各种特殊的光合作用总结：修订间差异

来自osm&bio
跳转到导航 跳转到搜索
←上一编辑
可视化wikitext
长河（留言 | 贡献）
702次编辑
无编辑摘要
Tsusha（留言 | 贡献）
38次编辑
小无编辑摘要
 
（未显示2个用户的6个中间版本）
第23行： 第23行：
==== 叶绿素f ====
==== 叶绿素f ====
2010华裔科学家陈敏在一种蓝细菌中发现了叶绿素f。
2010华裔科学家陈敏在一种蓝细菌中发现了叶绿素f。
各叶绿素可总结归纳为下表<ref>叶绿素 - 维基百科，自由的百科全书</ref><ref>多取自维基百科日文页面</ref>：
{| class="wikitable"
|+
!
!叶绿素a
!叶绿素b
!叶绿素c1
!叶绿素c2
!叶绿素d
!叶绿素f
|-
!位置编号
| colspan="6" |[[文件:Porphyrin Numbering.png|缩略图]]注：前文所述D环即下文中C8团所在位置
|-
!分子式
|C<sub>55</sub>H<sub>72</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
|C<sub>55</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
|C<sub>35</sub>H<sub>30</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
|C<sub>35</sub>H<sub>28</sub>O<sub>5</sub>N<sub>4</sub>Mg
|C<sub>54</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
|C<sub>55</sub>H<sub>70</sub>O<sub>6</sub>N<sub>4</sub>Mg
|-
!C2团
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CHO
|-
!C3团
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CHO
| -CH=CH<sub>2</sub>
|-
!C7团
| -CH<sub>3</sub>
| -CHO
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>3</sub>
|-
!C8团
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH=CH<sub>2</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>
|-
!C17团
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl（Phytyl-叶绿醇）
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
| -CH=CHCOOH
| -CH=CHCOOH
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
| -CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>COO-Phytyl
|-
!C17-C18键
|单键
|单键
|双键
|双键
|单键
|单键
|-
!存在
|普遍的
|陆生植物、绿藻、轮藻、裸藻、原绿藻等
| colspan="2" |各种SAR超类群藻类（褐藻硅藻金藻黄藻球石藻等）
|原认为红藻
现多认为来自于蓝细菌
|某些蓝细菌
|-
!结构
|[[文件:Chla.png|缩略图]]
|[[文件:Chlorophyll b.svg.png|缩略图|417x417像素]]
|[[文件:Chlorophyll c1.svg.png|缩略图]]
|[[文件:Chlorophyll c2.svg.png|缩略图|167x167像素]]
|[[文件:Chlorophyll d.svg.png|缩略图|311x311像素]]
|[[文件:Chlorophyll f.png|缩略图|211x211像素]]
|}


=== 菌绿素 ===
=== 菌绿素 ===
第36行： 第123行：
藻胆素存在于红藻、蓝藻、灰胞藻、隐藻中
藻胆素存在于红藻、蓝藻、灰胞藻、隐藻中


* 藻蓝素，蓝色，Phycocyanobilin，位于藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白中
* 藻蓝胆素，蓝色，Phycocyanobilin，只位于藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白中，蓝藻/红藻/灰胞藻/隐藻。
* 藻红素，红色，Phycoerythrobilin, 位于藻红蛋白中
* 藻红胆素，红色，Phycoerythrobilin, 位于藻红蛋白中（有时也在藻蓝蛋白中），蓝藻/红藻/灰胞藻/隐藻。
* Phycourobilin，橙色，位于藻红蛋白中
* 藻尿胆素，橙色，Phycourobilin，位于藻红蛋白中，蓝藻/红藻。
* Phycoviolobilin，紫色。
* 藻紫胆素，紫色，Phycoviolobilin，藻红蓝蛋白，一些丝状固氮蓝藻，类似光敏色素的作用。
而含有藻胆素的藻胆蛋白有：
 
* 藻蓝蛋白，phycocyanin
* 藻红蛋白，phycoerythrin
* 别藻蓝蛋白，allophycocyanin
* 藻红蓝蛋白，phycoerythrocyanin
 
