Fotosintesis anaerob, juga dikenal sebagai fotosintesis anoksigenik, secara sederhana adalah istilah terkait dengan proses dimana bakteri tertentu menggunakan energi cahaya untuk membuat senyawa organik tetapi tidak menghasilkan oksigen. Anaerob secara sederhana adalah istilah terkait dengan bakteri yang tidak dapat menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi.
Proses fotosintesis terjadi di semua tanaman dan ganggang, serta jenis-jenis bakteri, melibatkan reduksi karbon dioksida pada karbohidrat dan penghapusan elektron dari air, sehingga menghasilkan pelepasan oksigen.
Proses ini dikenal sebagai oksigenik atau fotosintesis aerobik. Air teroksidasi oleh multi-subunit protein yang terletak di membran fotosintesis. Ini secara sederhana adalah istilah terkait dengan fitur molekul protein yang terdapat pada lebih dari 500.000 spesies tanaman di bumi.
Meskipun ini secara sederhana adalah istilah terkait dengan fitur umum di hampir setiap bentuk kehidupan tanaman di bumi, beberapa bakteri fotosintetik dapat menggunakan energi cahaya untuk mengekstrak elektron dari molekul lain selain air. Bakteri ini berasal dari zaman kuno dan diyakini telah berevolusi sebelum organisme fotosintetik aerobik.
Organisme fotosintetik anaerobik terjadi pada Bakteri domain. Bakteri fotosintetik anaerobik, juga dikenal sebagai bakteri fotosintetik anoksigenik, berbeda dengan organisme aerobik dalam setiap jenis bakteri ini hanya memiliki satu jenis pusat reaksi.
Dalam beberapa bakteri fotosintetik pusat reaksi melibatkan oksidasi air dan pengurangan molekul plastoquinone aromatik. Dalam spesies lain melibatkan oksidasi plastosianin dan pengurangan protein ferredoxin.
Bakteri fotosintetik biasanya mikroorganisme air yang mendiami laut dan lingkungan air tawar, termasuk tanah basah dan berlumpur, kolam stagnan, belerang, dan danau. Mereka diklasifikasikan ke dalam lima kelompok berdasarkan komposisi pigmen, kebutuhan metabolik, dan struktur membran: bakteri hijau, bakteri sulfur ungu, bakteri nonsulfur ungu, heliobacteria, dan archaebacteria halofilik.
Beberapa organisme ini anaerob; yaitu, mereka dapat tumbuh hanya dalam ketiadaan oksigen. Mereka tidak bisa menggunakan air sebagai substrat, dan mereka tidak menghasilkan oksigen selama fotosintesis. Di sisi lain, Anaerob fakultatif dapat tumbuh baik, ada atau tanpa adanya oksigen.
Bakteri hijau termasuk dua keluarga, yaitu Chloroflexaceae dan Chlorobiaceae. Chlorobiaceae secara sederhana adalah istilah terkait dengan anaerob yang tumbuh dengan memanfaatkan sulfida, tiosulfat, atau hidrogen organik sebagai sumber elektron.
Chloroflexaceae secara sederhana adalah istilah terkait dengan aerob fakultatif yang menggunakan reduksi senyawa karbon sebagai donor elektron. Bakteri sulfur ungu menggunakan senyawa sulfur anorganik, seperti hidrogen sulfida, sebagai donor elektron fotosintesis.
Bakteri nonsulfur ungu tergantung pada ketersediaan senyawa organik sederhana seperti alkohol dan asam sebagai donor elektron, tetapi mereka juga dapat menggunakan gas hidrogen. Bakteri sulfur ungu harus memperbaiki karbon dioksida untuk hidup, sedangkan bakteri nonsulfur dapat tumbuh aerobik dalam gelap dengan respirasi pada sumber karbon organik.
