التمثيل الضوئي الميكروبي
يشمل التمثيل الضوئي الميكروبي التمثيل الضوئي المنتج للأكسجين في البكتيريا الزرقاء والتمثيل الضوئي اللاهوائي (غير المنتج للأكسجين) في عدة مجموعات بكتيرية، وهي عمليات شكلت كيمياء الأرض المبكرة.
Definition
التمثيل الضوئي الميكروبي هو تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية بواسطة الكائنات الدقيقة، ويشمل كلاً من الأشكال الأكسجينية التي تطلق الأكسجين عن طريق شطر الماء والأشكال اللاهوائية التي تستخدم مانحات إلكترونات أخرى.
Scope
يغطي هذا الموضوع الأصباغ الضوئية مثل الكلوروفيلات والبكتيريوكلوروفيلات؛ حصاد الضوء ومركز التفاعل الضوئي؛ التمثيل الضوئي الأكسجيني في البكتيريا الزرقاء بنظاميها الضوئيين وكيمياء شطر الماء؛ التمثيل الضوئي اللاهوائي في البكتيريا الأرجوانية والخضراء باستخدام نظام ضوئي واحد ومانحات إلكترونات غير الماء؛ والأهمية التطورية والبيئية للتغذية الضوئية.
Core questions
- كيف تلتقط الأصباغ الضوئية الضوء وتبدأ تحويل الطاقة؟
- ما الذي يميز التمثيل الضوئي الأكسجيني عن اللاهوائي؟
- كيف غير التمثيل الضوئي للبكتيريا الزرقاء الغلاف الجوي المبكر؟
- ما هي مانحات الإلكترونات التي تستخدمها الكائنات ذاتية التغذية الضوئية اللاهوائية بدلاً من الماء؟
Key concepts
- الكلوروفيلات والبكتيريوكلوروفيلات
- حصاد الضوء ومراكز التفاعل
- التمثيل الضوئي الأكسجيني وشطر الماء
- التمثيل الضوئي اللاهوائي
- حدث الأكسدة العظيم
Key theories
- التمثيل الضوئي المقارن
- اقترح كورنيليس فان نيل إطارًا عامًا يستخدم فيه التمثيل الضوئي الضوء لدفع نقل الإلكترونات من مانح إلى ثاني أكسيد الكربون، مع كون الماء مجرد مانح ممكن واحد، موحدًا بذلك الأشكال الأكسجينية واللاهوائية.
Mechanisms
تمتص الأصباغ الضوئية الضوء وتنقل الطاقة إلى مراكز التفاعل، حيث يؤدي الإثارة إلى نقل الإلكترونات وتوليد قوة دافعة بروتونية لتخليق ATP. في التمثيل الضوئي الأكسجيني، يقوم نظامان ضوئيان يعملان بالتسلسل باستخلاص الإلكترونات من الماء، مطلقين الأكسجين، بينما في التمثيل الضوئي اللاهوائي يستخدم نظام ضوئي واحد مانحات مثل كبريتيد الهيدروجين أو المركبات العضوية، ولا ينتج أكسجين.
Clinical relevance
يُعد التمثيل الضوئي للبكتيريا الزرقاء مساهماً رئيسياً في الإنتاج الأولي العالمي وإمداد الأكسجين، وقد أحدث صعود التمثيل الضوئي الأكسجيني تغييراً عميقاً في الغلاف الجوي للأرض، وتتزايد الأهمية البحثية للميكروبات ذاتية التغذية الضوئية في مجالات الطاقة الحيوية واحتجاز الكربون.
History
كشفت الدراسات المقارنة التي أجراها كورنيليس فان نيل للتمثيل الضوئي البكتيري والنباتي في أوائل القرن العشرين أن الماء هو مانح الإلكترونات في التمثيل الضوئي الأكسجيني، بينما تستخدم البكتيريا اللاهوائية مانحات أخرى، وهي بصيرة موحدة أعادت صياغة فهم كيفية تسخير الطاقة الضوئية.
Key figures
- Cornelis van Niel
- Sergei Winogradsky
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- ما هو التمثيل الضوئي اللاهوائي؟
- التمثيل الضوئي اللاهوائي هو شكل من أشكال تحويل الطاقة المدفوع بالضوء تقوم به بعض البكتيريا التي تستخدم مانحات إلكترونات غير الماء، مثل كبريتيد الهيدروجين، وبالتالي لا تنتج الأكسجين. ويستخدم نظامًا ضوئيًا واحدًا بدلاً من النظامين الموجودين في الكائنات ذاتية التغذية الضوئية الأكسجينية.