Использование энергии света

Для микроорганизмов-фототрофов (пурпурные бактерии, зеленые бактерии, цианобактерии, галобактерии и недавно обнаруженные прохлорофиты) источник энергии – свет.

Способность использовать энергию света обусловливается наличи­ем у большинства фототрофов бактериохлорофиллови каротиноидов. У бактерий фотосинтез чаще проходит в анаэробных условиях. Исключение – цианобактерии, синтезирующие фикобилипротеиды.

Фотосинтез начинается с поглощения квантов света молекулами пигментного комплекса, которые переходят в возбужденное состояние. Энергия возбуждения по пигментному комплексу мигрирует в реакционные фотохимиче­ские центры, в которых из молекулы бактериохлорофилла под воздействием световой энергии выбивается электрон.

Возможны два процесса, в которых используется энергия возбуж­денного светом электрона: циклическое и нециклическое фотофосфорилирование.

В случае циклическогопроцесса электрон возвращается к исходному донору – пигменту фотореакционного центра, отдавая получен­ную им энергию в процессе перехода через ряд переносчиков по термо­динамическому закону. Один из таких переносчиков – цитохром с, на уровне кото­рого происходит фосфорилирование АДФ + Ф = АТФ.

При нециклическогофосфорилировании. выбитый квантом света из пигмента реакционного центра возбужденный электрон передается на переносчик X и через ряд переносчиков передается на НАД+ с образованием НАДН₂. Для заполнения «дырки» в молекуле пигмента использу­ются восстановленные соединения серы, Н₂ или органические соединения, электроны от которых «стекают» в образованную в пигменте «дырку», выделяя энергию, которая также на уровне цитохрома собеспечивает реакцию АДФ + Ф = АТФ.

У цианобактерий в процессах нециклического фотофосфорилирования в качестве внешнего донора электронов используется Н₂Ов связи с чем возникла фотосистема II.

У галобактерий при недостатке О₂ индуцируется синтез компонента мембраны бактериородопсина. При освещении он обесцвечивается, что сопровождается выходом в среду Н⁺. Под действием света между внутренней и внешней сторо­нами мембраны бактерий устанавливается градиент концентрации Н⁺, который приводит к синтезу АТФ.