PHOTOSYNTHESE UND ANDERE METABOLISCHE PROZESSE
Cyanobakterien nutzen die Energie des Sonnenlichts, um die Photosynthese zu betreiben, einen Prozess, bei dem die Energie des Lichts genutzt wird, um Wassermoleküle in Sauerstoff, Protonen und Elektronen zu spalten. Wie alle prokaryotischen Organismen weisen Cyanobakterien weder Zellkerne noch innere Membranen auf; viele Cyanobakterienarten haben Falten auf ihren äußeren Membranen, die bei der Photosynthese funktionieren. Cyanobakterien erhalten ihre Farbe durch das bläuliche Pigment Phycocyanin, mit dem sie das Licht für die Photosynthese einfangen.
Die Photosynthese in Cyanobakterien verwendet im Allgemeinen Wasser als Elektronendonator und erzeugt Sauerstoff als Nebenprodukt, obwohl einige Arten auch Schwefelwasserstoff verwenden können, wie es bei anderen photosynthetischen Bakterien der Fall ist. Kohlendioxid wird über den Calvin-Zyklus zu Kohlenhydraten reduziert. Bei den meisten Formen ist die Photosynthesemaschinerie in Falten der Zellmembran eingebettet, die Thylakoide genannt werden.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, unter aeroben Bedingungen Stickstoff zu fixieren, sind sie häufig in symbiontischen Partnerschaften mit einer Reihe anderer Organismengruppen zu finden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Pilze (Flechten), Korallen, Pteridophyten (Azolla) und Angiospermen (Gunnera).
Viele Cyanobakterien sind in der Lage, den Stickstoff- und Kohlendioxidgehalt der Umgebung unter aeroben Bedingungen zu reduzieren, was möglicherweise für ihren evolutionären und ökologischen Erfolg verantwortlich ist. Die wasseroxidierende Photosynthese wird durch die Kopplung der Aktivität von Photosystem (PS) II und I (Z-Schema) erreicht. Unter anaeroben Bedingungen sind sie auch in der Lage, nur das PS I – die zyklische Photophosphorylierung – mit anderen Elektronendonatoren als Wasser (z. B. Schwefelwasserstoff) zu nutzen, genau wie die photosynthetischen Purpurbakterien.
Sie haben auch eine archaische Eigenschaft, nämlich die Fähigkeit, elementaren Schwefel durch anaerobe Atmung im Dunkeln zu reduzieren. Ihr photosynthetischer Elektronentransport teilt sich das gleiche Kompartiment wie die Komponenten des respiratorischen Elektronentransports. Ihre Plasmamembran enthält nur Komponenten der Atmungskette, während die Thylakoidmembran sowohl den respiratorischen als auch den photosynthetischen Elektronentransport beherbergt.