e Estrutura e organização dos pigmentos fotossintéticos

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e Estrutura e organização dos pigmentos fotossintéticos
Fotossíntese Bacteriana
e Estrutura e organização dos pigmentos fotossintéticos
ficoeritrina
aloficocianina
ficocianina
Fotossíntese em bactérias púrpura
–1.0
Strong
electron
donor
P870*
–0.75
Cyclic electron flow
Bph
!0.5
QA
E0"
(V) !0.25
NAD(P)+
NAD(P)H
QB
Q
pool
Reverse electron
flow (energyconsuming)
0.0
Cyt bc1
+0.25
Cyt c2
Poor
electron
donor
+0.5
P870
Red or
infrared
light
External electron
donors (H2S, S2O32-,
S0, Fe2+)
3
d Bactérias púrpura sulfúreas
! Cadeia de transporte electrónico respiratória e fotossintética
Rhodobacter sphaeroides
4
Fotossínteses anoxigénicas
Purple bacteria
!1.25
–1.0
Green sulfur bacteria
P798*
P840*
Heliobacteria
Chl a–OH
Chl a
P870*
FeS
BChl
BPh
–0.75
FeS
!0.5
E0" (V)
Fd
NADH
!0.25
Q
0
+0.25
+0.5
Fd
P870
Cyt
c2
Cyt
bc1
Light
Reverse
electron
flow
P840
Cyt
c553
Cyt
bc1
Light
Q
P798
Cyt
bc1
Cyt
c553
Light
5
Q
P700*
!1.25
Fotossíntese oxigénica
The Z Scheme:
Chl a0
–1.0
–0.75
PSII PSI
Cyclic electron
flow (generates
proton motive
force)
P680*
!0.5
QA
Fd
Fp
Ph
NAD(P)+
NAD(P)H
PQA
!0.25
PQB
E0"
(V) 0.0
PQ
pool
Cyt bf
+0.25
+0.5
FeS
Noncyclic
electron flow
(generates proton
motive force)
PC
P700
Light
Photosystem I
+0.75
+1.0
P680
Photosystem II
Light
6
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
6 CO2
12 3-Phosphoglycerate
(36 carbons)
RubisCO
Fixação de CO2
6 Ribulose
1,5-bisphosphate
(30 carbons)
12 ATP
12 1,3-Bisphosphoglycerate
(36 carbons)
12
NAD(P)H
Ciclo de Calvin
6 ATP
Phosphoribulokinase
12 Glyceraldehyde
3-phosphate
(36 carbons)
6 Ribulose
5-phosphate
(30 carbons)
Sugar
rearrangements
Energy:
PHOTOTROPHS
(use light
as energy source)
Carbon:
CO2
Organic C
10 Glyceraldehyde
3-phosphate
(30 carbons)
Overall stoichiometry:
Fructose
6-phosphate
(6 carbons)
To biosynthesis
6 CO2 + 12 NADPH + 18 ATP
C6H12O6(PO3H2) + 12 NADP+ + 18 ADP + 17 Pi
Photoautotrophs
Photoheterotrophs
8
Ciclo dos ácidos tricarboxílicos reverso
Fixação de CO2
9
Ciclo dos ácidos tricarboxílicos reverso
Cell material
Hexose-P
Glyceraldehyde 3-P
Oxalacetate
Phosphoenolpyruvate
Malate
Fumarate
Pyruvate
Succinate
Ferredoxinred
Succinyl-CoA
Ferredoxinred
Acetyl-CoA
Citrate
!-Ketoglutarate
Net reaction:
3 CO2 + 12 H + 5 ATP
Isocitrate
Via do Hidroxipropionato
glyceraldehyde 3-P
Cell material
(Acetyl-CoA)
Malyl " CoA
Choroflexus
(Hydroxypropionyl-CoA)
Glyoxylate
Succinyl " CoA
Net reaction:
2 CO2 + 6 H + 3 ATP
(Propionyl-CoA)
(Methylmalonyl-CoA)
glyoxylate
10
Metabolismo quimiolitotrófico
11
! Bactérias oxidantes de hidrogénio
Membrane-integrated
hydrogenase
Out
ATPase
In
Cytoplasmic
hydrogenase
Calvin
cycle
Cell material
12
e Bactérias nitrificantes
", #, $, % Proteobacteria
Quimiolitotróficas
Oxidantes de amónia: NH3 => NO2Oxidantes de nitritos: NO2- => NO32-
Nitrobacter
Nitrosomonas
Nitrosospira
Nitrosococcus
Nitrococcus
Bactérias oxidantes de nitritos
Bactérias oxidantes de amónia
“nitrifying”
“nitrosifyers”
Nitrosolobus
Nitrospira
Nitrospina
13
e Bactérias nitrificantes
Bactérias oxidantes de amónia
“nitrosifyers”
Periplasm
Oxidation of
hydroxylamine
AMO: Amónia MonoOxigenase
HAO: HidroxilAmina
Oxidoreducatse
Oxidation of
ammonia
Cytoplasm
Reduction
of oxygen
14
e Bactérias nitrificantes
Bactérias oxidantes de nitritos
“nitrifying”
Periplasm
NOR: Nitrito Oxidoreducatse
Oxidation
of nitrite
Reduction
of oxygen
Cytoplasm
15
e Bactérias nitrificantes
Bactérias oxidantes de nitritos
“nitrifying”
!! =+440 mV
!! =170 mV
16
! Bactérias oxidantes de Enxofre
Electron transport
system
Sox
system
APS reductase
Paracoccus pantotrophus
Key:
H2S,
sulfide
S0,
sulfur
S2O32-, thiosulfate
Adenosine phosphosulfate (APS)
Sulfite
oxidase
SO32-, sulfite
SO42-, sulfate
Substrate-level
phosphorylation
17
! Bactérias oxidantes de Enxofre
Out
Reverse electron flow
In
18
Rusticyanin
! Bactérias oxidantes de Ferro
Out (pH 2)
(periplasm)
Reverse electron flow
In (pH 6)
(cytoplasm)
Calvin cycle
(CO2 fixation)
19
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