CHEMOTROFY: CHARAKTERYSTYKA I RODZAJE - BIOLOGIA - 2026

W chemoautotrofy lub chemosyntetycznej to grupa organizmów, które przeżyły zredukowanych związków nieorganicznych, jak na surowiec, z których uzyskania energii do późniejszego wykorzystania go w metabolizmie oddechowego.

Ta właściwość tych mikroorganizmów polegająca na pozyskiwaniu energii z bardzo prostych związków do generowania złożonych związków jest również znana jako chemosynteza, dlatego organizmy te są czasami nazywane chemosyntetykami.

Nitrobacter to rodzaj bakterii chemotroficznych

Inną ważną cechą jest to, że mikroorganizmy te odróżniają się od reszty poprzez wzrost w podłożach ściśle mineralnych i bez światła, dlatego czasami nazywane są chemolitotrofami.

cechy

Siedlisko

Gorące źródła, siedlisko bakterii chemosyntetycznych

Bakterie te żyją tam, gdzie przenika mniej niż 1% światła słonecznego, to znaczy rozwijają się w ciemności, prawie zawsze w obecności tlenu.

Jednak idealnym miejscem dla rozwoju bakterii chemosyntetycznych są warstwy przejściowe między warunkami tlenowymi i beztlenowymi.

Najczęstsze miejsca to: głębokie osady, otoczenie płaskorzeźb podmorskich lub na wzniesieniach podmorskich zlokalizowanych w środkowej części oceanów, zwanych grzbietami śródoceanicznymi.

Bakterie te są w stanie przetrwać w środowiskach o ekstremalnych warunkach. W tych miejscach mogą znajdować się kominy hydrotermalne, z których wypływa gorąca woda lub nawet wypływa magma.

Funkcjonować w środowisku

Te mikroorganizmy są niezbędne w ekosystemie, ponieważ przekształcają toksyczne chemikalia emanujące z tych otworów wentylacyjnych w żywność i energię.

Dlatego organizmy chemosyntetyczne odgrywają fundamentalną rolę w odzyskiwaniu pożywienia mineralnego, a także ratują energię, która w przeciwnym razie zostałaby utracona.

Oznacza to, że promują utrzymanie łańcucha troficznego lub łańcucha pokarmowego.

Oznacza to, że promują przenoszenie substancji odżywczych przez różne gatunki społeczności biologicznej, w których każdy żywi się poprzednim i jest pokarmem dla następnego, co pomaga w utrzymaniu równowagi ekosystemu.

Bakterie te również przyczyniają się do ratowania lub poprawy niektórych środowisk ekologicznych skażonych wypadkami. Na przykład w obszarach wycieków ropy, to znaczy w takich przypadkach, bakterie te pomagają w oczyszczaniu toksycznych odpadów, aby przekształcić je w bezpieczniejsze związki.

Klasyfikacja

Organizmy chemosyntetyczne lub chemotroficzne dzieli się na chemoautotrofy i chemoheterotrofy.

Chemoautotrofy

Wykorzystują CO ₂ jako źródło węgla, który jest asymilowany w cyklu Calvina i przekształcany w składniki komórkowe.

Z drugiej strony uzyskują energię z utleniania zredukowanych prostych związków nieorganicznych, takich jak: amoniak (NH ₃ ), diwodor (H ₂ ), dwutlenek azotu (NO ₂ ^- ), siarkowodór (H ₂ S), siarka (S), trójtlenek siarki (S ₂ O ₃ ^- ) lub jon żelaza (Fe ₂ ⁺ ).

Oznacza to, że ATP jest generowany przez fosforylację oksydacyjną podczas utleniania źródła nieorganicznego. Dlatego są samowystarczalne, nie potrzebują innej żywej istoty do przetrwania.

Chemoheterotrofy

W przeciwieństwie do poprzednich, uzyskują one energię poprzez utlenianie złożonych zredukowanych cząsteczek organicznych, takich jak glukoza poprzez glikolizę, trójglicerydy poprzez beta-oksydację i aminokwasy poprzez oksydacyjną deaminację. W ten sposób uzyskują cząsteczki ATP.

Z drugiej strony organizmy chemoheterotroficzne nie mogą wykorzystywać CO ₂ jako źródła węgla, jak to robią organizmy chemoautotroficzne.

Rodzaje bakterii chemotroficznych

Bezbarwne bakterie siarkowe

Jak sama nazwa wskazuje, są to bakterie, które utleniają siarkę lub jej zredukowane pochodne.

Te bakterie są bezwzględnie tlenowych i jest odpowiedzialny za przekształcenie siarkowodór, który jest wytwarzany w wyniku rozkładu materii organicznej w celu przekształcenia go w siarczan (SO ₄ ^-2 ), związek, który ostatecznie będzie stosowany przez rośliny.

