Bactérie photosynthétique

Définition

Une bactérie photosynthétique est une bactérie qui peut fixer l'azote N dans certains systèmes aquatiques. Les conditions pour la fixation de l'azote sont la présence de lumière pour la photosynthèse et une quantité faible, voire une absence totale en milieu anaérobie, d'oxygène sous forme de dioxygène.

Des bactéries photosynthétiques (pourpres) :

Les bactéries photosynthétiques sont colorées en pourpre ou en vert.

Explications

Certaines de ces bactéries appartiennent au genre Pelodictyon. La fixation de l'azote est généralement un processus aérobie dépendant de la lumière. L'activité de la nitrogénase est inhibée par l'oxygène.

Mais c'est surtout la cyanobactérie, une eubactérie, qui est capable de fixer l'azote sous diverses formes avec une photosynthèse oxygénique. Les bactéries pourpres (rhodobactéries) et les bactéries vertes (chlorobactéries) le font également.

⭐ Voir une bactérie pourpre sulfureuse et une bactérie verte sulfureuse.

Description

Chez de nombreuses bactéries photosynthétiques, la membrane plasmique est fortement plissée et remplit la plus grande partie de la cellule de couches de membrane collectrice de lumière. Ces complexes de collecte de lumière peuvent même former des structures fermées par des lipides appelés chlorosomes dans les bactéries vertes sulfureuses, des chlorobactéries Chlorobacteria.

Certaines bactéries produisent des granules de stockage des nutriments intracellulaires, tels que le glycogène, le polyphosphate, le soufre ou les polyhydroxyalcanoates. Certaines espèces bactériennes, comme les cyanobactéries photosynthétiques, produisent des vacuoles internes gazeuses qu'elles utilisent pour réguler leur flottabilité, ce qui leur permet de se déplacer vers le haut ou le bas dans des couches d'eau avec différentes intensités lumineuses et niveaux nutritifs.

Diversité

Le niveau élevé de diversité parmi les bactéries photosynthétiques, y compris les cyanobactéries, contraste avec l'uniformité relative trouvée parmi les chloroplastes des eucaryotes photosynthétiques. Les bactéries photosynthétiques convertissent l'énergie lumineuse en énergie sans produits chimiques. La plupart de ces bactéries appartiennent aux cinq groupes d'eubactéries, mais certaines, les halobactéries, appartiennent aux archéobactéries. Bien que les cyanobactéries soient certainement des eubactéries photosynthétiques, elles ont une capacité unique et importante de dégager de l'oxygène.

✅ Toutes les eubactéries photosynthétiques contiennent des centres de réaction photochimique (CR) contenant une ou plusieurs molécules de chlorophylle. Chaque centre de réaction comprend un donneur d'électrons primaire P (bactériochlorophylle), un accepteur d'électrons initial I (bactériochlorophylle ou bactériophéophytine) et un ou plusieurs accepteurs secondaires (centres Fe-S, quinones). Parfois, un donneur d'électrons secondaire D (Cyt c) est étroitement lié au RC. La section transversale d'absorption d'un seul RC est si petite qu'elle ne peut pas capter la lumière assez rapidement pour amener le système de transport d'électrons de l'organisme à pleine capacité.

Des complexes de récupération de la lumière (LHC) existent pour élargir la section efficace d'absorption de chaque CR. Les bactéries photosynthétiques filamenteuses sont des bactéries phototrophes anoxygéniques qui sont regroupées en fonction de leur morphologie filamenteuse distincte. Les bactéries vertes sulfureuses sont de petits organismes unicellulaires. Bien qu'ils puissent former des efflorescences planctoniques denses dans les zones anaérobies des habitats aquatiques d'eau douce et salins, ils forment rarement les couches de tapis denses typiques de ChlorofEexus.

Histoire

Avant le 19^ème siècle, on considérait que la machinerie photosynthétique était présente dans les bactéries pourpres, car celles-ci présentaient un mouvement vers la lumière (phototactisme) et la croissance était également induite par la lumière.

De son côté, S. Winogradsky, un botaniste allemand, a observé que certaines bactéries pourpres peuvent utiliser le sulfure d'hydrogène en sulfate avec un dépôt intracellulaire de soufre. CB Van Niel (1930) a défini diverses versions métaboliques de la photosynthèse anoxygénique et a démontré qu'il s'agissait du mode caractéristique du métabolisme générant de l'énergie, tant chez les bactéries violettes que chez les bactéries vertes.

