Fotosintesis anoksigenik
Fotosintesis anoksigenik adalah proses fototrof mana energi cahaya ditangkap dan diubah menjadi ATP, tanpa menghasilkan oksigen karena dalam proses tersebut tidak digunakan air (H2O) sebagai sumber elektron. Terdapat beberapa kelompok bakteri yang mengalami fotosintesis anoksigenik yaitu bakteri belerang hijau (green sulfur bacteria; GSB), fototrof merah dan hijau membenang (FAP seperti Chloroflexi), bakteri ungu, Acidobacteria, dan heliobacteria.[1][2]
1. Energi dalam bentuk cahaya matahari.
2. Reaksi yang bergantung pada cahaya berlangsung ketika cahaya mengeksitasi pusat reaksi, yang mendonorkan elektron pada molekul lain dan memulai rantai transpor elektron untuk memproduksi ATP dan NADPH.
3. Ketika NADPH telah diproduksi, siklus Calvin berlangsung seperti dalam fotosintesis oksigenik, mengubah CO2 menjadi glukosa.
Pigmen yang digunakan untuk menjalankan fotosintesis anoksigenik mirip seperti klorofil namun berbeda pada detail molekulernya serta panjang cahaya yang diserapnya. Bakterioklorofil a hingga g menyerap foton elektromagnetik secara maksimal di daerah inframerah-dekat dalam lingkungan membran alami mereka. Hal ini berbeda dengan klorofil a, pigmen yang dominan pada tumbuhan dan sianobakteri, yang memiliki panjang gelombang serapan puncak kira-kira 100 nanometer lebih pendek (dalam bagian merah pada rentang spektrum sinar tampak).
Beberapa arkea (seperti Halobacterium) menangkap energi cahaya untuk melaksanakan fungsi metabolismenya[3] dan karena itu bersifat fototrof namun tidak diketahui apakah dapat "memperbaiki" karbon (mis. dapat berfotosintesis). Alih-alih sebagai reseptor tipe-klorofil dan rantai transpor elektron, protein seperti halorodopsin menangkap energi cahaya dengan bantuan diterpena untuk menggerakkan ion melawan gradien dan menghasilkan ATP melalui kemiosmosis seperti halnya mitokondria.[4]
Tipe
sunting
Ada 2 tipe utama rantai transfer elektron dalam fotosintesis anoksigenik pada bakteri. Pusat reaksi tipe I ditemukan dalam GSB, Chloracidobacterium, dan Heliobacteria[5] sementara pusat reaksi tipe II ditemukan dalam FAP dan bakteri ungu.[6]
Pusat Reaksi Tipe I
suntingRantai transpor elektron pada bakteri belerang hijau, seperti pada Chlorobaculum tepidum, menggunakan pusat reaksi bakterioklorofil (bacteriochlorophyll) P840. Saat cahaya diserap oleh pusat reaksi, P840 tereksitasi dengan potensial reduksi yang besar dan mendonorkan elektron ke bakterioklorofil 663 yang menyalurkannya ke rantai transpor elektron. Elektron ditransfer melalui serangkaian pembawa elektron dan kompleks sampai akhirnya digunakan untuk mereduksi NAD+. Regenerasi P840 dilakukan dengan oksidasi ion sulfida dari hidrogen sulfida (atau besi) oleh sitokrom c555.[7]
Pusat Reaksi Tipe II
suntingPusat reaksi tipe II ini analog secara struktural dan sekuensial dengan fotosistem II (PSII) pada tumbuhan hijau dan sianobakteri, tetapi tidak memiliki kompleks yang termodifikasi untuk oksigen seperti PSII.
Bakteri ungu belerang menggunakan hidrogen sulfida (H2S) sebagai energi reduksi dalam rangkaian fotosintesisnya,[8] sedangkan bakteri ungu non-belerang tidak menggunakan H2S sebagai energi reduksi karena bagi bakteri tersebut H2S bersifat toksik. Proses fotolisis H2S maupun proses rantai transpor elektron pada bakteri ungu non-belerang dimulai dengan penangkapan foton oleh pigmen bakteriofil P870. Elektron yang tereksitasi dari P870 ditransfer ke bakteriofeofitin (bacteriopheophytin) yang akan meneruskannya ke serangkaian pembawa elektron pada rantai transpor elektron. Proses tersebut akan menghasilkan gradien elektrokimia yang akan digunakan untuk menyintesis ATP melalui kemiosmosis. P870 harus direduksi agar bisa digunakan kembali dalam proses selanjutnya.[9] Hidrogen di lingkungan bakteri biasanya menjadi pendonor elektron.
