Génération oxygène (ou non): la photosynthèse oxygénique et anoxygéniques

Le but de la photosynthèse est d'exploiter l'énergie lumineuse et l'utiliser pour déplacer électrons à travers une chaîne de transport d'électrons. Transporteurs d'électrons sont agencés, en ordre croissant de électropositivité dans une membrane. Grâce à ce processus, une force motrice de protons est créé, qui est utilisé pour produire de l'ATP.

Composés électronégatifs sont mieux à donner des électrons que ceux électropositifs sont. Comme électropositivité augmente, un composé devient meilleure à accepter des électrons.

Les composés utilisés pour le transport des électrons comprennent phéophytine (chlorophylle sans l'ion magnésium (Mg²⁺) Au centre), les quinones, les cytochromes, plastocyanins (cuivre) contenant des protéines, des protéines non hémique de soufre de fer, ferredoxine et flavoprotéines.

Il existe deux types principaux de la photosynthèse: oxygénique (le genre qui génère O₂) Et anoxygéniques (le genre qui ne génère pas O₂). Anoxygéniques la photosynthèse est principalement utilisé par les bactéries pourpres, du soufre vert et non sulfureuses bactéries, l'heliobacteria et l'Acidobacteria. Photosynthèse oxygéné est utilisé par les cyanobactéries, les algues, et par les plantes.

Photosynthèse Oxygenic

La photosynthèse se produit dans Oxygenic, entre autres, des micro-organismes eucaryotes comme les algues et des bactéries telles que cyanobacteria- le même mécanisme est à l'œuvre dans les deux. Flux d'électrons passe par deux chaînes de transport d'électrons qui sont différents connectés- ensemble, ces chaînes de transport d'électrons sont appelés Z régime. Les étoiles de chaque chaîne sont photosystème I (PSI) et photosystème II (PSII), chaque réaction de la chlorophylle contenant centres entouré par des pigments d'antenne.

Ne laissez pas les noms vous tromper, le flux d'énergie est de PSII au PSI.

La chlorophylle dans l'ISP est appelé P700, et de la chlorophylle dans PSII est appelé P680, pour les longueurs d'onde de la lumière chaque absorbe plus efficacement. Les étapes sont résumées ici.

1. L'énergie lumineuse (un photon de la lumière) est absorbée par PSII, P680 excitant et en faire un bon donneur d'électrons qui réduit le premier élément de la chaîne de transport d'électrons, phéophytine.

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   PSII est normalement très électropositif et il serait tout simplement rester réduite à moins excité par la lumière.

3. L'eau est divisé pour générer des électrons utilisés pour réduire P680 à son état de repos. Les protons (H⁺) De loi sur l'eau pour créer la force motrice de protons, alors que l'oxygène est libéré (donnant la voie de son nom).

4. Les électrons voyagent à travers plusieurs transporteurs d'électrons jusqu'à réduire éventuellement P700 en PSI. P700 est déjà oxydé après avoir absorbé la lumière et a fait don d'un électron à la prochaine chaîne de transport d'électrons.

5. Après passage à travers une série de transporteurs d'électrons, la dernière étape dans le procédé est la réduction du NADP⁺ en NADPH.

En plus de la production de NADPH, les fonctions de transport d'électrons pour créer la force motrice protonique, qui est utilisé par l'ATP synthase pour générer l'ATP.

Parce que les électrons ne roulez pas en arrière pour réduire le donneur d'électrons d'origine, cette voie est appelé photophosphorylation non cyclique. Si les choses sont idéales et suffisamment réduire la puissance (des électrons supplémentaires) est disponible, certains des électrons ne voyagent arrière pour réduire P700 et dans le processus ajouter à la force motrice de protons qui génère de l'ATP (ou phosphorylation). Lorsque cela se produit, il est appelé photophosphorylation cyclique.

Ce qui est cool à propos de microbes est de savoir comment ils sont résistants à des conditions atténuantes. Par exemple, lorsque PSII est bloqué, certains phototrophs oxygénés peuvent utiliser photophosphorylation cyclique avec PSI seul dans une manière semblable à la façon phototrophs anoxygéniques faire. Au lieu d'oxydation de l'eau, ils utilisent soit H₂S ou H₂ en tant que donneur d'électrons pour fournir le pouvoir réducteur (les électrons) pour le CO₂ fixation.

Anoxygéniques la photosynthèse

Beaucoup des étapes de la photosynthèse anoxygéniques sont les mêmes que celles pour la photosynthèse oxygénique (voir la section précédente). Par exemple, la lumière excite les pigments photosynthétiques, les obligeant de donner des électrons à la chaîne de transport d'électrons et de l'ATP est de nouveau généré à partir de la force motrice de protons créée par le transport des électrons.

Voici les principaux moyens que anoxygéniques photosynthèse diffère de la photosynthèse oxygénique:

• L'oxygène est pas libéré parce P680 du PSII est pas présent. L'eau est trop électropositif à agir en tant que donneur d'électrons pour le photosystème.

• Selon les espèces, le centre de réaction peut consister en chlorophylle, bactériochlorophylle, ou d'autres pigments similaires. Le centre de réaction chez les bactéries pourpres est appelé P870.

• Certains de ces supports dans la chaîne d'électrons sont différents, y compris bactériophéophytine, ce qui est sans son Mg bactériochlorophylle²⁺ ion.

• Les électrons cycle de retour pour réduire P870, donc cela est une chaîne de transport d'électrons cyclique conduisant à la production d'ATP par photophosphorylation cyclique.

• Contrairement à la photosynthèse oxygénique, où NADPH est l'accepteur d'électrons terminal, aucune NADPH est faite parce que les électrons sont le cyclisme dans le système.

Sans NADPH, les cellules doivent venir avec un autre moyen de générer la puissance nécessaire pour conduire la réduction du cycle de Calvin pour la fixation du carbone. Ceci est accompli grâce à l'oxydation des choses comme des composés inorganiques. Les électrons donnés sont ajoutés à la piscine soit quinone (bactéries pourpres) ou donnés à des protéines fer-soufre (soufre vert et non sulfureuses bactéries, et l'heliobacteria).

Quand l'accepteur d'électrons ne sont pas suffisamment électronégatif (comme dans le cas de quinone), puis flux d'électrons inverse est nécessaire pour obtenir le pouvoir réducteur nécessaire. Flux d'électrons inverse utilise la force proton motrice pour pousser les électrons pour réduire PNDA⁺. Ce mécanisme est utilisé fréquemment dans d'autres situations, où plusieurs tours du cycle de transport d'électrons sont nécessaires pour générer une puissance suffisante pour réduire une molécule de NAD⁺ ou NADP⁺.

Dans certains phototrophs, à la fois ATP et pouvoir réducteur (qui est donneurs d'électrons comme NADH ou NADPH) sont produites à partir des réactions légères, tandis que dans d'autres (comme les bactéries pourpres) la réaction produisant de la lumière de l'ATP, mais en réduisant la puissance doit être obtenue dans des réactions séparées (comme l'oxydation des composés inorganiques).