Фотосинтез у прокариот кратко

Обновлено: 04.07.2024

Отличительные характеристики бактериального фотосинтеза

Бактерии как форма живых организмов

Представим бактериальный фотосинтез кратко.

Отдельным царством живых организмов являются бактерии или дробянки. Это прокариоты — то есть, первичноядерные живые организмы. От других организмов они отличаются тем, что в их строении отсутствует оформленное ядро: ядерное вещество у них располагается в толще цитоплазмы.

Кольцевая молекула нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) представляет наследственный аппарат.

Практические все бактерии являются гетеротрофами. Они способны разлагать органические вещества до более простых соединений. Однако некоторые бактерии являются автотрофами. Отдельные их представители — это хемосинтетики, которые получают энергию за счет различных химических реакций.

Есть и бактерии со способностью к фотосинтезу. Одно из последних открытий — механизм бесхлорофильного фотосинтеза у бактерий.

Пример бесхлорофильного фотосинтеза — фотосинтез галофильных архей:

Смысл процесса фотосинтеза у бактерий

Фотосинтез представляет собой совокупность реакций синтеза органических соединений из неорганических при помощи солнечной энергии.

Результатом фотосинтеза являются углеводы, образованные из оксида углерода и воды. Также происходит образование богатых на энергетические связи молекул АТФ. Как побочный эффект реакций можно отметить выделение кислорода.

Светочувствительные (фотосинтезирующие) пигменты — специальные соединения белковой природы, благодаря которым и происходит процесс фотосинтеза.

В качестве таких пигментов выступают зеленые хлорофиллы, желтые каротиноиды, синие и красные фикобилины.

Растения содержат эти пигменты в пластидах или хлоропластах. У бактерий же нет пластид, поэтому пигменты находятся в светочувствительных органах — хроматофорах.

Фотосинтезирующие бактерии чаще всего имеют фикобилины и чуть реже — каротиноиды.

Особенности процесса фотосинтеза у бактерий

Есть бактерии со способностью поглощать энергию солнечного света — это отдельные пигментсодержащие серобактерии. С помощью этой энергии происходит расщепление находящегося в их организмах сероводорода и получение, таким образом, атомов водорода для восстановления соответствующих соединений.

Этот процесс очень схож с фотосинтезом зеленых растений. Единственное отличие заключается в том, что образование водорода у бактерий происходит в результате распада сероводорода (реже карбоновых кислот), а у растений — в результате распада воды. И там, и там водород отщепляется вследствие поглощения энергии солнечных лучей.

Бесхлорофильный тип фотосинтеза не предполагает образование в клетках восстановительных эквивалентов, которые нужны для поглощения и усвоения бактерий углекислого газа. По этой причине в случае бесхолорофильного фотосинтеза оксид углерода не поглощается из атмосферы, а свободный кислород не выделяется. Происходит только запасание энергии солнечного излучения — в виде макроэргических связей молекул АТФ.

Происходящий без участия кислорода процесс называют фоторедукцией или фотовосстановлением.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) и НАДФ.Н (никотинамидадениндинуклеофосфат, окисленная форма) — это основные продукты бактериального фотосинтеза, запасающие энергию.

Представим суммарное уравнение бактериального фотосинтеза:

Нельзя сказать, что биологическое значение бактериального фотосинтеза и хемосинтеза для нашей планеты очень большое. Если говорить о значении фотосинтеза кратко, то важно обозначить, что хемосинтезирующие бактерии важны в процессе обеспечения процесса круговорота серы в природе. Сера поглощается растениями в виде солей, восстанавливается и включается в состав белковых молекул в результате процессов биосинтеза.

Когда растительные и животные организмы отмирают, их разлагают гнилостные бактерии. Как результат процессов гниения — включение серы в состав образующегося сероводорода. Происходит окисление сероводорода серобактериями до свободной серы (либо серной кислоты). Она образует в почве сульфаты, доступные для растений. Происходит повторение этого цикла.

