تنوع فرآیندفتوسنتز
یکی ازمهمترین ابداعات حیات درکره زمین فرایندفتوسنتزاست که درجریان
آن انرژی نورانی به شیمیایی تبدیل میگردد.
پدیده فتوسنتز ازسال هاپیش درگیاهان مطالعه شده است ولی درسال های اخیر بابررسی بیوشیمیایی آن درجلبکها وباکتری هااطلاعات فراوانی به دست امده است.
براساس این اطلاعات احیای بیوشیمیای دی اکسیدکربن ازطریق دوگروه ازاکنش های کم وبیش مجزاانجام میپذیرد:
واکنش های نوری
واکنش های تاریکی
رنگدانه های فتوسنتزی
الف:کلروفیل
کلروفیل های باکتریایی که فقط درباکتری های
فتوسنتزی بی هوازی یافت می شوندماکزیم
.670-1100nmجذبی
فعال محسوب می شود.aازبین کلروفیل های باکتریایی فقط نوع
ب:ترکیبات کاروتنی
این ترکیبات تقریبا در تمام جانداران فتوسنتزی وجود دارند.
ج:فیکوبیلین ها
سیانوباکتری هاوجلبک های قرمزحاوی رنگدانه های کمکی قرمزیاآبی به نام فیکوبیلین یابیلی پروتئین هستند.
محل رنگدانه ها درباکتریهای فتوسنتزی
-دراین باکتری ها کلروپلاست وجودندارد.
-کلروفیل درمجموعه ای اززایده های غشایی درون سیتوپلاسمی جای دارد.
-در باکتری های قرمزرنگدانه هابرروی زایده های غشایی قرار دارند که بخشی از سیستم های منظم غشایی درون سیتوپلاسمی محسوب می شوند.
تقریبا تمام باکتری های فتوسنتزی گرم منفی هستند.
ازنظرفرایندفتوسنتزباکتریهای فتوسنتزی به دوگروه تقسیم می شوند:
الف:انواعی که فتوسنتز اکسیژن زادارند:
این گروه قادربه فتولیزاب واکسیژن هستند
وشامل
سیانوباکتریها
پروکلرو فیتها
درحقیقت فرایندفتوسنتزاین گروه کاملامشابه گیاهان وجلبک هاست بااین تفاوت که در کلروپلاست صورت نمی گیرد.
ب:انواعی که فتوسنتز غیراکسیژن زادارند ورنگدانه هاودستگاه فتوسنتزی انها فقط در غیاب اکسیژن تولیدوفعال میگردند.
کلروفیل های انها ازنوع باکتریایی هستند وماکزیمم جذب انهادرمحدوده ی پرتوهای مادون قرمزقراردارد.
دراین باکتری هافقط یک فتوسیستم وجودداردکه معادل فتوسیستم یک کلروپلاست است در نتیجه به خاطرعدم وجود فتوسیستم دوقادربه فتولیزاب وازادسازی اکسیژن نیستند.
ازجمله باکتری های فتوسنتزکننده غیراکسیژنی که اکسیژن مولکولی رابه عنوان فرآورده فرعی فتوسنتز تولید نمی کنند عبارت انداز:
1.Purple Bacteria
2.Green Sulfur Bacteria
3.Green non Sulfur Bacteria
4.Helio Bacteria
باکتری های بنفش
باکتری های فتواتوتروف غیراکسیژنی هستند.
این باکتری هاقادرندازتعدادزیادی ازاحیاکننده هامانند
یاسایرترکیبات گوگرددار بسیاری ازترکیبات آلی وحتی H2S
به عنوان دهنده الکترون استفاده کنند.H2
. هستند a تقریبا تمام این گونه ها دارای باکتریوکلروفیل
تمام باکتری های بنفش ازچرخه کلوین برای تثبیت کربن استفاده می کنند.
دررشدغیرهوازی بسیاری ازگونه های باکتری های بنفش تولیدرنگ دانه را متوقف می کنندوپروتئین های ساختمانی دخیل درتبدیل انرژی فتوسنتزی رابیان می کنند.
بنابراین فتوسنتزدرسلول هایی مشاهده می شودکه درشرایط غیرهوازی رشد می کنند.
دراین شرایط ساختار ظریف غشای سیتوپلاسمی به شدت تغییرمی کندوفرورفتگی هایی به طرف داخل وبه شکل حباب,لوله یالایه پیدا می کندکه غشای داخل سیتوپلاسمی نامیده می شود.
یک گروه از این باکتری ها معروف به باکتری های فتوسنتزی هوازی الگوی متضادی دارد این گروه تحت شرایط هوازی رنگدانه می سازدوفتوسنتزمی کند
جالب توجه است که انهادرحالی فتوسنتز می کنندکه به ان نیازندارنند
باکتری های سبز گوگردی
این باکتری هافتواتوتروف غیراکسیژنی اجباری اندوتنهاباکربن آلی به عنوان منبع کربن نمی توانند رشدکنند.
این باکتری هاازیک چرخه معکوس اسیدتری کربوکسیلیک
برای تثبیت دی اکسیدکربن استفاده می کنند.
این باکتری هادرکمترین شدت نورکه فتوسنتزکننده هاحضوردارند دیده می شوند ودارای ساختمان آنتنی بسیار تخصص یافته ای بنام کلروزوم هستند.
باکتری سبزغیرگوگردی
این باکتریهادررشدغیرهوازی،تولید رنگ دانه را متوقف می کنندوپروتئین های ساختمانی دخیل درفتوسنتزرا بیان نمی کنند.وازروش واحدی برای تثبیت کربن استفاده می کند که مسیرهیدروکسی پروپیونات نامیده می شود.
هستندaاین باکتری هادارای باکتریوکلروفیل
که درمرکزواکنش ومجموعه های آنتنی عرض غشایی قراردارند.
هلیوباکتری ها
تنها گروه باکتری های فتوسنتزی هستندکه اسپور تولید می کنند
استgرنگدانه اصلی این باکتری ها باکتریوکلروفیل
سیانو باکتری هاووابستگان
فتوسنتزسیانوباکتری ها که مشابه فتوسنتز گیاهان وجلبک ها است شامل دو سری واکنش های روشنایی به نام های فتوسیستم 1و2می باشد .
درفتوسنتزاین ارگانیسم ها اب به عنوان دهنده ی الکترون عمل می نمایدو درشرایط هوازی به خوبی رشدکرده وبه هیچ ماده ی احیا کننده ای نیاز ندارند.
سیستم های غشایی فتوسنتزی سیانوباکتری ها غالباپیچیده وچندلایه ای است.
تمام انها دارای رنگدانه های بیلی پروتئین هستندکه به عنوان رنگدانه ی فرعی درفتوسنتز شرکت می کند.
وظیفه واکنش های روشنایی در سیانو باکتریها وگیاهان ذخیره انرژی است که برای انجام واکنش های تاریکی اند.ATP.NADPHنورانی در
امادر باکتریهای فتوسنتزی قرمزوسبزانرژی نورانی فقط به مصرف ادنوزین تری فسفات می رسد.
به طور کلی گیاهان جلبک ها وسیانو باکتریها برای تامین نیروی احیاکننده بجای ترکیباتی مانندسولفیدهیدروژن ازاب استفاده می کنند.
که این اختلاف عمده ازاختلاف میان سیستم های فتوسنتزی انان ناشی می شود.
تصویر پراکندگی جهانی فتوسنتز، از جمله فیتوپلانکتونهای اقیانوسی و پوشش گیاهی
باکتری های کیمواتوتروف
باکتری هایی که می توانندانرژی مورد نیاز خود راازاکسیداسیومواد
معدنی تامین کنند راکیمواتوتروف یالیتوتروف می نامند.
تثبیت واحیای دی اکسیدکربن درلیتوتروف هاازطریق فرایندی مشابه
چرخه کلوین صورت می پذیرد.
درمقابل چگونگی ساخت ادنوزین تری فسفات دراین باکتری ها با جانداران فتوسنتزی متفاوت است.
دراین باکتری هاازطریق فسفوریلاسیون اکسیدی درجریان اکسیداسیونATP
موادمعدنی انرژی زاتولید می گردد.
کشف این باکتری ها نشان دادکه بدون دخالت نوروکلروفیل نیز می توان دی اکسید کربن رابه ترکیبات آلی احیا نمود.