Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Wszystkie znane fototrofy anoksygenowefototrofy anoksygenowefototrofy anoksygenowe należą do królestwa prokariontów. W przeciwieństwie do roślin i sinic – nie używają cząsteczki wody jako donorów elektronów wykorzystywanych w fazie ciemnej fotosyntezy. Zaliczamy do nich 5 grup bakterii:

Rj0GLfQzhDmTL1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Fototrofy [br]anoksygenowe{color=#660066}
    • Elementy należące do kategorii Fototrofy [br]anoksygenowe{color=#660066}
    • Nazwa kategorii: Purpurowe [br]bakterie [br]siarkowe{color=#993399}
    • Nazwa kategorii: Purpurowe [br]bakterie [br]bezsiarkowe{color=#660099}
    • Nazwa kategorii: Zielone [br]bakterie [br]siarkowe{color=#663366}
    • Nazwa kategorii: Nitkowate [br]fototrofy [br]anoksygenowe{color=#996699}
    • Nazwa kategorii: Heliobakterie{color=#CC99CC}
    • Koniec elementów należących do kategorii Fototrofy [br]anoksygenowe{color=#660066}

Najlepiej poznaną grupą fototrofów anoksygenowych są bakterie purpurowe (siarkowe i bezsiarkowe). Występuje u nich barwnik absorbujący światło, bakteriochlorofil, który pochłania światło w nieco innym zakresie długości fal niż chlorofile roślin.

R3cqrIPRsoQrJ1
Schemat budowy komórki bakterii purpurowych. Barwnik znajduje się w chromatoforach, czyli pęcherzykowatych tylakoidach, powstających jako wpuklenia błony komórkowej.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o. o., tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl.

Na grafice znajduje się schemat budowy komórki bakteryjnej. Komórka ma wydłużony, owalny kształt. Otaczają ją 4 warstwy. Pierwsza od wewnątrz jest błona komórkowa, następnie ściana komórkowa, następnie błona zewnętrzna oraz najbardziej zewnętrzna najgrubsza spośród wszystkich otoczka śluzowa, z której wystają liczne nitkowate fimbrie. Od błony komórkowej na zewnątrz komórki odchodzą dłuższe nitkowate pile oraz pojedyncza długa wić. Komórkę wypełnia przezroczysta cytoplazma. W centrum komórki znajduje się nitkowaty, pozwijany nukleoid. W cytozolu zanurzone są liczne, drobne rybosomy typu 70s oraz mniej liczne i o większych rozmiarach kuliste materiały zapasowe i chromatofory.

Oprócz bakteriochlorofilubakteriochlorofilbakteriochlorofilu, w komórkach tych bakterii znajdują się również brązowe i czerwone karotenoidy, od kórych pochodzi nazwa bakterii purpurowych. Są one beztlenowcami i fototrofami: oddychają bez udziału tlenu, a jako donory elektronów do redukcji COIndeks dolny 2 wykorzystują siarkowodór, siarkę i wodór, a nie wodę (jak rośliny i sinice). Jeżeli siarkowodoru w podłożu jest dużo, mogą utleniać go do siarki i gromadzić w komórce. Mają również zdolność wiązania azotu cząsteczkowego. Do bakterii purpurowych siarkowych zaliczamy m.in. przedstawicieli rodzajów Thiospirillum, ChromatiumThiocapsa.

RbLPz4IOZakdP
Bakterie Chromatium okenii należą do purpurowych bakterii siarkowych. Sązdolne do fotosyntezy i wykorzystują siarkowodór (H2S) jako donor elektronów do redukcjiCO2, a zatem nie wytwarzają tlenu jako produktu ubocznego fotosyntezy. Ten typ fotosyntezy nazywany jest fotosynteząanoksygeniczną. Komórki Chromatium okenii są lekko zakrzywionymi lub prostymipałeczkami.
Obraz mikroskopowy, powiększenie 600x.
Źródło: Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.

Z kolei purpurowe bakterie bezsiarkowe mogą odżywiać się autotroficznie w warunkach beztlenowych lub heterotroficznie w środowisku tlenowym (z małym dostępem światła lub w ciemności). Jako donory elektronów w fotosyntezie wykorzystują związki organiczne (np. jabłczan czy bursztynian). Niektóre z nich mogą również korzystać z siarkowodoru, siarki i wodoru. W momencie przeniesienia tych mikroorganizmów do środowiska tlenowego zahamowaniu ulega synteza bakteriochlorofilu, a organizmy te przechodzą na heterotrofizm. Purpurowe bakterie bezsiarkowe mają również zdolność wiązania azotu cząsteczkowego. Przedstawicielami tej grupy są np. bakterie Rhodobacter i Rhodopseudomonas.