Les bactéries photosynthétiques pourpres utilisent une variété de donneurs d'hydrogène à la place de l'eau (par exemple, H₂S ou divers composés organiques). Chez certaines bactéries photosynthétiques anaérobies utilisant des donneurs d'hydrogène autres que l'hydrogène ou l'eau (par exemple, le succinate), non seulement le CO₂ est réduit en NADPH₂, mais également l'azote atmosphérique en ammoniac. Cette fixation de l'azote se fait aux dépens de l'énergie photique.

Ce fait revêt une importance considérable compte tenu de l'importance de la fixation de l'azote dans l'économie de la nature; il est donc apparu qu'ils manquaient du photosystème II (PS-II) qui, entre autres, est impliqué dans la production de dioxygène O₂ (de OH). Les bactéries photosynthétiques ne montrent aucune amélioration.

Parson et Cogdell (1975) ont isolé des complexes fonctionnels à partir de bactéries photosynthétiques. Le centre de réaction de la bactérie violette non soufrée, Rhodopseudomonas sphaeroides, contient quatre molécules de chlorophylle et deux molécules de bactériophéophytine (comme b chlorophylle mais le Mg remplacé par deux H⁺), une ou deux molécules d'ubiquinone et un atome de fer ferreux. ainsi que trois polypeptides de poids moléculaire apparent dans la région de 28, 24 et 21 KD.

Toutes les bactéries photosynthétiques sont divisées en 35 groupes. Le groupe 10 contient des bactéries phototrophes oxygénées, tandis que le groupe 11 appartient aux bactéries phototrophes oxygéniques.

Le groupe anoxygénique (pas de dégagement d'oxygène) comprend des bactéries vertes et pourpres, tandis que le groupe évoluant en oxygène ne comprend que des cyanobactéries. Un autre type de bactérie oxygène a récemment été découvert et placé sous l'appellation de prochlorophytes. Prochlorophyta agit comme un pont entre la cyanophyte et la chlorophyte (ou algue verte).

Classification

Les bactéries photosynthétiques sont divisées en deux grands groupes, les bactéries photosynthétiques anoxygéniques et les bactéries photosynthétiques oxygéniques (oxygénées) :

• Bactéries anoxygéniques : la photosynthèse anoxygénique dépend de donneurs électroniques tels que des composés soufrés réduits, de l'hydrogène moléculaire ou des composés organiques. Les sels d'ammonium sont généralement utilisés comme source d'azote. La fixation de l'azote a été rapportée chez certaines espèces bactériennes.

  Certaines peuvent se développer chimio-auto-trophiquement dans des conditions aérobies / micro-aérobies. Les acides gras, l'éthanol et les acides organiques servent de sources de carbone. On les trouve dans les eaux douces, les eaux saumâtres et les eaux marines et hyper-salines.

• Bactéries oxygéniques : les bactéries photosynthétiques oxygénées sont unicellulaires ou multicellulaires et possèdent une bactériochlorophylle a et effectuent une photosynthèse oxygénique. Ils contiennent des phycobilines. Un groupe, les prochlorophytes, est dépourvu de phycobilines, mais contient à la fois la bactériochlorophylle a et b. Ils sont principalement représentés par des cyanobactéries à Gram négatif n'ayant qu'une membrane.

  Beaucoup possèdent une gaine extracellulaire appelée glycocalyx ou capsule ou simplement un mucilage ou une boue. Les flagelles ne sont pas présents mais ils montrent un mouvement de glissement. Les pigments qui recueillent la lumière sont les protéines de phycobiline, la phycoérythrine, la phycocyanine, la bactériochlorophylle a et les caroténoïdes, mais la gaine peut contenir un pigment jaune appelé scytonémine (du genre Nostoc, protectrice contre les UV-A solaires) ou pigment rouge-bleu, la gloéocapsine (du genre Gloeocapsa), qui peut masquer la pigmentation cellulaire.

  Les phycobilines forment des phycobilisomes sur les deux surfaces sur une membrane interne à double unité appelée thylakoïde. La bactériochlorophylle a et les caroténoïdes en font partie. La photosynthèse est oxygénée et autotrophe, mais une chimioautotrophie existe également. Les photosynthèses s'accumulent sous forme de glycogène, de granules de polyphosphate.

  Des carboxysomes et des vésicules à gaz sont présents. Les hétérocystes ont modifié les thylakoïdes contenant une faible teneur en pigments photosynthétiques et une absence de photosystème II. Les akinètes sont des cellules de stockage résistantes aux parois épaisses. Certaines bactéries non symbiotiques dépourvues de paroi typique des cyanobactéries sont appelées cyanelles.

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