광테로트로프

Photoheterotroph

광테로스로프(Gk: 사진 = 빛, 헤테로 = (an)기타, 영양 = 영양)은 헤테로이드성 광섬유다. 즉, 에너지로 빛을 사용하지만 이산화탄소를 유일한 탄소원으로 사용할 수는 없는 유기체다. 결과적으로, 그들은 탄소 요구사항을 충족시키기 위해 환경으로부터 나오는 유기 화합물을 사용한다; 이러한 화합물들은 탄수화물, 지방산, 그리고 알코올을 포함한다. 광전위성 유기체의 예로는 자주색 비황청 박테리아, 녹색 비황청 박테리아, 헬리오박테리아 등이 있다.[1] 최근의 연구는 동양의 뿔풍뎅이와 일부 진딧물들이 에너지 공급을 보충하기 위해 빛을 사용할 수 있다는 것을 보여주었다.[2]

리서치

포유류 미토콘드리아도 엽록소의 광수용 대사물과 혼합하면 빛을 포착하고 ATP를 합성할 수 있다는 연구결과가 나왔다.[3] 연구 결과, 같은 대사물이 선충에게 먹이를 주면 수명의 증가와 함께 빛 노출 시 ATP 합성이 증가한다는 것이 밝혀졌다.[4]

신진대사

광테로프로필은 두 가지 방법 중 하나로 빛을 이용하여 ATP를 발생시킨다.[5][6] 박테리오클로로필에 기반한 반응 센터를 이용하거나 박테리오호도옵신을 사용한다. 엽록소 기반 메커니즘은 광합성에 사용되는 것과 유사하며, 빛이 반응 중심에서 분자를 흥분시키고 전자전달체인(ETS)을 통해 전자의 흐름을 일으킨다. 단백질을 통한 이러한 전자의 흐름은 수소 이온들이 막을 가로질러 펌프질되도록 한다.양성자 구배 안에 저장된 에너지는 ATP 합성을 추진하는데 사용된다. 광자기대와는 달리 전자는 순환 경로로만 흐른다: 반응 중심에서 방출된 전자는 ETS를 통해 흘러 반응 중심부로 되돌아간다. 그것들은 유기 화합물을 줄이기 위해 이용되지 않는다. 자주색 비황산세균, 녹색 비황산세균, 헬리오박테리아 등은 이러한 광테로토피아를 수행하는 박테리아의 예다.

할로박테리아플라보박테리아[7] 비브리오[8] 포함한 다른 유기체들은 그들의 에너지 공급을 보충하는 보라색-로돕신 기반의 양성자 펌프를 가지고 있다. 고고학적 버전은 박테리오호독신이라고 불리는 반면, 유박테리아 버전은 프로테오호독신이라고 불린다. 이 펌프는 비타민 A 파생상품인 망막과 결합한 단일 단백질로 구성된다. 펌프에는 단백질과 관련된 부속 색소(예: 카로티노이드)가 있을 수 있다. 빛이 망막 분자에 의해 흡수되면, 분자는 이소머리스화된다. 이것은 단백질을 움직여서 모양을 바꾸고 양자를 펌핑하여 막을 가로질러 흐르게 한다. 그런 다음 수소 이온 경사로를 사용하여 ATP를 생성하거나, 용액을 멤브레인 전체에 전달하거나, 플라겔라 모터를 구동할 수 있다. 특정한 한 가지 플라보박테리움은 빛을 이용하여 이산화탄소를 줄일 수는 없지만, 그것의 로도신 시스템에서 나오는 에너지를 사용하여 과민성 고정 작용을 통해 이산화탄소를 고정시킨다.[7] 플라보박테리움은 살기 위해 탄소 화합물을 줄여야 하고 빛과 이산화탄소만으로2 생존할 수 없기 때문에 여전히 이질적이다. 의 형태로 반응을 수행할 수 없다.

n CO2 + 2n HD2 + 광자(CHO2)n + 2n D + n HO2,

여기서 HD는2 물, HS2 또는 환원 전자와 양성자를 제공하는 다른 화합물/복합물일 수 있다. 2D + HO2 쌍은 산화 형태를 나타낸다.

그러나 다음과 같은 반응으로 탄소를 고정시킬 수 있다.

CO2 + 피루베이트 + ATP(광자로부터) → 악성 + ADP +Pi

다른 방법으로 다른 화합물을 분해함으로써 악성 또는 다른 유용한 분자를 얻을 수 있는 경우

탄수화물 + O2 → 기질 + CO2 + 에너지.
종(種)이 자가영양인지, 이성애인지 또는 하위 유형인지 확인하는 흐름도

이러한 탄소 고정 방법은 탄소 화합물 감소량이 희박하고 상호 작용 시 CO로2 낭비할 수 없을 때 유용하지만, 에너지는 햇빛의 형태로 풍부하다.

플로우차트

참고 항목

참조

  1. ^ Bryant, D.A.; Frigaard, N.-U. (November 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488–496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. PMID 16997562.
  2. ^ Valmalette, J.C.; Dombrovsky, A.; Brat, P.; Mertz, C.; Capovilla, M.; Robichon, A. (2012). "Light-induced electron transfer and ATP synthesis in a carotene synthesizing insect". Scientific Reports. 2: 579. Bibcode:2012NatSR...2E.579V. doi:10.1038/srep00579. PMC 3420219. PMID 22900140.
  3. ^ Zhang, Dan; Robinson, Kiera; Mihai, Doina M.; Washington, Ilyas (2016-10-12). "Sequestration of ubiquitous dietary derived pigments enables mitochondrial light sensing". Scientific Reports. 6 (1): 34320. Bibcode:2016NatSR...634320Z. doi:10.1038/srep34320. ISSN 2045-2322. PMC 5059631. PMID 27731322.
  4. ^ Xu, Chen; Zhang, Junhua; Mihai, Doina M.; Washington, Ilyas (2014-01-15). "Light-harvesting chlorophyll pigments enable mammalian mitochondria to capture photonic energy and produce ATP". Journal of Cell Science. 127 (2): 388–399. doi:10.1242/jcs.134262. ISSN 0021-9533. PMC 6518289. PMID 24198392.
  5. ^ Bryant, Donald A.; Frigaard, Niels-Ulrik (November 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends in Microbiology. 14 (11): 488–496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. ISSN 0966-842X. PMID 16997562.
  6. ^ Zubkov, Mikhail V. (1 September 2009). "Photoheterotrophy in Marine Prokaryotes". Journal of Plankton Research. 31 (9): 933–938. doi:10.1093/plankt/fbp043. ISSN 0142-7873.
  7. ^ Jump up to: a b González, José M.; Fernández-Gómez, Beatriz; Fernàndez-Guerra, Antoni; Gómez-Consarnau, Laura; Sánchez, Olga; Coll-Lladó, Montserrat; et al. (24 June 2008). "Genome Analysis of the Proteorhodopsin-Containing Marine Bacterium Polaribacter Sp. MED152 (Flavobacteria)". Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (25): 8724–8729. doi:10.1073/pnas.0712027105. ISSN 0027-8424. PMC 2438413. PMID 18552178.
  8. ^ Gómez-Consarnau, Laura; Akram, Neelam; Lindell, Kristoffer; Pedersen, Anders; Neutze, Richard; Milton, Debra L.; González, José M.; Pinhassi, Jarone (2010). "Proteorhodopsin Phototrophy Promotes Survival of Marine Bacteria during Starvation". PLOS Biol. 8 (4): e1000358. doi:10.1371/journal.pbio.1000358. PMC 2860489. PMID 20436956.

원천

"Microbiology Online" (textbook). University of Wisconsin, Madison.