De fotosynthese van paarse zwavelbacteriën is mogelijk door zwavel, waterstof en waterstofsulfide als elektronenbronnen te gebruiken in anoxygene omstandigheden.
De paarse zwavelbacteriën zijn anaërobe organismen. Ze gebruiken zwavel uit waterstofsulfide en ander organisch materiaal in anoxygene omstandigheden. Ze nemen zwavel op door oxidatie en zetten het om in zwavelkorrels en dan wordt zwavelzuur gevormd.
Waar vindt dit fotosyntheseproces van paarse zwavelbacteriën plaats? Het antwoord is dat het fotosyntheseproces in paarse zwavelbacteriën gebeurt in het celmembraan van de bacteriën waar de actieve geconjugeerde pigmenten aanwezig zijn. Om precies te zijn, de stapels en vesikelpigmenten in het celmembraan zijn de locatie waar de fotosynthese plaatsvindt. Deze zwavelkorrels in de bacteriecel kunnen duidelijk worden gevisualiseerd onder een 1000X-microscoop.
De paarse zwavelbacteriën komen vooral voor in stilstaand water, warmwaterbronnen met een hoog zwavelgehalte. Dit type bacterie groeit heel goed op zwavelrijke plekken.
De paarse zwavelbacteriën zijn Gram-negatief, niet-sporen bacteriën vormen die behoren tot de groep van anaërobe proteobacteriën (kunnen geen zuurstof verdragen, zelfs niet in minimale hoeveelheden), maar weinigen zijn microaerofiel (vereist weinig zuurstof) die het vermogen hebben om fotosynthese uit te voeren. Deze bacteriën zijn onderverdeeld in twee groepen: de Chromatiaceae en de Ectothiorhodospiraceae.
De reden achter de naam “PAARS""ZWAVELBacteriën zijn vanwege de kleur die wordt gezien. Deze bacteriën worden paars tot roze gezien. Dit komt door de aanwezigheid van carotenoïden in het bacteriële chlorofyl. Het bacteriële chlorofyl produceert een pigment. Dit gepigmenteerde element in hun structuur geeft de paarse bacteriën een overheersende paarse kleur. Wanneer de bacteriekolonies in veel aantallen voorkomen, wordt zelfs met het blote oog een paars tot roze kleuroppervlak of water waargenomen.
De ecologische bijdrage van paarse zwavelbacteriën is dat ze een vitale rol spelen bij het vastleggen van die atmosferische koolstof, ze laten overtollig licht weg in de vorm van warmte-energie.
Omdat ze zwavelwaterstof gebruiken voor zwavel en methaan als koolstofbron wordt opgenomen, spelen ze ook een overheersende rol bij bioremediatie, omdat ze de toxiciteit en geur van het water verminderen.
Voorbeelden: Nitrosococcus sp.
Wat is op zwavel gebaseerde fotosynthese?
De meeste fotosynthetische organismen gebruiken de zuurstof in het watermolecuul als elektronenbron. Maar er zijn bepaalde anaërobe organismen die geen zuurstof kunnen verdragen, maar toch het fotosyntheseproces uitvoeren. Hoe bereiken ze dit nu?
Deze organismen gebruiken zwavel als elektronenbron voor dit proces. Dit wordt op zwavel gebaseerde fotosynthese genoemd en staat ook bekend als anoxygene fotosynthese (er is geen zuurstof bij betrokken).
Wat gebruiken zwavelbacteriën als elektronenbron bij fotosynthese?
Ze gebruiken zwavel, waterstof, waterstofsulfide en ander organisch materiaal als elektronenbronnen.
Hoe voeren paarse zwavelbacteriën fotosynthese uit?
De paarse zwavelbacteriën voeren een fotosynthetisch proces uit door het bacteriochlorofyl (BChl a en BChl b) paar, P870 absorbeert licht (foton) in een infraroodgebied van 700 nm tot 1000 nm en doneert een elektron aan de bacteriofeofytine.
Dit elektron wordt vervolgens overgebracht naar een reeks van elektronendragers dwz chinon-ubiquinon en menachinon, cytochroom bc-complex en tenslotte vindt de elektronenketen plaats.
