e) und f) Proteobacteria: Purpurbakterien

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf Rhodopseudomonas viridis als Beispiel.

1. Wie ist das lichtsammelnde System aufgebaut?

• Intracytoplasmatische Membranen stellen Einfaltungen der Membran zu intracytoplasmatischen Kompartimenten dar (ICM = Chromatophoren), cytoplasmatische Membranen (CM)
• hieran befindet sich der Lichtsammlerkomplex (Antennenkomplex) und das Reaktionszentrum ( Kernkomplex)
• das Reaktionszentrum von Rhodopseudomonas viridis besteht aus 3 Proteinen, der Untereinheit L, M und H und einem Cyt c. Die Untereinheiten L und M bilden die Redoxsysteme. Zu den funktionellen Komponenten gehören ein spezielles Paar (Dimer) Bakteriochlorophyll b P 960, monomere Bakteriochlorophylle b, Bakteriophaeophytin, Menachinon und Ubichinon, ein Nicht-Häm-Eisenatom und Carotinoidmoleküle. Die Funktion der Untereinheit H ist nicht bekannt.

Schematische Absorptionsspektren und Reaktionsabläufe finden sich hier auf den Seiten 9, 10, 14 und 24.

2. Wie läuft die Reaktion ab?

• P 960 → Bakteriochlorophyll b → Bakteriophaophytin → Menachinon → Ubichinon → Cyt bc¹→ Cyt c²→ P 960
• Synthese von KH im Calvinzyklus

3. Besonderheit der Purpurbakterien

• nutzen längerwelliges Licht > 800 nm
• Thiosulfat, Fe²⁺, organische Substanzen (α-Proteobakterien) können als Elektronendonatoren genutzt werden
• → Umgekehrter Elektronentransport = reverse electron flow: das Redoxpotential externer Elektronendonatoren (Succinat/Fumarat) ist zu positiv (-0,03V), um NAD+ (-0,32V) zu reduzieren, deshalb wird in einer ATP-abhängigen Reaktion entgegen dem thermodynamischen Gradienten eine Reduktion von NAD+ durchgeführt.
• bei den Schwefelpurpurbakterien (Chromatiaceae) wird der Schwefel innen angelagert
  in der Regel supprimiert Sauerstoff die Synthese der Pigmente der α-Proteobakterien

g) Halobakterium halobium

• Archaeon in Biotopen mit hohem Salzgehalt: Rotes Meer
• lichtgetriebenes System über Bakteriorhodopsin = Rhodopsin und Protein
• Bakteriorhodopsin liegt in der Membran (spezieller Membranteil = Purpurmembran)
• Retinal gebunden an Opsin bildet in der all-trans-Form eine Schiffsche Base, das heisst ein protoniertes Imin
• Aufnahme eines Lichtquants bewirkt eine Konformationsänderung in die 13 cis-Form
• diese bewirkt den vektoriellen Protonentransport, es finden jedoch auch noch zusätzlich komplizierte Reaktionen im Protein statt
• dadurch entsteht ein ph-Gradient zwischen innen und aussen, welcher eine ATP-Synthase antreibt
• das System wird bei Sauerstoff- und Substratmangel genutzt
• ein zweites lichtgetriebenes System (Halorhodopsin) transportiert Cl^- in die Zelle