Heliobacteria secara sederhana adalah istilah terkait dengan bakteri fotosintesis anaerob yang mengandung jenis khusus dari bacteriochlorophyll, BChl g, yang bekerja baik sebagai antena dan pusat reaksi pigmen. Halobacteria sangat tidak biasa. Mereka tidak dapat tumbuh dalam konsentrasi rendah garam (atau runtuhnya dinding sel mereka).
Biasanya, mereka secara sederhana adalah istilah terkait dengan heterotrof dengan rantai transpor elektron aerobik, tetapi mereka juga bisa bernafas anaerob, dengan nitrat atau sulfur. Dengan tidak adanya elektron yang cocok, akseptor mereka dapat memfermentasi karbohidrat.
Halobacteria, bila terkena cahaya tanpa adanya oksigen, dapat mensintesis membran ungu yang mengandung protein fotosensitif disebut bacteriorhodopsin tunggal, ketika diterangi, mulai pemutihan siklik dan regenerasi, ekstrusi proton dari sel. Pompa proton-dirangsang cahaya ini beroperasi tanpa transpor elektron.
Mekanisme halobacteria mengubah cahaya secara fundamental berbeda dari organisme yang lebih tinggi karena tidak ada oksidasi/reduksi kimia, dan halobacteria tidak dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon mereka. Akibatnya, beberapa ilmuwan tidak menganggap halobacteria sebagai organisme fotosintesis.
Proses
Fitur umum untuk kedua fotosintesis aerobik dan anaerobik telah dikenal sejak pertengahan abad kedua puluh:
Hijau tanaman:
CO2 + 2H2O + cahaya → (CH2O) + O2 + H2O
Hijau bakteri belerang:
CO2 + H2O + 2S + cahaya → (CH2O) + 2S + H2O
Dalam setiap kasus, karbon anorganik (CO2) secara sederhana adalah istilah terkait dengan tetap menjadi karbon organik (CH2O), sumber pereduksi secara sederhana adalah istilah terkait dengan hidrogen dalam air atau hidrogen sulfida, dan energi kimia yang dibutuhkan untuk kegiatan ini berasal dari energi cahaya. Sulfur yang dihasilkan anaerob secara sederhana adalah istilah terkait dengan analog dengan oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis tanaman hijau oksigenik.
Proses fotokimia pada bakteri fotosintetik membutuhkan tiga komponen utama: antena cahaya-panen pigmen, pusat reaksi dalam suatu membran intra-cytoplasmic mengandung setidaknya satu bacteriochlorophyll, dan rantai transpor elektron.
Semua bakteri fotosintesis dapat mengubah energi cahaya menjadi membran proton gradien trans digunakan untuk generasi adenosin trifosfat (ATP) dan produksi oksidase, tapi tidak ada bakteri fotosintetik anaerob mampu mengekstrak elektron dari air, sehingga mereka tidak berkembang oksigen.
Banyak spesies hanya dapat bertahan hidup di lingkungan yang rendah oksigen. Untuk memberikan elektron yang diperlukan untuk pengurangan karbon dioksida, bakteri fotosintetik anoksigenik harus mengoksidasi molekul organik atau anorganik dari lingkungan mereka.
Meskipun perbedaan mendasar, prinsip-prinsip transduksi energi secara sederhana adalah istilah terkait dengan sama dalam fotosintesis anaerobik dan aerobik. Bakteri fotosintetik anaerobik tergantung pada bacteriochlorophyll, sekelompok molekul yang mirip dengan klorofil, yang menyerap dalam spektrum inframerah antara 700 dan 1.000 nanometer. Sistem antena bakteri ini terdiri dari bacteriochlorophyll dan karotenoid, melayani pusat reaksi di mana pemisahan muatan primer terjadi.
Pembawa elektron termasuk kuinon dan kompleks bc sitokrom. Transfer elektron digabungkan ke generasi potensi elektrokimia yang mendorong fosforilasi oleh ATP synthase, dan energi yang dibutuhkan untuk pengurangan karbon dioksida disediakan oleh ATP dan dehidrogenase.