Tijdens dit proces wordt een protonmotorkracht (PMF) geproduceerd die later ATP (Adenosinetrifosfaat) zal produceren. De elektronen zijn gereserveerd en kunnen opnieuw worden gebruikt. Het geproduceerde adenosinetrifosfaat is het energiemolecuul dat uiteindelijk wordt gegenereerd.
De overdracht van elektronen en de fotosynthetische reactiecentra zijn aanwezig in het celmembraan in de fotosynthetische reactie-eenheid.
De fotosynthese-eenheid bestaat uit lichtoogst- of verzamelcomplexen (LHI & LHII) en het reactiecentrum is waar de scheiding van ladingen plaatsvindt. LHI heeft meer bacteriofylen (aanwezig in de fotosynthese-eenheid) en heeft een absorptie van maximaal 870 nm in vergelijking met LHII.LHII heeft minder bacteriofylen, lagere maximale absorptie die wordt waargenomen bij 850 nm en komt niet voor in alle paarse bacteriën.
Deze licht-oogstcomplexen (LHI en LHII) zijn aanwezig in het intracytoplasmatische membraan (waar de aanwezigheid van blaasjes, tubuli of de gestapelde lamellaire vellen aanwezig zijn). Ze hebben een groter oppervlak voor een betere absorptie van licht (foton). De overdracht van energie wordt uitgevoerd door de licht-oogstcomplexen naar het reactiecentrum.
Dit zijn de centrale membraan eiwitten die α- en β- apoproteïnemonomeren hebben. Elk van deze membraaneiwitten bindt dan niet-covalent aan het bacteriochlorofyl en carotenoïden.
Paarse zwavelbacteriën fotosynthesevergelijking:
6 CO2 + 12H2S → (CH2O)n+ 6H2O +12 Z
Kooldioxide + waterstofsulfide → enkelvoudige suikers + water + zwavel (anoxische toestand)
De paarse zwavelbacteriën nemen de kooldioxide op en oxideren het waterstofsulfide (dat een rotte-ei-geur produceert), het produceert eenvoudige suikermoleculen, water en zwavel.
Zijn paarse niet-zwavelbacteriën fotosynthetisch?
Ja, paarse niet-zwavelbacteriën zijn ook fotosynthetische organismen.
De paarse niet-zwavelbacteriën kunnen fotoheterotrofen zijn (organismen die met behulp van licht energie produceren, maar ze kunnen geen koolstofdioxide gebruiken als primaire C (koolstof) bron), fotoautotrofen (de organismen die licht gebruiken, koolstofdioxide en hun eigen voedsel met behulp van het fotosyntheseproces), chemoheterotrofen( De organismen die energie krijgen door chemische stoffen en ook verschillende andere organismen consumeren om te groeien).
Deze bacteriën hebben de neiging om hun voedingsbehoefte te verschuiven op basis van de beschikbaarheid en vele andere factoren zoals; niveau van anaërobiose (hoe laag is het zuurstofgehalte), koolstofbron en lichtbeschikbaarheid.
De paarse niet-zwavelbacteriën kunnen geen zwavel uit waterstofsulfide of andere zwavelbronnen gebruiken als elektronendonor voor de reductie van kooldioxide. Daarom staat het bekend als paarse niet-zwavelbacteriën en ook een hoog zwavelgehalte is giftig voor deze groep bacteriën.
Nu rijst hier een vraag,
Wat is de elektronenbron in paarse niet-zwavelbacteriën?
Waterstof is hun elektronendonor, terwijl een lagere hoeveelheid zwavel door de bacteriën wordt getolereerd. In hogere concentraties kunnen de bacteriën niet gedijen in die atmosfeer.
Voorbeelden van paarse niet-zwavelbacteriën: Rhodopseudomonas, Rhodospirillum.
Lees meer over Stappen voor bacteriële DNA-replicatie
Hebben paarse zwavelbacteriën chlorofyl:
Nee, de paarse zwavelbacteriën hebben geen chlorofyl.
In plaats daarvan hebben ze een belangrijk licht verzamelend pigment genaamd bacteriochlorofyl (BChla & BChlb), dat helpt bij fotosynthese.
Dit bacteriochlorofyl absorbeert sterk licht in het infraroodgebied (700 nm tot 1000 nm) en zet zo het fotosyntheseproces op gang.
Krijgen paarse en groene zwavelbacteriën hun energie van zuurstofrijke fotosynthese?