U bakterii purpurowych w trakcie fotosyntezy beztlenowej nie zachodzi fosforylacjafosforylacjafosforylacja cykliczna; występuje natomiast tzw. odwrotny łańcuch przepływu elektronówłańcuch przepływu elektronówłańcuch przepływu elektronów, wbrew gradientowi potencjału oksydoredukcyjnego. Łańcuch ten napędzany jest siłą protonomotoryczną, uzyskaną dzięki energii świetlnej. Więcej na temat fotosyntezy przeczytasz w lekcji jej poświęconejD1ADAV8f6lekcji jej poświęconej.

RSPJShw6StjYI1
Reakcja fotosyntezy anoksygenicznej przeprowadzanej m.in. przez bakterie purpurowe siarkowe i nitkowate fototrofy anoksygenowe.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W wyniku jego działania dochodzi do przeniesienia elektronów ze związków siarki lub związków organicznych (u bakterii purpurowych bezsiarkowych) na COIndeks dolny 2 i w rezultacie, do jego redukcji z wytworzeniem cukru prostego.

R13o4qVxci7bj1
Grafika przedstawia schemat żywienia się bakterii autotroficznych. Energia świetlna oddziałuje na zielone bakterie siarkowe o kształcie fistaszków. Wewnątrz bakterii znajduje się chlorosom, pęcherzykowate organellum komórkowe składające się z błony komórkowej oraz bakteriochlorofilu.
Zielone bakterie siarkowe są bezwzględnymi beztlenowcami i autotrofami. Występujący u nich bakteriochlorofil zlokalizowany jest w pęcherzykowatej strukturze zwanej chlorosomem. Bakterie te jako donory elektronów wykorzystują siarkowodór, siarkę, i tiosiarczany. Do przedstawicieli tej grupy zaliczamy Chlorobium.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Do grupy nitkowatych fototrofów anoksygenowych zaliczamy np. bakterie z rodzaju Chloroflexus. Te bakterie również mają chlorosomychlorosomychlorosomy zawierające bakteriochlorofile. Jeżeli w środowisku nie ma tlenu, organizmy te funkcjonują jako heterotrofy.

Heliobakterie to ostatnia grupa zaliczana do fototrofów anoksygenowychfototrofy anoksygenowefototrofów anoksygenowych. Żyją wyłącznie w warunkach beztlenowych. Występuje u nich bakteriochlorofil g, niespotykany u innych organizmów, znajdujący się bezpośrednio w błonie komórkowej. Jako donory elektronów wykorzystują wyłącznie związki organiczne.

Fotosynteza beztlenowa nie jest rozpowszechnionym procesem wśród bakterii. Stanowi ona przykład przystosowania do specyficznych warunków życia. U wielu z prowadzących ją prokariotów fotosynteza zachodzi tylko w warunkach beztlenowych. Niektóre z nich, w obecności tlenu lub ciemności, stają się chemoorganotrofami. Chemoorganotrofy są organizmami wykorzystującymi do syntezy związków organicznych ze związków nieorganicznych energię pochodzącą z utleniania prostych, jednowęglowych związków organicznych (np. metanu, mrówczanu) do dwutlenku węgla. 

Słownik

bakteriochlorofil
bakteriochlorofil

barwnik fotosyntetyczny uczestniczących w zamianie energii świetlnej na energię chemiczną u bakterii. Rożni się on od chlorofilu roślin budową (różnice w pierścieniu tetrapirolowym) i połączeniem z komponentem białkowym. W efekcie widmo absorpcji światła bakteriochlorofilu jest przesunięte w kierunku fal dłuższych, tj. światła czerwonego i podczerwonego. Bakteriochlorofil oznaczany jest literami od a do g

chlorosomy
chlorosomy

pęcherzykowate struktury w komórkach bakterii zielonych i heliobakterii, zawierające barwnik fotosyntetyczny i odpowiadające za pochłanianie światła

chromatofory
chromatofory

pęcherzyki zawierające bakteriochlorofil, powstające jako wpuklenia błony komórkowej, występujące u bakterii purpurowych

fosforylacja
fosforylacja

proces wytwarzania ATP z ADP przy udziale energii świetlnej; proces ten zachodzi w fazie jasnej fotosyntezy w chloroplastach

fotolitoautotrofy
fotolitoautotrofy

organizmy produkujące związki organiczne ze związków nieorganicznych przy udziale światła

fotoorganoheterotrofy
fotoorganoheterotrofy

organizmy wykorzystującymi energię świetlną oraz związki organiczne jako donory elektronów i źródło węgla

fototrofy anoksygenowe
fototrofy anoksygenowe

organizmy prowadzące fotosyntezę beztlenową

łańcuch przepływu elektronów
łańcuch przepływu elektronów

zespół związków chemicznych (przenośników elektronów) uszeregowanych według wzrastających potencjałów oksydoredukcyjnych; jeden z etapów oddychania komórkowego