Microorganismos fotosintéticos
Fotótrofos. Los organismos que llevan a cabo la fotosíntesis.
Carbono CO2, Fotoautótrofos
Compuestos orgánicos,
Fotoheterótrofos
energía de la luz (h)
2 H2A + CO2 ---------------------------> [CH2O] + H2O + 2A
Anoxigénica OxigénicaPoder reductor Carbono Energía Poder reductor Carbono Energía
H2S CO2 ADP H2O CO2 ADP
Sº
hv hv hv
SO42- (CH2O)n ATP ½ O2 (CH2O)n ATP
Bacterias fototróficas Plantas verdes
Algas
Cianobacterias
Fotosíntesis
FotosíntesisEs la conversión de energía
luminosa en energía química que
puede ser usada para la
formación de material celular a
partir de CO2.
Es un metabolismo separado en
dos componentes metabólicos:
Catabólico (fase luminosa), la
energía solar es transformada en
energía química.
Anabólico (fase oscura),
involucra la fijación de CO2
como fuente de carbono para el
crecimiento celular.
Fotótrofos
Los organismos fotótrofos convierten la
energía luminosa en energía química
para formar ATP.
Fotosíntesis oxigénica. Cianobacterias,
algas y plantas.
Fotosíntesis anoxigénica. Bacterias
púrpura, verdes y heliobacterias.
Fotofosforilación no fotosíntetica
(mediada por el pigmento
bacteriorodopsina). Halobacterias
(arquea halofílica).
Fotótrofos
Chloroflexus (bacteria verde no del azufre Chloroflexaceae),
Rhodospirillum (bacteria púrpura, Rhodospirillaceae),
Chlorobium (bacteria verde del azufre, Chlorobiaceae),
Heliobacterium ( bacteria Gram positiva, Heliobacteriaceae),
Nostoc (cianobacteria, Nostocaceae).
Fotótrofos oxigénicos
Tipo Pigmentos Donador de
electrones
Fuente de
carbono
Cianobacterias Chl a, ficobilinas H2O CO2
Prochloron Chl a, Chl b H2O CO2
Chlorothrix Chl a, Chl b H2O CO2
Prochlorothrix Chl a, Chl b H2O CO2
Cianobacterias
Bacterias Gram negativas que llevan
a cabo la fotosíntesis oxigénica, son
las responsables de la conversión de la atmósfera de anóxica a óxica.
Solo poseen un tipo de clorofila, la
Chl a, además de pigmentos
característicos de biliproteínas, las ficobilinas, las cuales funcionan
como pigmentos accesorios.
Las ficobilinas están unidas covalentemente a proteínas de unión
específicas, formando las ficobiliproteínas, que se asocian en complejos ordenados llamados ficobilisomas.
Estos representan las principales estructuras de captación de luz
en estos microorganismos.
Ficobilinas
Algunas cianobacterias
producen ficoeritrina, un pigmento rojo y las especies
poseen pigmentos de color rojo
o café. También las algas rojas poseen este pigmento.
Una clase de ficobilinas, las
ficocianinas son color azul y
junto con el verde de la Chl a, son las responsables del color
azul-verde de las bacterias.
Ficobiliproteínas y ficobilisomas
Las ficobiliproteínas son tetrapirroles
de cadena abierta rojos o azules
acoplados a proteínas.
Ficoeritrina (PE), absorbe a
longitudes de onda próximas a
550nm.
Ficocianina (PC), absorbe a 620nm.
Aloficocianina (AP), absorbe
aproximadamente a 650nm.
La energía de los fotones absorbidos por PE o PC es transmitida por
AP a la clorofila a del centro de reacción del fotosistema II mediante un proceso conocido como transferencia de excitones.
Ficobilisomas
Biochim Biophys Acta (2009) 1787(4):272-279.
Los ficobilisomas se
encuentan unidos a las membranas
fotosintéticas.
Synechocystis sp.
Tipos de cianobacterias
1. Unicelulares que se dividen por fisión binaria.
2. Unicelulares que se dividen por fisiones múltiples (colonias).
3. Filamentosas que se dividen por fisión binaria en un solo plano.
4. Filamentosas conteniendo células diferenciadas llamadas
heterocistos que tienen como función la fijación de nitrógeno.
