Les 2: Fotosynthese. Fig.15.1

Transcriptie

1 Les 2: Fotosynthese Fig.15.1

2 Bacteria Cyanobacteria & planten

3 Hoe wordt licht energie gecapteerd? Licht wordt uitgezonden in quanta (fotonen) De energie van die fotonen: vgl van Planck E = h.ν = h.c/λ h, de constante van Planck (6.626 x J.s) ν, de frequentie van de straling, c, de snelheid van het licht ( m/s in vacuum) λ, de golflengte varierend 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).

4 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.

5 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.c..l A de absorptie Io & I : intensiteiten van invallend en doorlatend licht C: de molaire concentratie van het staal ε: is de molaire extinctie coëfficient. Dit betekent dat een plot van A tov λ 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.

6 Chlorophyll 430 Chemische verschillen leiden tot absorptie verschillen 680 Chlorophyll a Bacteriochlorophyll a

7

8 Verschillende pigmenten Absorptie bij verschillende golflengten Ecologische betekenis

9 Diversiteit van fotosynthetische bacteriën Purple sulfur bacteria Purple phototrophic bacteria Purple non sulfur bacteria Green bacteria Green sulfur bacteria Green non sulfur bacteria

10 Plaats van de fotosynthetische pigementen op de membraan Fig.15.5 b

11 Purple sulfur bacteria

12 Purple non sulfur

13 Chlorosoom Green bacteria

14 LH centra geassocieerd met eiwitten Niet alle chlorofiel = reactiecentrum

15 Rol? Hulppigmenten

16

17

18 Cyanobacteria Phycobiliprotein Phycocyanin Phycoerythrin Allophycocyanin

19 Phycobilin Phycobilisome

20 Anoxigene fotosynthese

21 Speciaal paar bact. chlorophyll Accesory bact. chlorophyll Bacteropheophytin Quinon

22 H M L

23 Anoxigene fotosynthese Reverse electron flow ATP

24

25 Fig.15.15

26 Fig.15.18

27 Oxygene fotosynthese Oscillatoria limnetica

28 Donker reacties Calvin cyclus Carboxysomen Alternatieven Chemische reacties

29

30 Overzicht stoechiometrie van Calvin cyclus

31 Chlorobium

32 Cloroflexus Fig.15.24b

33 Plants

34 Fototrofen in de Proteobacteria chemolithotrophs β Proteobacteria chemoorganotrophs α Proteobacteria chemoorganotrophs From Madigan et al. (1997) chemolithotrophs chemoorganotrophs γ Proteobacteri chemolithotrophs ε Proteobacteria δ Proteobacteria chemoorganotrophs loss of photosynthetic ability

35 Phototrophes Proteobacteria (autotrofen + heterotrofen) Purple sulfur bacteria Purple non sulfur bacteria Niet- Proteobacteria (autotrofen + heterotrofen) Green sulfur bacteria Green non sulfur bacteria Heliobacterium

36 Proteobacteria (autotrofen + heterotrofen) Purple sulfur bacteria H 2 S als electronen donor S opgestapeld in de cel en later naar SO 4 2- Habitat (meromictic lakes) Ectothiorhodospira, Halorhodospira Chromatium & Thiocystis Thiopedia roseopersicinia Amoebobacter purpureu

37 Chromatium Thiospirillum Thiocapsa Thiopedia Thiopedia Ectothiorhodospira mobilis Purple sulfur: γ Proteobacteria

38 Purple non sulfur α & β α α α Phaespirillum fulvum Rhodopseudomonas acidophila Rhodobacter sphaeroides α β α Rhodopila globiformis Rhodocyclus purpureum Rhodomicrobium vanielli

39

40 Green sulfur bacteria Chlorobium limicola Chlorobium tepidum H 2 S to S 0 (buiten cel) S 0 to SO 4 2- Fotoheterotrofie Omgekeerde citrz cyclus Chlorosome (zeer efficient) Anoxisch Pelodictyon clathradiforme Consortia Fototrofe component (epibiont) & niet-fototrofe component Chlorochromatium aggregatum

41 Voorbeelden van groen en bruine chlorobia Bacteriochlorophyll c Chlorobium tepidum Groen gekleurde caroten. Chlorobium phaeobacteriodes Bacteriochlorophyll e Bruin gekleurde caroten

42 Pelochromatium Aggregaten Chlorochromatium aggregatum

43 The green nonsulfur bacteria Algemene kenmerken-weinig genera bek Thermofiel Soms anoxisch, soms aëroob Thermomicrobium speciale lipiden in de membranen Geen peptidoglycaan (toch gram-) Aëroob Chloroflexus Filamenteus, in matten, neutrale tot alkalische warmwaterbronnen Hybrid fototroof (bchl c & chlorosomen bchl a in membraan invaginaties) Anoxisch H 2 S + CO 2 of H 2 + CO 2 (Purple nonsulfur) Hydrpoxypropionaat pathway Best fotoheterotrofie; ook heterotrofie

44 Chloroflexus aurantiacus Oscillochlor is Chloronema

45 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 CO 2 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