Siarczan zakwasza glebę do pH około 2, w wyniku gromadzenia się protonów H ⁺ i tworzy się kwas siarkowy.

Cecha ta jest wykorzystywana w niektórych sektorach gospodarki, zwłaszcza w rolnictwie, gdzie mogą korygować gleby skrajnie zasadowe.

Odbywa się to poprzez wprowadzenie do gleby sproszkowanej siarki, dzięki czemu obecne w niej wyspecjalizowane bakterie (sulfobakterie) utleniają siarkę, a tym samym równoważą pH gleby do wartości odpowiednich dla rolnictwa.

Wszystkie gatunki chemolitroficzne utleniające siarkę są gram-ujemne i należą do grupy proteobakterii. Przykładem bakterii utleniającej siarkę jest Acidithiobacillus thiooxidans.

Niektóre bakterie mogą gromadzić siarkę elementarną (S ⁰ ) nierozpuszczalną w postaci granulek w komórce, do użytku, gdy zewnętrzne źródła siarki są niedostępne.

Bakterie azotowe

W tym przypadku bakterie utleniają zredukowane związki azotu. Istnieją dwa rodzaje bakterii nitrozyfikacyjnych i bakterie nitryfikacyjne.

Te pierwsze są zdolne do utleniania amoniaku (NH3), który powstaje w wyniku rozkładu materii organicznej w celu przekształcenia go w azotyny (NO ₂ ), a drugie przekształcają azotyny w azotany (NO ₃ ^- ), związki, które mogą być wykorzystywane przez rośliny. .

Przykładami bakterii nitrozyfikujących jest rodzaj Nitrosomonas, a jako bakterie nitryfikacyjne rodzaj Nitrobacter.

Żelazne bakterie

Bakterie te są kwasofilne, to znaczy do przeżycia wymagają kwaśnego pH, ponieważ przy pH obojętnym lub zasadowym związki żelazawe utleniają się samorzutnie, bez konieczności obecności tych bakterii.

Dlatego, aby te bakterie były zdolne do utleniania związków żelaza (II ) żelazawego (Fe ²⁺ ) do żelaza (Fe ³⁺ ), pH pożywki musi koniecznie być kwaśne.

Należy zauważyć, że żelazo bakterie tracić większość wytwarzanego ATP w reakcji odwrotnego transportu elektronów, w celu uzyskania niezbędnej zdolności redukcyjnej do utrwalenia CO ₂ .

Dlatego te bakterie muszą utleniać duże ilości Fe ^+2, aby móc się rozwijać, ponieważ z procesu utleniania uwalniana jest niewielka ilość energii.

Przykład: bakteria Acidithiobacillus ferrooxidans przekształca węglan żelaza obecny w kwaśnych wodach przepływających przez kopalnie węgla w tlenek żelaza.

Wszystkie gatunki chemolitroficzne utleniające żelazo są gram-ujemne i należą do grupy proteobakterii.

Z drugiej strony wszystkie gatunki utleniające żelazo są również zdolne do utleniania siarki, ale nie odwrotnie.

Bakterie wodorowe

Bakterie te wykorzystują wodór cząsteczkowy jako źródło energii do produkcji materii organicznej i wykorzystują CO ₂ jako źródło węgla. Bakterie te są fakultatywnymi chemoautotrofami.

Występują głównie w wulkanach. Nikiel jest niezbędny w jego środowisku, ponieważ wszystkie hydrogenazy zawierają ten związek jako metaliczny kofaktor. Bakterie te nie mają wewnętrznej błony.

W swoim metabolizmie wodór jest włączany do hydrogenazy w błonie komórkowej, przemieszczając protony na zewnątrz.

W ten sposób zewnętrzny wodór przechodzi do wnętrza działając jako wewnętrzna hydrogenazy, przekształcając NAD ⁺ w NADH, który wraz z dwutlenkiem węgla i ATP przechodzą do cyklu Calvina.

Bakterie Hydrogenomonas są również zdolne do wykorzystywania wielu związków organicznych jako źródeł energii.

Bibliografia

1. Prescott, Harley and Klein Microbiology 7th ed. McGraw-Hill Interamericana 2007, Madryt.
2. Współautorzy Wikipedii, «Chemiotroph,» Wikipedia, wolna encyklopedia, en.wikipedia.org
3. Geo F. Brooks, Karen C. Carroll, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, Timothy A. Mietzner. (2014). Mikrobiologia medyczna, 26e. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
4. González M, González N. Podręcznik mikrobiologii medycznej. 2. edycja, Wenezuela: Dyrekcja ds. Mediów i publikacji Uniwersytetu w Carabobo; 2011.
5. Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Biology 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3 .Linki zewnętrzne