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ Donald A. Bryant; Niels-Ulrik Frigaard (November 2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends in Microbiology (dalam bahasa Inggris). 14 (11): 488–496. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001. ISSN 0966-842X. PMID 16997562. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-09-24. Diakses tanggal 11 Maret 2016.
- ^ Donald A. Bryant; Amaya M. Garcia Costas; Julia A. Maresca; Aline Gomez Maqueo Chew; Christian G. Klatt; Mary M. Bateson; Luke J. Tallon; Jessica Hostetler; William C. Nelson; John F. Heidelberg; David M. Ward (27 Juli 2007). "Candidatus Chloracidobacterium thermophilum: An Aerobic Phototrophic Acidobacterium". Science (dalam bahasa Inggris). 317 (5837): 523–526. doi:10.1126/science.1143236.
- ^ Oren, Aharon (Juli 2010). "Industrial and environmental applications of halophilic microorganisms". Environmental Technology (dalam bahasa Inggris). 31 (8-9): 825–834. doi:10.1080/09593330903370026.
- ^ Christoph Pfisterer; Andreea Gruia; Stefan Fischer (11 Februari 2009). "The Mechanism of Photo-energy Storage in the Halorhodopsin Chloride Pump". The Journal of Biological Chemistry (dalam bahasa Inggris). 284: 13562–13569. doi:10.1074/jbc.M808787200.
- ^ Green BR (2003). Light-Harvesting Antennas in Photosynthesis. hlm. 8. ISBN 0792363353.
- ^ Van Germerden, Hans; Mas, Jordi (1995). Anoxygenic photosynthetic bacteria (dalam bahasa Inggris). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. hlm. 50–57. ISBN 978-0-306-47954-0. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-04-17. Diakses tanggal 6 Oktober 2017.
- ^ Sakurai H, Ogawa T, Shiga M, Inoue K (Juni 2010). "Inorganic sulfur oxidizing system in green sulfur bacteria". Photosynthesis Research (dalam bahasa Inggris). 104 (2–3): 163–76. doi:10.1007/s11120-010-9531-2. PMID 20143161.
- ^ Proctor, Lita M (1997). "Nitrogen-fixing, photosynthetic, anaerobic bacteria associated with pelagic copepods" (PDF). Aquatic Microbial Ecology (dalam bahasa Inggris). 12: 105–113. doi:10.3354/ame012105. Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2016-03-04. Diakses tanggal 2019-01-18.
- ^ Dungan, RS; Leytem, AB (2015). "Detection "of Purple Sulfur Bacteria in Purple and Non-Purple Dairy Wastewaters". Journal of Environmental Quality (dalam bahasa Inggris). 44 (5): 1550–1555. doi:10.2134/jeq2015.03.0128. PMID 26436272.
Bacaan lebih lanjut
sunting- Castenholz, R. W.; Bauld, J.; Jørgensen, B. B. (1990). "Anoxygenic microbial mats of hot springs: thermophilic Chlorobium sp.". FEMS Microbiology Letters (dalam bahasa Inggris). 74 (4): 325–336. doi:10.1016/0378-1097(90)90685-J. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2022-03-19. Diakses tanggal 2019-01-18.
- Madigan, M. T.; Jung, D. O.; Karr, E. A.; Sattley, W. M.; Achenbach, L. A.; van der Meer, M. T. J. (Oktober 2003). "Diversity of Anoxygenic Phototrops in Contrasting Extreme Enviroment". Geothermal Biology and Geochemistry In Yellowstone National Park. Thermal Biology Institute Workshop (dalam bahasa Inggris). Bozeman, MT: Montana State University Publications. hlm. 203–220. ISBN 0963511416. OCLC 62281428.
- Madigan, M. T. (2003). "Anoxygenic phototrophic bacteria from extreme environments". Photosynth Res. (dalam bahasa Inggris). 76 issue=1-3: 157–71. doi:10.1023/A:1024998212684. PMID 16228575. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-01-19. Diakses tanggal 2019-01-18.
- Van Germerden, Hans; Mas, Jordi (1995). Anoxygenic photosynthetic bacteria (dalam bahasa Inggris). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. hlm. 50–57. ISBN 978-0-306-47954-0. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-04-17. Diakses tanggal 2019-01-18.