BAKTERIE HETEROTROFICZNE: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY GATUNKÓW - BIOLOGIA - 2026

Te bakterie heterotroficzne , zwane również organotrofas są mikroorganizmy, które syntetyzują własne biomolekuł ze złożonych organicznych związków węglowych, ale może uchwycić różnych elementów nieorganicznego. Niektórzy muszą pasożytować na organizmach wyższych, aby przeżyć.

Bakterie heterotroficzne dzieli się na fotoheterotrofy i chemoheterotrofy. Oba wykorzystują związki organiczne jako źródło węgla, ale różnią się tym, że pierwsze wykorzystują światło jako źródło energii, a drugie wykorzystują energię chemiczną.

Obraz po lewej: edytowany cykl bakterii heteotroficznych i autotroficznych. Obraz po prawej: Przykładowe przedstawienie bakterii heterotroficznych. Źródło: lewe zdjęcie: Auto-and_heterotrophs.svg: Mikael Häggström Pochodna praca: Leptictidium / prawe zdjęcie: Pixabay. com

Bakterie heterotroficzne występują w wielu ekosystemach, takich jak między innymi gleby, woda, mulisty śnieg morski, uczestnicząc w równowadze ekologicznej. Można je również znaleźć pasożytując na organizmach wyższych, takich jak rośliny, zwierzęta lub ludzie, jako patogeny lub jako oportuniści w symbiotycznym związku.

Charakterystyka bakterii heterotroficznych

W naturze zaobserwowano, że istnienie różnych typów bakterii umożliwia życie ekosystemów, ponieważ produkty wytworzone przez jeden są wykorzystywane przez inne w łańcuchu. Bakterie te są rozmieszczone strategicznie, prawie zawsze uwarstwione.

Na przykład zaobserwowano, że tlenowe bakterie heterotroficzne często pojawiają się razem z cyjanobakteriami (bakteriami fotoautotroficznymi, które uwalniają tlen).

W tym sensie tlenowe heterotrofy i aerobowe autotrofy mogą wykorzystywać tlen, tworząc z kolei warunki beztlenowe w głębszych warstwach, w których występują bakterie beztlenowe.

W zależności od cech, takich jak rodzaj paliwa, którego używają do przetrwania, bakterie heterotroficzne można podzielić na różne grupy.

Bakterie sulforeductase

Są to bakterie, które w warunkach beztlenowych są zdolne do redukcji siarczanów (soli lub estrów kwasu siarkowego) bez ich asymilacji. Używają go tylko jako ostatecznego akceptora elektronów w łańcuchu oddechowym.

Bakterie te pomagają w degradacji materii organicznej i znajdują się w różnych niszach ekologicznych, takich jak woda słodka, woda kanalizacyjna, woda słona, gorące źródła i obszary geotermalne. Również w złożach siarki, studniach naftowych i gazowych, a także w jelitach ssaków i owadów.

Bakterie hydrolazy

Są to bakterie beztlenowe, które rozkładają polimery organiczne (celulozę i hemicelulozę) na małe cząsteczki, dzięki czemu mogą być wchłaniane przez błony komórkowe. Aby to zrobić, mają system enzymów zwanych hydrolazami (endocelulaza, ekskocelulaza i cellobiazy).

Po hydrolizie powstają różne kwasy organiczne, takie jak kwas mlekowy, kwas propionowy, kwas octowy, butanol, etanol i aceton. Są one następnie przekształcane w metan.

Bakterie gnilne

Są to bakterie biorące udział w katabolicznej degradacji związków azotowych w warunkach beztlenowych, z wytworzeniem związków o nieprzyjemnym zapachu, od którego wywodzi się ich nazwa (gnilny). Proces ten wytwarza węgiel i azot, których potrzebują do rozwoju.

Bezsiarkowe czerwone bakterie z rodziny

Bakterie te charakteryzują się prostymi, ruchliwymi pałeczkami z polarną wici. Są to beztlenowce fakultatywne: w anaerobiozie przeprowadzają proces fotosyntezy, ale w aerobiozie nie.

Bakterie te fotoasymilują różnorodne związki organiczne, takie jak cukry, kwasy organiczne, aminokwasy, alkohole, kwasy tłuszczowe i związki aromatyczne.

Zielone, bezsiarkowe bakterie beztlenowe

Są to bakterie nitkowate, które mogą rozwijać się jako fotoautotrofy, chemohetrofie lub fotoheterotrofy.

Ścisłe bakterie tlenowe i fakultatywnie beztlenowe

Tutaj wchodzą różne gatunki, które mogą być częścią zwykłej mikroflory organizmów wyższych lub działać jako ich patogeny.

Różnice w stosunku do bakterii autotroficznych

Styl życia

Zarówno bakterie chemoheterotroficzne, jak i chemoautotroficzne wykorzystują do życia energię chemiczną. Różnią się jednak tym, że chemoheterotrofy są organizmami zależnymi, ponieważ muszą pasożytować na innych organizmach wyższych, aby uzyskać związki organiczne niezbędne do ich rozwoju.

Ta cecha odróżnia je od bakterii chemoautotroficznych, które są organizmami całkowicie wolno żyjącymi (saprofitami), które do pełnienia funkcji życiowych pobierają ze środowiska proste związki nieorganiczne.

Ze swojej strony fotoheterotrofy i fotoautotrofy są podobne pod tym względem, że oba wykorzystują światło słoneczne do przekształcania go w energię chemiczną, ale różnią się tym, że fotoheterotrofy asymilują związki organiczne, a fotoautotrofy robią to ze związkami nieorganicznymi.

Siedlisko

Z drugiej strony bakterie chemoheterotroficzne różnią się od chemoautotrofów w środowisku, w którym się rozwijają.

Bakterie chemoheterotroficzne generalnie pasożytują na organizmach wyższych, aby żyć. Z drugiej strony bakterie chemoautotroficzne mogą wytrzymać ekstremalne warunki środowiskowe.

W takich środowiskach bakterie chemoautotroficzne otrzymują niezbędne do życia pierwiastki nieorganiczne, substancje, które są ogólnie toksyczne dla innych mikroorganizmów. Bakterie te utleniają te związki i przekształcają je w substancje bardziej przyjazne dla środowiska.

Odżywianie

Bakterie heterotroficzne przyswajają tylko złożone związki organiczne już wcześniej utworzone, aby móc syntetyzować biocząsteczki niezbędne do ich rozwoju. Jednym ze źródeł węgla najczęściej wykorzystywanych przez te bakterie jest glukoza.

Natomiast bakterie autotroficzne potrzebują po prostu wody, soli nieorganicznych i dwutlenku węgla, aby uzyskać składniki odżywcze. Oznacza to, że z prostych związków nieorganicznych mogą syntetyzować związki organiczne.

Jednak, chociaż bakterie heterotroficzne nie wykorzystują dwutlenku węgla jako źródła węgla, ani jako ostatniego akceptora elektronów, czasami mogą go używać w niewielkich ilościach do przeprowadzenia karboksylacji na pewnych szlakach anabolicznych i katabolicznych.

Badanie mikroskopowe

W niektórych ekosystemach można pobierać próbki w celu zbadania populacji bakterii fotoautotroficznych i fotoheterotroficznych. W tym celu stosuje się technikę mikroskopii opartą na epifluorescencji: stosuje się fluorochrom, taki jak prymulina, i filtry wzbudzające dla światła niebieskiego i ultrafioletowego.

Bakterie heterotroficzne nie wybarwiają się tą techniką, podczas gdy autotrofy nabierają jasnego białawo-niebieskiego koloru, również wykazując autofluorescencję bakteriochlorofilu. Liczbę heterotrofów uzyskuje się odejmując całkowitą liczbę bakterii minus autotrofy.

