Biologie
Cyanobakterien (früher Blaualgen genannt) sind photoautotrophe oxygene Bakterien, die vor etwa 2,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Sie besitzen im Gegensatz zu den anoxygenen Bakterien, wie Rhodobacter spaeroides, zwei in Serie geschaltete Photosysteme, über die nach Lichtanregung, Excitonentransfer, Ladungsgtrennung und Elektronentransfer die Elektronen vom natürlichen Elektronendonor Wasser zum Akzeptor NADP + transferiert werden.
Werden insgesamt acht Photonen (jeweils vier vom Photosystem I und II) aufgenommen, so ergibt sich die folgende photosynthetische Gesamtreaktionsgleichung:
3 ADP + 3 PO43-+2 NADP+ + H+ → O2 + 3 ATP + H2O + 2 NADPH
Die frühere Systematik basierte im Wesentlichen auf morphologischen Merkmalen, so dass man Cyanobakterien den Algen zugeordnet hatte. Nach mikrobiologischen und molekularbiologischen Daten, wie den vollständig sequenzierten Genomen von Synechocystis sp. PCC 6803 oder Thermosynechococcus elongatus, werden sie heute den Eubakterien zugerechnet. Diese sehr artenreichen, Gram-negativen Mikroorganismen, können einzellig, Kolonien-bildend oder filamentös vorliegen. Unter bestimmten Wachstumsbedingungen, wie z.B. bei Mangel an N-haltigen Verbindungen, können sie Heterocysten ausbilden. Diesen fehlt eine funktionstüchtige Wasser-Plastochinon-Oxidoreduktase, wodurch keine licht-induzierte Spaltung von Wasser stattfinden und deshalb kein molekularer Sauerstoff gebildet werden kann. Dadurch werden optimale Umgebungsbedingungen für die Stickstoff-Fixierung aus der Luft geschaffen, denn das daran beteiligte O2-sensitive Enzym Nitrogenase wird so geschützt. Das für die Stickstoff-Fixierung notwendige ATP stammt aus der mit einem cyclischen Elektronentransfer um das Photosystem I gekoppelten Photophosphorylierung. Gemäß der Endosymbionten-Theorie gingen aus Vorläufern der heutigen Cyanobakterien die Chloroplasten der Pflanzenzellen hervor.
Siehe auch: Blaualgen