DSCN6202 (Kopiowanie)

186 Biologia - repetytorium dla kandydatów na akademie mrdynj»

5.2.4. Fotofosforylacja u Halobacterium

W silnie zasolonych zbiornikach wodnych, w których większość organizmów nie jest w. stanie przeżyć, odkryto bakterie z rodzajów Halobacterium i Halococcus. Halobacterium wykorzystują energię świetlną do syntezy ATP bez udziału chlorofilu. Mikroorganizmy te na powierzchni posiadają dodatkową, nieciągłą tzw. błonę purpurowa, zbudowaną z białkabaktenorodopsynv. Jest to białko połączone ze światłoczułym barwnikiem ret inalem (podobne struktury występują np. w komórkach światłoczułych oka człowieka). Przy naświetlaniu błony zostaje od niej odszczepiony proton i przechodzi poza komórkę. W rezultacie wytwarza się duży potencjał chemoosmotyczny, a powrót protonów do wnętrza komórki poprzez cząsteczkę ATP-azy powoduje powstanie ATP (ryc. 5-24). Atomy wodoru pobrane z cytoplazmy ponownie redukują błonę purpurową.

błona purpurowa

Ryc. 5 - 24. Schemat fotosyntezy (fotofosforylacji) u Halobacterium (opis w tekście);

P, - fosforan nieorganiczny, pl - plazmoletnma. i - światło (JD).

5.2.5. Chcmosynteza

Poznaliśmy organizmy uzyskujące energię z rozkładu związków organicznych (organo-heterotrofy) i takie, dla których źródłem ATP jest energia świetlna - fotoautotrofy. Wśród bakterii występuje jeszcze zjawisko chcmoautotrofii. Bakterie te uzyskują energię z utleniania związków nieorganicznych. Końcowym akceptorem wodoru jest tlen. a zatem chemosyntcza jest szczególnym przypadkiem fosforylacji oksydatywnej (którą poznaliśmy na przykładzie hetero trafów). Jak możemy się domyślać, wszystkie te organizmy wymagają do życia tlenu, są wiec bezwzględnymi tlenowcami (albo obligatoryjnymi acrobami). Do bakterii chcmo-syntetyzujących zaliczamy bakterie nitryfikacyjnc, siarkowe, wodorowe, żelazowe, utleniające tlenek węgla i bakterie metanogenne.

Nitryfikacia to biologiczny proces utleniania amoniaku do azotynów i azotanów; uzyskana enctgia zużytkowywana jest do procesów syntezy. Nitryfikacja przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie bakterie z rodzajów Nitrosomonas, Nitrosococcus lub Nitrosospira utleniają amoniak do azotynu zgodnie z reakcją:

2NH, + 30, -► 2NO, + 2H,0 + 2H* + 2x330 kJ/mol.

W drugim etapie bakterie z rodzaju Nitrobacter utleniają azotyny do azotanów 2NO, + Oj -*■ 2NOj + 2 x 79 kJ/mol.

W tej reakcji azot traci parę elektronów. Bakterie nitryfikacyjne posiadają w swojej cytoplazmie warstwowo ułożone błony. Prawdopodobnie w tych błoniastych organellach zachodzą procesy transportu elektronów od substratu do tlenu oraz fotofosforylacja autotroficzna (powstanie ATP).

Bakterie i sinice siarkowe to bardzo zróżnicowana morfologicznie i fizjologicznie grupa organizmów. Przeprowadzają one cykl pentozofosforanowy, a energię do redukcji dwutlenku węgla uzyskują z utlenienia siarki lub związków siarki. Na przykład bakterie z gatunkuBeggialoa mirabiB utleniają siarkę elementarną zgodnie z reakcją:

Sj + 30j+2Hj0 -► 2HjS0₄ +1188 kJ/mol.

Utlenianie siarkowodoru do siarki przebiega zgodnie z reakcją:

H,S -► S°+2H' + 2e+210kJ/mol.

Bakterie Tftlopficllluś ihiooxidanx utleniają tiosiarczan sodu zgodnie z równaniem: