嗜盐菌紫膜光合作用原理是什么?它与化学渗透学说有什么不同?嗜盐菌紫膜光合作用与化学渗透学说有什么不同？

Question

嗜盐菌紫膜光合作用原理是什么?它与化学渗透学说有什么不同?
嗜盐菌紫膜光合作用与化学渗透学说有什么不同？

Answer 1

嗜盐菌的菌视紫素和光介导 (Light-mediated)ATP 合成系统：
在厌氧光照条件下培养嗜盐菌时,产生一种菌视紫素嵌入细胞质膜中,成为紫膜,使菌体呈现红紫色.紫膜的膜片约占全膜的50%,由 25%的脂类和75%的蛋白质组成.这种蛋白质与动物视觉器官的感光细胞中的视紫红质（rhodopsin）相似,也含有视紫素,被称为菌视紫素.嗜盐菌的菌视紫素可强烈吸收570nm处的绿色光谱区.菌视紫素的视觉色基(发色团)通常以一种全-反式(all trans)结构存在于膜内侧,它可被激发并随着光吸收暂时转换成顺式(cis form)状态.这种转型作用的结果使H+质子转移到膜的外面,随着菌视紫素分子的松弛和黑暗时吸收细胞质中的质子,顺式状态又转换成更为稳定的全-反式异构体.再次的光吸收又被激发,转移H+.如此循环,形成质膜上的H+质子梯度差,产生电化势.菌体利用这种电化势在ATP酶的催化下,进行ATP的合成,为菌体贮备生命活动所需要的能量.这种由菌视紫素参与的光介导ATP的合成,显然与光合细菌叶绿素的能量产生有本质的区别.盐杆菌的这种光介导的H+质子泵还具有通过Na+/K+反向转运(antiport)向细胞外排出Na+的功能,并且驱动为保持细胞渗透压平衡所需要的K+和各种营养物的吸收.对于氨基酸的吸收也被证明是间接地通过光来驱动,一种氨基酸Na+泵运输系统被用于运载氨基酸的吸收.
紫膜是极端嗜盐古生菌细胞结构的一大特征,除具有光合作用外,还具有光能转换特性,如将太阳能转换为电能.紫膜的分子结构在光作用下的变构现象,也有可能作为生物计算机的光开关、存储器等.