Фотосинтез у эубактерий: образование восстановителя
Для протекания процессов биосинтетической природы необходима не только энергия в форме АТФ , но и восстановитель.
Особенно четко потребность в восстановителе проявляется, если основным или единственным источником углерода для конструктивных процессов служит СО2 - предельно окисленное углеродное соединение. Для превращения углекислоты в структурные компоненты клетки и клеточные метаболиты необходимо ее восстановление до уровня углеводов, белков, липидов. Это же справедливо и при использовании в качестве источника углерода органических соединений, более окисленных, чем вещества тела, например ацетата .
При циклическом электронном транспорте восстановитель как конечный продукт фотоиндуцированного процесса не образуется, поскольку электрон, покинувший молекулу хлорофилла, в конечном итоге вновь возвращается к ней. Образование восстановителя возможно только на путях нециклического переноса электронов .
Отсутствие у пурпурных и зеленых нитчатых бактерий светозависимого восстановления НАД* или ферредоксина связано с тем, что электроны, отрывающиеся от молекулы хлорофилла , в результате фотохимической реакции акцептируются на хиноновых соединениях, окислительно-восстановительный потенциал которых недостаточно отрицателен для непосредственного восстановления НАД+ или ферредоксина ( табл. 11 ). В этих группах фотосинтезирующих эубактерий восстановитель образуется в результате темнового переноса электронов от экзогенных доноров (сульфид, тиосульфат, органические соединения) против электрохимического градиента - обратного переноса электронов ( рис. 75 , А). Последний осуществляется с участием электронтранспортной цепи, в состав которой входят флавопротеины , за счет энергии, генерируемой в процессе циклического электронного транспорта.
У зеленых серобактерий и гелиобактерий в реакционных центрах под действием поглощенного кванта света "подъем" электронов осуществляется до уровня порядка -500 мВ, что делает возможным прямое восстановление НАД+ или ферредоксина путем переноса электронов с вторичного акцептора на эти соединения, т.е. восстановитель образуется в фотохимической реакции. Таким образом, в этих группах фотосинтезирующих эубактерий в результате фотохимической реакции одного типа индуцируется как циклический транспорт электронов, приводящий к образованию АТФ , так и нециклический, при котором возникает восстановитель ( рис. 75 , Б).
У цианобактерий и прохлорофит в результате двух фотохимических реакций электроны поднимаются до уровня приблизительно -500 мВ, что делает возможным их прямой перенос на молекулы ферредоксина и НАДФ+ ( рис. 75 , В). В группах эубактерий, осуществляющих кислородный фотосинтез, фотоиндуцируются два потока электронов: циклический и нециклический. Циклический перенос электронов, связанный с активностью фотосистемы I , приводит к получению только энергии. При нециклическом электронном транспорте, обеспечиваемом активностью двух последовательно функционирующих фотохимических реакций, на конечном этапе электронного переноса образуется восстановитель, а на отрезке электронтранспортной цепи между двумя фотосистемами, где электроны переносятся по электрохимическому градиенту, имеет место запасание энергии в молекулах АТФ.
