Фотосинтезирующие пурпурные бактерии

У всех фотосинтезирующих организмов, включая высшие растения, фотосинтез протекает в мембранных структурах. У пурпурных бактерий поглощающие свет пигменты (бактериальные хлорофиллы и каротины) встроены в мембраны, которые представляют собой складки наружной клеточной мембраны. Эти участки имеют характерную структуру и называются хроматофорами. Они состоят из соединяющихся между собой полых пузырьков, параллельно расположенных трубочек или параллельных пластинок (ламелл) диаметр всей структуры — 50—100 нм. У зеленых бактерий пигменты выстилают внутриклеточные пузырьки. В настоящее время фотосинтезирующие бактерии обитают только в серных источниках и глубоких озерах, но когда-то они были, вероятно, распространены гораздо более широко и являлись единственными фотосинтезирующими организмами на Земле. [c.25]

На схеме изображены структуры трех основных типов хлорофилла протохлорофилла, образующегося в этиолированных растениях, выращенных в темноте хлорофилла, образующего ся из протохлорофилла на свету (а и й) бактериохлорофилла, который участвует в поглощении и превращении света в фотосинтезирующих пурпурных и зеленых бактериях. [c.100]

Все компоненты этой реакции содержат кислород, так что приведенное уравнение ничего не говорит о том, откуда берется выделяющийся при фотосинтезе кислород из СОг или из НгО. В течение многих лет биологи полагали, что световая энергия расходуется на расщепление молекулы СОг и перенос атома С на НгО с образованием (СНгО). Однако наблюдения над фотосинтезирующими микроорганизмами поколебали это представление. Биохимические пути у фотосинтезирующих микроорганизмов, в целом аналогичные соответствующим процессам у высших растений, все же несколько отличаются от них. Например, фотосинтезирующие пурпурные бактерии используют при фотосинтезе не НгО, а Нг5 и в качестве побочного продукта фотосинтеза. выделяют не кислород, а серу [c.106]

Фотосинтез пурпурных и зеленых бактерий в этих условиях связан со способностью бактериохлорофиллов поглощать свет в красной и инфракрасной областях спектра за пределами поглощения хлорофиллов. Крайняя граница этой части спектра определяется способностью бактериохлорофилла Ь некоторых пурпурных бактерий поглощать свет с длиной волны до 1100 нм. Некоторые фотосинтезирующие эубактерии могут расти в водоемах на глубине до 20 — 30 м, что осуществляется за счет активности другой группы пигментов — каротиноидов. Известно, что различные лучи солнечного спектра поглощаются водой с разной интенсивностью. Глубже всего проникает свет голубой и зеленой частей спектра (450—550 нм), сильнее поглощается ультрафиолет и красный свет. Содержащиеся в клетках некоторых фототрофных эубактерий каротиноиды активно поглощают свет с длиной волны в области 460 нм, обеспечивая этим бактериям рост на значительных глубинах, куда проникает только свет этой части спектра. [c.324]

Остановимся несколько подробнее на фотосинтезирующих бактериях, способных использовать энергию Солнца и в качестве донора водорода различные соединения. У фотосинтезирующих пурпурных и зеленых серобактерий довольно часто роль донора водорода выполняет сероводород (НгЗ). [c.182]

Пурпурные бактерии живут лишь в анаэробных условиях они, таким образом, не могут использовать атмосферный кислород для окисления сульфида. Виноградский и Скин предполагали, что пурпурные бактерии живут в симбиозе с зелеными фотосинтезирующими бактериями, причем последние снабжают их кислородом при столь низком парциальном давлении, что это не мешает их анаэробному [c.104]

