Дыхание У пурпурных бактерий

Рис. 9-58. Филогенетическое древо возможной эволюции митохондрий, хлоропластов и их бактериальных предков. Как видно из рисунка, кислородное дыхание, видимо, по крайней мере три раза независимо возникало в линиях фотосинтезирующих прокариот-у зеленых бактерий, пурпурных бактерий и сине-зеленых водорослей (цианобактерий). Аэробные пурпурные бактерии дали начало митохондриям, тогда как аэробные цианобактерии были предками хлоропластов.

Рис. 7-62. Филогенетическое древо возможной эволюции митохондрий, хлоропластов и их бактериальных предков. Полагают, что кислородное дыхание стало развиваться примерно 2 млрд. лет назад. Как видно из рисунка, такое дыхание, вероятно, независимо возникло в трех линиях фотосинтезирующих прокариот - у зеленых, пурпурных и синезеленых бактерий. По-видимому, какая-то форма аэробных пурпурных бактерий, утратившая способность к фотосинтезу, дала начало митохондриям, тогда как несколько различных синезеленых бактерий были предками хлоропластов. Детальный анализ нуклеотидных последовательностей показывает, что митохондрии скорее всего произошли от бактерий, напоминающих современные ризобактерии, агробактерии и риккетсии - три родственные группы, представители которых вступают в тесные

Это, однако, не является единственным аргументом в пользу частично гетеротрофного питания пурпурных бактерий. Другой дополнительный аргумент можно получить, рассмотрев обмен веществ этих организмов в темноте. Было показано [28, 30, 37, 41, 44, 82, 83], что окисление органических субстратов при дыхании бактерий часто сопровождается их частичной ассимиляцией. Так, например, окисление ацетата идет по одному из следующих уравнений [c.114]

У пурпурных бактерий механизм дыхания имеет особенно близкое отношение к механизму фотосинтеза. Ван Ниль показал, что первые стадии обоих процессов, вероятно, совершаются одной и той же энзиматической системой. Здесь можно в немногих словах остановиться на рассмотрении этих своеобразных отношений. [c.115]

Как уже указывалось, убыль кислородного поглощения у пурпурных бактерий на свету Накамура считает доказательством фотохимического образования кислорода. Однако есть более вероятное объяснение если скорости фотосинтеза и дыхания лимитированы наличием водорода, доставляемого одной и той же энзиматической системой, то всякое возрастание фотосинтеза будет подавлять дыхание. Тот факт, что эти организмы ни при каких обстоятельствах не переходят от поглощения кислорода к его выделению, хорошо согласуется с таким объяснением, тогда как он трудно объясним, если фотосинтез и дыхание независимы, как у высших растений. Каждая жирная кислота разлагается пурпурными бактериями с особой, характерной для нее, скоростью, одинаковой и для дыхания и для фотосинтеза в случае смеси кислот их суммарная скорость разложения аддитивна. Это доказывает, что для каждой кислоты существует специфический энзим. [c.115]

Иначе идет превращение пирувата в аэробных условиях в темноте. В этом случае его метаболизм у пурпурных бактерий, способных полу- чать энергию для роста, в результате дыхания, в значительной степени связан с ЦТК. ЦТК или отдельные его реакции могут функционировать при использовании пирувата пурпурными бактериями и в присутствии света. Но в таких условиях больше пирувата идет обычно на построение веществ клеток, а не окисляется до конца. [c.67]

Таким образом, в группе несерных пурпурных бактерий обнаружены разные биосинтетические способности, сочетающиеся с разнообразными способами получения энергии. Источниками углерода могут быть СО2 или органические соединения, а источниками энергии — фотосинтез, аэробное и анаэробное дыхание, брожение. [c.258]

Таким образом, с точки зрения энергетических и конструктивных возможностей, группа пурпурных бактерий достаточно многолика. На одном полюсе располагаются формы, обладающие большой независимостью от органических соединений внешней среды, на другом — организмы, облигатно привязанные к использованию органических соединений. Получение энергии возможно за счет световых (бескислородный фотосинтез) и темновых (дыхание, брожение) процессов. [c.260]

Среди представителей рода Rhodoba ter обнаружена способность расти в анаэробных условиях за счет окисления органических соединений, сопряженного с транспортом электронов на нитраты (анаэробное дыхание). Наконец, в последние годы для ряда несерных пурпурных бактерий показана способность расти анаэробно в темноте, осуществляя сбраживание органических субстратов, таких как сахара, пируват. [c.300]

Мы остановились на рассмотрении обмена веществ пурпурных бактерий в. темноте потому, что параллелизм дыхания и фотосинтеза дает дополнительный аргумент в пользу частичной прямой ассимиляции восстановителя. Если подобная ассимиляция обнаруживается в темновом метаболизме, она, вероятно, происходит и на свету. Таким образом, в дополнение к прямой ассимиляции перевосстановленных промежуточных соединений, которое предлагается для объяснения отклонений от уравнений (5.12) и (5.13), можно считать, что часть углеводов, образуемых нри фотоассиыиляции жирных кислот, может получиться за счет непосредственной гетеротрофной ассимиляции, а не фотосинтеза. Ван Ниль [46] рассматривает в случае ассимиляции ацетона три возможные реакции (5.16), (5.17) и (5.18), к которым для полноты можно добавить еще две реакции (5.18) и (5.19) [c.116]

