Les 2: Fotosynthese
Transcript of Les 2: Fotosynthese
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