5. Filamentosas con bifulcaciones.
Synechococcus Oscillatoria
Chroococcidiopsis Nostoc
Hapalosiphon
Variaciones estructurales
Envolturas mucilaginosas.
Membranas fotosintéticas.
Vacuolas gaseosas.
Cianoficinas.
SynechococcusGloeothecea
Microscystis Oscillatoria sp
Variaciones estructurales
Heterocistos. Carecen del fotosistema II (habilidad de producir
O2), fijan el N2, lo reducen a NH3 y lo transfieren para formar
glutamina que es transferido a las células vegetativas que fijan CO2 y producen O2.
The ISME Journal (2007) 1, 354–360 Nodularia spumigena
Variaciones estructurales
http://aquaticpredators.com/forums/index.php?showtopic=27445
Gliding motility. Desplazamiento por la propulsión de polisacárido.
Acinetos. Estructuras de resistencia de las que protegen a la
bacteria en periodos de oscuridad, desecación o
disminución en la temperatura.
http://www.ims.uconn.edu/~avd/MolecularNozzle.html
Fotótrofos anoxigénicos
Tipo Pigmentos Donador de
electronesFuente de
carbono
Púrpuras del azufre Bchl a o Bchl b H2S, Sº, S2O32-, H2,
compuestos
orgánicos
CO2,
compuestos
orgánicos
Púrpuras no del
azufre
Bchl a o Bchl b H2, compuestos
orgánicos y
algunos H2S
CO2,
compuestos
orgánicos
Púrpuras del azufre: Chromatium vinosum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea
Púrpuras no del azufre: Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii
Bacterias púrpura
Contienen bacterioclorofila y
pigmentos carotenoides lo
que les proporciona colores como el púrpura, el rojo y el
café. Sintetizan un sistema
fotosintético de membranas
intracitoplasmáticas donde son insertados los pigmentos.
Crecimiento autotrófico por el
ciclo de Calvin y heterotrófico.
Bacterias púrpura del azufre. Utilizan el H2S como donador para la
reducción del CO2. El sulfuro es oxidado a azufre elemental (Sº)
que es almacenado en glóbulos.
Bacterias púrpura no del azufre. Pocas pueden emplear H2S como
donador para la reducción del CO2, ya que suele ser tóxico.
Fotótrofos anoxigénicos
Tipo Pigmentos Donador de
electrones
Fuente de
carbono
Verdes del azufre Bchl a y c, d, o e H2S, Sº, S2O32-, H2 CO2,
compuestos
orgánicos
Verdes no del
azufre
Bchl a y c, o d H2S, H2,
compuestos
orgánicos
CO2,
compuestos
orgánicos
Heliobacteria Bchl g Compuestos
orgánicos
Compuestos
orgánicos
Verdes del azufre: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme
Verdes no del azufre: Chloroflexus y Chloronema
Heliobacterium modesticaldum
Bacterias verdes del azufre
Fotótrofos anoxigénicos no móviles.
Oxidan el H2S primero a Sº y después a SO4
2-. El azufre elemental (Sº) no es
almacenado y se deposita fuera de
la célula.
Algunas especies son fotoheterótrofas aunque la mayoría son fotoautótrofas
y emplean el Ciclo de Krebs reverso.
Poseen bacterioclorofila a, Bchl c, d,
ó e y carotenoides. Sus colores son el verde y el pardo.
Poseen clorosomas, agregados de
Bchl envuendo y se anclan a la
membrana citoplasmática.
Chlorobium tepidum Clorosomas
Clorosomas
http://kchf45.karlov.mff.cuni.cz/~jakub/chlorosome.htm
http://www.bio.ku.dk/nuf/research/chl
orosome.htm
Bacterias verdes no del azufre
Choloflexus. Termófilo, fotótrofo
híbrido que posee Bchl c y
clorosomas, pero además Bchl a
localizada en la membrana
citoplasmática formando un centro de reacción como las
bacterias púrpura. http://biology4.wustl.edu/faculty/blankenship/group%20introduction.html
Crece fotoautotróficamente, sin embargo crece mejor en
compuestos orgánicos como fuente de carbono, lo mismo en la oscuridad con compuestos orgánicos por respiración aerobia.
Es considerado el más antiguo de los microorganismos fotótrofos
anoxigénicos, autotroficamente la incorporación del CO2 lo
realiza por la vía del Hidroxipropionato, vía que comparte con otros organismos filogenéticamente antiguos.