Хемосинтез как способ накопления органической массы с помощью автотрофных организмов не имеет большое значения в масштабах планеты.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Фотосинтетический аппарат у прокариот. Пигменты. Функциональные структуры
Гербо

К фотосинтезу способны разные группы прокариот
Зеленые бактерии способны синтезировать органические вещества, поглощая свет длиной волны до 850 нм, у пурпурных, содержащих бактериохлорофилл A, это происходит при длине волны до 900 нм, а у тех, которые содержат бактериохлорофилл B, – до 1100 нм
Фотосинтез бывает оксигенный и аноксигенный. Большинство бактерий способны поводить только один из двух типов. Встречаются фотосинтетики и среди архей.

Аноксигенный синтез
Происходит без выделения кислорода в окружающую среду. Он характерен для зеленых и пурпурных бактерий. Фотосинтез всех пурпурных бактерий имеет одну особенность. Они не могут пользоваться водой, как донором водорода и нуждаются в веществах с более высокими степенями восстановления (органикой, сероводородом или молекулярным водородом). Синтез обеспечивает питание зеленых и пурпурных бактерий и позволяет им заселять пресные и соленые водоемы.

Оксигенный синтез
Происходит с выделением кислорода. Он характерен для цианобактерий. У этих микроорганизмов процесс проходит аналогично фотосинтезу растений. В состав пигментов у цианобактерий входят хлорофилл А, фикобилины и каротиноиды.

3 типа фотосинтеза:

I - зависимый от бактериохлорофилла бескислородный фотосинтез, осуществляемый группами зеленых бактерий , пурпурных бактерий и гелиобактерий ;
II - зависимый от хлорофилла кислородный фотосинтез, свойственный цианобактериям и прохлорофитам ;
III - зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез, найденный у экстремально галофильных архебактерий .

Этапы фотосинтеза
Происходит синтез в три этапа.
Фотофизический. Происходит поглощение света с возбуждением пигментов и передачей энергии другим молекулам фотосинтезирующей системы.
Фотохимический. На этом этапе фотосинтеза у зеленых или пурпурных бактерий полученные заряды разделяются и электроны переносятся по цепочке, которая завершается образованием АТФ и НАДФ.
Химический. Происходит без света. Включает в себя биохимические процессы синтеза органических веществ у пурпурных, зеленых и цианобактерий с использованием энергии, накопленной на предыдущих стадиях. Например, это такие процессы, как цикл Кальвина, глюкогенез, завершающиеся образованием сахаров и крахмала.

Фотосинтез бактерий имеет целый ряд особенностей.
Хлорофиллы, принимающие участие в фотосинтезе зеленых и пурпурных бактерий, сходны по своему строению с теми, которые встречаются у растений. Наиболее распространены хлорофиллы А1, C и D, встречаются также AG, А, B Основной каркас у этих пигментов имеет одинаковое строение, отличия заключаются в боковых ветвях.
У сине-зеленых водорослей обнаружены также фикоцианобилины – желтые пигменты, позволяющие молекулам цианобактерий поглощать тот свет, который не используется зелеными микроорганизмами и хлоропластами растений. Именно потому максимумы поглощения у них находятся в зеленой, желтой и оранжевой частях спектра

Все виды пурпурных, зеленых и цианобактерий содержат также желтые пигменты – каротиноиды. Их состав уникален для каждого вида прокариот, а пики поглощения света находятся в синей и фиолетовой части спектра. Они позволяют бактериям фотосинтезировать, используя свет промежуточной длины, чем улучшают их продуктивность, могут быть каналами переноса электронов, а также защищают клетку от разрушения активным кислородом. Кроме того, они обеспечивают фототаксис – движение бактерии к источнику света.

Фотосинтетический аппарат
состоит из трех основных компонентов:

Светсобирающих пигментов, поглощающих энергию света и передающих ее в реакционные центры;
Фотохимических реакционных центров, где происходит трансформация электромагнитной формы энергии в химическую;
Фотосинтетических электронтранспортных систем, обеспечивающих перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в молекулах АТФ.

Бактерии (или дробянки) образуют отдельное царство живых организмов. Они относятся к прокариотам – первичноядерным живым организмам. Главная особенность их строения – отсутствие оформленного ядра. Ядерное вещество находится в толще цитоплазмы. Наследственный аппарат представлен кольцевой молекулой нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

Как правило, бактерии – гетеротрофы. Они разлагают органику на более простые соединения. Но среди бактерий есть и автотрофные организмы. Часть из них - хемосинтетики, получающие энергию за счет химических реакций. Но существуют бактерии, способные к фотосинтезу. В последнее время открыт и механизм бесхлорофильного фотосинтеза у бактерий.

