Как бактерии осуществляют фотосинтез

Обновлено: 13.05.2024

Фототрофы – микроорганизмы, в том числе бактерии, способные, как и растения, в качестве источника энергии использовать солнечный свет, или фотосинтезирующие микроорганизмы, использующие солнечную энергию. Фототрофные прокариотическиеорганизмы, не вызывают заболевания у людей, тогда как хемотрофы не редко являются паразитическими организмами.

Содержание:

Процесс фотосинтеза у бактерий

Все фотосинтезрующие бактерии содержат хлорофилл и каротиноиды. Последние, принимают участие в фотосинтезе, передавая энергию поглощаемого света бактериохлорофиллу.

В основе бактериального фотосинтеза лежит превращение световой энергии, поглощенной пигментами, в химическую энергию макроэргических связей АТФ, образуемой в процессе фотофосфорилирования и используемой впоследствии для усвоения углекислого газа и процессов биосинтеза.

Общие черты фотосинтеза бактерий и зеленых растений сходны. Отличие состоит в том, что у зеленых растений источником водорода служит вода, окисляемая до кислорода. В результате фотосинтеза у зеленых растений выделяется кислород.

У фотолитотрофных (фотосинтезирующих бактерий, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества) – источником водорода для фотосинтеза является сероводород или молекулярный водород. В данном случае кислород не выделяется.

Кроме того, у растений для восстановления одной молекулы углекислоты расходуется четыре кванта энергии, у бактерий – только один квант. Конечные продукты фотосинтеза у растений и бактерий одинаковы. Это соединения типа углеводов.

Примеры бактерий-фототрофов

К фотосинтезирующим бактериям кроме зеленых бактерий, относятся: гелиобактерии, пурпурные несеробактерии, пурпурные серобактерии.

Гелиобактерии – единственные грамположительные фототрофы, способные к образованию настоящих эндоспор.

Описано два вида, различающиеся морфологически:

Heliobacterium chlorum – длинные одиночные палочки (1,0х7,0–10 мкм), передвигающиеся путем скольжения;
Heliobacillus mobilis – короткие палочковидные бактерии с перитрихиально расположенными жгутиками.

Гелиобактерии – облигатные (обязательные) фототрофы. Рост и развитие бактерий, данной группы возможны только на свету в анаэробных условиях. Источниками углерода для них служат органические кислоты (молочная, уксусная, масляная, пировиноградная)

Фиксация углекислого газа осуществляется в цикле Кальвина. Дыхательный метаболизм отсутствует. Гелиобактерии являются активными азотфиксаторами, обитают в почвах и содовых озерах.

Гелиобакерии осуществляют аноксигенный фотосинтез благодаря наличию в клетках единственного бактериохлорофилла g. У других бактерий с бескислородным типом фотосинтеза данное вещество не обнаружено. Как и у всех фотосинтезирующих бактерий в клетках гелиобактерий, кроме бактериохлорофилла g, присутствует незначительное количество каротиноидов.

Несерные пурпурные бактерии – фотоорганотрофы (фотосинтезирующие организмы, использующие в качестве донора электронов органические соединения). Они входят в семейство Rhodospiriliaceae, представленное двумя родами: Rhodospirillum– клетки спиральной формы и Rhodospirillum– клетки палочковидной формы.

Эта группа бактерий способна в качестве источника энергии использовать не только солнечный свет, но и аэробное окисление. На свету они развиваются только в анаэробных условиях. Развитие несерных пурпурных бактерий в темноте возможно только при наличии кислорода и серы. Они характеризуются полным набором основных дыхательных ферментов.

Пурпурные серобактерии – полифилетическая группа бактерий, характеризующаяся различными морфологическими формами – кокки, палочки, спириллы. Представители группы живут в анаэробных условиях и развиваются на свету при наличии в среде сероводорода и тиосульфата натрия.

Пурпурные серобактерии вырабатывают особый пигмент типа хлорофилла – бактериопурин. При помощи данного пигмента они используют световую энергию для построения органического вещества тела из углекислого газа и неорганических солей.

Пурпурные серобактерии относят к фотолитотрофам.

Распространение фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии – это типичные водные микроорганизмы. Распространены они, как в пресных, так и в соленых водоемах. Очень часто встречаются в местах, где присутствует сероводород, в мелководье или на значительной глубине. В почве фототрофных бактерий мало, но при затоплении водой они развиваются очень активно.

Распространение фототрофных прокариот в различных средах определяется присутствием трех основных факторов: света, молекулярного кислорода, питательной среды.

Потребность в световой энергии и диапазоне длин поглощаемого света для фотосинтеза определяется набором светособирающих пигментов. Прокариоты с кислородным типом фотосинтеза поглощают свет в том же диапазоне, что и водоросли, и высшие растения.

Пурпурные и зеленые бактерии, гелиобактерии – развиваются в водоемах под различной мощности слоем цианобактерий и водорослей, поглощающих свет с длиной волны до 750 нм. Фотосинтез пурпурных и зеленых бактерий, гелиобактерий, в данном случае, тесно связан со способностью цианобактерий и водорослей поглощать свет в красной и инфракрасной областях спектра за пределами поглощения хлорофиллов. Крайняя граница этой части спектра устанавливается способностью пигментов некоторых пурпурных бактерий (бактериохлорофиллов) поглощать свет с длиной волны до 1100 нм.

Установлены виды фотосинтезирующих прокариотов способных успешно развиваться в водоемах на глубине до 20–30 метров за счет активности пигментов другой группы – коратиноидов.

По отношению к молекулярному кислороду в числе фототрофных прокариот присутствуют строгие анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы, организмы, образующие кислород внутриклеточно.

Различия в питательных веществах, необходимых для метаболизма, так же значительны. Они варьируют от сложных пищевых потребностей до минимального уровня.

Значение фототрофных бактерий

Фототрофные бактерии в природе играют огромную роль в круговороте различных веществ, значимых для жизни других организмов. Цианобактерии – занимают значительное место в круговороте углерода и азота, серобактерии – серы.

Научное значение фототрофных бактерий так же велико. Различные виды фотосинтезирующих прокариот используют для исследования процесса фотосинтеза в различных его аспектах, особенно начальные стадии. Пурпурные и зеленые бактерии используют для уточнения организации фотосинтетического аппарата, путей биосинтеза пигментов, метаболизма углерода, эволюции фотосинтезирующих форм и самого фотосинтеза.

фототрофные бактерии, микроорганизмы, использующие в качестве энергии для жизнедеятельности свет (лучистую энергию); в процессе Фотосинтеза ассимилируют углекислоту и др. неорганические, а также органические соединения. К Ф. б. относятся пурпурные и зелёные бактерии и близкие к ним по типу строения клеток цианобактерии (называющиеся также синезелёными водорослями (См. Синезелёные водоросли)).

Пурпурные и зелёные бактерии (см. Серобактерии) содержат различные по составу хлорофиллы (т. н. бактериохлорофиллы а, b, с, d, е) и Каротиноиды. Строгие или факультативные анаэробы. В отличие от высших растений, водорослей и цианобактерий, при фотосинтезе не выделяют кислород, т.к. для фотовосстановления CO₂ используют в качестве донора водорода (электронов) не воду, а сероводород, тиосульфат, серу, молекулярный водород или органические соединения. Некоторые пурпурные бактерии, окисляя сероводород и тиосульфат, накапливают в клетках серу, которую далее могут окислять до сульфатов. Кроме CO₂ эти микроорганизмы способны фотоассимилировать органические соединения – уксусную кислоту (ацетат), пировиноградную кислоту (пируват) и др. Одни виды растут в основом за счёт фотоассимиляции углекислоты, т. е. являются фотоавтотрофами, другие нуждаются в обязательном наличии органических веществ (фотогетеротрофы). Некоторые виды кроме лучистой энергии могут использовать энергию, образующуюся при дыхании или брожении, и растут в темноте. Многие виды фиксируют молекулярный азот.

Цианобактерии содержат хлорофилл а, каротиноиды и пигменты, относящиеся к фикобилипротеидам. При фотосинтезе, как и растения, выделяют кислород, т.к. в качестве донора водорода используют воду. Большинство видов растут только в присутствии света, т. е. являются строгими фототрофами. Некоторые виды могут в незначительной степени ассимилировать органические соединения. Значительное число видов фиксирует молекулярный азот.

Особую форму фотосинтеза осуществляют бактерии рода Halobacterium, которые не содержат хлорофилла. Это Галофильные микроорганизмы, т. е. растущие на средах с высокими концентрациями хлористого натрия; гетеротрофы. В использовании лучистой энергии для синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) у них участвует каротиноид ретиналь, связанный с белком в комплекс, называется бактериородопсином.

Лит.: Кондратьева Е. Н., Фотосинтезирующие бактерии, М., 1963; Гусев М. В., Биология синезеленых водорослей, М., 1968; Кузнецов С. И., Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность, Л., 1970; Bergey's manual of determinative bacteriology, 8 ed., Bait., 1974; The biology of blue-green algae, Berk. – Los Ang., 1973 (Botanic monographs, v. 9).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Фотосинтезирующие бактерии" в других словарях:

ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — (фототрофные бактерии) используют свет как источник энергии. Способность к фотосинтезу обеспечивается бактериохлорофиллами и каротиноидами. К фотосинтезирующим бактериям относятся пурпурные, зеленые и цианобактерии. Многие виды фиксируют… … Большой Энциклопедический словарь

фотосинтезирующие бактерии — (фототрофные бактерии), используют свет как источник энергии. Способность к фотосинтезу обеспечивается присутствующими в клетках этих бактерий пигментами бактериохлорофиллами и каротиноидами. К фотосинтезирующим бактериям относятся пурпурные,… … Энциклопедический словарь

фотосинтезирующие бактерии — осуществляют фотосинтез при участии пигментов – хлорофиллов, используя энергию света. У одних фотосинтез сопровождается выделением кислорода (оксигенные бактерии), у других нет (аноксигенные фототрофы). Оксигенные бактерии представлены… … Биологический энциклопедический словарь

ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ — (фототрофные бактерии), используют свет как источник энергии. Способность к фотосинтезу обеспечивается присутствующими в клетках этих бактерий пигментами бактериохлорофиллами и каротиноидами. К Ф.б. относятся пурпурные, зелёные и цианобактерии.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Бактерии — Кишечная палочка (Escherichia coli) … Википедия

ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ ОРГАНИЗМЫ — организмы, производящие сложные органические соединения из простых неорганических за счет энергии света (поглощаемой хлорофиллом и другими фотосинтетическими пигментами). К ним относятся зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии. См. также … Экологический словарь

БАКТЕРИИ — обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место… … Энциклопедия Кольера

Бактерии — (греч. bakterion палочка) большая группа (тип) микроскопических, преимущественно одноклеточных организмов, обладающих клеточной стенкой, содержащих много дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), имеющих примитивное ядро, лишённое видимых… … Большая советская энциклопедия

БАКТЕРИИ — (от греч, bakterion палочка), большая группа в осн. одноклеточных микроорганизмов, составляющих царство прокариот (Procaryotae). Для Б. характерно отсутствие мембраны между цитоплазмой и нуклеоплазмой, последняя содержит геном в виде одной… … Ветеринарный энциклопедический словарь

Читайте также: