Bakterilerde Fotosentetik Enerji Kazanımı

Fotootrof mikroorganizmalar içerdikleri fotosentetik pigmentler ile güneş ışığından yayılan enerjiyi absorbe etme özelliğine sahiptirler ve bunu kimyasal enerjiye çevirerek metabolik olaylarda kullanırlar. Böyle mikroorganizmalar, havadaki serbest (CO₂)’i kendi yapılarında bulunan, hidrojen verici bileşiklerle (H₂S) redükte ederek, organik bileşiklerin esasını oluşturan basit karbonhidratlı substansları (CH₂O) sentezler (Fotosentez).

Bakterial fotosentez: Işık enerjisini kullanarak organik bileşikler yapan bakterilere fotosentetik bakteriler, fotosentez işlemlerine de bakterial fotosentez denir. Bu organizmalardaki fotosentetik pigment, klorofil a’ ya benzer olup, “bakterioklorofil” adını alır. Bu pigment ışık enerjisini kimyâsal enerjiye dönüştürür. Bu enerji de karbon bağlarında kullanılır.

Bakteri ve bitki fotosentezinde bir diğer önemli fark; bakterilerde, karanlık devre reaksiyonları için suyun hidrojen kaynağı olarak kullanılmamasıdır. Onun yerine hidrojen sülfür (H₂S), hidrojen gazı (H₂) veya çeşitli organik bileşikler kullanılır. Fotosentetik bakteriler anaeroptur. Serbest oksijene ihtiyaç duymazlar. İnorganik maddelerden organik madde yapılırken, su parçalanmaz ve serbest oksijen açığa çıkarmazlar. Meselâ; mor ve yeşil sülfür bakterilerinde hidrojen kaynağı H₂S’ tir. Bu bileşik parçalandığında, hidrojen atomları, elektronlar ve serbest sülfür açığa çıkar. Bakterial fotosentez sonucunda bakteriler, sülfür kristallerini sitoplazmalarında biriktirir veya hüclerinden dışarı atarlar:
(Bakterial fotosentezin denkleminde de oksijen çıkmadığı görülmektedir.)

Işık enerjisi
CO₂ + 2H₂S————› (CH₂O)n + H₂O + 2S
Fotosentetik pigment

Hücrelerde sentezlenen (CH2O), glukoz için temel madde olarak yararlanılır. Reaksiyon sonunda oluşan kükürt (S) hücrede birikir.
Yeşil bitkiler, hidrojen verici olarak, suyu kullanırlar, reaksiyonun sonunda oksijen açığa çıkar.

Işık enerjisi
6CO₂ + 6H₂O ———› C₂H₁₂O₂ + 6O₂
Fotosentetik pigment

Fotosentezde hidrojen vericiler (donörler)

1- Su (H₂O): Yeşil bitkiler ve bazı algler, CO₂ ‘in fotosentetik redüksiyonunda hidrojen vericisi olarak suyu kullanırlar ve kendilerine organik sellüler bileşikleri sentez ederler.

Işık enerjisi
CO₂ + 2H₂O ———› (CH₂O) + H₂O + O₂   (Oksijen atmosfere verilir.)

2- Hidrojen sülfür (H₂S): İki grup fototrofik bakteri (yeşil sülfür bakteriler), kendilerinde bulunan bakterioklorofil pigmentler yardımıyla, hidrojen alıcısı olarak H₂ kullanılır, suyu kullanamazlar.

Işık enerjisi
CO₂+ 2H₂S ———————› (CH₂O)+ H₂O + 2S

Bu reaksiyonda oksijen çıkmaz, kükürt oluşur ve bu da intra veya ekstrasellüler olarak birikir.

3- Organik bileşikler: Fotosentetik bakteriler içinde çok az bir grup (fotoheterotroflar, Athiorhodaceae veya purpul sülfürsüz bakteriler), hidrojen vericisi olarak H₂O veya H₂S’i kullanamazlar. Bunlar organiklerden yararlanırlar.

Işık enerjisi
CO₂+4H-R ————› (CH₂O)+H₂O+4R

4- Moleküler hidrojen (H₂ Birçok fototrofik bakteriler fotosentez olayında moleküler hidrojenden, CO₂‘i redükte etmek için yararlanırlar.

Işık enerjisi
CO₂+ H₂ —————› (CH₂O) + H₂O

Kaynak: Kişisel ders not