Суть процесса фотосинтеза

Фотосинтез – это совокупность реакций синтеза органических соединений из неорганических с использованием энергии Солнца.

В результате фотосинтеза из оксида углерода и воды образуются углеводы. Кроме того образуются и, богатые на энергетические связи, молекулы АТФ. В качестве побочного эффекта реакций происходит выделение кислорода.

Сам процесс фотосинтеза происходит благодаря наличию специальных соединений белковой природы – светочувствительных (фотосинтезирующих) пигментов. Они бывают зеленые – хлорофиллы, желтые – каротиноиды, синие и красные – фикобилины. У растений эти пигменты содержатся в пластидах (хлоропластах). У бактерий пластиды отсутствуют. Пигменты содержатся в светочувствительных органах – хроматофорах. У многих фотосинтезирующих бактерий преобладает наличие фикобилинов, реже – каротиноидов.

Особенности фотосинтеза у бактерий

Некоторые пигментсодержащие серобактерии способны поглощать энергию солнечного света. С ее помощью сероводород, содержащийся в их организмах расщепляется и отдает атомы водорода для восстановления соответствующих соединений.

Готовые работы на аналогичную тему

Это явление имеет много общего с фотосинтезом зеленых растений и отличается только тем, что у бактерий водород образуется в результате распада сероводорода (изредка – карбоновых кислот), а у зеленых растений – в результате распада воды. В обоих случаях отщепление водорода происходит в результате поглощения энергии солнечных лучей.

При бесхлорофилльном типе фотосинтеза в клетках бактерий не образуются восстановительные эквиваленты, необходимые для поглощения и усвоения бактерией углекислого газа. Поэтому при бесхлорофилльном фотосинтезе не происходит поглощения из атмосферы оксида углерода и выделения свободного кислорода, а осуществляется исключительно запасание энергии солнечного излучения в виде макроэргических связей молекул АТФ.

Подобный процесс, происходящий без участия кислорода, называется фоторедукцией или фотовосстановлением. Основными продуктами бактериального фотосинтеза, которые запасают энергию, являются АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) и НАДФ∙Н (никотинамидадениндинуклеофосфат, окисленная форма).

Суммарное уравнение бактериального фотосинтеза выглядит примерно так:

Биологическое значение бактериального фотосинтеза и хемосинтеза в масштабах нашей Земли сравнительно невелико. Но стоит отметить, что хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в обеспечении процесса круговорота серы в природе. Сера, поглощаясь растениями в виде солей , восстанавливается и , в результате процессов биосинтеза, включается в состав белковых молекул.

При отмирании растительных и животных организмов происходит их разложение гнилостными бактериями. В результате этих процессов гниения сера входит в состав образующегося сероводорода. Этот сероводород окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), которая образует в почве доступные для растений сульфаты. Цикл повторяется. Участие хемосинтеза в накоплении органической массы автотрофными организмами на земном шаре незначительно.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Фотосинтетический аппарат у прокариот. Пигменты. Функциональные структуры. Презентация на заданную тему содержит 12 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Фотосинтез происходящее в клетках фототрофных организмов преобразование световой энергии в биохимически доступную энергию (АТФ) и восстановительную силу (НАДФ·Н2), а также связанный с этими процессами синтез клеточных компонентов. К фотосинтезу способны разные группы прокариот Зеленые бактерии способны синтезировать органические вещества, поглощая свет длиной волны до 850 нм, у пурпурных, содержащих бактериохлорофилл A, это происходит при длине волны до 900 нм, а у тех, которые содержат бактериохлорофилл B, – до 1100 нм Фотосинтез бывает оксигенный и аноксигенный. Большинство бактерий способны поводить только один из двух типов. Встречаются фотосинтетики и среди архей.

Аноксигенный синтез Аноксигенный синтез Происходит без выделения кислорода в окружающую среду. Он характерен для зеленых и пурпурных бактерий. Фотосинтез всех пурпурных бактерий имеет одну особенность. Они не могут пользоваться водой, как донором водорода и нуждаются в веществах с более высокими степенями восстановления (органикой, сероводородом или молекулярным водородом). Синтез обеспечивает питание зеленых и пурпурных бактерий и позволяет им заселять пресные и соленые водоемы. Оксигенный синтез Происходит с выделением кислорода. Он характерен для цианобактерий. У этих микроорганизмов процесс проходит аналогично фотосинтезу растений. В состав пигментов у цианобактерий входят хлорофилл А, фикобилины и каротиноиды.

