17
Mikrobiologie (Subject) / 5 (Lesson)
Advertisement
- Bioleaching - Gewinnung von Schwermetallen aus ihren Erzen -> Unwandlung der unlöslichen Erzmineralien zu Wasserlöslichen Salzen durch MO - chemolithotrophe Eisen-/Schwefeloxidierer (Acidithiobacillus ferrooxidans) oxidieren Sulfide, elementaren Schwefel und zweiwertiges Eisen zu Sulfat und dreiwertigem Eisen -> moderat saure Verhältnise - Archaeen sorgen für extrem niedrige pH-Werte
- verschiedene Wege der CO2-Fixierung bei Autotrophen - Calvin-Benson-Bassham-Zyklus (die meisten autotrophen Bakterien) - reduktiver TCC (Zitratzyklus) (grüne Schwefelbakterien, Hydrogenobacter, Thermoproteus) - reduktiver Acetyl-CoA-Weg (Desulfobacterium) - 3-Hydroxypropionat-Weg (Chloroflexus aurantiacus)
- Calvin-Zyklus A) Carboxylierung: CO2 durch Enzym RibusCO an C5-Körper (Ribulose-1,5-bisphosphat) addiert -> Zwischenstufe zerfällt in 2 C3-Körper (3-Phosphoglycerat) B) Reduktion und Phosphorylierung zu Glycerinaldehyd-3-phosphat (Triosephosphat) - 3 Moleküle CO2 -> 1 Triosephosphat steht zur Verfügung - Verbrauch 6 ATP und 6 NADH C) 5 übrige Triosephosphate zur Regeneration der Ribulose-1.5-bosphosphat - Verbrauch 3 ATP
- - Phototrophe - Photoautotrophe - Photoheterotrophe - Licht als Energiequelle - Aufbau energierreicher organischer Verbindungen aus einfachen anorganischen Verbindungen mit Licht als Energiequelle <-> organische Kohlenstoffquelle
- Unterscheidung oxygene und anoxygene Photosynthese oxygen: Wasser zu Sauerstoff oxidiert -> liefert Elektronen -> Reduktionskraft (immer licht getrieben), 2 Fotosysteme anoxygen: Elektronen stammen aus alternativen Elektronendonoren (H2S, Succinat, Fe(2+)) (Nicht imemr lichtgetrieben), 1 Fotosystem
- Warum haben phototrophe Bakterien mehrere Arten von Bacteriochlorophyll? - absorbieren Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge -> mehr Energie des elektromagnetischen Spektrums kanngenutzt werden - verschiedene phototrophe Arten können in einem Habitat koexistieren -> jede nutzt andere Wellenlänge - Pigmentvielfalt erlaubt Besetzung unterschiedlicher biologischer Nischen
- Chlorophyll - oxygene Photosynthese bei Pflanzen, Cyanobakterien - Licht absorbierende Pigmente - charakteristisches Chromophor: heteroaromatischer Ring mit Magnesiumion - unterschiedliche Chlorophylle mit unterschiedlichen Substituenten am Ring - Chlorphyll a: max. Absorption bei 680 nm (rot) - Chlorphyll b: max. Absorption bei 430 nm (blau)
- Bacteriochlorophyll - anoxygene Photosynthese - Chlorophylle anaerober, phototropher Bakterien: Pupurbakterien, Heliobakterien, grüne Bakterien - enthalten mehrere Bacteriochlorophylle - max. Absorption des Bacteriochlorphylls der Purpurbakterien bei 800-925 nm (Infrarot)
- Wo findet die Photosynthese in Pflanzen statt? - Chloroplasten (Organell) mit Thylakoidstapeln - Pigmente und andere Komponenten des lichtsammelnden Komplexes in Thylakoiden (photosynthetische Memransysteme) assoziiert
- Ort der Photosynthese in Bakterien - keine Chloroplasten - Lichtsammelkomplexe in internen Membransystemen - Einstülpungen der Cytoplasmamembran (Purpurbakterien) - Chlorosome der Grünen Bakterien: von Elementarmembran umgebener Antennenkomplex absorbiert Licht von extrem geringen Lichtintensitäten - Thylakoidmembranen bei Cyanobakterien
- Advertisement
- Z-Schema - Elektronenfluss der oxygenen Photosynthese Ein Wassermolekül wird am Fotosystem Ⅱ gespalten. Die beiden Elektronen werden auf das im Gundzustand schwache P680 übertragen. Licht regt das P680 an, so dass es zu einen stärkeren Reduktionsmittel als das Fotosystem Ⅰ im Grundzustand wird. Die beiden Elektronen werden vom angeregten P680 über Reduktionszentren zum Fotosystem Ⅰ übertragen, das sich im Grundzustand befindet. Licht regt das P700 an, so dass es zu einen stärkeren Reduktionsmittel als das NADP⁺ Molekül wird. Die beiden Elektronen werden vom angeregten P700 auf dasNADP⁺ Molekül übertragen, das somit zu NADPH₂⁺ reduziert wird. - unter bestimmten Bedingungen findet zyklische Photophosphorylierung nur mit PS1 bei einigen Cyanobakterien statt -> Elektronendonor häufig H2S
- Photosystem Typ II der anoxygenen Photosynthese - Purpurbakterien, Grüne Nichtschwefelbakterien - Typ II Reaktionszentren mit Pigment P(870), BChla und BChlb - Standarredoxpotential sinkt durch Anregung von 0,6 V auf -0,8V - erster stabiler Elektronenakzeptor: Chinon (E0 = 0V) => auf Grund dieses hohen Redoxpotentials ist Reduktion des NAD(P) nur durch revertierten Elektronentransport möglich
- Photosystem Typ I der anoxygenen Photosynthese - Grüne Schwefelbakterien, Heliobakterien - lichtgetriebener Elektronentransport - Typ I- Reaktionszentren mit Pigment P(840), BChla (grüne Schwefelbakterien) oder P(798), BChlg (Heliobakterien) - Standardredoxpotential sinkt durch Anregung 0,3V -> -1,2V - erste stabile Elektronenakzeptoren: FeS-Zentren (-0,5V) -> durch elektronegatives E0 kann ohne weiteren Energieaufwand neben ATP auch NADH gebildet werden - NAD(P)-Reduktion über Ferredoxin
- lichtvermittelte ATP-Synthese ohne Chlorophyllpigmente - extrem halophile Archaea (Halobacterium salinarum) - enthalten Bacteriorhodopsin - integrales Membranprotein - enthält Chromophor Retinal: Lichtabsorption - Energiekonverter: Lichtenergie umgewandelt in transmembranes Potenzialgefälle -> primärer Transporter, ohne Beteilligung einer Redoxreaktion
- Proteorhodopsin - ähnlich Baceriorhodopsin: lichtgetriebene Protonenpumpe, die Retinal bindet - verschiedene Typen mit unterschiedlichen Absorptionsmaxima - in planktonischen Proteobakterien (Pelagibacter ubique)
- Organismen die anoxygene Photosynthese betreiben - nur phototrophe Bakterien: - Purpurbakterien (Nichtschwefel-Purpurbakterien, Schwefel-Purpurbakterien) - Grüne Bakterien (s.o.) - Heliobakterien
- Organismen die oxygene Photosynthese betreiben Pflanzen, Cyanobakterien