинтезу. У процесі досліджень одному з учених - американському біологу Мелвін Кальвін - була присуджена Нобелівська премія за те, що він зміг розкрити сутність реакцій поділу вуглекислого газу з утворенням молекул глюкози. Завдяки продуктам фотосинтезу існує органічне життя на Землі, і основними продуцентами (виробниками) цих цінних продуктів є живі фотосинтетики.

Бактеріальні організми і кисень

Згідно з чинною наукової концепції, в рамках якої пояснюється походження життя на Землі, бактерії, що відносяться до фотосинтетики, зіграли ключову роль у формуванні атмосферного кисню для вищих організмів. Саме кисень забезпечує дихання рослинам, тваринам, а також деяким кіслородозавісімие бактеріям. Чому деяким? Тому що серед бактерій існують і інші, адже тільки в бактеріальному співтоваристві є організми-хемосинтетики, здатні синтезувати органіку з неорганічних сполук.

Уже в умовах кисневого середовища, шляхом симбіозу прокариотов один з одним формувалися еукаріотичні клітини вищих рослин, які сьогодні, як і бактерії, відіграють величезну роль у виробництві атмосферного кисню.

Однак на відміну від вищих рослин, бактерії можуть здійснювати процес фотосинтезу не тільки використовуючи фотосинтетичний фотонний потік (сонячне світло), воду і вуглекислий газ, а й задіюючи інші початкові продукти для хімічної реакції фотосинтезу.

Сьогодні наука ділить всі бактерії, що відносяться до фотосинтетики, на три групи. Всередині цієї системи поділ здійснюється за типом фотосинтезу:

• без виділення молекулярного кисню (аноксигенний);
• кисневий (оксигенів);
• бесхлорофилльной.

До першої групи системи відносяться пурпурні бактерії. зелені бактерії і геліобактеріі. До другої групи системи - ціанобактерії і прохлорофіти (їх фотосинтез схожий на фотосинтез рослин). До третьої групи системи - галобактеріі.

Типи фотосинтезу багато в чому залежать від того, які фотосинтетические пігменти в бактерії збирають сонячне світло.

Усередині бактеріальної клітини можуть існувати три види пігментів. Залежно від типу фотосинтезу в бактерії-фотосинтетики спостерігається різний склад пігментів. У рослин є тільки хлорофіли, які знаходяться в органелах еукаріотичної клітини рослин - хлоропласті.

1. Хлорофіли. Вони бувають або бактериохлорофиллами, які забезпечують аноксигенний фотосинтез. або хлорофілу (оксигенів синтез). Хлорофіли (такі ж, як і у рослин) є тільки у ціанобактерій і прохлорофітов. Хлорофіли є однією з основних структурних одиниць фотосинтетиков, з яких утворений реакційний центр.
2. Фікобіліпротеіни - білкові комплекси, які розташовуються на мембрані внутрішньоклітинного бактеріального тилакоида і доставляють фотони в фотохімічний реакційний центр, що містить хлорофіл. Фікобіліпротеіни є тільки у ціанобактерій.
3. Каротиноїди - пігменти оранжевого, червоного і жовтого кольору, які також грають роль додаткових улавливателей сонячного світла в фотосинтетики.

Будова фотосинтетичної системи бактерії

Незважаючи на те, що різні за типом фотосинтезу організми, що відносяться до фотосинтетики, по-різному здійснюють сам процес фотосінтезірованія, задіяний в цьому апарат має досить спільних рис. Весь процес називається фотосинтетичне фосфорилирование - отримання АТФ з світла.

Клітинний апарат фотосинтетиков для здійснення фотосинтезу бактерією складається з елементів:

• в кожному бактеріальному фотосинтетики є певна кількість світлозбиральних пігментів, які, піймавши фотони, передають їх в реакційний центр;
• реакційний центр ФОТОСИНТЕТИКА, в якому електромагнітна енергія перетворюється в хімічну;
• електротранспорт системи ФОТОСИНТЕТИКА, які переносять вивільняються електрони.
• фотосинтетичне фосфорилирование завершується синтезом АТФ.

Фотосинтетичні мембрани бактеріальної клітини-ФОТОСИНТЕТИКА - це поверхня, на якій розташовані хлорофіли, фікобіліпротеіни (мають тільки ціанобактерії) і каротиноїди.

У зв'язку з тим, що фотосинтетики-бактерії не мають хлоропластів, які входять до складу фотосинтезирующих еукаріотів рослин, фотосинтетична мембрана - це ділянка мембрани бактеріальної клітини. який носить назву Тилакоїди. Тилакоїди ФОТОСИНТЕТИКА містить і молекули, що вловлюють світло, і реакційний центр фотосинтезу.

Щоб вловити 1 фотон світла, бактерії-фотосинтетики необхідно задіяти від тридцяти до п'ятдесяти світлозбиральних молекул. Це кількість молекул хлорофілу і пігментів має визначення - фотосинтетична одиниця.

Від кількості фотосинтетичних одиниць на мембрані бактеріальної клітини-ФОТОСИНТЕТИКА залежить те, якою фотосинтетичний потенціал мають дані організми, тобто яка кількість сонячного світла вони зможуть перетворити в вуглеводи.

Реакційний центр бактеріальної клітини - комплекс ферментів, в якому відбувається світлова (світлозалежна) стадія фотосинтезу. Крім ферментів, в реакційний центр входять і молекули хлорофілу, однак тут вони грають роль не светособірателей, а передавачів електронів.