光能由藻红蛋白→藻蓝蛋白→别藻蓝蛋白→叶绿素a→P680，这些藻胆蛋白起到捕光天线的作用。


=== 类胡萝卜素 ===
=== 类胡萝卜素 ===
第45行： 第140行：


'''褐藻素'''：是一类叶黄素。
'''褐藻素'''：是一类叶黄素。
== 碳同化的各种途径 ==
将二氧化碳固定为各种有机物的机制多种多样，主要有以下几种：
* 卡尔文循环[还原性磷酸戊糖途径]：AnAPs；蓝细菌
* 逆向三羧酸循环[Arnon–Buchanan–Evans循环]：GSBs
* 3-羟基丙酸双循环[3-HOP双循环]
* 3-羟基丙酸/4-羟基丁酸循环[3-HOP/4-HOB循环]
* 乙醛酸/4-羟基丁酸循环
* 还原性乙酰CoA途径[Wood–Ljungdahl途径]


== 细菌的不产氧光合作用 ==
== 细菌的不产氧光合作用 ==
{| class="wikitable"
|+
!类群
!营养
!氧气
!电子供体
!光反应地点
!光反应中心
|-
|蓝细菌Cyanobacteria
|光能自养
|好氧
|水[个别还用H2S]
|类囊体；Gloeobacter：细胞膜
|PSI：PsaA和PsaB
PSII：
D1和D2
|-
|紫细菌
|光能自养，光能异养或混合营养
|好氧/兼性/厌氧
|H2, Fe2+, H2S, S0
|system of intracytoplasmic membranes forming lamellar or tubular vesicles
|RCII
L和M
|-
|绿硫细菌Chlorobi
|光能自养
|严格厌氧
|H2S主要，H2/Fe2+/S/硫代硫酸根
|细胞膜胞质侧
|RCI
PscA和PscA
|-
|绿色非硫细菌Chloroflexi
|光能自养，光能异养或混合营养
|好氧/兼性/厌氧
|H2, H2S, S0
|内膜系统、细胞膜内折、细胞膜
|PCII
L和M
|-
|日光杆菌Heliobacteria
|光能异养
|严格厌氧
|H2, H2S, S0
|细胞膜
|RCI
PshA+PshA
|-
|Chloracidobacterium thermophilum
|光能异养
|微好氧
|可能是硫化合物
|细胞膜
|RCI同源二聚体
|-
|Gemmatimonas phototrophica
|光能异养
|微好氧
|尚不清楚
|
|RCII异源二聚体
|}


=== 绿硫细菌 ===
=== 绿硫细菌 ===

2025年1月16日 (四) 21:27的最新版本

光合作用的色素

叶绿素

相比于卟啉环，d环还原了。

叶绿素a

最普遍，所有光合藻类和植物都含有叶绿素a。

叶绿素b

存在：绿藻→轮藻→陆地植物；与绿藻进行二次内共生的裸藻和网绿藻；一些蓝藻，如原绿藻（趋同演化）

叶绿素c

特殊之处：没有植烷醇；D环没有还原。叶绿素c又包含多种类型。

存在：各种SAR超类群藻类（褐藻硅藻金藻黄藻球石藻）

叶绿素d

原认为存在于红藻中，实际上是存在于一种于红藻共生的蓝藻中。这很合理，因为叶绿素d吸收光波长更长，对深海的红藻没有意义。反而是附着在红藻上的蓝藻可以用这种叶绿素吸收红藻叶绿素的荧光。

叶绿素e

有人报道发现了叶绿素e，然而谁也没能重复他的结果。

叶绿素f

2010华裔科学家陈敏在一种蓝细菌中发现了叶绿素f。

各叶绿素可总结归纳为下表[1][2]：

叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c1 叶绿素c2 叶绿素d 叶绿素f
位置编号
注：前文所述D环即下文中C8团所在位置
分子式 C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg C55H70O6N4Mg
C2团 -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CHO
C3团 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO -CH=CH2
C7团 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3 -CH3
C8团 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3 -CH2CH3
C17团 -CH2CH2COO-Phytyl（Phytyl-叶绿醇） -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl
C17-C18键 单键 单键 双键 双键 单键 单键
存在 普遍的 陆生植物、绿藻、轮藻、裸藻、原绿藻等 各种SAR超类群藻类（褐藻硅藻金藻黄藻球石藻等） 原认为红藻