Два компоненту фотосинтетического аппарата — реакционные центры и электронтранспортные системы — всегда локализованы в клеточных мембранах, представленных ЦПМ и у большинства фотосинтезирующих эубактерий развитой системой внутрицитоплазматических мембран — производных ЦПМ (см. рис. 4). Локализация светособирающих пигментов в разных группах фотосинтезирующих эубактерий различна (табл. 22). У пурпурных бактерий, гелиобактерий и прохлорофит светособирающие пигменты в виде комплексов с белками интегрированы в мембраны (рис. 72, А). В клетках зеленых бактерий и цианобактерий основная масса све-тособирающих пигментов находится в особых структурах, прикрепленных к поверхности мембраны, но не являющихся ее компонентом. Это хлоросомы зеленых бактерий и фикобилисомы цианобактерий (см. рис. 4). [c.274]

В то время как зеленые растения окисляют воду и выделяют Оа, другие типы фотосинтезирующих организмов окисляют иные субстраты. Зеленые серные бактерии на свету окисляют На8 и выделяют серу. Другие организмы могут окислять такие соединения, как вторичные спирты (пурпурные бактерии [21]) или даже молекулярный водород (адаптированные зеленые водоросли [22]). Ван Нилем [44] было сформулировано уравнение (6), представляющее в общем виде все известные типы фотосинтеза (НаА — окисляющееся вещество) [c.536]

Фотосинтезирующий аппарат зеленых и пурпурных бактерий, таким образо м, существенно отличается по своей структуре от мезосом гетеротрофных бактерий и напоминает хроматофоры синезеленых водорослей. В эволюционном отнощении он, по-видимому, является прообразом хло-ропластов высщих растений. [c.34]

Гранулы или подобные им структуры, в которых сконцентрированы хлорофиллы и каротиноиды, имеются не только у высших растений, но и у содержащих пластиды низших растений (пурпурные бактерии, сине-зеленые водоросли), для которых всего несколько лет назад принималось, что у них пигменты распределены диффузно по всей массе цитоплазмы. У фотосинтезирующих организмов, лишенных хлоропластов, роль последних выполняют особые образования, носящие название хроматофор. [c.120]

Фотосинтезирующие организмы. Самый примитивный тип фотосинтеза осуществляют солелюбивые галобактерии, живущие в средах с высоким (до 30 %) содержанием хлорида натрия. Простейшими организмами, способными осуществлять фотосинтез, являются также пурпурные и зеленые серобактерии, а также несерные пурпурные бактерии. Фотосинтетический аппарат у этих организмов устроен гораздо проще (состоит из одной фотосистемы), чем у растений кроме того, они не выделяют кислород, так как в качестве источника электронов используют соединения серы, а не воду. Фотосинтез такого типа получил название бактериального. Однако существуют цианобактерии (прокариоты, способные к фотоокислению воды и вьщелению кислорода), обладающие более сложной организацией фотосинтетического аппарата — двумя сопряженно работающими фотосистемами. У растений реакции фотосинтеза осуществляются в специализированных органеллах клетки — хлоропластах. У всех растений (от водорослей и мхов до современных голосеменных и покрытосеменных) прослеживается много общих черт в структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата. [c.418]

В гл. V (т. I, стр. ПО) было указано, что при использовании фотосинтезирующими пурпурными бактериями подводимых извне органических соединений количество совместно ассимилируемой двуокиси углерода может колебаться в широких пределах (двуокись углерода может даже выделяться) в зависимости от того, используется ли органическое вещество главным образом или даже исключительно в качестве донора водорода (как в опытах Фостера со вторичными спиртами) или оно служит также источником углерода. Вассинк, Катц и Доррештейн полагают, что те же соображения применимы и к фотохимическому использованию вн)ггриклеточных органических веществ в этом случае потребление внешней двуокиси углерода также может быть более или менее полно подавлено использованием углерода (в виде свежеобразованной двуокиси углерода или промежуточных продуктов окисления), образуемого при дегидрировании органического восстановителя. [c.564]

Калвин и сотрудники [17—27] провели ряд исследований ЭПР препаратов хлоропластов и фотосинтезирующих пурпурных бактерий Rhodospirillum rubrum при 120° К. Ими было, показано, что при условиях, когда заторможены ферментативные и химические реакции (120° К), при освещении хлоропластов в области 580—800 нм возникает бесструктурный сигнал ЭПР (рис. 2, а) с g = 2.002 и АН = 15 э, очень медленно исчезающий после прекращения освещения. Было предположено, что неспаренные электроны, ответственные за этот сигнал и возникшие в результате освещения хлоропластов при 120° К, являются электронами проводимости, захваченными в ловушках х. юро-пластов, которые, как было показано Арнольдом с сотрудниками [28, 29], в сухом состоянии обладают свойствами фотополупроводников. С повышением температуры до 220° К скорость исчезновения неспаренных электронов в темновых условиях повышается, вероятно, вследствие процесса рекомбинации с электронными вакансиями ( дырками ), возникшими в результате фотонереноса электронов в ловушки. [c.441]

Со сформированными электронтранспортными цепями, локализованными в мембране, содержащими все типы переносчиков и имеющими прямое отнощение к получению клеткой энергии, мы уже встречаемся у рассмотренных в гл. 13 и 14 анаэробных эубактерий с наиболее просто организованной энергетикой хе-мотрофного (брожение) и фототрофного (бескислородный фотосинтез) типа некоторых пропионовокислых бактерий, всех фотосинтезирующих пурпурных и зеленых бактерий. В клеточных мембранах этих организмов локализованы и функционируют сопряженные с электронным транспортом АТФ-синтазы. [c.348]

Как видно из уравнения, процесс бактериального фотосинтеза, так же как и фотосинтез у зеленых растений, представляет собой сопряженный окислительно-восстановительный процесс, идущий под влиянием бактериохлорофилла, содержащегося в бактериях, и световой энергии. В результате чего выделяется свободная сера, которая накапливается в бактериях в виде гранул. С помощью изотопа углерода С, дан е при очень коротких экспозициях (несколько секунд) на свету, у фотосинтезирующих пурпурных бактерий СЬгота11ит обнаружено около 45% Сг в составе аспарагиновой и около 28% в фосфоглицериновой кислотах. Фотосинтез идет с большой скоростью, поэтому трудно уловить первичный продукт, на котором фиксируется углекислый газ. По-видимому, сначала образуется фосфоглицериновая кислота из рибулезодифосфата, как и у высших растений. Образование аспарагиновой кислоты происходит в дальнейшем путем превращения фосфоглицериновой кислоты в фосфоенолпирови-ноградную, которая, карбоксилируясь, дает щавелевоуксусную кислоту, и уже последняя путем переаминирования превращается в аспарагиновую кислоту. [c.379]

Их разнообразие лишь в небольшой степени выражается в различии клеточных структур, так как структурная простота этих организмов значительно ограничивает число различных категорий, которые можно установить, пользуясь только структурными признаками. Разнообразие эубактерий отражено главным образом в невиданном у других организмов диапазоне специализированных физиологических и биохимических типов, существующих среди них... Большинство бактерий можно правильно описать, лишь указывая, что они делают, а не просто как они выглядят... В качестве иллюстрации существующих трудностей авторы отмечают специфический случай фотосинтезирующих пурпурных бактерий [9,11). Их объединяет особый метаболизм, служащий для получения энергии, и в связи с этим наличие у них специфической группы пигментов. Но среди этих бактерий существуют три разных структурных типа палочки и спирали, размножающиеся простым делением, и один овальный организм ,, размножающийся почкованием. Для каждого из э1их трех [c.33]

У пурпурных бактерий бактериохлорофилл маскируется красно-коричневыми пигментами типа каротиноидов и фикобилинов. Все три группы фотосинтезирующих бактерий характеризуются различной степенью автотрофности — от облигатной (зеленые серобактерии) до факультативной (пурпурные неверные бактерии). Пурпурные серобактерии являются промежуточной группой. [c.90]

Фотохимическое образование бактериями Нг является только одним из примеров разнообразных процессов фотометаболизма в фотосинтезирующих организмах [132а]. Другим примером такого рода служит происходящее под действием света поглощение ацетата пурпурными бактериями с превращением его в поли-р-оксибугират. [c.61]

Бактериальный фотосинтез отличается от фотосинтеза высших растений и водорослей отсутствием выделения кислорода донором электрона здесь служит не вода, а более сильные восстановители—H2S, Нг (из гидрогеназы), органические кислоты, тиосуль-фаты. У фотосинтезирующих бактерий отсутствуют эффект Эмерсона и хроматические переходы. На этих основаниях делается вывод о наличии только одной фотосистемы в хроматофорах бактерий — фотосистемы I. В бактериальном фотосинтезе принимают участие несколько цитохромов, которые отличаются по функциональной роли и по спектрам. Для пурпурных бактерий это цитохромы С552 и С555. Вероятно, цитохромы участвуют в нециклическом транспорте к НАД и циклическом транспорте, сопряженном с образованием АТФ. Природа первичного акцептора электронов А, изображенного на схеме, не установлена [c.29]

Элжгронтранспортные цепи фотосинтезирующих бактерий в основных своих чертах аналогичны отдельным фрагментам таковых в хлоропластах высших растений. На рис. 3 показана электронтранспортная цепь пурпурных бактерий. [c.178]

В большинстве фотосинтезирующих бактерий обнаружены бактериохлорофиллы (БХ), отличающиеся от X. а типом макроцикла и замещающими фуппами в цикле. Они имеют несколько модификаций так, из пурпурных бактерий вьщелены БХ а и Ь, из зеленых бактерий - БХ а, с, и е, из серных бактм)ий - БХ с, й и е обнадтаены также фотосинтезирующие бактерии, содержащие БХ [c.291]

Среди внутрицитоплазматических мембран вьщеляют несколько видов (табл. 4). Развитая система внутрицитоплазматических мембран характерна для большинства фотосинтезирующих эубактерий. Поскольку было показано, что в этих мембранах локализован фотосинтетический аппарат клетки, они получили общее название фотосинтетических мембран. Все фотосинтетические мембраны (как и все внутриклеточные) — производные ЦПМ, возникшие в результате ее разрастания и глубокого впячивания (инвагинации) в цитоплазму. У некоторых организмов (пурпурные бактерии) фотосинтетические мембраны сохранили тесную связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую при электронно-микроскопическом изучении ультратонких срезов клетки. У цианобактерий эта связь менее очевидна. Одни авторы считают, что связь фотосинтетических мембран с ЦПМ у цианобактерий всегда существует, но трудно выявляется, поскольку редко попадает в плоскость среза препарата. По другому мнению, фотосинтетические мембраны цианобактерий — структуры, возникшие первоначально из ЦПМ, но впоследствии отделившиеся от нее и являющиеся в настоящее время автономными клеточными компонентами. [c.52]

Наиболее разнообразен состав каротиноидных пигментов у пурпурных бактерий, из которых выделено свыше 50 каротиноидов. В клетках большинства пурпурных бактерий содержатся только алифатические каротиноиды, многие из которых принадлежат к группе ксантофиллов. У некоторых пурпурных серобактерий обнаружен арильный моноциклический каротиноид окенон, а у двух видов несерных пурпурных бактерий найдено небольшое количество Р-каротина, алициклического каротиноида, распространенного у цианобактерий и фотосинтезирующих эукариотных организмов. Структурные формулы некоторых характерных для пурпурных бактерий каротиноидов представлены на рис. 70, 2—5. Набор и количество отдельных каротиноидов определяют окраску пурпурных бактерий, густые суспензии которых имеют пурпурно-фиолетовый, красный, розовый, коричневый, желтый цвета. [c.269]

