e Estrutura e organização dos pigmentos fotossintéticos

Fotossíntese Bacteriana

e Estrutura e organização dos pigmentos fotossintéticos ficocianina

ficoeritrina

aloficocianina

3

Fotossíntese em bactérias púrpura

Strongelectron

donor

Cyclic electron flowP870*

Bph

–1.0

–0.75

!0.5

!0.25

0.0

+0.25

+0.5

Poorelectron

donor

Red orinfraredlight

P870

Cyt c2

External electrondonors (H2S, S2O3

2-,S0, Fe2+)

Qpool

Cyt bc1

QB

QA

E0"

(V)

NAD(P)+

Reverse electronflow (energy-consuming)

NAD(P)H

4

d Bactérias púrpura sulfúreas

! Cadeia de transporte electrónico respiratória e fotossintética

Rhodobacter sphaeroides

5

P870*

BChl BPh

–1.0

–0.75

!0.5

!0.25

0

+0.25

+0.5 P870

Cyt c2

Cyt bc1

Q

NADH

!1.25

Light

E0" (V)

Reverse electronflow P840

Cyt c553

Cyt bc1

Q

Light

P840*

Fd

FeS

Chl a

P798

Cyt c553

Cyt bc1

Q

Light

P798*

Fd

FeS

Chl a–OH

HeliobacteriaGreen sulfur bacteriaPurple bacteria

Fotossínteses anoxigénicas

6

Fotossíntese oxigénica

P680*

–1.0

–0.75

!0.5

!0.25

0.0

+0.25

+0.5

P680

PQB

PC

!1.25

Light

E0"

(V)

Noncyclic electron flow(generates proton

motive force)

Photosystem II

+0.75

Light

Photosystem I

P700

Ph

Cyt bf

PQA

PQpool

Cyclic electron flow (generates proton motive

force)

The Z Scheme:

PSII PSI

P700*

Chl a0

QA

FeS

Fd

Fp

NAD(P)HNAD(P)+

+1.0

Fotossíntese Bacteriana

e Os procariotas fototróficos

! Fototrofos anoxigénicos

" dador de electrões para a redução fotossintética do NADP+: inorgânico (H2, H2S, tiosulfato),

orgânico (malato, succinato, butirato)

" a fotoredução de NADP+ associada ao fluxo reverso de electrões acoplado a !p; fotofosforilação

cíclica

" não há libertação de O2

! Fototrofos oxigénicos

" dador de electrões para a redução fotossintética do NADP+: H2O

" o fluxo de electrões compreende a fotofosforilação e a fotoredução de NADP+

" libertação de O2

8

Energy:

CO2Carbon:

Photoautotrophs Photoheterotrophs

Organic C

PHOTOTROPHS

(use lightas energy source)

Fructose

6-phosphate

(6 carbons)

Phosphoribulokinase

RubisCO

To biosynthesis

12 Glyceraldehyde 3-phosphate(36 carbons)

12 1,3-Bisphospho-

glycerate

(36 carbons)

12 3-Phospho-

glycerate

(36 carbons)

6 Ribulose 1,5-bisphosphate(30 carbons)

6 ATP

6 CO2

6 Ribulose

5-phosphate

(30 carbons)

Sugarrearrangements 10 Glyceraldehyde

3-phosphate (30 carbons)

12 ATP

12

NAD(P)H

Overall stoichiometry:6 CO2 + 12 NADPH + 18 ATP

C6H12O6(PO3H2) + 12 NADP+ + 18 ADP + 17 Pi

Ciclo de Calvin

Fixação de CO2

9

Ciclo dos ácidos tricarboxílicos reverso Fixação de CO2

10

Oxalacetate

Net reaction:3 CO2 + 12 H + 5 ATP

Cell material Hexose-P

Succinyl-CoA

Succinate

Fumarate

Malate

Ferredoxinred

!-Ketoglutarate

Isocitrate

Citrate

Ferredoxinred

Acetyl-CoA

Pyruvate

Phosphoenolpyruvate

Glyceraldehyde 3-P

Cell material

(Acetyl-CoA)

glyceraldehyde 3-P

GlyoxylateMalyl " CoA

Succinyl " CoA

Net reaction:2 CO2 + 6 H + 3 ATP glyoxylate

(Methylmalonyl-CoA)

(Propionyl-CoA)

(Hydroxypropionyl-CoA)

Ciclo dos ácidos tricarboxílicos reverso

Via do Hidroxipropionato

Choroflexus

11

Metabolismo quimiolitotrófico

12

Cell material

Calvincycle

Cytoplasmichydrogenase

ATPase

In

Membrane-integratedhydrogenase

Out

! Bactérias oxidantes de hidrogénio

13

e Bactérias nitrificantes

Nitrosomonas

Nitrobacter

Nitrococcus

Nitrospira

Nitrospina

Nitrosococcus

Bactérias oxidantes de amónia

“nitrosifyers”

Bactérias oxidantes de nitritos

“nitrifying”

", #, $, % Proteobacteria

Quimiolitotróficas

Oxidantes de amónia: NH3 => NO2-

Oxidantes de nitritos: NO2- => NO3

2-

Nitrosospira

Nitrosolobus

14

Bactérias oxidantes de amónia

“nitrosifyers”

e Bactérias nitrificantes

Oxidation ofhydroxylamine

Periplasm

Oxidation ofammonia

Cytoplasm

Reductionof oxygen

AMO: Amónia MonoOxigenase

HAO: HidroxilAmina

Oxidoreducatse

15

e Bactérias nitrificantes

Bactérias oxidantes de nitritos

“nitrifying”

Periplasm

Oxidation of nitrite

Cytoplasm

Reductionof oxygen

NOR: Nitrito Oxidoreducatse

16!! =170 mV

!! =+440 mV

Bactérias oxidantes de nitritos

“nitrifying”

e Bactérias nitrificantes

17

Electron transportsystem

Soxsystem

APS reductase

Adenosine phos-phosulfate (APS)

Sulfiteoxidase

Substrate-levelphosphorylation

Key:

H2S,

S2O32-,

SO42-,

SO32-,

thiosulfate

sulfurS0,

sulfide

sulfite

sulfate

! Bactérias oxidantes de Enxofre

Paracoccus pantotrophus

18

Out

Reverse electron flow

In

! Bactérias oxidantes de Enxofre

19

Out (pH 2)(periplasm)

Reverse electron flow

In (pH 6)(cytoplasm)

Calvin cycle(CO2 fixation)

Rusticyanin ! Bactérias oxidantes de Ferro