Hoewel ze op het eerste gezicht misschien heel anders of zelfs minder verfijnd lijken, hebben prokaryoten minstens één ding gemeen met alle andere organismen: ze hebben brandstof nodig om hun leven te voeden. Prokaryoten, waaronder organismen in de domeinen Bacteriën en Archaea, zijn zeer divers als het gaat om het metabolisme, of de chemische reacties die de organismen gebruiken om brandstof te produceren.

Bijvoorbeeld, een categorie van prokaryoten, genaamd extremofielen
, gedijen in omstandigheden die andere levensvormen zouden vernietigen, zoals het oververhitte water van hydrothermische openingen diep in de oceaan. Deze zwavelbacteriën kunnen watertemperaturen tot 750 graden Fahrenheit prima aan, en ze halen hun brandstof uit de waterstofsulfide in de ventilatieopeningen.

Enkele van de belangrijkste prokaryoten vertrouwen op fotonvangst om hun brandstof te produceren door fotosynthese . Deze organismen zijn phototrophs.
Wat is een Phototroph?

Het woord phototroph
geeft de eerste aanwijzing die onthult wat deze organismen belangrijk maakt. Het betekent "lichte voeding" in het Grieks. Simpel gezegd, fototrofen zijn organismen die hun energie halen uit fotonen of lichtdeeltjes. Je weet waarschijnlijk al dat groene planten licht gebruiken om energie te produceren door middel van fotosynthese.

Dit proces is echter niet beperkt tot planten. Veel prokaryotische en eukaryotische organismen voeren fotosynthese uit om hun eigen voedsel te maken, inclusief fotosynthetische bacteriën en sommige algen.

Hoewel fotosynthese vergelijkbaar is bij alle organismen die het doen, is het proces van bacteriële fotosynthese minder ingewikkeld dan plantenfotosynthese.
Wat is bacterieel chlorofyl?

Net als groene planten gebruiken fototrofe bacteriën pigmenten om fotonen vast te leggen als energiebronnen voor fotosynthese. Voor bacteriën zijn dit bacteriochlorofylen
gevonden in het plasmamembraan (in plaats van in chloroplasten zoals plantenchlorofylpigmenten).

Bacteriochlorofylen bestaan in zeven bekende variëteiten, gelabeld a, b, c, d, e, c _{s of g. Elke variant is structureel anders en kan daarom een specifiek type licht uit het spectrum absorberen, variërend van infraroodstraling tot rood licht tot verrood licht. Het type bacteriochlorofyl dat een fototrofe bacterie bevat, is afhankelijk van de soort.
Stappen in bacteriële fotosynthese}

Net als plantenfotosynthese vindt bacteriële fotosynthese plaats in twee fasen: lichte reacties en donkere reacties.

In het lichtstadium
vangen de bacteriochlorofylen fotonen op. Het proces van het absorberen van deze lichtenergie windt de bacteriochlorofyl op, waardoor een lawine van elektronenoverdracht ontstaat en uiteindelijk adenosinetrifosfaat (ATP) en nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat (NADPH) wordt geproduceerd.

In het donkere stadium
, die ATP- en NADPH-moleculen worden gebruikt in chemische reacties die koolstofdioxide in organische koolstof omzetten via een proces dat koolstoffixatie wordt genoemd.

Verschillende soorten bacteriën maken brandstof door koolstof op verschillende manieren te fixeren met behulp van een koolstofbron zoals koolstof dioxide. Cyanobacteriën gebruiken bijvoorbeeld de Calvin-cyclus. Dit mechanisme gebruikt een verbinding met vijf koolstofatomen, RuBP genaamd, om één molecuul koolstofdioxide te vangen en een molecuul met zes koolstofatomen te vormen. Deze splitst zich in twee gelijke stukken en de ene helft verlaat de cyclus als een suikermolecule.

De andere helft transformeert in een molecule met vijf koolstofatomen, dankzij reacties met ATP en NADPH. Daarna begint de cyclus opnieuw. Andere bacteriën vertrouwen op de omgekeerde Krebs-cyclus, dat is een reeks chemische reacties waarbij elektronendonoren (zoals waterstof, sulfide of thiosulfaat) organische koolstof produceren uit de anorganische verbindingen kooldioxide en water.
Waarom zijn fototrofen belangrijk?

Fototrofen die fotosynthese gebruiken ( fotoautotrofen genoemd) vormen de basis van de voedselketen. Andere organismen die geen fotosynthese kunnen uitvoeren, krijgen hun brandstof door fotoautotrofe organismen als voedselbron te gebruiken.

Omdat ze zelf geen licht in brandstof kunnen omzetten, eten deze organismen eenvoudig de organismen die dat doen en gebruiken hun lichamen als energiebron. Omdat bij het fixeren van koolstofdioxide koolstofdioxide wordt gebruikt om brandstof in de vorm van suikermoleculen te produceren, helpen phototrophs om overtollig koolstofdioxide in de atmosfeer te verminderen. gedijen op aarde. Deze mogelijkheid - het Great Oxygenation Event genoemd - stelt voor dat cyanobacteriën die fotosynthese uitvoeren en zuurstof als bijproduct afgeven, uiteindelijk teveel zuurstof produceerden om door ijzer in de omgeving te worden opgenomen.

Deze overmaat werd onderdeel van de atmosfeer en vormde de evolutie op de planeet vanaf dat moment, waardoor het voor mensen mogelijk wordt om uiteindelijk naar voren te komen.