LES BACTERIES PHOTOTROPHES

Programme

Bactéries phototrophes.

Les étudiants devront simplement pouvoir

analyser un document présentant de telsmétabolismes.

1. LA PHOTOSYNTHESE OXYGENIQUE

2. LA PHOTOSYNTHESE ANOXYGENIQUE

3. Cas particulier LES HALOBACTERIES PHOTOSYNTHESE EN ABSENCE DE CHLOROPHYLLE

LES BACTERIES PHOTOTROPHES

utilisation lumière (énergie solaire) comme source

d’énergie

Production

ATP et / ou fpm

absorption E lumineuse par pigments spécialisés

((bactério)chlorophylles) membranaires

Bactérie phototrophe pigmentée

PHOTOSYNTHESE

• la photosynthèse a lieu dans des membranes où se trouvent : – des chlorophylles, – des pigments accessoires – une (ou des) chaîne(s) de transfert d'électrons.

• On peut diviser la photosynthèse en 2 parties :

les réactions lumineuses de la photosynthèse

Les réactions sombres ou obscures (indépendantes de la lumière)

ensemble des événements (photochimiques) qui assurent la conversion de l'énergie lumineuse en fpm ou en énergie chimique.

emploi par la cellule de l'énergie obtenue par les réactions lumineuses, pour la synthèse de composés carbonés.

Vours cours Mme Maurel

• Il existe deux types de phototrophies chez les procaryotes :

Photosynthèse oxygénique en aérobiose :

Photosynthèse anoxygénique en

anaérobiose :

produit de l’O2

réalisée par :

cyanobactéries

pas de production d’O2

réalisée par :

bactéries vertes et pourpres

photosynthèse anoxygénique photosynthèse

oxygénique 

  Groupe        Bactéries Pourpres Bactéries Vertes

cyanobactériesFamille

Pourpres sulfureusesPourpres non sulfureuses

Bactéries vertes

sulfureuses

Bactéries vertes filamenteuses multicellulaire

(non sulfureuse)ChromatiaccaeEctothiorhodospirac

cae

Genre

-Chromatium-Thiocystis-Thiospirillum-Thiocaspa-Lamprobacter-Lamprocystis-ThiodictyonAmocbobacter-Thiopedia

Ectothiorhodospira

-Rhodospirillum-Rhodopil-Rhodobacter-Rhodopseudomonas-Rhodomicrobium-Rhodocyclus

-Chlorobium-Prosthecochloris-Pelodictyon-Ancalochloris-Chloroherpeton

-Chloroflexus-Heliothrix-"Oscillochloris"-Chloronema

-Anabaena-Osctllatorta-Microcystis

Chromatium okenii

• Pour réaliser la photosynthèse, il faut des donneurs d'électrons :

– soit inorganiques : l'eau (chez les cyanobactéries seulement), le sulfure, le soufre et l'hydrogène ;

– soit organiques : acide formique et méthanol.

• Comment appelle t’on les phototrophes qui utilisent les donneurs d'électrons inorganiques et ceux qui utilisent les donneurs organiques ?

• Les bactéries phototrophes sont présentes dans la plupart des milieux liquides : lacs, étangs

• elles sont trouvées à des profondeurs différentes selon : – leur comportement vis-à-vis de l’oxygène, – leurs besoins en soufre – leur équipement pigmentaire qui leur permet de capter la lumière à des profondeurs plus ou

moins grandes.

1. LA PHOTOSYNTHESE OXYGENIQUE

• Uniquement chez les cyanobactéries• Réalisent une photosynthèse type eucaryote

• La photosynthèse à lieu dans les membranes de thylacoïdes ou la membrane cytoplasmique (Gloeobacter)

THYLACOÏDE

Les chlorophylles sont localisées dans les centres réactionnels.

Des complexes spécialisés dans le captage de la lumière (les antennes), faits de protéines et de pigments, canalisent la lumière vers ces centres.

La photosynthèse oxygénique se caractérise par 2 sortes d’antennes associées aux photosystèmes : PSI et PSIIet se représente généralement par le schéma en Z :

PSI absorbe 680 nm et transfère son E à la chlorophylle a :

P700

PSII absorbe plus courte et transfère son E à la chlorophylle P680

Propulsion d’un e- au niveau d’E supérieur

Absorption E lumineuse par chlorophylle P680 du PSII

Propulsion d’un e- au niveau d’E supérieur

les e- parcourent la

chaîne de transfert d’e-

vers PSI

flux e- fpm à travers membrane du thylacoïde ATP : PHOTOPHOSPHORYLATION

les e- éjectés du PSI

réduisent NADP+ en

NADPH

PSII est alimenté en

e- par l’oxydation

de l’eau

2. LA PHOTOSYNTHESE ANOXYGENIQUE

• La photosynthèse anoxygénique : pas production d'oxygène

est pratiquée en anaérobiose par des bactéries de l'ordre des Rhodospirillales :

– Chez les bactéries photosynthétiques « pourpres »,

tous les composants photosynthétiques se trouvent dans des membranes intracellulaires

– Chez les bactéries photosynthétiques « vertes »,

les composants des complexes capteurs de lumière sont dans les chlorosomes, tandis que les centres réactionnels sont dans la membrane cytoplasmique.

Chez les bactéries pourpres, les électrons éjectés d'un centre réactionnel parcourent un cycle via une chaîne de transfert d'électrons et reviennent au centre de départ. La fpm ainsi engendrée peut servir, par exemple, à la synthèse d'ATP.

Chez les bactéries vertes, le flux d'électrons génère une fpm et peut aussi être utilisé pour la réduction directe du NADP+ en NADPH. Un tel flux d'électrons non-cyclique demande à être fourni en électrons par un donneur exogène. Les donneurs d'électrons chez les bactéries photosynthétiques vertes sont notamment le sulfure et le thiosulfate, mais jamais l'eau parce que, chez ces organismes, la photosynthèse est toujours anoxygénique.

flux d‘e - génère une

fpm

flux d‘e – pour réduction

directe

donneur e - exogène

La nature du donneur d’électrons varie:

-H2, H2S, S pour les bactéries pourpres et vertes sulfureuse

-Composés organiques ou éventuellement H2S ou H2 pour les non-sulfureuses

donneurs d’électron transfert e- sur chaîne

transport

production fpm et ATP

Réduction de NADP+ en

NADPH

3. Cas particulier LES HALOBACTERIES PHOTOSYNTHESE EN ABSENCE DE

CHLOROPHYLLE

région différenciée de la membrane cytoplasmique, pigmentée de pourpre se développant à la lumière, en anaérobiose ou en microaérobiose

ex : bactériorhodopsine