Photosynthèse chez les bactéries soufrées vertesdit
Les bactéries soufrées vertes utilisent un centre de réaction de type I pour la photosynthèse. Les centres de réaction de type I sont l’homologue bactérien du photosystème I (PSI) chez les plantes et les cyanobactéries. Les centres de réaction GSB contiennent la bactériochlorophylle a et sont connus sous le nom de centres de réaction P840 en raison de la longueur d’onde d’excitation de 840 nm qui alimente le flux d’électrons. Chez les bactéries soufrées vertes, le centre de réaction est associé à un grand complexe d’antennes appelé chlorosome qui capte et achemine l’énergie lumineuse vers le centre de réaction. Les chlorosomes ont un pic d’absorption dans la région rouge extrême du spectre entre 720 et 750 nm car ils contiennent des bactériocholorophylle c, d et e. Un complexe protéique appelé complexe Fenna-Matthews-Olson (FMO) est physiquement situé entre les chlorosomes et le P840 RC. Le complexe FMO permet de transférer efficacement l’énergie absorbée par l’antenne vers le centre de réaction.
Les centres de réaction PSI et de type I sont capables de réduire la ferrédoxine (Fd), un puissant réducteur qui peut être utilisé pour fixer le CO
2 et réduire le NADPH. Une fois que le centre de réaction (RC) a donné un électron à Fd, il devient un agent oxydant (P840 +) avec un potentiel de réduction d’environ +300 mV. Bien que ce ne soit pas assez positif pour dépouiller les électrons de l’eau pour synthétiser O
2 (E
0 = + 820 mV), il peut accepter des électrons provenant d’autres sources comme les ions H
2S, thiosulfate ou Fe2 +
. Ce transport d’électrons des donneurs tels que H
2S vers l’accepteur Fd est appelé flux d’électrons linéaire ou transport d’électrons linéaire. L’oxydation des ions sulfures conduit à la production de soufre sous forme de déchets qui s’accumulent sous forme de globules du côté extracellulaire de la membrane.Ces globules de soufre donnent leur nom aux bactéries de soufre vertes. Lorsque le sulfure est épuisé, les globules de soufre sont consommés et oxydés en sulfate. Cependant, la voie de l’oxydation du soufre n’est pas bien comprise.
Au lieu de passer les électrons sur Fd, les clusters Fe-S du centre de réaction P840 peuvent transférer les électrons à la ménaquinone (MQ: MQH
2) qui renvoie les électrons au P840 + via une chaîne de transport d’électrons (ETC.). Sur le chemin du retour au RC, les électrons de MQH2 traversent un complexe cytochrome bc1 (similaire au complexe III des mitochondries) qui pompe les ions H+
à travers la membrane. Le potentiel électrochimique des protons à travers la membrane est utilisé pour synthétiser l’ATP par la FoF1 ATP synthase. Ce transport cyclique d’électrons est responsable de la conversion de l’énergie lumineuse en énergie cellulaire sous forme d’ATP.
Fixation du carbone des bactéries soufrées vertesdit
Les bactéries soufrées vertes sont des photoautotrophes: non seulement elles tirent de l’énergie de la lumière, mais elles peuvent se développer en utilisant le dioxyde de carbone comme seule source de carbone. Ils fixent le dioxyde de carbone en utilisant le cycle inverse du cycle de l’acide tricarboxylique (rTCA) où l’énergie est consommée pour réduire le dioxyde de carbone afin de synthétiser le pyruvate et l’acétate. Ces molécules sont utilisées comme matières premières pour synthétiser tous les éléments constitutifs dont une cellule a besoin pour générer des macromolécules. Le cycle rTCA est très économe en énergie, ce qui permet aux bactéries de se développer dans des conditions de faible luminosité. Cependant, il possède plusieurs enzymes sensibles à l’oxygène qui limitent son efficacité dans des conditions aérobies.
Les réactions d’inversion du cycle oxydatif de l’acide tricarboxylique sont catalysées par quatre enzymes:
- pyruvate : ferredoxine (Fd) oxydoréductase : acétyl-CoA + CO2 + 2Fdred + 2H + ⇌ pyruvate + CoA + 2Fdox
- ATP citrate lyase: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. Cependant ils présentent une forme de mixotrophie où ils peuvent consommer des composés organiques simples en présence de lumière et de CO2.
Fixation à l’azotemodifier
La majorité des bactéries soufrées vertes sont des diazotrophes: elles peuvent réduire l’azote en ammoniac qui est ensuite utilisé pour synthétiser des acides aminés.