Fig.15.1

Les 2: FotosyntheseLes 2: Fotosynthese

Bacteria

Cyanobacteria& planten

Licht wordt uitgezonden in quanta (fotonen)De energie van die fotonen: vgl van Planck

E = h.νν = = h.c/λλ

h, de constante van Planck (6.626 x 10-34 J.s)

νν, de frequentie van de straling,

c, de snelheid van het licht (2.998 108 m/s in vacuum)

λλ, de golflengtevarierend in zichtbaar licht van 400 tot 700 nm. Rood licht met een golflengte van 700 nm heeft dan een energie van 171 kJ per einstein (een einstein komt

overeen met een mol fotonen).

•Hoe wordt licht energie gecapteerd?

Moleculen hebben, zoals atomen, verschillende quantum toestanden met verschillende energie inhouden.

Absorptie van licht door een molecule gaat meestal gepaard met de verschuiving van een electron naar een orbitaal van hogere energie inhoud. Een molecule kan echter slechts energie absorberen van een bepaalde golflengte omdat volgens de wet van energie conservering de geabsorbeerde energie precies moet overeenkomen met het energie verschil (verhoging) van de betreffende molecule.

De hoeveelheid energie die geabsorbeerd wordt door een bepaalde substantie wordt gegeven door de wet van Lambert-Beer (of Beer-Lambert)

A = log Io/I = ε.ε.C..l

A de absorptie

Io & I : intensiteiten van invallend en doorlatend licht

C: de molaire concentratie van het staal

ε: ε: is de molaire extinctie coëfficient.Dit betekent dat een plot van A tov λλ niets anders dan het absorptiespectrum voorstelt voor een molecule.

Aangezien de chlorofylmoleculen in hoge mate geconjugeerde moleculen zijn, zullen ze juist veel licht absorberen.

De kleine verschillen in chemische formule van de verschillende chlorofylen hebben toch een groot effect op het absorptie spectrum.

Chlorophyll

Chlorophyll a

Bacterio-chlorophyll a

Chemische verschillenleiden tot absorptie verschillen

430

680

360 805 870

Verschillendepigmenten

Absorptie bij verschillendegolflengten

Ecologischebetekenis

Diversiteit van fotosynthetische bacteriën

Purple phototrophic bacteria

Green bacteria

Green non sulfur bacteria

Green sulfur bacteria

Purple sulfur bacteria

Purple non sulfur bacteria

Fig.15.5Fig.15.5bb

Plaats van de fotosynthetische pigementen op de membraan

Purple sulfurbacteria

Purple non sulfur

Chlorosoom

Greenbacteria

Niet alle chlorofiel= reactiecentrum

LH centra geassocieerdmet eiwitten

Hulppigmenten

Rol?

Cyanobacteria

Phycobiliprotein

Phycoerythrin

Phycocyanin

Allophycocyanin

Phycobilin

Phycobilisome

Anoxigene fotosynthese

Speciaal paar bact.chlorophyll

Accesory bact.chlorophyll

Bacteropheophytin

Quinon

H

M

L

ATP

Reverseelectron flow

Anoxigene fotosynthese

Fig.15.15Fig.15.15

Fig.15.18Fig.15.18

Oxygene fotosynthese

Oscillatoria limnetica

Donker reacties

Calvin cyclus

Alternatieven

Carboxysomen

Chemische reacties

Overzicht stoechiometrie van Calvin cyclus

Chlorobium

Fig.15.24bFig.15.24b

Cloroflexus

Plants

αα Proteobacteria

ββ Proteobacteria

γγ Proteobacteria

δδ Proteobacteria

εε Proteobacteria

chemo-lithotrophs

chemolithotrophs

chemolithotrophschemoorganotrophs

chemoorganotrophs

chemoorganotrophs

chemoorganotrophs

loss of photosyntheticability

From Madigan et al. (1997)

Fototrofen in de Proteobacteria

Purple non sulfur bacteria

Purple sulfur bacteria

PhototrophesProteobacteria (autotrofen + heterotrofen)

Niet- Proteobacteria (autotrofen + heterotrofen)

Green sulfur bacteria

Green non sulfur bacteria

Heliobacterium

Purple sulfur bacteria

Proteobacteria (autotrofen + heterotrofen)

ØH2S als electronen donorØS opgestapeld in de cel en later naar SO4

2-

ØHabitat (meromictic lakes)ØEctothiorhodospira, Halorhodospira

Amoebobacter purpureusThiopedia roseopersiciniaChromatium & Thiocystis

Chromatium Thiospirillum Thiocapsa

Thiopedia Thiopedia Ectothiorhodospira mobilis

Purple sulfur: γγ Proteobacteria

Phaespirillum fulvum Rhodopseudomonas acidophila Rhodobacter sphaeroides

Rhodomicrobium vanielliRhodocyclus purpureumRhodopila globiformis

Purple non sulfur α α & ββ

αα

αα

αααα

ααββ

Green sulfur bacteria

Chlorobium limicola

Chlorobium tepidum

Pelodictyon clathradiforme

Ø H2S to S0 (buiten cel)ØS0 to SO4

2-

ØFotoheterotrofieØOmgekeerde citrz cyclusØChlorosome (zeer efficient)ØAnoxisch

Consortia

Ø Fototrofe component (epibiont) &niet-fototrofe componentØ Chlorochromatium aggregatum

Voorbeelden van groen en bruine chlorobia

Chlorobium tepidum

Chlorobium phaeobacteriodes

ØBacteriochlorophyll cØGroen gekleurde caroten.

ØBacteriochlorophyll eØBruin gekleurde caroten.

Pelochromatium

Chlorochromatium aggregatum

Aggregaten

The green nonsulfur bacteria

ThermomicrobiumØspeciale lipiden in de membranenØGeen peptidoglycaan (toch gram-)ØAëroob

Algemene kenmerken-weinig genera bekend•Thermofiel•Soms anoxisch, soms aëroob

ChloroflexusØFilamenteus, in matten, neutrale tot alkalische warmwaterbronnenØHybrid fototroof (bchl c & chlorosomenbchl a in membraan invaginaties)ØAnoxischØH2S + CO2 of H2 + CO2 (Purple nonsulfur)ØHydrpoxypropionaat pathwayØBest fotoheterotrofie; ook heterotrofie

Chloroflexus aurantiacus

Oscillochloris

Chloronema

Hoe wordt licht energie gecapteerd?

>Hoe wordt licht energie omgezet in chemische energie?

*Verschillende mechanismen

* Welke zijn de verschillen, welke de gelijkenissen?

*Hoe worden reducerende equivalenten NADPH gevormd?

>Hoe wordt CO2 gefixeerd (omgezet in organische moleculen)*Reductie, verschillende mechanismen

>Waar komt fotosynthese voor in de bacteriële wereld?>Rol van de pigmenten>Voorbeelden van verschillende groepen en hun meest opvallende kenmerken>Ecologische niches