Восстановительный пентозофосфатный цикл, или цикл Кальвина, являющийся основным путем фиксации СО2 у всех высших фотосинтезирующих организмов, функционирует уже в группе пурпурных бактерий. У цианобактерий и прохлорофит это также основной путь фиксации СО2. Последовательность ферментативных реакций, приводящих к фиксации углекислоты и образованию из нее молекулы гексозы, была расшифрована М. Кальвином (M. alvin) с сотрудниками в 50-х гг. XX в. (рис. 77). Что в этом цикле нового, существенно отличающего его от всех реакций фиксации СО2 как гетеротрофной природы, так и функционирующих в восстановительном ЦТК Новая химическая природа акцептора. Акцепторами СО2 во всех до сих пор описанных реакциях были органические кислоты в обычной или активированной форме. В этом цикле впервые акцептором СО2 выступает вещество углеводной природы — активированная молекула пентозы. [c.294]

В настоящее время получены данные о структуре мембранных реакционных центров фотосинтезирующих бактерий (Р. Хубер, X, Михель). Так, в состав реакционного центра пурпурных бактерий Rhodopseudomonas viridis входят цитохром с и три белка (субъединицы), называемые Л (легкий), С (средний), Т (тяжелый). Про-стетическими группами, ассоциированными с белками реакционного центра, являются четыре молекулы бактериохлорофилла б, две молекулы бактериофеофитина б, две молекулы хинона, два атома негемового железа и каротиноиды. [c.634]

Если Энгельман считал, что пурпурные бактерии являются нормальными фотосинтезирующими организмами, которые используют выделяющийся кислород для вторичных темповых процессов обмена, то Виноградский [2, 3] видел, в отличие от Энгельмана, в этом темновом метаболизме пурпурных бактерий основной источник получения органического вещества. Он обосновал этот взгляд на аналогиях с бесцветными хемоавтотрофнымя серными бактериями, которые добывают энергию, необходимую для органических синтезов, химическим окислением сульфида кислородом. [c.104]

В результате исследований ван Ниль пришел к следуюш им двум основным выводам. Во-первых, наблюдения и Энгельмана, и Виноградского, и Молиша совершенно правильны, но произведены над различными организмами. Суш,еетвует два рода серобактерий— пигментированные фотоавтотрофные (Энгельман) и непигмен-тированиые (Виноградский), кроме того суш ествует еш,е особый вид пигментироваппых бактерий — гетеротрофные пурпурные бактерии (Молиш). Во-вторых, у фотосинтезирующих серных бактерий окисление сероводорода — не самостоятельный процесс, зависимый от нормального фотосинтеза только благодаря снабжению свободным кислородом, но представляет собой часть самого фотосинтетического механизма. Фотосинтез этих бактерий отличается от фотосинтеза высших растений тем, что в нем сероводород играет роль донора водорода вместо воды. [c.105]

От пигментированных фотосинтезирующих бактерий лишь один шаг до непигмеитированных хемосинтетичесшх бактерий, часто использующих те же окислительные субстраты (например, сульфид, тиосульфат, водород), но вместо световой энергии — химическую. Открытие этих организмов, как уже указывалось, принадлежит Виноградскому Некоторые из них могут жить на неорганических средах (и иногда только на них), что доказывает их автотрофный образ жизни. Эти организмы аналогичны цветным серобактериям. Другим видам требуется присутствие простых органических соединений, вроде метана, формиата, метилового спирта или окиси углерода. Таким образом, они напоминают гетеротрофов. Однако факты говорят в пользу того, что органические субстраты этих бактерий несут скорее функцию горючего, а не пищи. Повидимому, существует аналогия между бесцветными бактериями, использующими эти субстраты, и пурпурными бактериями, требующими [c.116]

В настоящее время мы не может судить, является ли совершенно обязательным для фотосинтеза какая-либо из структурных единиц, наблюдающаяся в фотосинтезирующих клетках, оропдасты отсутствуют у сине-зеленых водорослей гранулы, невидимому, присутствуют в растениях всех типов, даже и у Суапоркуееае, но и они отсутствуют у некоторых видов. Пластинки, которые по Менке и Кауше и Руска являются еще более важными структурными единицами, чем гранулы, до сих пор не наблюдались в хромопластах красных и бурых водорослей, не говоря уже об их вероятном отсутствии в хроматоплазме сине-зе-леных водорослей и пурпурных бактерий. [c.368]

