Generación de oxígeno (o no): la fotosíntesis oxigénica y anoxigénica

El propósito de la fotosíntesis es aprovechar la energía de luz y lo utilizan para mover electrones a través de una cadena de transporte de electrones. Transportadores de electrones están dispuestos, en orden creciente de electropositividad dentro de una membrana. A través de este proceso, se crea una fuerza motriz de protones que se utiliza para producir ATP.

Compuestos electronegativos son mejores en la donación de electrones que los más electropositivos son. A medida que aumenta electropositividad, se convierte en un compuesto mejor en la aceptación de electrones.

Los compuestos usados ​​para llevar electrones incluyen feofitina (clorofila sin el ión magnesio (Mg²⁺) En el centro), quinonas, citocromos, plastocyanins (cobre que contienen proteínas), las proteínas no hemo azufre, hierro ferredoxina y flavoproteínas.

Hay dos tipos principales de la fotosíntesis: oxigénica (el tipo que genera O₂) Y anoxigénica (el tipo que no genera O₂). Fotosíntesis anoxigénica es utilizado principalmente por las bacterias púrpuras, verdes del azufre y del azufre bacterias, la Heliobacteria y la Acidobacteria. Fotosíntesis oxigénica es utilizado por las cianobacterias, algas, y por las plantas.

Fotosíntesis oxigénica

Fotosíntesis oxigénica ocurre en, entre otros, los microorganismos eucarióticos como las algas y de bacterias como cyanobacteria- el mismo mecanismo es en el trabajo en ambos. El flujo de electrones pasa a través de dos cadenas de transporte de electrones diferentes que están conectado: juntas, estas cadenas de transporte de electrones se denominan Esquema Z. Las estrellas de cada cadena son fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII), cada reacción de la clorofila que contienen centros rodeado de pigmentos antena.

No dejes que te engañen los nombres, el flujo de energía es de PSII a la ISP.

La clorofila en PSI se llama P700, y clorofila en PSII se llama P680, para las longitudes de onda de luz cada uno absorbe de manera más eficiente. Los pasos a seguir se resumen a continuación.

1. La energía de luz (un fotón de luz) es absorbida por PSII, P680 emocionante y lo que lo convierte en un buen donante de electrones que reduce el primer miembro de la cadena de transporte de electrones, feofitina.

2. PSII es normalmente muy electropositivo y que sólo quedaría reducida a menos entusiasmados por la luz.

3. El agua se divide para generar electrones utilizados para reducir P680 de nuevo a su estado de reposo. Los protones (H⁺) A partir de la Ley de Agua para crear la fuerza motriz de protones, mientras que el oxígeno se libera (dando la vía de su nombre).

4. Los electrones viajan a través de varios transportadores de electrones hasta reducir el tiempo P700 en PSI. P700 ya se oxida después de haber absorbido la luz y donó un electrón a la siguiente cadena de transporte de electrones.

5. Después de pasar a través de una serie de portadores de electrones, el último paso en el proceso es la reducción de NADP⁺ a NADPH.

Aparte de la producción de NADPH, las funciones de transporte de electrones para crear la fuerza motriz de protones, que se utiliza por la ATP sintasa para generar ATP.

Debido a que los electrones no ciclo de volver a reducir el donador de electrones original, esta vía se llama fotofosforilacion no cíclico. Si las cosas son ideales y suficiente poder reductor (electrones extra) está disponible, algunos de los electrones viajan hacia atrás para reducir P700 y en el proceso se suman a la fuerza motriz de protones que genera ATP (o fosforilación). Cuando esto ocurre, se llama fotofosforilacion cíclico.

Lo bueno de los microbios es la forma en que son resistentes a las condiciones atenuantes. Por ejemplo, cuando PSII se bloquea, algunos oxigénica fototrofas pueden utilizar fotofosforilacion cíclico con PSI solo en una forma similar a como fototrofas anoxigénica hacerlo. En lugar de oxidar el agua, utilizan ya sea H₂S o H₂ como el donador de electrones para proporcionar el poder reductor (los electrones) para CO₂ fijación.

Fotosíntesis anoxigénica

Muchos de los pasos de fotosíntesis anoxigénica son los mismos que aquellos para la fotosíntesis oxigénica (ver la sección anterior). Por ejemplo, la luz excita los pigmentos fotosintéticos, haciendo que se donan electrones a la cadena de transporte de electrones y ATP se genera de nuevo desde el fuerza motriz de protones creado por transporte de electrones.

Estas son las principales formas en que fotosíntesis anoxigénica difiere de la fotosíntesis oxigénica:

• El oxígeno no es liberado porque P680 del PSII no está presente. El agua es demasiado electropositivo para actuar como el donante de electrones para el fotosistema.

• Dependiendo de la especie, el centro de reacción puede constar de clorofila, bacterioclorofila, u otros pigmentos similares. El centro de reacción en bacterias púrpuras se llama P870.

• Algunos de los portadores dentro de la cadena de electrones son diferentes, incluyendo bacteriofeofitina, que es bacterioclorofila sin su Mg²⁺ de iones.

• Ciclo de electrones de nuevo a reducir P870, así que esto es una cadena de transporte de electrones cíclico que conduce a la generación de ATP a través fotofosforilacion cíclico.

• A diferencia de la fotosíntesis oxigénica, donde NADPH es el aceptor terminal de electrones, no NADPH se hace porque los electrones son el ciclismo de nuevo en el sistema.

Sin NADPH, las células tienen que venir con otra forma de generar la potencia necesaria para impulsar la reducción del ciclo de Calvin para la fijación de carbono. Esto se logra a través de la oxidación de cosas como compuestos inorgánicos. Los electrones donados se añaden a cualquiera de la piscina quinona (bacterias púrpuras) o donados a las proteínas hierro-azufre (azufre verde y del azufre bacterias y el Heliobacteria).

Cuando el aceptor de electrones no es suficientemente electronegativo (como en el caso de quinona), entonces flujo de electrones inversa que se necesita para obtener el poder reductor necesario. Flujo de electrones inversa utiliza la fuerza motriz de protones para empujar electrones para reducir el NADP⁺. Este mecanismo se utiliza con frecuencia en otras situaciones en las que son necesarias varias vueltas del ciclo de transporte de electrones para generar la energía suficiente para reducir una molécula de NAD⁺ o NADP⁺.

En algunos fototrofas, ambos ATP y poder reductor (es decir donantes de electrones como NADH o NADPH) se producen a partir de las reacciones de luz, mientras que en otros (como las bacterias púrpuras) la reacción de la luz que produce ATP, pero la reducción de la energía tiene que ser obtenido en reacciones separadas (como la oxidación de compuestos inorgánicos).