Nee, Omdat paarse en groene zwavelbacteriën anaërobe organismen zijn (kunnen niet gedijen in een zuurstofrijke omgeving) of in sommige gevallen micro-aerofiele organismen zijn (die slechts een beetje zuurstof kunnen verdragen), is zuurstoffotosynthese absoluut niet mogelijk.
Hoe verschilt fotosynthese in groene en paarse bacteriën?
Groene bacteriën absorberen langere golflengten dan paarse bacteriën die kortere golflengten van licht absorberen.
Groene zwavel bacteriën hebben extracellulaire zwavelafzettingen, gasblaasjes, chlorosomen en bacteriochlorofylen a, c, d of e, terwijl paarse zwavelbacteriën intracellulaire zwavelafzettingen hebben, bacteriochlorofylen a of b alleen.
De paarse zwavelbacteriën hebben geen gasblaasjes of chlorosomen.
Wat is de functie van de Calvincyclus bij paarse bacteriën?
De fotosynthese van paarse bacteriën is vergelijkbaar met fotosysteem I (Omdat ze geen watermoleculen kunnen gebruiken, is fotosysteem II niet mogelijk).
De oxidatie van waterstofsulfide door elementair zwavel tot sulfaat wordt gedaan door de Calvijn cyclus.
De rol van de Calvin cyclus in paarse bacteriën is ook om kooldioxide op te vangen tijdens het proces.
Waar vindt de Calvin-cyclus van fotosynthese plaats in paarse bacteriën?
Chromatophore is de locatie waar het fotosynthesepigment van aanwezig is en de fotosynthese plaatsvindt.
Chromatofoor is een element in bacteriën en andere bepaalde organismen die onderscheidende kleur door de golflengte te absorberen.
Wat is de reproductiemodus bij paarse zwavelbacteriën??
Om te overleven moet elk organisme zich voortplanten. De wijze van voortplanting in bacteriën is ongeslachtelijke voortplanting en de paarse zwavelbacteriën ondergaan ook ongeslachtelijke voortplanting.
Het type ongeslachtelijke voortplanting is binaire splitsing waarbij een enkele paarse zwavelbacterie zich in twee dochtercellen verdeelt en vermenigvuldiging of het replicatieproces doorgaat.
Andere feiten met betrekking tot paarse zwavelbacteriën:
Omdat ze een vitale rol spelen in het bioremediatieproces (milieusanering met behulp van levende micro-organismen), zijn onderzoekers nu geïnteresseerd geraakt in het kweken van deze bacterie in natuurlijke (meren en vijvers met een hoog zwavelgehalte) of kunstmatige media (laboratorium) om meer te weten te komen over hun mechanismen en maken het een beter element voor de mensheid in bioremediëring, aangezien fysieke sanering, chemische sanering veel mensenwerk en het gebruik van agressieve chemicaliën vereist die niet milieuvriendelijk en niet zakvriendelijk zijn. Wanneer een biologisch element wordt gebruikt, wordt het milieuvriendelijk en ook zakvriendelijk en het proces na de sanering is niet zo vervelend als fysiek en chemisch.
Lees ook:
- Zijn bacteriën prokaryotisch of eukaryotisch?
- Bacteriële chromosoomstructuur
- Doen alle bacteriën aan fotosynthese?
- Wat is plasmide-DNA in bacteriën
- Hebben bacteriën chloroplasten?
- Hebben bacteriën een vacuole?
- Hebben bacteriën lysosomen?
Hallo, ik ben Sugaprabha Prasath, een postdoctoraal op het gebied van microbiologie. Ik ben actief lid van de Indiase vereniging voor toegepaste microbiologie (IAAM). Ik heb onderzoekservaring in preklinische (zebravis), bacteriële enzymologie en nanotechnologie. Ik heb twee onderzoeksartikelen gepubliceerd in een internationaal tijdschrift en er moeten er nog een paar worden gepubliceerd. Er zijn twee sequenties ingediend bij NCBI-GENBANK. Ik ben goed in het duidelijk uitleggen van de concepten in de biologie, zowel op basis- als op gevorderd niveau. Mijn specialisatiegebieden zijn biotechnologie, microbiologie, enzymologie, moleculaire biologie en geneesmiddelenbewaking. Naast mijn studie houd ik van tuinieren en van het omgaan met planten en dieren.
Mijn LinkedIn-profiel-