Fotótrofos: organismos que utilizan la energía de la luz. Patrones de la Fotosíntesis

Transcripción

1 Fotótrofos: organismos que utilizan la energía de la luz Patrones de la Fotosíntesis

2 Fotosíntesis

3 Absorción de luz La luz es una forma de radiación electromagnética que «viaja» en ondas rítmicas transportadas en partículas llamadas fotones Diferentes pigmentos absorben fotones de diferente ʎ según sus características

4 Excitación de las moléculas de pigmento por los fotones de la luz El electrón excitado regresa al estado original no excitado generando alguna de las siguientes reacciones: - Transferencia de energía y excitación de la molécula vecina - Oxidación y transferencia del electrón a un segundo compuesto - Emisión de luz fluorescente (menor energía)

5 Estructura de los pigmentos fotosintéticos Clorofilas (< 700 nm) Bacterioclorofilas (> 800 nm) Forman complejos con proteínas embebidas en la membrana del aparato fotosintético (complejos cosechadores de luz o antenas, LH1 y LH2) Ficobiliproteínas (cianobacterias) Proteínas que contienen bilina (tetrapirroles cadena abierta). Ficocianina (azul), ficoeritrina (rojiza) ( nm) Carotenoides (pigmentos accesorios) Transfieren energía a las clorofilas Protegen a las biomoléculas de la fotooxidación ( nm)

6 Espectro de absorción de los microorganismos fotosintéticos Cada microorganismo posee un set de pigmentos específico en proporciones particulares. Coexistencia exitosa en el mismo habitat, aprovechamiento eficiente de la luz. CHL: clorofilas BCHL: bacterioclorofilas

7 Componentes del aparato fotosintético - Antena (complejos cosechadores de luz, LHI y LHII) Clorofilas y pigmentos accesorios unidos a proteínas ( moléculas) Fotosistema - Centro de reacción (CR). Clorofilas reactivas (unas pocas moléculas) - Cadena de transporte de electrones

8 Propiedades de los procariotas fotosintéticos

9 Estructura del aparato fotosintético en los procariotas No poseen cloroplastos Aparato fotosintético integrado en sistemas de membranas internos originados por: 1. Invaginación de membrana citoplasmática (MC) (cromatóforos). Bacterias púrpura (fam Rhodospirillaceae, Rhodobacter sphaeroides) 2. MC como tal. Heliobacterias 3. MC y estructuras de membrana monocapa especiales (clorosomas). Bacterias verdes del S (Chlorobium sp) 4. Membranas tilacoide con ficobilisomas. Cianobacterias.

10 Cianobacterias Tilacoides y pigmentos fotosintético ordenados como en cloroplastos Ficobilisomas: antena formada por clorofilia a, carotenoides y ficobiliproteinas CR asociado a cadena transporte de electrones

11 Bacterias púrpura Cromatóforos La MIC es contínua con la MC Vista de la membrana intracitoplasmática (MIC) que contiene al aparato fotosintético en la bacteria fotosintética púrpura no sulfúrea Rhodobacter sphaeroides (Fam Rhodospirillaceaea) MIC, (rojo); MC (púrpura); M. Ext. (verde) Organización supramolecular de los complejos pigmentoproteínas de la MIC Vesícula sellada de la MIC (verde).

12 Reducción del NADP+ Por transferencia directa de los electrones desde un compuesto con menor E 0 E 0 H 2 = V E 0 NADP + = V H 2 2 H e (Hidrogenasa) NADP e + 2 H + NADPH + H + Flujo reverso de los electrones. Transferencia de los electrones desde un compuesto con mayor E 0 que el NADP +. Requiere gasto de energía Ej. S 0 /HS - (E 0 = V); algunos compuestos orgánicos (succinato, malato)

13 Fotosíntesis Oxigénica Cianobacterias Transporte no-cíclico de electrones: Formación de ATP (Fotofosforilación) y NADPH

14 Fotosíntesis Anoxigénica Bacterias fotosintéticas púrpura (a) y bacterias verdes del S (b) H 2 S S 0, SO 4 2-

15 Bacterias púrpura E 0 = V Succinato E 0 = V Fotofosforilación por transporte cíclico de electrones Obtención de NADPH por flujo reverso de electrones

16 Aparato fotosintético de la bacteria púrpura R. sphaeroides Fotofosforilación por transporte cíclico de electrones

17 Rutas de fijación del CO 2 en los procariotas Bacterias aerobias y anaerobias facultativas (fotosintéticas púrpura) Ciclo de Calvin

18 Rutas de fijación de CO 2 en bacterias y arqueas anaerobias Ciclo reverso (reductivo) del Acido tricarboxílico (TCA) Reversible en condiciones heterotróficas (oxidación del acetil-coa a 2 CO 2 ) Bacterias anaeróbicas (Desulfobacter), fotosintéticas verdes (Chlorobium), arqueas anaeróbicas (Thermoproteus) Piruvato ferredoxinoxidoreductasa (bacterias anaerobias) Triosa-P Hexosa-P Material celular

19 Rutas de fijación de CO 2 distintos al ciclo de Calvin

20 Reacciones anapleróticas en bacterias creciendo en carbohidratos: Reposición de intermediarios del ciclo TCA

21 Asimilación de compuestos de 2 C: Ciclo del Glioxilato Obtención de metabolitos precursores para biosíntesis a partir de compuestos de 2 C Crecimiento en ácidos grasos, acetato, polihidroxibutirato como única fuente de C Ruta PEP-Piruvato-acetil-CoA no es reversible, para usar compuestos de 2C el TCA se modifica Reacciones de bypass: Bacterias aerobias

22 Asimilación de acetil-coa en anaerobios estrictos Los anaerobios estrictos que poseen Piruvato ferredoxin-oxidoreductasa no usan el ciclo del glioxilato para asimilar compuestos de C2 Material celular