Несарйые пурпурные бактерИ И (рис. 9.1), следовательно, близкородственны самым древним бактериям из еще существующих, да, видимо, и они сами очень древние. Но а некоторых отношениях они должны были значительно измениться в ходе эволюции. Большинство из них сейчас — факультативные аэробы (факультативно дышащие организмы). Понятно, что механизмы, необходимые для дыхания, могли быть при-о бретены ими лишь в сравнительно недавно воз(Нйкшей кислородной атмосфере. О бактериальном дыхании в целом и об аэробном производстве АТФ несерными фотосинтезирующими бактериями в частности более подробно будет сказано ниже (14). [c.105]

Какие формы организации дыхательной цепи обнаружены в мире прокариот, т. е. на определенных подступах к ее окончательному формированию Группы первично анаэробных хемогетеротрофных прокариот не имеют развитой системы связанного с мембранами электронного транспорта. Полностью сформированной системой дыхательного электронного транспорта обладают фотосинтезирующие прокариоты цианобактерии, многие пурпурные бактерии (в наибольшей, степени дыхание развито у несерных пурпурных бактерий). Все облигатно и факультативно аэробные хемотрофные прокариоты имеют дыхательные цепи. [c.325]

Основываясь на гипотезе конверсии, мы можем считать, что факультативные аэробы среди фотоорганотрофов, в частности несерные пурпурные бактерии 9, А), например Rhodopseudomonas, должны напоминать бактерий, бывших промежуточным звеном между фотосинтезирующими и дышащими. Таким образом, эти организмы могут служить моделями для понимания перехода от фотосинтеза к дыханию. И в самом деле различные авторы уделили большое внимание структурному и функциональному родству фотосинтезирующей и дыхательной систем у фотоорганотрофов. [c.148]

К организмам, дыщащим нитратом, кроме упомянутых тиобацилл относятся несерные пурпурные бактерии и многие штаммы Е. соИ. У одних организмов диссимиляторное восстановление нитрата прекращается на уровне нитрита, а другие производят свободный кислород или МгО (это денитрификаторы в более ограниченном смысле слова). Нитрит тоже может быть конечным акцептором электронов. Все организмы, использующие для дыхания нитрат, грамотри-цательны. [c.161]

Работами последнего времени в группе несерных пурпурных бактерий обнаружено больщое разнообразие метаболических путей, в первую очередь связанных с получением энергии. Несерные пурпурные бактерии способны расти в темноте в аэробных или микроаэробных условиях. В этом случае они получают энергию в процессе дыхания За счет окисления тех органических соединений, которые используются этими организмами как доноры электронов или источники углерода при фотосинтезе. У несерных пурпурных бактерий, растущих в темноте в аэробных условиях, установлено наличие полного набора ферментов ЦТК, осуществляющих окисление органических субстратов, электроны с которых через электронтранспортную цепь поступают на Ог- [c.257]

Среди представителей рода Rhodopseudomonas обнаружена способность расти в анаэробных условиях за счет окисления органических соединений, сопряженного с транспортом электронов на нитраты.. Процесс переноса электронов по дыхательной цепи не на О2, а на другие конечные акцепторы, которыми могут быть различные органические или неорганические соединения, получил не совсем удачное название анаэробного дыхания . Наконец, в последние годы для ряда несерных пурпурных бактерий показана способность расти анаэробно в темноте, осуществляя сбраживание органических субстратов, таких как сахара, пируват. [c.258]

Некоторые галофильные бактерии способны использовать энергию света для образования АТР с помощью процесса, который не похож на фотосинтез у растений или бактерий. В частности, Н. halobium используют для образования АТР обычное аэробное дыхание, если имеется в достаточном количестве необходимый для этого кислород. В условиях же нехватки кислорода в клеточной мембране этих бактерий появляются специфические пурпурные образования, так называемые заплаты (pat hes). Пигмент, обусловливающий их пурпурную окраску, представляет собой белок бактериородопсин. Последний служит фоторецептором в процессе превращения энергии света в протонный градиент, который в свою очередь является движущей силой синтеза АТР с помощью хемиосмотического механизма. Фоточувствительная пурпурная мембрана состоит из липопротеинового матрикса, причем с помощью дифракции рентгеновских лучей показано, что молекулы бактериородопси-на расположены в этой мембране в виде жесткой двумерной решетки. [c.377]

Наличие кислорода сделало возможным возникновение бактерий, способных синтезировать АТР за счет аэробного метаболизма, эти бактерии могли использовать большое количество энергаи, высвобождаемое при полном расщеплении углеводов и других восстановленных органических молекул до СОз и НзО. В результате модификации некоторых компонентов существовавших ранее электронтранспортных комплексов образовалась цитохромоксидаза, благодаря 4eivy электроны, извлекаемые из органических и неорганических субстратов, могли передаваться на О2 как конечный акцептор электронов. Многие из современных пурпурных фотосинтезирующих бактерий способны переключать метаболизм с фотосинтеза на дыхание и обратно в зависимости от того, какой источник энергии более доступен - свет или кислород, такое переключение связано у них с поразительно малыми изменениями в электронтранспортной цепи. [c.482]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология