Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Бактеріальний фотосинтез

Для фотосинтезувальних бактерій властиві примітивні форми фотосинтезу. Характерним є нездатність до фотолізу води й використання різних речовин зовнішнього середовища в якості донорів електронів для відновлення СО₂. Під час цих реакцій Оксиген не виділяється (див. табл.).

Основні властивості фотосинтезувальних бактерій

	Фотосинтезувальні бактерії
	Фотолітотрофні бактерії		Фотоорганотрофні бактерії
Донор електронів	Сполуки сульфуру		Органічні речовини
Тип асиміляції	Облігатна автотрофія		Неповна автотрофія, потенційна гетеротрофія
Відношення до О₂	Облігатні анаероби, дихання немає		Факультативні анаероби; дихання
Систематичні одиниці	Chlorobacteriaclae (зелені бактерії)	Thiorhodaceal (сірчані пурпурні бактерії)	Athiorhodaceae (пурпурні бактерії)
Забарвлення	Зелене	Пурпурне	Пурпурне
Головний пігмент	Хлоробіумхлорофіл	Бактеріохлорофіл	Бактеріохлорофіл
Представники	Chlorobium	Chloromatium	Rhodospizillum
Роди	Chloropseudomonas	Thiospirillum	Rhodopseudomonas Rhodomicrobium

Фотолітотрофні бактерії як донори електронів використовують H₂S, S, SO₃^2-, S₂O₃^2-. Ці бактерії — облігатні автотрофи. Процеси дисиміляції у них ще недостатньо вивчені й світлові реакції фотосинтезу, напевно, служать єдиним джерелом енергії.

Фотоорганотрофні бактерії утилізують як донора електронів органічні речовини (нижчі карбонові кислоти, дикарбонові кислоти, спирти тощо), тому їх відносять до неповних автотрофів.

У разі доступності вільного кисню вони припиняють фотосинтез і переходять на гетеротрофну асиміляцію.

Найбільш поширеним донором електронів у фотолітографних бактерій є H₂S (або HS^-, або S^2-). Процес описують таким сумарним рівнянням:

Заслуговує уваги гомологія цього сумарного рівняння з рівнянням фотосинтезу в зелених рослин. Сірка може відкладатися в клітині у вигляді краплин. У разі нестачі H₂S Сульфур може використовуватись як донор електронів. Сумарне рівняння цього процесу має такий вигляд:

Використовуються йони Н⁺ води, проте відбувається не фотоокиснення:

(Н₂О → 2Н⁺ + 2е^- + 1/2О₂),

а лише дисоціація, яка не потребує енергії:

(Н₂О → Н⁺ + ОН^-).

Подібним чином відбуваються реакції, в яких донорами електронів служать сульфіти й тіосульфати:

Вуглеводи, як видно з наведених рівнянь реакцій, не є єдиним і головним продуктом цих форм бактеріального фотосинтезу.

Установити точний ланцюжок процесів у фототрофних бактерій важче, оскільки в них органічна речовина не лише служить донором електронів, але й може асимілюватися разом з (або замість) СО₂.

У клітинах фотосинтезувальних бактерій немає пластид. Вони замінені тилакоїдами, що утворилися внаслідок вгинання цитоплазматичної мембрани. Тилакоїди являють собою плоскі, укладені стовпчиками мембранні структури, або мають форму міхурів. Під час ультрацентрифугування бактеріальних клітин можна виділити округлі утворення, так звані хроматофори (діаметр їх становить 50-100 нм), які є артефактами (змінами в структурі об’єкта, що не властиві йому за нормальних умов, а виникають у процесі обробки досліджуваного об’єкта). У хроматофорах, як і в тилакоїдах, міститься бактеріохлорофіл і здійснюється світлова реакція (перетворення енергії), тоді як темнова реакція (перетворення речовин) відбувається у цитоплазмі.

Через відсутність пластид у клітинах фотосинтезуючих бактерій, здатних до дихання, процеси фотосинтезу й дихання просторово не розмежовані.