现多认为来自于蓝细菌

某些蓝细菌
结构

菌绿素

  • 菌绿素a：存在最广泛，光合细菌都含有。
  • 菌绿素b：一些紫色细菌。
  • 菌绿素c/d/e/f：一些绿色细菌
  • 菌绿素g：日光细菌特有。

藻胆素

藻胆素是一类开环的线性四吡咯，可以理解为把叶绿素剪了个口子。类似于光敏蛋白的生色团。

藻胆素存在于红藻、蓝藻、灰胞藻、隐藻中

  • 藻蓝胆素，蓝色，Phycocyanobilin，只位于藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白中，蓝藻/红藻/灰胞藻/隐藻。
  • 藻红胆素，红色，Phycoerythrobilin, 位于藻红蛋白中（有时也在藻蓝蛋白中），蓝藻/红藻/灰胞藻/隐藻。
  • 藻尿胆素，橙色，Phycourobilin，位于藻红蛋白中，蓝藻/红藻。
  • 藻紫胆素，紫色，Phycoviolobilin，藻红蓝蛋白，一些丝状固氮蓝藻，类似光敏色素的作用。

而含有藻胆素的藻胆蛋白有：

  • 藻蓝蛋白，phycocyanin
  • 藻红蛋白，phycoerythrin
  • 别藻蓝蛋白，allophycocyanin
  • 藻红蓝蛋白，phycoerythrocyanin

光能由藻红蛋白→藻蓝蛋白→别藻蓝蛋白→叶绿素a→P680，这些藻胆蛋白起到捕光天线的作用。

类胡萝卜素

包括胡萝卜素（不含氧原子）和叶黄素（含一到多个氧原子）。种类极多，分布广泛。是一类四萜/八个异戊二烯单位/40个碳原子。

褐藻素：是一类叶黄素。

碳同化的各种途径

将二氧化碳固定为各种有机物的机制多种多样，主要有以下几种：

  • 卡尔文循环[还原性磷酸戊糖途径]：AnAPs；蓝细菌
  • 逆向三羧酸循环[Arnon–Buchanan–Evans循环]：GSBs
  • 3-羟基丙酸双循环[3-HOP双循环]
  • 3-羟基丙酸/4-羟基丁酸循环[3-HOP/4-HOB循环]
  • 乙醛酸/4-羟基丁酸循环
  • 还原性乙酰CoA途径[Wood–Ljungdahl途径]

细菌的不产氧光合作用

类群 营养 氧气 电子供体 光反应地点 光反应中心
蓝细菌Cyanobacteria 光能自养 好氧 水[个别还用H2S] 类囊体；Gloeobacter：细胞膜 PSI：PsaA和PsaB

PSII： D1和D2

紫细菌 光能自养，光能异养或混合营养 好氧/兼性/厌氧 H2, Fe2+, H2S, S0 system of intracytoplasmic membranes forming lamellar or tubular vesicles RCII

L和M

绿硫细菌Chlorobi 光能自养 严格厌氧 H2S主要，H2/Fe2+/S/硫代硫酸根 细胞膜胞质侧 RCI

PscA和PscA

绿色非硫细菌Chloroflexi 光能自养，光能异养或混合营养 好氧/兼性/厌氧 H2, H2S, S0 内膜系统、细胞膜内折、细胞膜 PCII

L和M

日光杆菌Heliobacteria 光能异养 严格厌氧 H2, H2S, S0 细胞膜 RCI

PshA+PshA

Chloracidobacterium thermophilum 光能异养 微好氧 可能是硫化合物 细胞膜 RCI同源二聚体
Gemmatimonas phototrophica 光能异养 微好氧 尚不清楚 RCII异源二聚体

绿硫细菌

绿硫细菌以菌绿素a为核心色素，以类胡萝卜素和菌绿素cdef进行辅助。绿硫细菌中起捕光天线的结构是chlorosome，是一层膜包裹着大量菌绿素分子，不像植物的捕光色素结合在蛋白质中，这些菌绿素分子是游离的。

chlorosome也存在于一些绿非硫细菌中，还在一个酸杆菌中发现。

绿硫细菌的另一个捕光复合体成分是FMO复合体，

chlorosome、FMO复合体、反应中心的结构
FMO复合体

绿硫细菌的反应中心是Ⅰ型的。

绿硫细菌使用逆向三羧酸循环（Arnon循环）来固定二氧化碳。

  1. ↑ 叶绿素 - 维基百科，自由的百科全书
  2. ↑ 多取自维基百科日文页面
取自“https://osm.bio/index.php?title=各种特殊的光合作用总结&oldid=2834”