Produkcja chorób

W tym sensie bakterie wywołujące choroby u ludzi, zwierząt i roślin należą do grupy bakterii chemoheterotroficznych.

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

Przykłady gatunków bakterii heterotroficznych

Fotoheterotrofy

Bakterie należące do tej grupy są zawsze fotosyntetyzujące, ponieważ pozostałe mikroorganizmy objęte tą klasyfikacją to glony eukariotyczne.

Bakterie siarkowe są na ogół fotoautotroficzne, ale czasami mogą rosnąć fotoheterotroficznie. Jednak zawsze będą wymagały niewielkich ilości materiału nieorganicznego (H ₂ S), podczas gdy materiały bezsiarkowe są fotoheterotroficzne.

Wśród bakterii fotoheterotroficznych znajdujemy niesiarkowe czerwone bakterie, takie jak bakterie z rodziny Bradyrhizobiaceae, z rodzaju Rhodopseudomonas.

Z drugiej strony występują bezsiarkowe zielone bakterie, a także heliobakterie.

Plik

Są fakultatywnymi chemoautotrofami, to znaczy zwykle wykorzystują wodór cząsteczkowy jako źródło energii do produkcji materii organicznej, ale są również zdolne do wykorzystania pewnej liczby związków organicznych do tego samego celu.

Chemoheterotrofy

Bakterie chemoheterotroficzne biorące udział w wiązaniu azotu

Bakterie z rodziny Frankiaceae, grupy Rhizobiaceae i rodzajów Azotobacter, Enterobacter, Klebsiella i Clostridium. Te mikroorganizmy uczestniczą w wiązaniu pierwiastkowego azotu.

Większość może to zrobić niezależnie, ale niektórzy muszą nawiązać symbiotyczne relacje z rhizobiaceae i roślinami strączkowymi.

Proces ten wspomaga odnowę gleby, przekształcając azot pierwiastkowy w azotany i amoniak, które są korzystne, o ile ten ostatni występuje w glebie w niskim stężeniu.

Azotany i amon mogą być wtedy wchłaniane przez rośliny, dzięki czemu bakterie te są niezwykle ważne w przyrodzie. Ryzobia to bakterie najczęściej używane w rolnictwie, będące częścią nawozów biologicznych.

Bakterie chemoheterotroficzne biorące udział w procesach hydrolizy i kwasogenezy materii organicznej

Gnilne bakterie chemoheterotroficzne

W tej kategorii znajdują się gatunki z rodzaju Clostridium: C. botulinum, C. perfringens, C. sporongenes, C. tetani i C. tetanomorphum. Podobnie, niektóre gatunki z rodzajów Fusobacterium, Streptococcus, Micrococcus i Proteus są również gnilne.

Fakultatywnie tlenowe i beztlenowe bakterie chemoheterotroficzne

Znajdują się tutaj wszystkie bakterie wywołujące choroby zakaźne u ludzi i zwierząt. Również te, które są częścią zwykłej mikrobioty.

Przykłady: i wiele innych rodzin Streptococaceae, Staphylococaceae, Enterobacteriaceae, Mycobacteriaceae, Pasteurellaceae, Neisseriaceae, Pseudomonadaceae.

Bibliografia

1. González M, González N. Podręcznik mikrobiologii medycznej. 2. edycja, Wenezuela: Dyrekcja ds. Mediów i publikacji Uniwersytetu w Carabobo; 2011.
2. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Beztlenowe procesy bakteryjne, które prowadzą i przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju planety. Nova, 2015; 13 (24): 55–81. Dostępne pod adresem: Dostępne pod adresem: http://www.scielo.org
3. Bakterie fakultatywne. (2019, 6 maja). Wikipedia, wolna encyklopedia. Data konsultacji: 06:53, 8 maja 2019 r. Z es.wikipedia.org.
4. Bianchini L.Środowiskowa Mikrobiologia. Klasyfikacja i filogeneza bakterii heterotroficznych. 2012. Wyższa technika zarządzania środowiskowego.
5. 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.