BAKTERIE AUTOTROFICZNE: CHARAKTERYSTYKA, RÓŻNICE Z HETEROTROFAMI I PRZYKŁAD - BIOLOGIA - 2026

W autotroficzne bakterie są mikroorganizmy zawierające urządzenie metaboliczny raczej złożone. Bakterie te są zdolne do asymilacji materii nieorganicznej, przekształcenia jej w materię organiczną, którą następnie wykorzystują do wytworzenia biomolekuł niezbędnych do ich rozwoju.

Dlatego te rodzaje mikroorganizmów są niezależne, zachowując się jak organizmy wolno żyjące. Nie muszą atakować innych organizmów ani rozkładać martwej materii organicznej, aby uzyskać składniki odżywcze potrzebne do przetrwania.

Czerwone i zielone bakterie autotroficzne. Źródło: publicdomainpictures.net

Bakterie autotroficzne odgrywają fundamentalną rolę w ekosystemie, ponieważ dostarczają materii organicznej niezbędnej do rozwoju innych żywych istot. Oznacza to, że spełniają ważne funkcje dla utrzymania równowagi ekologicznej.

Uważa się, że organizmy te są pierwszymi formami życia na planecie; W wielu ekosystemach rozpoczynają łańcuch pokarmowy.

Bakterie autotroficzne występują w różnych niszach ekologicznych. Na przykład błotnisty morski śnieg, świeże i słone wody, gorące źródła, gleby wytwarzające między innymi materię organiczną.

Charakterystyka bakterii autotroficznych

W zależności od systemu metabolicznego, w jakim bakterie autotroficzne pobierają związki nieorganiczne i przekształcają je w związki organiczne, klasyfikuje się je jako fotoautotrofy lub chemoautotrofy.

Fotoautotrofy

Organizmy fotoautotroficzne obejmują glony, rośliny i niektóre bakterie. Charakteryzują się wykorzystaniem światła słonecznego jako źródła energii do przeprowadzenia procesu przemiany materii nieorganicznej w organiczną.

W przypadku bakterii fotoautotroficznych dzieli się je z kolei na fotoautotrofy tlenowe i beztlenowe.

Tlenowe bakterie fotoautotroficzne

U tego typu bakterii zachodzi proces fotosyntezy, polegający na przechwytywaniu energii słonecznej przez zielony pigment zwany bakteriochlorofilem i przekształcaniu jej w energię chemiczną.

Energia jest wykorzystywana do pobierania dwutlenku węgla ze środowiska oraz wraz z wodą i solami mineralnymi do produkcji glukozy i tlenu. Glukoza jest wykorzystywana do wewnętrznych procesów metabolicznych, a tlen jest uwalniany na zewnątrz.

Anoxygenic Photoautotrophic Bacteria

Charakteryzują się tym, że są bakteriami beztlenowymi, ponieważ nie wykorzystują tlenu w procesie oddychania, nie uszkadzając go. Wykorzystują również światło słoneczne jako źródło energii. Niektóre utleniają Fe ² pod nieobecność tlenu.

Chemoautotrofy

Bakterie chemoautotroficzne wykorzystują energię chemiczną do swoich procesów metabolicznych. Uzyskuje się to w wyniku utleniania związków nieorganicznych, oprócz wykorzystania CO2 jako źródła węgla.

Zredukowane pierwiastki nieorganiczne pobierane ze środowiska obejmują siarkowodór, siarkę elementarną, żelazo, wodór cząsteczkowy i amoniak.

Ich istnienie gwarantuje życie innym istotom żywym, ponieważ związki nieorganiczne, które pobierają ze środowiska, są toksyczne dla innych mikroorganizmów. Ponadto związki uwalniane przez bakterie autotroficzne mogą być przyswajane przez niektóre bakterie heterotroficzne.

Bakterie chemoautotroficzne są bardzo liczne. Na ogół żyją w wrogich ekosystemach, to znaczy są ekstremofilami.

Istnieją również inne organizmy, które zachowują się jak autotrofy, ale należą do innych domen. Na przykład domena Archaea (metanogeny i termokwasofile). Jednak ponieważ nie są to zwykłe bakterie, nie zostaną uwzględnione w tym artykule.

Bakterie autotroficzne dzieli się na halofile, utleniacze i reduktory siarki, nitryfikatory, bakterie żelaza i bakterie anammox.

Halofile

Są to bakterie, które mogą wytrzymać wysokie stężenia soli. Bakterie te są zwykle surowymi lub ekstremalnymi halofilami. Żyją w środowiskach morskich, takich jak Morze Martwe.

Utleniacze siarki

Są również znane jako bakterie sulfoksydacyjne. Te mikroorganizmy pobierają nieorganiczną siarkę ze środowiska, aby ją utleniać i wytwarzać własne produkty metaboliczne.

Oznacza to, że wychwytują siarkowodór (gaz zapachowy) powstały w wyniku rozkładu związków organicznych zawierających siarczan, prowadzonego przez beztlenowe bakterie heterotroficzne.

Bakterie sulfoksydacyjne są aerobowymi chemoautotrofami i przekształcają siarkowodór w siarkę elementarną.

Wytrzymują wysokie temperatury, żyją w ekstremalnych niszach ekologicznych, takich jak aktywne wulkany, gorące źródła czy oceaniczne kominy hydrotermalne oraz w złożach pirytu (minerału siarczku żelaza).

Żelazne bakterie

Można je znaleźć w glebach bogatych w żelazo, rzekach i wodach gruntowych. Bakterie tego typu pobierają jony żelaza i czasami mangan w stanie zredukowanym i utleniają je, tworząc tlenek żelaza lub manganu.

Tlenek żelaza nadaje substratowi, w którym żyją te bakterie, charakterystyczny czerwonawo-pomarańczowy kolor.

Nitryfikatory

Są to bakterie odpowiedzialne za utlenianie zredukowanych nieorganicznych związków azotu, takich jak amoniak lub amoniak, w celu przekształcenia ich w azotany.

Można je znaleźć na ziemi, w wodzie słodkiej i słonej. Rozwijają się w pełni tam, gdzie występuje wysoki stopień rozpadu białek, co w konsekwencji prowadzi do produkcji amoniaku.

Bakterie Anammox

Są to bakterie, które beztlenowo utleniają jon amonowy i azotyny i tworzą azot.

Różnice między bakteriami autotroficznymi i heterotroficznymi

Styl życia

Wszystkie typy bakterii autotroficznych (fotoautotrofy i chemoautotrofy) są wolno żyjące, co jest ich cechą wspólną z fotoheterotrofami, podczas gdy chemoheterotrofy muszą pozyskiwać składniki odżywcze przez pasożyty innego typu.

Z drugiej strony bakterie chemoautotroficzne różnią się od chemoheterotrofów środowiskiem, w którym się rozwijają. Bakterie chemoautotroficzne często żyją w ekstremalnych warunkach środowiskowych, w których utleniają pierwiastki nieorganiczne, które są toksyczne dla innych mikroorganizmów.

Z kolei bakterie chemoheterotroficzne zwykle żyją w organizmach wyższych.

Odżywianie

Bakterie autotroficzne wykorzystują materię nieorganiczną do syntezy związków organicznych. Potrzebują jedynie wody, soli nieorganicznych i dwutlenku węgla jako źródła węgla do życia.

Podczas gdy bakterie heterotroficzne potrzebują do wzrostu i rozwoju źródła węgla ze złożonych już wytworzonych związków organicznych, takich jak glukoza.

Badanie mikroskopowe

Liczenie bakterii autotroficznych z niektórych ekosystemów można przeprowadzić metodą mikroskopii opartej na epifluorescencji.

Technika ta wykorzystuje fluorochrom, taki jak prymulina i filtry wzbudzające dla światła niebieskiego i ultrafioletowego. Bakterie autotroficzne różnią się od heterotrofów tym, że są zabarwione na jasno biało-niebieski, bez maskowania autofluorescencji bakteriochlorofilu, podczas gdy heterotrofy nie wybarwiają się.

Producenci chorób

Bakterie autotroficzne są saprofitami i nie powodują chorób u ludzi, ponieważ nie muszą pasożytować na organizmach wyższych, aby żyć.

Z kolei bakterie wywołujące choroby zakaźne u ludzi, zwierząt i roślin należą do grupy bakterii heterotroficznych, a konkretnie chemoheterotrofów.

Przykłady gatunków bakterii autotroficznych

Fotoautotrofy tlenowe

W tej klasyfikacji znajdują się cyjanobakterie. Są to jedyne komórki prokariotyczne, które wykonują fotosyntezę tlenową.

Są to bakterie wodne, najczęściej są to rodzaje Prochlorococcus i Synechococcus. Obie są częścią morskiego pikoplanktonu.

Znane są również rodzaje Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc i Hapalosiphon.

Beztlenowe fotoautotrofy

W tej klasyfikacji są:

- Bezsiarkowe fioletowe lub czerwone bakterie Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Jednak mogą również rozwijać się fotoheterotroficznie.

- Purpurowy lub siarkowy czerwony: Chromatium winesum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Zieleń bezsiarkowa: Chloroflexus i Chloronema.

- Siarkowe zielenie: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacterium modesticaldum.

Chemoautotrofy

Bezbarwne bakterie siarkowe

Przykłady: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Bakterie azotowe

Przykłady: bakterie z rodzaju Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter i Nitrococcus.

Żelazne bakterie

Przykłady: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans i Leptospirilum ferroxidans.

Bakterie wodorowe

Wykorzystują wodór cząsteczkowy do przeprowadzania swoich ważnych procesów. Przykład Bakterie wodorowe.

Bakterie Anammox

Przykłady odmian słodkowodnych: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Przykład odmiany słonowodnej: Scalindua.

Bibliografia

1. Henao A, Comba N, Alvarado E, Santamaría J. Autotroficzne i heterotroficzne bakterie związane z błotnistym śniegiem morskim na rafach z odpływem kontynentalnym. Univ. Sci.2015, 20 (1): 9-16.
2. „Metanogeneza”. Wikipedia, wolna encyklopedia. 28 listopada 2018, 19:53 UTC. 5 maja 2019, 21:11, dostępne pod adresem: es.wikipedia.org.
3. Anammox. Wikipedia, wolna encyklopedia. 24 grudnia 2016 r., 12:22 UTC. 5 maja 2019, 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. Eliminacja siarczanów w reaktorze beztlenowo-tlenowym ze złożem ruchomym. Praca dyplomowa kwalifikująca do uzyskania tytułu magistra inżynierii środowiska. 2088, Instytut Inżynierii UNAM. Dostępne pod adresem: ptolomeo.unam
5. Bakterie nitryfikacyjne. Wikipedia, wolna encyklopedia. 16 listopada 2018, 15:13 UTC. 5 maja 2019, 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Bakterie beztlenowe: procesy, które prowadzą i przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju życia na planecie. NIE BĘDZIE. 2015; 13 (23): 55–81. Dostępne pod adresem: scielo.org.