Fotosíntesis en la bacteria verde de azufre
Las bacterias verdes de azufre utilizan un centro de reacción de tipo I para la fotosíntesis. Los centros de reacción de tipo I son el homólogo bacteriano del fotosistema I (PSI) en plantas y cianobacterias. Los centros de reacción GSB contienen bacterioclorofila a y se conocen como centros de reacción P840 debido a la longitud de onda de excitación de 840 nm que alimenta el flujo de electrones. En las bacterias verdes de azufre, el centro de reacción está asociado con un gran complejo de antena llamado clorosoma que captura y canaliza la energía de la luz hacia el centro de reacción. Los clorosomas tienen un pico de absorción en la región roja lejana del espectro entre 720-750 nm porque contienen bacteriocolorofila c, d y e. Un complejo de proteínas llamado complejo Fenna-Matthews-Olson (FMO) se encuentra físicamente entre los clorosomas y el P840 RC. El complejo FMO ayuda a transferir de manera eficiente la energía absorbida por la antena al centro de reacción.
Los centros de reacción PSI y Tipo I son capaces de reducir la ferredoxina (Fd), un fuerte reductor que se puede usar para fijar CO
2 y reducir el NADPH. Una vez que el centro de reacción (RC) ha dado un electrón a Fd, se convierte en un agente oxidante (P840+) con un potencial de reducción de alrededor de +300 mV. Si bien esto no es lo suficientemente positivo como para eliminar electrones del agua para sintetizar O
2 (E
0 = +820 mV), puede aceptar electrones de otras fuentes como H
2S, tiosulfato o iones Fe2+
. Este transporte de electrones de donantes como H
2S al aceptador Fd se denomina flujo lineal de electrones o transporte lineal de electrones. La oxidación de iones sulfuro conduce a la producción de azufre como producto de desecho que se acumula como glóbulos en el lado extracelular de la membrana.Estos glóbulos de azufre dan nombre a las bacterias verdes de azufre. Cuando el sulfuro se agota, los glóbulos de azufre se consumen y se oxidan a sulfato. Sin embargo, la vía de oxidación del azufre no se conoce bien.
En lugar de pasar los electrones a Fd, los cúmulos de Fe-S en el centro de reacción de P840 pueden transferir los electrones a menaquinona (MQ:MQH
2) que devuelve los electrones al P840+ a través de una cadena de transporte de electrones (ETC). En el camino de regreso al RC, los electrones de MQH2 pasan a través de un complejo citocromo bc1 (similar al complejo III de las mitocondrias) que bombea iones H+
a través de la membrana. El potencial electroquímico de los protones a través de la membrana se utiliza para sintetizar ATP por la ATP sintasa FoF1. Este transporte cíclico de electrones es responsable de convertir la energía de la luz en energía celular en forma de ATP.
Fijación de carbono de bacterias de azufre verdeditar
Las bacterias de azufre verde son fotoautótrofas: no solo obtienen energía de la luz, sino que pueden crecer utilizando dióxido de carbono como única fuente de carbono. Fijan el dióxido de carbono mediante el ciclo de ácido tricarboxílico inverso (rTCA), en el que se consume energía para reducir el dióxido de carbono con el fin de sintetizar piruvato y acetato. Estas moléculas se utilizan como materia prima para sintetizar todos los bloques de construcción que una célula necesita para generar macromoléculas. El ciclo rTCA es altamente eficiente energéticamente, lo que permite que las bacterias crezcan en condiciones de poca luz. Sin embargo, tiene varias enzimas sensibles al oxígeno que limitan su eficiencia en condiciones aeróbicas.
Las reacciones de reversión del ciclo oxidativo del ácido tricarboxílico son catalizadas por cuatro enzimas:
- piruvato: ferredoxina (Fd) oxidorreductasa: acetil-CoA + CO2 + 2Fdred+ 2H + py piruvato + CoA + 2Fdox
- Citrato liasa ATP:ACL, acetyl-CoA + oxaloacetate + ADP + Pi ⇌ citrate + CoA + ATP
- α-keto-glutarate:ferredoxin oxidoreductase:succinyl-CoA + CO2 + 2Fdred + 2H+ ⇌ α-ketoglutarate + CoA + 2Fdox
- fumarare reductasesuccinate + acceptor ⇌ fumarate + reduced acceptor
Mixotrophy in green sulfur bacteriaEdit
Green sulfur bacteria are obligate photoautotrophs: they cannot grow in the absence of light even if they are provided with organic matter. Sin embargo, exhiben una forma de mixotrofia en la que pueden consumir compuestos orgánicos simples en presencia de luz y CO2.
Fijación de nitrogenoeditar
La mayoría de las bacterias verdes de azufre son diazótrofos: pueden reducir el nitrógeno a amoníaco, que luego se usa para sintetizar aminoácidos.