DSCN6202 (Kopiowanie)

186 Biologia - repetytorium dla kandydatów na akademie medytan

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 białka bakteriorodopsyny. Jest to białko połączone ze światłoczułym barwnikiemretinalem (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.

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

P, - fosforan nieorganiczny.

pl - plazmolemma.

ś - światło (JD).

5.2.5. Chemosynteza

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

Nitryfikacia to biologiczny proces utleniania amoniaku do azotynów i azotanów; uzyskana enetgia 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, + 30j —| 2NOj- + 2H₂0+2H*+ 2x330 kJ/mol.

W drugim etapie bakterie z rodzaju Nitrobacter utleniają azotyny do azotanów 2NO, +0₂ —| 2NO,+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 t| bardzo zróżnicowana morfologicznie i fizjologicznie grupa organizmów. Przcprowadzająone cykl pentozofosforanowy, a energię do redukcji dwutlenku węgla uzyskują z utlenienia siarki lub związków siarki. Na przykład bakterie z gatunku Beggiatpantirtibip utleniają siarkę elementarną zgodnie z reakcją:

Sj + SOj+ŻHjO -1 211^+1188kJ/mol.

Utlenianie siarkowodoru do siarki przebiega zgodnie z reakcją:

HjS —► S“+2H^,+2e + 210kJ/mol.

Bakterie ThiobacUlus thtoOXidans utleniają liosiurc/un sodu zgodnie / równaniom