Микробиология

Фотосинтез

Есть все основания считать, что в процессе эволюции вначале возник Н2Б-фотосинтез. Этот механизм используют и современные зеленые серные бактерии. Впоследствии возникли цианобактерии, которые приобрели способность использовать водород воды для восстановления СО2. Именно благодаря деятельности цианобактерий в атмосфере Земли появился кислород и стало возможным аэробное дыхание, что привело к качественным изменениям жизни на Земле.

Мы рассмотрели два типа получения энергии прокариотами: окислительное и субстратное фосфорилирование. Наряду с этим имеются две группы прокариот, которые способны, подобно зеленым растениям, использовать солнечный свет в качестве источника энергии.

Это два класса аэробных (оксигенных) фототрофных бактерий (прохлорофиты и цианобактерии) и анаэробных (аноксигенных) фототрофных бактерий (пурпурные и зеленые бактерии). Прокариоты обеих групп способны связывать СО2, имеют фотосинтетические пигменты, однако первые используют воду в качестве доноров водорода и выделяют кислород в процессе фотосинтеза, они обладают хлорофиллом а, фикобилинами и каро- тиноидами. Вторые используют в качестве доноров водорода органические вещества, H2S, H2 и не выделяют кислород при фотосинтезе.

В эукариотических клетках фотосинтез осуществляется в хлоропластах, в прокариотических - в цитоплазматической мембране и ее производных. Фотосинтетический аппарат включает три основных структурных комплекса: светособирающий, трансформирующий и электронно-транспортный ( 14).

Цианобактерии широко распространены в природе. Они могут быть одноклеточными (хроококковые, плеврокапсовые) или многоклеточными, к ним относятся нитчатые без гетероцист, в которых имеются лишь вегетативные клетки; нитчатые с гетеро- цистами, делящиеся в одной плоскости; и нитчатые с гетероцис- тами, делящиеся в двух и более плоскостях.

Последние три группы цианобактерий - это не многоклеточные в обычном смысле организмы. Их клетки формируют цепочки - трихомы, внутри которых клетки делятся.

 Ранее подробно описаны различные покоящиеся формы. Укажем, что у цианобактерий образуются гетероцисты, фиксирующие азот в аэробных условиях, и акинеты. При разрыве трихом возникают отдельные короткие цепочки гормогонии, с помощью которых цианобактерии размножаются. При множественном делении плеврокапсовых цианобактерий внутри материнской клетки образуется большое количество мелких беоцитов.

Прохлорофиты — одноклеточные неподвижные сферические грамотрицательные прокариоты, которые являются экзосимби- онтами асцидий. В отличие от цианобактерий, тилакоиды про- хлорофитов спаренные, у них отсутствуют фикобилисомы и фи- кобилипротеиды и имеется хлорофилл в.

Пурпурные бактерии отличаются большим разнообразием. Они грамотрицательные одноклеточные, полиморфные, их размеры колеблются в широких пределах (от 1 до 20 мкм), есть как подвижные, так и неподвижные, размножение одних происходит бинарным делением, других - почкованием. Среди пурпурных бактерий различают серные, имеющие включения серы в цитоплазме, и несерные, не содержащие таковых.

Зеленые бактерии обладают хлоросомами и не имеют тила- коидов. Среди них различают одноклеточные, грамотрицатель- ные, неподвижные, анаэробные зеленые серобактерии, не использующие органические соединения в процессе фотосинтеза; и нитчатые грамотрицательные факультативные анаэробы, использующие органические соединения и неспособные к скольжению.