fotosynthese in de groene zwavelbacteriedit
gebruiken de groene zwavelbacteriën een type I reactiecentrum voor fotosynthese. Type I reactiecentra zijn de bacteriële homoloog van fotosysteem I (PSI) in planten en cyanobacteriën. De GSb-reactiecentra bevatten bacteriochlorophyll A en staan bekend als P840-reactiecentra toe te schrijven aan de opwindingsgolflengte van 840 nm die de stroom van elektronen aandrijft. In groene zwavelbacteriën wordt het reactiecentrum geassocieerd met een groot antenacomplex dat het chlorosoom wordt genoemd dat lichtenergie vangt en naar het reactiecentrum leidt. De chlorosomen hebben een piekabsorptie in het Verre rode gebied van het spectrum tussen 720-750 nm omdat zij bacteriocholorofyl c, d en e bevatten. een eiwitcomplex genaamd Fenna-Matthews-Olson complex (FMO) bevindt zich fysiek tussen de chlorosomen en de P840 RC. Het FMO-complex helpt de energie die door de antena wordt geabsorbeerd efficiënt over te brengen naar het reactiecentrum.
PSI-en type I-reactiecentra kunnen ferredoxine (Fd) verminderen, een sterk reductiemiddel dat kan worden gebruikt om CO
2 te fixeren en NADPH te verminderen. Zodra het reactiecentrum (RC) een elektron aan Fd heeft gegeven wordt het een oxiderende agent (P840+) met een reductiepotentieel van rond +300 mV. Hoewel dit niet positief genoeg is om elektronen uit water te strippen om O
2 (E
0 = +820 mV) te synthetiseren, kan het elektronen uit andere bronnen zoals H
2S, thiosulfaat of Fe2+
ionen accepteren. Dit transport van elektronen van donoren zoals H
2S naar de acceptor Fd wordt lineaire elektronenstroom of lineair elektronentransport genoemd. De oxidatie van sulfide-ionen leidt tot de productie van zwavel als afvalproduct dat zich ophoopt als bolletjes aan de extracellulaire kant van het membraan.Deze bolletjes zwavel geven groene zwavelbacteriën hun naam. Wanneer sulfide wordt uitgeput, worden de zwavelbollen geconsumeerd en verder geoxideerd tot sulfaat. De route van zwaveloxidatie is echter niet goed begrepen.
in plaats van de elektronen door te geven aan Fd, kunnen de FE-S-clusters in het P840-reactiecentrum de elektronen overbrengen naar menaquinon (MQ:MQH
2) dat de elektronen via een elektronentransportketen (ETC) teruggeeft naar de P840+. Op de terugweg naar de RC gaan de elektronen van MQH2 door een cytochroom BC1 complex (vergelijkbaar met het complex III van mitochondriën) dat H+
ionen door het membraan pompt. Het elektrochemische potentieel van de protonen over het membraan wordt gebruikt om ATP door het fof1 ATP synthase samen te stellen. Dit cyclisch elektronentransport is de oorzaak van het omzetten van lichte energie in cellulaire energie in de vorm van ATP.
Koolstoffixatie van groene zwavelbacteriedit
groene zwavelbacteriën zijn fotoautotrofen: ze halen niet alleen energie uit licht, ze kunnen ook groeien met koolstofdioxide als enige bron van koolstof. Zij bevestigen kooldioxide gebruikend de omgekeerde cyclus van tricarbonic zuur (rTCA) waar energie wordt verbruikt om kooldioxide te verminderen om pyruvate en acetaat samen te stellen. Deze molecules worden gebruikt als grondstoffen om alle bouwstenen samen te stellen die een cel nodig heeft om macromoleculen te produceren. De rTCA-cyclus is zeer energiezuinig waardoor de bacteriën kunnen groeien bij weinig licht. Maar het heeft een aantal zuurstofgevoelige enzymen die zijn efficiëntie in aërobe omstandigheden beperkt.
de reacties van omkering van de oxidatieve tricarbonzuurcyclus worden gekatalyseerd door vier enzymen:
- pyruvaat: ferredoxine (Fd) oxidoreductase: acetyl-CoA + CO2 + 2FDRED + 2H + ⇌ pyruvaat + CoA + 2Fdox
- ATP citraat 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. Nochtans vertonen zij een vorm van mixotrofie waar zij eenvoudige organische samenstellingen in aanwezigheid van licht en CO2 kunnen consumeren.
Stikstoffixatiedit
de meeste groene zwavelbacteriën zijn diazotrofen: zij kunnen stikstof reduceren tot ammoniak, dat vervolgens wordt gebruikt om aminozuren te synthetiseren.