Photosynthèse microbienne

La photosynthèse microbienne englobe la photosynthèse oxygénique productrice d'oxygène des cyanobactéries et la photosynthèse anoxygénique de plusieurs groupes bactériens, des processus qui ont façonné la chimie de la Terre primitive.

Definition

La photosynthèse microbienne est la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique par des microorganismes, englobant à la fois les formes oxygéniques qui libèrent de l'oxygène par dissociation de l'eau et les formes anoxygéniques qui utilisent d'autres donneurs d'électrons.

Scope

Ce sujet couvre les photopigments tels que les chlorophylles et les bactériochlorophylles ; la capture de la lumière et le centre de réaction photosynthétique ; la photosynthèse oxygénique chez les cyanobactéries avec ses deux photosystèmes et sa chimie de dissociation de l'eau ; la photosynthèse anoxygénique chez les bactéries pourpres et vertes utilisant un seul photosystème et des donneurs d'électrons autres que l'eau ; ainsi que la signification évolutive et environnementale de la phototrophie.

Core questions

• Comment les photopigments captent-ils la lumière et initient-ils la conversion d'énergie ?
• Qu'est-ce qui distingue la photosynthèse oxygénique de la photosynthèse anoxygénique ?
• Comment la photosynthèse cyanobactérienne a-t-elle transformé l'atmosphère primitive ?
• Quels donneurs d'électrons les phototrophes anoxygéniques utilisent-ils à la place de l'eau ?

Key concepts

• Chlorophylles et bactériochlorophylles
• Capture de la lumière et centres de réaction
• Photosynthèse oxygénique et dissociation de l'eau
• Photosynthèse anoxygénique
• Le Grand Événement d'Oxydation

Key theories

Photosynthèse comparative

Cornelis van Niel a proposé un cadre général selon lequel la photosynthèse utilise la lumière pour entraîner le transfert d'électrons d'un donneur vers le dioxyde de carbone, l'eau n'étant qu'un donneur possible, unifiant ainsi les formes oxygéniques et anoxygéniques.

Mechanisms

Les photopigments absorbent la lumière et transfèrent l'énergie aux centres de réaction, où l'excitation entraîne le transfert d'électrons et la génération d'une force proton-motrice pour la synthèse d'ATP. Dans la photosynthèse oxygénique, deux photosystèmes agissant en série extraient les électrons de l'eau, libérant de l'oxygène, tandis que dans la photosynthèse anoxygénique, un seul photosystème utilise des donneurs tels que le sulfure d'hydrogène ou des composés organiques, ne produisant pas d'oxygène.

Clinical relevance

La photosynthèse cyanobactérienne est un contributeur majeur à la production primaire mondiale et à l'approvisionnement en oxygène ; l'émergence de la photosynthèse oxygénique a profondément modifié l'atmosphère terrestre ; et les microbes phototrophes suscitent un intérêt croissant pour la bioénergie et la capture du carbone.

History

Les études comparatives de Cornelis van Niel sur la photosynthèse bactérienne et végétale au début du XXe siècle ont révélé que l'eau est le donneur d'électrons dans la photosynthèse oxygénique, tandis que les bactéries anoxygéniques utilisent d'autres donneurs, une perspicacité unificatrice qui a recadré la compréhension de la manière dont l'énergie lumineuse est exploitée.

Key figures

• Cornelis van Niel
• Sergei Winogradsky

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la photosynthèse anoxygénique ?

La photosynthèse anoxygénique est une forme de conversion d'énergie entraînée par la lumière, réalisée par certaines bactéries qui utilisent des donneurs d'électrons autres que l'eau, comme le sulfure d'hydrogène, et ne produisent donc pas d'oxygène. Elle utilise un seul photosystème plutôt que les deux que l'on trouve chez les phototrophes oxygéniques.