Некоторые данные получены о структуре реакционного центра фотосинтезирующих бактерий. Освещение препаратов хромато-фор пурпурных бактерий, обогащенных реакционными центрами, приводит к исчезновению полос поглощения в области 870—890 нм и к гипсохромному сдвигу полосы поглощения при 800 нм. Это дало основание предполагать, что в реакционном центре фотоакти-вен бактериохлорофилловый тример из одной молекулы П890 [c.24]

Биосинтез порфиринов у фотосинтезирую-1ЦИХ бактерий осуществляется таким же способом, как и у других организмов. Бактериохлорофилл (фиг. 183), фотосинтетический пигмент пурпурных бактерий, отличается от хлорофилла а наличием ацетильной группы —СО — СНз), замещающей винильную группу в положении 2, и наличием восстановленных колец Б и В. Согласно Хольту и Хьюгсу [58], хлоробиум-хлорофиллы 650 и 660 (названные так по положению их максимумов поглощения в красной области спектра, соответствующих [c.454]

Хроматофоры пурпурных бактерий по сюему химическому составу близки к тилакоидам хлоропластов. Хроматофоры же зеленых бактерий сильно отличаются по своему составу от хроматофоров других фотосинтезирующих бактерий. Они содержат значительно оольше зеленых пигментов (около 39 на сухой вес) и значительно меньше (около Ilf) белков ( s tmitz, 1 76, 1967в). [c.109]

Как фотоавтотрофные, так и фотогетеротрофные виды пурпурных бактерий способны ассимилировать СОг через цикл Кальвина, тогда как у зеленых бактерий основная часть углекислоты, видимо, усваивается в результате функционирования другой системы, имеющей, вероятно, циклический характер. Кроме того, фототрофные бактерии могут ассимилировать СОг в результате реакций карбоксилирования, не входящих в циклические процессы. Они более разнообразны, чем у других фотосинтезирующих организмов. Использование фототрофными бактериями органических соединений во многих случаях связано с действием полного или неполного цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта, однако известны и другие пути их превращения. [c.79]

У зеленых и эвгленовых водорослей, мхов и некоторых растений кроме хлорофилла а имеется также хлорофилл Ь, содержание которого составляет 20 —25 % содержания хлорофилла а. Это дополнительный пигмент, расширяющий спектр поглощения света. У некоторых групп водорослей, в основном бурых и диатомовых, дополнительным пигментом служит хлорофилл с, а у красных водорослей — хлорофилл с1. В пурпурных бактериях содержатся бактериохлорофиллы аиЬ,аъ зеленых серных бактериях наряду с бактериохлорофиллом а содержатся бактериохлорофиллы с и й . В поглощении световой энергии участвуют и другие сопровождающие пигменты у фотосинтезирующих эукариот это каротиноиды — желтые и оранжевые пигменты полиизопреноидной природы, у цианобактерий и красных водорослей — фикобилины — пигменты с линейной тетрапиррольной структурой (см. главу 5). У галобактерий обнаружен специфичный пигмент — сложный белок бактериородопсин, близкий по [c.418]

Немецкий биохимик и биофизик. Р. в Мюнхене. Окончил Мюнхенский техн. ун-т (1971). Работал (с 1972) в Ин-те биохимии О-ва им. М. Планка в Мартинсриде (близ Мюнхена), с 1988 — в Мед. ин-те Техасского ун-та в Далласе. Осн. направление научных исследований — рентгеноструктурный анализ сложных биоорганических соед. Совм. с Р. Хубером осуществил (1982) расшифровку трехмерной структуры мембранного интегрального белка, являющегося фотосинтезирующим реакционным центром, выделенным в кристаллическом виде при помощи дистро-генов X. Михелем из пурпурных бактерий. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология