Файл: Аноксигенный и оксигенный фотосинтез. Класс Anoxyphotobacteria. Класс Oxyphotobacteria. Строение фотосинтезирующего аппарата.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 192
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Аноксигенный и оксигенный фотосинтез. Класс Anoxyphotobacteria. Класс Oxyphotobacteria. Строение фотосинтезирующего аппарата.
Фотосинтез – процесс преобразования энергии света в энергию АТФ.
Существует 3 типа фотосинтеза:
-
Аноксигенный – с помощью бактериофилов без выделения молекулярного кислорода. Встречается у пурпурных, зеленых и гелеоактерий. -
Оксигенный – с помощью хлорофилов с выделением молекулярного кислорода. Встречается у цианобактерий. -
Безхлорофильный – с помощью бактериородопсина без выделения молекулярного кислорода. Встречается у галобактерий.
Аноксигенный фотосинтез
В нем участвует только одна световая реакция, т.е. фотосистема. Источником электронов и протонов является не вода, как в оксигенном фотосинтезе, а сероводород, элементарная сера, водород и органические вещества. Антенны аноксигенного фотосинтеза включают в себя бактериохлорофиллы. Фотосинтетический перенос электронов у пурпурных и зеленых бактерий:
пурпурные
зеленые
Пурпурные: фотопегменты и компоненты электрон-транспортной системы находятся в мембранах. Энергия, поглощенная пигментами антенны (бактериохлорофиллом и каротиноидами) передается реакционным центрам. Изолированные реакционные центры состоят из белкового комплекса. Их пигменты обозначают по длине волны, при которой максимально снижается поглощение под действием света.
Затем реакционные центры передают электроны, которые проходят через хинон и ряд переносчиков, при этом восстанавливая бактериофил. На уровне цитохромов образуется АТФ. Чтобы синтезировать восстановленные эквиваленты нужно или использовать в качестве донора электронов молекулу водорода, которая напрямую восстанавливает NAD, или осуществить обратный процесс переноса электрона с затратой АТФ.
Зеленые:
фотопигменты находятся в хромосомах и частично в мембранах. Переносчики несколько отличаются, восстановленные эквиваленты могут синтезироваться путем простого нециклического процесса от феродоксиина. В качестве внешних доноров электронов выступают тиосульфат, сероводород и другие. Сначала электрон передается на акцептор, затем на феродоксин для восстановления NAD.
Оксигенный фотосинтез
Этот тип фотосинтеза осуществляется цианобактериями и всеми эукариотическими расстениями. При этом идёт выделение О2, а источником электронов и протонов служит вода. ЭТЦ располагается в мембранах тилакоидов. Данный фотосинтез имеет две фотосистемы и антенны включают в себя хлорофилл.
При оксигенном фотосинтезе работают две пигментные системы, включенные последовательно.
Пигментную систему, возбуждаемую более длинноволновым светом (λ< 730 нм), называют фотосисте мой I, а возбуждаемую более коротковолновым светом (λ< 700 нм) - фотосистемой II.
После поглощения света 1 реакционный центр высвобождает электроны высокой энергией. Они перемещаются через электронные носители, выделяют некоторую энергию и переходят на 2 реакционный центр. Он возбуждается от этой энергии и высвоббождает электроны, которые проходят через несколько носителей и становятся НАДФН снижающей мощностью. Молекула воды гидролизуется, выделяет кислород и отдает электроны: H2O + CO2 = O2 + 1/6(С6Н12О6).
Во время переноса создается движущая сила, которая используется для синтеза АТФ и АДФ.
Строение фотосинтетического аппарата.
Фотосинтетический аппарат основных групп эубактерий организован по-разному. Это проявляется как в химической природе составляющих его компонентов (набор пигментов, состав переносчиков электронов), так и в структурной организации в клетке. Фотосинтетический аппарат состоит из трех основных компонентов:
1) светособирающих пигментов, поглощающих энергию света и передающих ее в реакционные центры;
2) фотохимических реакционных центров, где происходит трансформация электромагнитной формы энергии в химическую;
3) фотосинтетических электронтранспортных систем, обеспечивающих перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в молекулах АТФ.
В фотохимической реакции участвуют, как правило, хлорофиллы и бактериохлорофиллы А в модифицированной форме. Эти же виды хлорофиллов выполняют функцию антенны.
Два компонента фотосинтетического аппарата — реакционные центры и электронтранспортные системы — всегда локализованы в клеточных мембранах, представленных ЦПМ и у большинства фотосинтезирующих эубактерий развитой системой внутрицитоплазматических мембран — производных ЦПМ .
Локализация светособирающих пигментов в разных группах фотосинтезирующих эубактерий различна .
Реакционный центр состоит из ряда компонентов, наиболее важные из них – это первичный донор электронов, представляющий из себя комплекс хлорофилла и белка, и первичный акцептор электронов. Под воздействием энергии света происходит перенос одного электрона, то есть:
восстановленный донор + окисленный акцептор окисленный донор + восстановленный акцептор У пурпурных бактерий, гелиобактерий и прохлорофит светособирающие пигменты в виде комплексов с белками интегрированы в мембраны.
В клетках зелёных бактерий и цианобактерий основная масса светособирающих пигментов находится в особых структурах, прикреплённым к поверхности мембраны, но не являющихся её компонентом – это хлоросомы зелёных бактерий и фикобилисомы цианобактерий.
25. Генотип и фенотип. Типы изменчивости.
Генотип - это общая сумма генов микроба. В отношении микроорганизмов "генотип" означает то же, что "геном".
Фенотип - это весь комплекс свойств микроба, проявление генотипа в определенных, конкретных условиях существования.
Генотип - это возможные способности клетки, а фенотип - видимое их проявление.
Изменчивость - различие в свойствах между особями одного вида. Различают изменчивость наследственную и ненаследственную. Наследуемая изменчивость осуществляется в виде мутаций и рекомбинаций.
-
Типы мутаций. Мутагены.
Мутации (лат. mutatio - изменение) - изменение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, в результате которого происходит появление или потеря признака. Таким признаком может быть способность синтезировать какую-либо аминокислоту или резистентность к антибиотику.
По происхождению мутации могут быть спонтанными или индуцированными. Индуцированные мутации получают в эксперименте под влиянием мутагенов: радиации, некоторых химических веществ. Спонтанные мутации возникают под влиянием естественных факторов, ошибок репликации ДНК и вследствие перемещения подвижных генетических элементов в процессе роста и размножения бактерий. Частота спонтанных мутаций невелика, в среднем 1 на 10 млн. Образовавшиеся МО называют мутантами. Если возникшая мутация выгодна для МО и создает для него преимущества в определенных условиях среды, то мутанты выживают и дают многочисленное потомство. Если же мутация не создает преимуществ, мутанты погибают.
Мутации микроорганизмов могут иметь важное практическое значение. Получены штаммы-мутанты грибов и актиномицетов, являющиеся продуцентами антибиотиков во много раз более активных, чем исходные культуры. Из мутантов с ослабленной вирулентностью могут быть получены вакцинные штаммы для получения живых вакцин.
Мутагеныбывают физическими (УФ-лучи, γ-радиация, низкие и высокие температуры), химическими (некоторые алкалоиды: колхицин- один из самых распространённых в селекции мутагенов. окислители и восстановители (нитраты,нитриты,активные формы кислорода). Некоторые пестициды) и биологическими (специфические последовательности ДНК—транспозоны; некоторые вирусы (вирускори,краснухи,гриппа);продукты обмена веществ(продуктыокисления липидов)).
27. Генетическая рекомбинация у прокариот (трансформация, трансдукция и коньюгация)
Генетические рекомбинации - (лат. recombinatio - перестановка) у бактерий - это передача генетического материала (ДНК) от клетки-донора к клетке-реципиенту, в результате появляются рекомбинанты с новыми свойствами.
Известны три типа генетических рекомбинаций: трансформация, трансдукция, конъюгация:
Трансформация (лат. transforma-tio - превращение) - передача ДНК в виде свободного растворимого вещества, выделенного из клетки донора, в клетку реципиента. При этом рекомбинация происходит, если ДНК донора и реципиента родственны друг другу, и может произойти обмен гомологичных участков своей и проникшей извне ДНК.
Трансдукция
(лат transductio - перенос) - передача небольшого фрагмента ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью бактериофага. Различают неспецифическую и специфическую трансдукции.
неспецифическая - при которой может быть перенесён любой фрагмент ДНК хозяина. здесь ДНК клетки хозяина включается в частицу фага либо дополнительно к его собственному геному, либо вместо него.
специфическая - только строго определённые фрагменты ДНК. некоторые гены фага замещаются донорами хозяина, но не все фаги могут осуществлять трансдукцию и не во все бактерии таким путем может быть перенесена ДНК.
в начале бактериальная клетка донор инъецируется умеренным бактериофагом, синтезируются белки и днк фага, бактериальная днк разрушается в процессе сборки капсиды, т. е белковые оболочки наполняются днк фага. иногда случайно во время репродукции фага в капсиды вместо фаговой днк могут включаться фрагменты бактериальной днк. фаг с донорной днк называется трансдуцирующим фагом. затем донорная клетка лизируется под действием фагового лизоцина и новые бактериофаги высвобождаются в окружающую среду, таким образом фаголизат содержит смесь нормальных и деффектных фагов. заражение клетки рецепиента нормальным фагом ведет как правило к лизису клеток, однако в некоторые клетки проникают деффектные трансдуцирующие фаги, днк которых способна рекомбинироваться с днк рецепиента. происходит обмен гомологичными участками днк. если фрагмент днк переносимый фагом не вступает в рекомбинацию с хромосой рецепиента, то он деградирует
Конъюгация – перенос ген. материала путем прямого контакта между двумя клетками она опосредована половым фактором F (плодовитость) представляющим собой кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, т.е плазмиду F. Плазмиды реплицируются независимо от хромосомной клетки. однако плазмиды отличаются от бактериальных хромосом тем, что гены, которые они несут, обычно не являются необходимыми для роста клетки в нормальных условиях. плазмиды, ответственные за конъюгацию, передаются между клетками во время прямого межклеточного контакта. Донорная клетка, несущая половой фактор F, обозначается как F+клетка, а реципиентная клетка, не содержащая F фактора - F- клетка. Но механизм взаимодействия между клетками отличается в зависимости от типа. так, в грам- плазмида несет гены