Récolte de lumière: chlorophylles et bactériochlorophylles

Phototrophs sont capables de capter l'énergie de lumière grâce à pigments photosynthétiques, comme chlorophylle et bactériochlorophylle, qui absorbent l'énergie lumineuse coup d'envoi d'un processus qui finit par entraîner la production d'ATP.

Il existe deux types principaux de la photosynthèse: ceux qui génèrent de l'oxygène (appelés photosynthèse oxygénique) Et ceux qui ne le font pas (appelés anoxygéniques la photosynthèse). Pour la plupart, phototrophs oxygénés ont chlorophylle tandis phototrophs anoxygéniques ont bactériochlorophylle.

La structure générale de ces deux pigments est très similaire. Ils ont tous deux l'anneau tétrapyrrole distinctive avec un Mg²⁺ dans le centre et une longue queue phytol 20 de carbone qui les aide à ancrer à la membrane photosynthétique. Les différences se produisent dans les substitutions autour de l'anneau et de la longueur et des substitutions sur la queue de phytol.

Il existe quatre types de en chlorophylle a et b différents sont les plus communs. Il ya également sept variantes connues de bactériochlorophylles. Ces types de chlorophylle et bactériochlorophylle différer dans la structure, et ces différences affectent la longueur d'onde spécifique de la lumière que chacun puisse absorber, ce qui permet à plusieurs espèces différentes de microbes ensemble afin de recueillir l'ensemble du spectre de la lumière, chaque absorber une gamme différente de longueurs d'onde.

Voici une liste des types connus de chlorophylle et bactériochlorophylle:

• La chlorophylle a absorbe la lumière rouge (environ 680 nm) et le pigment principal est dans les plantes supérieures, de nombreuses algues et les cyanobactéries.

• Chlorophylle b absorbe également la lumière rouge (660 nm) et se trouve dans toutes les plantes supérieures, ainsi que d'un groupe de bactéries appelées prochlorophytes.

• La chlorophylle c se retrouve dans des microbes eucaryotes, comme les algues marines et d'eau douce, et absorbe la lumière rouge (entre 450 et 640).

• 
  
  
  
  

  Chlorophylle d se trouve dans un type de cyanobactérie qui vit dans les zones dépourvues de lumière visible, mais contenant rayonnement infrarouge (700 nm à 730 nm), comme niché sous les coraux et les algues.

• Bactériochlorophylle a et b absorber le rayonnement infrarouge (dans la plage de 800 à 1040 nm) et l'on trouve dans les bactéries pourpres.

• Bactériochlorophylle c, d, e et absorber la lumière rouge lointain (dans la gamme de 720 nm à 755 nm) et se retrouvent dans les Chlorobi.

• Bactériochlorophylle c_s absorbe également la lumière rouge lointain (720 nm) et se trouve dans les bactéries vertes non sulfureuses.

• Bactériochlorophylle g absorbe la lumière rouge ou rouge jusqu'à présent (soit à 670 nm ou 788 nm) et se trouve dans le heliobacteria.

Un autre type de pigment photosynthétique a été initialement constaté chez les archées marine mais maintenant connu pour être plus répandue dans l'océan est bactériorhodopsine. Les protéines membranaires se lient pigments rétiniens formant une pompe à protons lumière entraînée. La plupart d'entre eux absorbent la lumière verte (entre 500 et 650 nm) et apparaissent violet.

Cette relativement simple pigment capte la lumière sans pigments accessoires pour agir comme antenne. Les mécanismes exacts de bactériorhodopsine entraîné la fixation du carbone sont encore à l'étude. Depuis leur découverte récente, plusieurs autres bactéries et les archées ont été trouvés à avoir bactériorhodopsines avec des spectres d'adsorption différente, leur permettant de vivre à différentes profondeurs d'eau où les longueurs d'onde de lumière disponibles sont filtrés mesure que la profondeur augmente.

Le genre de protéines de pigment contraignant présenter déterminer la des maxima d'absorption pour un organisme. Les maxima d'absorption est la gamme de longueurs d'onde de lumière qui fournissent le plus d'énergie à cet organisme. Il existe de nombreux types de ces protéines de pigment-liant, et de leur position autour des pigments collecteurs de lumière peut changer le spectre de la lumière absorbée.

La combinaison de pigments collecteurs de lumière et des protéines de liaison de pigment est appelé photocomplex et toujours se produire au sein d'une membrane. L'agencement intérieur d'une membrane est indispensable pour créer la force motrice de protons nécessaires pour générer l'ATP.

Les photocomplexes sont organisées de telle sorte que il ya un centre de réaction centrale (généralement en chlorophylle ou bactériochlorophylle) autour de laquelle pas moins de 300 pigments accessoires sont disposés à ramasser l'énergie lumineuse et de le transmettre au centre de réaction.

Lorsque les pigments environnantes contiennent de la chlorophylle ou bactériochlorophylles supplémentaire, ils sont appelés de manière appropriée antennes, car ils absorbent autant de lumière que possible et d'un entonnoir vers le centre de réaction. Les pigments dans le centre de réaction participent directement dans les réactions impliquées dans la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Cette configuration est particulièrement essentiel pour phototrophs qui vivent dans des conditions de faible luminosité.

Membranes photosynthétiques, qui abritent les photocomplexes, se produisent dans tous les phototrophs, mais leur structure peuvent être très différentes dans chaque organisme. Chez les eucaryotes, qui ont compartiments cellulaires appelés organites, il est fréquent de trouver des structures appelées chloroplastes.

Chlorplasts contiennent membranes thylacoïdes disposés en piles appelés grana et participer à la création de la force motrice de protons lors de la photosynthèse. Dans les micro-organismes qui ne sont pas des organites traditionnels, comme les bactéries et archaebactéries, une variété de membranes photosynthétiques se trouve:

• Les cyanobactéries ont membranes thylakoïdes, qui ne sont pas contenus dans un chloroplaste.

• Les bactéries pourpres utilisent des structures appelées lamelles, qui sont réalisés par le pliage vers l'intérieur de la membrane cytoplasmique et chromatophores, qui sont des structures vésiculaires formulées à partir de la membrane.

• La membrane cytoplasmique lui-même est utilisé par le heliobacteria.

• La chlorosome, une structure spécialisée dans les bactéries vertes, permet la croissance dans des environnements tels que profonde dans les lacs et dans les zones qui ont les plus faibles intensités lumineuses. Au lieu des pigments d'antennes entourant le centre de réaction dans la membrane photosynthétique, ils sont disposés en rangées à l'intérieur du chlorosome denses, qui se trouve adjacente à la membrane cytoplasmique, où sont situés les centres réactionnels.