світлова стадія

Розуміння того, що таке фотосинтез, почалося з пошуку відповіді на питання, яким чином саме світло впливає на стан хімічних сполук у клітині (рослин, бактерій).

Сьогодні процес поглинання світла докладно описаний і носить назву світловий стадії фотосинтезу.

Ось як виглядає світлова стадія оксигенів фотосинтезу, який відтворюють бактеріальні організми, які відносяться до фотосинтетики:

1. Фотон світла поглинається групою світлозбиральних молекул (хлорофіл та інші пігменти).
2. Фотон передається в реакційний центр і призводить в збуджений стан молекулу хлорофілу, що входить в даний реакційний центр. Ця молекула хлорофілу віддає електрон, який відразу ж підхоплюється переносником електронів - акцептором. Пройшовши по ланцюжку акцепторів, електрони накопичують негативний заряд на зовнішній стінці тилакоида.
3. Молекула хлорофілу, позбавлена ​​електрона, намагаючись відновити рівновагу, відриває електрон у молекули води, якої в бактеріальної клітці предостатньо. В результаті розпаду води утворюється протон (Н +), який накопичується на внутрішній стінці мембрани тилакоида.
4. Коли різниця потенціалів на зовнішній стінці і на внутрішній стінці досягає необхідної величини, в стінці мембрани утворюється білок-канал АТФ-синтетаза. Як тільки з'являється цей білок-канал (а він пропускає тільки протони), потік протонів прямує на з'єднання з електронами, і в результаті їх взаємодії синтезується АТФ.

Так виглядає циклічний процес фотосинтетичного фосфорилювання. Є ще нециклический, при якому АТФ (формула містить три фосфатних групи) утворюється за рахунок перетворень АДФ (формула містить дві фосфатних групи). Перетворення відбувається за рахунок реакцій з фосфорною кислотою.

Темнова стадія

Процес, що протікає в темновой стадії, це не той процес, який може протікати тільки вночі або під час відсутності світла. У назву «темнової» вкладена характеристика, яка вказує, що для протікання реакцій, що входять в цей процес, не потрібно наявність світла (фотонів).

В результаті світлової фази Тилакоїди фотосинтезуючої мембрани накопичує вільні протони водню і АТФ. Так як кінцевою метою фотосинтезу є утворення вуглеводів, то отримання АТФ - ще не кінець процесу. Цикл Кальвіна, яким завершується перетворення вуглекислого газу з використанням АТФ в глюкозу, схематично виглядає так:

1. Рібулоксібіфосфат під дією спеціального білка-ферменту приєднує до себе СО2.
2. Отримана гексоза (моносахарид) розщеплюється на дві маленьких молекули фосфоглицериновой кислоти.
3. Молекула фосфоглицериновой кислоти вступає в реакцію з вільним протоном водню (який також утворився в процесі фотосинтезу). В результаті реакції утворюється вода і три молекули найпростішого цукру - тріози. Частина молекул тріози виходить з циклу і накопичує внутрішньоклітинну глюкозу, а інша частина направляється на наступний виток циклу Кальвіна.

Застосування на практиці

З усієї інформації, яка сьогодні накопичена про фотосинтезі, для людини важливо знати, який фотосинтетичний потенціал клітини, оскільки саме він визначає продуктивність фотосинтезуючих бактерій і рослин. Сьогодні в агропромисловості активно використовуються біопрепарати, до складу яких входять бактеріальні організми, що збільшують фотосинтетичний потенціал посіву.

В основі використання таких біопрепаратів лежить вплив, яке бактеріальні організми надають на збільшення площі листа рослин. Адже чим більше площа листа, тим фотосинтетичний потенціал посіву вище. Однак у випадках використання біопрепаратів бактерії безпосередньо не включаються в той процес фотосинтезу, який протікає в клітині рослин. Бактерії в даному випадку впливають на інші чинники, які створюють оптимальні умови для ефективності посівів.

Фотосинтез і хемосинтез

У Вашому організмі живуть паразити?

У повсякденному житті так легко "підчепити" паразитів, адже контакт з ними просто неминучий, особливо якщо ви часто користуєтеся громадським транспортом, відвідуєте людні місця, та й просто перебуваєте на вулиці.

Симптомами появи паразитів в організмі можуть бути:

• часті застуди, ОРЗ, хвороби горла, кашель;
• алергія, що не припиняється нежить, почервоніння очей;
• шкірна алергія, свербіж, екземи;
• бородавки і папіломи;
• головні болі, а також різні болі і спазми у внутрішніх органах.

Хвороблива кісточка на нозі розчиниться за добу, якщо докласти теплий. Детальніше.

Унікальне засіб, від якого груди ростуть як на дріжджах Детальніше.

Все папіломи і бородавки йдуть за 14 днів, якщо змастити їх простим. Детальніше.

Глисти жеруть вас зсередини! Це копійчана засіб позбавить від паразитів вже за тиждень!

Варикоз зник за 7 днів! Навіть самий запущений варикоз піде, якщо натирати звичайним.

Хвороблива кісточка на нозі розчиниться за добу, якщо докласти теплий.

Все папіломи і бородавки йдуть за 14 днів, якщо змастити їх простим.

ГРИБОК нігтя проходить за 3 дні! Просто втирайте в ніготь.