3 типа фотосинтеза: I - зависимый от бактериохлорофилла бескислородный фотосинтез, осуществляемый группами зеленых бактерий , пурпурных бактерий и гелиобактерий ; II - зависимый от хлорофилла кислородный фотосинтез, свойственный цианобактериям и прохлорофитам ; III - зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез, найденный у экстремально галофильных архебактерий .

Этапы фотосинтеза Происходит синтез в три этапа. Фотофизический. Происходит поглощение света с возбуждением пигментов и передачей энергии другим молекулам фотосинтезирующей системы. Фотохимический. На этом этапе фотосинтеза у зеленых или пурпурных бактерий полученные заряды разделяются и электроны переносятся по цепочке, которая завершается образованием АТФ и НАДФ. Химический. Происходит без света. Включает в себя биохимические процессы синтеза органических веществ у пурпурных, зеленых и цианобактерий с использованием энергии, накопленной на предыдущих стадиях. Например, это такие процессы, как цикл Кальвина, глюкогенез, завершающиеся образованием сахаров и крахмала.

Пигменты Фотосинтез бактерий имеет целый ряд особенностей. Хлорофиллы, принимающие участие в фотосинтезе зеленых и пурпурных бактерий, сходны по своему строению с теми, которые встречаются у растений. Наиболее распространены хлорофиллы А1, C и D, встречаются также AG, А, B Основной каркас у этих пигментов имеет одинаковое строение, отличия заключаются в боковых ветвях. У сине-зеленых водорослей обнаружены также фикоцианобилины – желтые пигменты, позволяющие молекулам цианобактерий поглощать тот свет, который не используется зелеными микроорганизмами и хлоропластами растений. Именно потому максимумы поглощения у них находятся в зеленой, желтой и оранжевой частях спектра

Фотосинтетический аппарат состоит из трех основных компонентов: Светсобирающих пигментов, поглощающих энергию света и передающих ее в реакционные центры; Фотохимических реакционных центров, где происходит трансформация электромагнитной формы энергии в химическую; Фотосинтетических электронтранспортных систем, обеспечивающих перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в молекулах АТФ.

Схемы переноса электронов у пурпурных несерных бактерий (А) и цианобактерий (Б): комплексы цитохромов b/c, b/f, цитохром C₂, ПХ, ПЦ– переносчики электронов

Цианобактерии (цианеи), или синезеленые водоросли, в отличие от других бактерий, имеют следующие пигменты: хлорофилл a, каротиноиды и фикобилипротеиды, которые обеспечивают фотосинтез с фотолизом воды в качестве источника электронов и выделением молекулярного кислорода. Фотосинтез у цианобактерий по ряду свойств сходен с фотосинтезом растений, в то же время он сохраняет некоторые черты сходства с бактериальным (прокариотическим) фотосинтезом.

Многие виды серобактерий обладают древнейшими, примитивными формами фотосинтеза. В качестве доноров электронов они используют сероводород, молекулярную серу, водород и редко – тиосульфат. Эти неорганические соединения служат донорами электронов при фотосинтезе. Обычно серобактерии окисляют сероводород H₂S (или другие соединения серы) до серной кислоты H₂SO₄. Суммарное уравнение хода химических реакций показывает, что в этих процессах участвует вода и используются протоны (H + ). Однако в клетке бактерии происходит не фотолиз воды (H₂O → 2H + + 2e — + 1/2O₂), как у эукариот, а осуществляется не требующая энергии диссоциация воды (H₂O → H + + OH — ). Поэтому в процессе фотосинтеза у этих бактерий кислород не выделяется.

Из таблицы, где представлены некоторые черты сходства и различия фотосинтеза у прокариот и эукариот, видно, что по протеканию процессов фотосинтеза цианобактерии занимают промежуточное положение между бактериями и эукариотами (водорослями и высшими растениями).

Фотосинтез у прокариот и эукариот

Читайте также: