Hoofdstuk 14
Metabolische Diversiteit van Prokaryoten
Fototrofie
Fotosynthese en chlorofylen
Fotosynthese is de omzetting van lichtenergie in chemische energie
➢ Fototrofen voeren de fotosynthese uit.
➢ De meeste fototrofen zijn ook autotrofen die CO2 gebruiken als enige C-bron.
➢ Foto-autotrofen gebruiken licht om CO2 te reduceren tot organische verbindingen.
▪ Lichtreactie: productie ATP
▪ Donkere reacties: reduceren CO2 tot celmateriaal voor groei
• Vereisen ATP en elektronen (NADH of NADPH)
NADH/NADPH hebben een elktronendonor uit omgeving (bv. H2O, H2S, H2)
• Oxygene fotosynthese: oxidatie van H2O produceert O2 (cyanobacteriën)
• Anoxygene fotosynthese: alle andere fototrofe bacteriën
➢ Fotoheterotrofen zijn fototrofen die organisch koolstof als C-bron gebruiken.
➢ Ontstaan in Bacteriën maar ook geëvolueerd bij Eukarya
Fotosynthese vereist lichtgevoelige pigmenten, chlorofylen en bacteriochlorofylen genaamd,
die lichtenergie absorberen.
➢ Chlorofyl en bacteriochlorofyl
▪ Tetrapyrrolen met magnesium in plaats van ijzer in de ring
▪ Verschillende soorten chlorofyl, elk met een eigen absorptiespectrum.
▪ Bacteriochlorofyllen bij anoxygene fototrofen
▪ Het gebruik van verschillende pigmenten laat verscheidene fototrofen toe om
verschillende golflengtes te absorberen en in hetzelfde habitat te leven.
➢ Reactiecentra en antennepigmenten (Zie figuur volgende pagina)
▪ Chlorofyl/bacteriochlorofyl is niet vrij in de cel en bevindt zich in fotocomplexen met
eiwitten in membranen
▪ Reactiecentra bevatten sommige pigmenten en nemen rechtstreeks deel aan het
behoud van energie.
▪ Antennepigmenten (<chlorofyl/bacteriochlorofyllen) omgeven en trechteren
lichtenergie naar reactiecentra.
17
, Fotosynthetische membranen, chloroplasten en chlorosomen
➢ Chlorofylpigmenten en lichtverzamelaars bevinden zich in speciale membranen.
▪ In eukaryoten vindt de fotosynthese plaats in chloroplasten (intracellulaire organellen
die thylakoïden bevatten: sheet-like membraansystemen)
▪ In prokaryoten zijn pigmenten geïntegreerd in interne uitsteeksels van het
cytoplasmamembraan:
• chromatoforen of lamellen in paarse bacteriën
• thylakoïden in cyanobacteriën.
➢ Chlorosomen vangen lage lichtintensiteiten op.
▪ Gevonden in anoxygene groene zwavelbacteriën, filamenteuze groene niet-
zwavelbacteriën en fotosynthetische Acidobacteria
▪ Functioneren als grote antennesystemen
▪ Bevatten bacteriochlorofyl zonder eiwit in dichte arrays
▪ Gevonden in diepste wateren waar licht geen andere fototrofen kan ondersteunen
Carotenoïden en fycobilinen
Carotenoïden
➢ Meest voorkomende accessoire pigmenten
➢ Hydrofoob, ingebed in het fotosynthetische membraan
➢ Vele bestaan in verschillende kleuren en absorberen blauw licht
➢ Bv. β-caroteen
➢ Nauw verbonden met chlorofyl of bacteriochlorofyl in fotosynthetische complexen
➢ Een deel van de door carotenoïden geabsorbeerde energie kan worden overgedragen naar
een reactiecentrum
➢ Functioneren voornamelijk als fotoprotectieve middelen, die de productie van toxische
zuurstofsoorten onderdrukken en gevaarlijke fotooxidatie voorkomen
18
Metabolische Diversiteit van Prokaryoten
Fototrofie
Fotosynthese en chlorofylen
Fotosynthese is de omzetting van lichtenergie in chemische energie
➢ Fototrofen voeren de fotosynthese uit.
➢ De meeste fototrofen zijn ook autotrofen die CO2 gebruiken als enige C-bron.
➢ Foto-autotrofen gebruiken licht om CO2 te reduceren tot organische verbindingen.
▪ Lichtreactie: productie ATP
▪ Donkere reacties: reduceren CO2 tot celmateriaal voor groei
• Vereisen ATP en elektronen (NADH of NADPH)
NADH/NADPH hebben een elktronendonor uit omgeving (bv. H2O, H2S, H2)
• Oxygene fotosynthese: oxidatie van H2O produceert O2 (cyanobacteriën)
• Anoxygene fotosynthese: alle andere fototrofe bacteriën
➢ Fotoheterotrofen zijn fototrofen die organisch koolstof als C-bron gebruiken.
➢ Ontstaan in Bacteriën maar ook geëvolueerd bij Eukarya
Fotosynthese vereist lichtgevoelige pigmenten, chlorofylen en bacteriochlorofylen genaamd,
die lichtenergie absorberen.
➢ Chlorofyl en bacteriochlorofyl
▪ Tetrapyrrolen met magnesium in plaats van ijzer in de ring
▪ Verschillende soorten chlorofyl, elk met een eigen absorptiespectrum.
▪ Bacteriochlorofyllen bij anoxygene fototrofen
▪ Het gebruik van verschillende pigmenten laat verscheidene fototrofen toe om
verschillende golflengtes te absorberen en in hetzelfde habitat te leven.
➢ Reactiecentra en antennepigmenten (Zie figuur volgende pagina)
▪ Chlorofyl/bacteriochlorofyl is niet vrij in de cel en bevindt zich in fotocomplexen met
eiwitten in membranen
▪ Reactiecentra bevatten sommige pigmenten en nemen rechtstreeks deel aan het
behoud van energie.
▪ Antennepigmenten (<chlorofyl/bacteriochlorofyllen) omgeven en trechteren
lichtenergie naar reactiecentra.
17
, Fotosynthetische membranen, chloroplasten en chlorosomen
➢ Chlorofylpigmenten en lichtverzamelaars bevinden zich in speciale membranen.
▪ In eukaryoten vindt de fotosynthese plaats in chloroplasten (intracellulaire organellen
die thylakoïden bevatten: sheet-like membraansystemen)
▪ In prokaryoten zijn pigmenten geïntegreerd in interne uitsteeksels van het
cytoplasmamembraan:
• chromatoforen of lamellen in paarse bacteriën
• thylakoïden in cyanobacteriën.
➢ Chlorosomen vangen lage lichtintensiteiten op.
▪ Gevonden in anoxygene groene zwavelbacteriën, filamenteuze groene niet-
zwavelbacteriën en fotosynthetische Acidobacteria
▪ Functioneren als grote antennesystemen
▪ Bevatten bacteriochlorofyl zonder eiwit in dichte arrays
▪ Gevonden in diepste wateren waar licht geen andere fototrofen kan ondersteunen
Carotenoïden en fycobilinen
Carotenoïden
➢ Meest voorkomende accessoire pigmenten
➢ Hydrofoob, ingebed in het fotosynthetische membraan
➢ Vele bestaan in verschillende kleuren en absorberen blauw licht
➢ Bv. β-caroteen
➢ Nauw verbonden met chlorofyl of bacteriochlorofyl in fotosynthetische complexen
➢ Een deel van de door carotenoïden geabsorbeerde energie kan worden overgedragen naar
een reactiecentrum
➢ Functioneren voornamelijk als fotoprotectieve middelen, die de productie van toxische
zuurstofsoorten onderdrukken en gevaarlijke fotooxidatie voorkomen
18
