Bakterie na 'baterie' słoneczne - Bakteriorodopsyna. O wyjątkowym procesie fotosyntezy

"Bakteriorodopsyna– białko o masie 26 kDa występujące u halobakterii należących do domeny archeowców. Zalicza się do białek określanych jako pompy protonowe, posiada zdolność przenoszenia protonów przez błonę komórkową pod wpływem światła. Wytworzona różnica stężeń jonów wodorowych wykorzystywana jest następnie do syntezy ATP. Część naukowców proces syntezy ATP przy udziale bakteriorodopsyny traktuje jako rodzaj fotosyntezy."

https://pl.wikipedia.org/wiki/Bakteriorodopsyna

"Halobakterie mogą urosnąć w obecności tlenu, w warunkach beztlenowych oraz przeprowadzać proces zbliżony do fotosyntezy. Części błon halobakterii zawiera czerwony barwnik, stąd duże zakwity tych bakterii tworzą czerwone plamy. Barwnik obecny w błonach to bakteriorodopsyna, związek zbliżony do rodopsyny obecnej w siatkówce. Bakteriorodopsyna przechodząc w stan wzbudzenia po pochłonięciu fotonu przenosi przez błonę jony wodorowe – H+. Powstały gradient elektrochemiczny bakterie wykorzystują do syntezy ATP. Jest to więc pewna forma fotofosforylacji. Halobakterie posiadają również drugi barwnik – halorodopsynę, która przenosi jony chlorkowe przez błony podczas pochłania kwantów światła. Przyczynia się to do zwieszenia gradientu elektrochemicznego i zwiększa syntezę ATP podczas oświetlania. Proces uzyskiwania energii na świetle jest zbliżony do fotosyntezy, jednak nie towarzyszy mu asymilacja CO2."

https://pl.wikipedia.org/wiki/Halobakterie

Jedyne podobieństwo, jakie łączy oba zbadane przykłady fotosyntezy u roślin i bakterii z bakteriorodopsyną, to dostarczanie energii przez słońce w postaci fotonów i pod tym jedynym względem podobne są te dwa procesy.

Fotosynteza u roślin, to w zasadzie gruntownie zmodyfikowany łańcuch transportu elektronów:

Łańcuch transportu elektronów pompuje jony z wnętrza komórki na zewnątrz błony, do przestrzeni między błoną i ścianą komórkową. W wyniku stężenia "ciśnienie" wypycha protony przez kanał w statorze syntazy ATP do wnętrza komórki napędzając rotor tej molekularnej maszyny [silnika]:

Poniżej jest animacja z polskim lektorem:

W procesie z łańcuchem transportu elektronów, transport jonów z wnętrza komórki na drugą stronę błony napędzają elektrony przenoszone na wyprodukowanych w Cyklu Krebsa cząsteczkach NADH:

Podczas jasnej fazy fotosyntezy fotony spełniają inną rolę niż podczas transportu jonów przez bakterie posługujące się pompą nazwaną: bakteriorodopsyną.

Fotoukład, Fotosystem – kompleks barwnikowo-lipidowo-białkowy absorbujący kwanty światła. Fotoukład tworzą centrum reakcji fotoukładu oraz towarzyszące mu układy antenowe absorbujące kwanty światła (fotony) i przekazujące energię do centrum reakcji. W centrum reakcji z dimera chlorofilu a wybijany jest elektron i przekazywany na kolejne przenośniki elektronów. elektronów."

Biorąc pod uwagę omawiane mechanizmy odpowiedzialne za transport jonów na drugą stronę błony:

-Łańcuch transportu elektronów,

-fotosystemy obecne w jasnej fazie fotosyntezy u roślin

-oraz system pomp bakteriorodopsyn transportujących jony obecny w bakterii,

pod pewnymi względami bakteriorodopsyna przypomina białko błonowe w oku, a nie jasną fazę fotosyntezy. Foton, który na nie pada zmienia kształt połączonego z białkiem retinalu, co wywołuje zmianę kształtu proteiny i uwolnienie kaskady zdarzeń, które nazywamy fototrandukcją.

https://www.salon24.pl/u/adaptacjeslawekp/1135257,fototransdukcja-proces-widzenia-na-poziomie-biochemicznym

Łańcuch transportu elektronów korzysta z koniecznych do jego funkcjonowania produktów Cyklu Krebsa [lub cykl kwasu cytrynowego]. Zatem można powiedzieć, że proces ten go poprzedza:

Bakteriorodopsyna

Dla kontrastu: struktura pompy jonowej zwanej bakteriorodopsyną, białka wrażliwego na uderzenie fotonu przypominającego rodopsynę i gif obrazujący pracę molekularnego systemu odpowiedzialnego za jasną fazę fotosyntezy. W przypadku bakteriorodopsyny energia fotonu zmienia kształt białka [konformację] i w tym czasie transportowany jest proton z wnętrza komórki przez błonę, aby stworzyć odpowiednie stężenie między ścianą i zewnętrzną powierzchnią błony komórkowej.

https://www.researchgate.net/figure/Model-for-the-mechanism-of-bacteriorhodopsin_fig14_274708754

Jasna faza fotosyntezy.

Proszę sobie wyobrazić stół, a na nim dużo piłeczek do gry w pingponga. Uderzamy w stół pięścią i piłeczki zaczynają podskakiwać do góry. Analogią do stołu są zawierające chlorofil fotosystemy. Do pięści uderzającej w stół uderzające fotony, natomiast piłeczki, to wzbudzone elektrony - energia napędzająca transport jonów na drugą stronę błony w celu utworzenia gradientu napędzającego syntezę ATP.

Zatem te dwa mechanizmy wykorzystujące energię słoneczną/ fotony są zupełnie odmienne, ani trochę podobne strukturalnie. Zero analogii czy homologii. Autor opracowania w wikipedii, edytor, nie powinien się koncentrować na różnicach w przypadku obu rodzajów fotosyntezy, tylko na podobieństwach między nimi, czyli na tzw. homologiach. Polscy edytorzy wikipedii muszą nie tylko uzupełnić wiedzę biologiczną, ale ponadto koniecznie opanować zasady logicznej argumentacji na gruncie metodologii naukowej. Służę uprzejmie i polecam tekst: Zbiór definicji błędów logicznych popełnianych w dyskusjach.

https://slawekp7.files.wordpress.com/2017/04/niektc3b3re-definicje-bc582c499dc3b3w-logicznych-najczc499c59bciej-popec582nianych-w-dyskusjach.pdf

Faza jasna i ciemna fotosyntezy:

Cykl Kelwina, faza ciemna fotosyntezy:

Edukujące piosenki o fotosyntezie:

Synteza ATP z ADP:

Do prawidłowego przebiegu tysięcy procesów, jakie zachodzą we wszystkich komórkach, jakie żyją na ziemi, od bakterii po te budujące nasze ciała, potrzebna jest energia zgromadzona w nukleotydach energetycznych. Najważniejszym z nich jest ATP. Nieustannie jest on rozkładany w komórkach do ADP i następnie z ADP powstaje na powrót ATP. Do syntezy ATP z ADP służy zintegrowany i nieredukowalnie złożony pod względem funkcji kompleks maszyn molekularnych, w tej czy innej (zmodyfikowanej) postaci istniejący u wszystkich organizmów żywych, który jest osadzony w błonie komórkowej, mitochondialnej czy plastydów: