АВТОТРОФНІ БАКТЕРІЇ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВІДМІННОСТІ З ГЕТЕРОТРОФАМИ ТА ПРИКЛАД - БІОЛОГІЯ - 2025

У автотрофні бактерії , мікроорганізми , що мають метаболічний апарат досить складним. Ці бактерії здатні засвоювати неорганічну речовину, перетворювати її в органічну речовину, яку вони потім використовують для виготовлення біомолекул, необхідних для їх розвитку.

Тому ці типи мікроорганізмів є незалежними, поводяться як вільноживучі організми. Їм не потрібно вторгнутись в інші організми або розкласти мертві органічні речовини, щоб отримати поживні речовини, необхідні для виживання.

Червоні та зелені автотрофні бактерії. Джерело: publicdomainpictures.net

Автотрофні бактерії відіграють основну роль в екосистемі, оскільки вони забезпечують органічну речовину, необхідну для розвитку інших живих істот. Тобто вони виконують життєво важливі функції для підтримки екологічної рівноваги.

Вважається, що ці організми є першою формою життя на планеті; І в багатьох екосистемах вони запускають ланцюг харчування.

Автотрофні бактерії містяться в різних екологічних нішах. Наприклад, мутний морський сніг, прісні та солоні води, гарячі джерела, ґрунти, серед іншого, виробляють органічні речовини.

Характеристика автотрофних бактерій

Залежно від метаболічної системи, яку автотрофні бактерії використовують для отримання неорганічних сполук і перетворення їх в органічні сполуки, їх класифікують як фотоавтотрофи або хемоавтотрофи.

Фотоавтотрофи

Фотоавтотрофні організми включають водорості, рослини та деякі бактерії. Для них характерне використання сонячного світла як джерела енергії для здійснення процесу перетворення неорганічної в органічну речовину.

Що стосується фотоавтотрофних бактерій, то вони, у свою чергу, поділяються на кисневі та аноксигенні фотоавтотрофи.

Оксигенні фотоавтотрофні бактерії

У цьому виді бактерій відбувається процес фотосинтезу, який полягає у захопленні сонячної енергії за допомогою зеленого пігменту, який називається бактеріохлорофіл, та перетворення його в хімічну енергію.

Енергія використовується для відведення вуглекислого газу з навколишнього середовища та разом з водою та мінеральними солями для отримання глюкози та кисню. Глюкоза використовується для внутрішніх обмінних процесів, а кисень виділяється назовні.

Аноксигенні фотоавтотрофні бактерії

Вони характеризуються тим, що є анаеробними бактеріями, оскільки вони не використовують кисень у процесі дихання, не пошкоджуючи їх. Вони також використовують сонячне світло як джерело енергії. Деякі окислюють Fe ² за відсутності кисню.

Хемоавтотрофи

Хемоавтотрофні бактерії використовують хімічну енергію для своїх обмінних процесів. Це отримують при окисленні неорганічних сполук, крім використання СО2 як джерела вуглецю.

Редуковані неорганічні елементи, взяті з навколишнього середовища, включають сірководень, елементарну сірку, чорне залізо, молекулярний водень та аміак.

Їх існування гарантує життя інших живих істот, оскільки неорганічні сполуки, які вони беруть із навколишнього середовища, токсичні для інших мікроорганізмів. Крім того, сполуки, що виділяються автотрофними бактеріями, можуть бути асимільовані деякими гетеротрофними бактеріями.

Хемоавтотрофні бактерії дуже багато. Вони, як правило, живуть у ворожих екосистемах, тобто є екстремофілами.

Є також інші організми, які поводяться як автотрофи, але належать до інших областей. Наприклад, домен Archaea (метаногени та термоацидофіли). Однак, оскільки вони не є нормальними бактеріями, вони не будуть розглянуті в цій статті.

Автотрофні бактерії класифікуються на галофіли, окислювачі сірки та редуктори, нітрифікатори, бактерії заліза та бактерії анаммоксу.

Галофіли

Вони є бактеріями, здатними протистояти високій концентрації солі. Ці бактерії зазвичай суворі або крайні галофіли. Вони живуть у морських середовищах, таких як Мертве море.

Окислювачі сірки

Вони також відомі як сульфоксидні бактерії. Ці мікроорганізми виводять з навколишнього середовища неорганічну сірку для її окислення та виготовлення власних продуктів метаболізму.

Тобто вони захоплюють сірководень (запашний газ), що утворюється при розкладанні органічних сполук, які містять сульфат, що здійснюються анаеробними гетеротрофними бактеріями.

Сульфоксидні бактерії є аеробними хемоавтотрофами і перетворюють сірководень до елементарної сірки.

Вони витримують високі температури, живуть в екстремальних екологічних нішах, таких як діючі вулкани, гарячі джерела або океанічні гідротермальні отвори, а також у піритових (мінеральних сульфідних залізах) родовищах.

Залізні бактерії

Їх можна знайти в багатих залізом ґрунтах, річках та підземних водах. Ці типи бактерій приймають іони заліза, а іноді і марганець у зниженому стані та окислюють їх, утворюючи залізо чи марганцевий оксид.

Оксид заліза надає субстрату, в якому ці бактерії живуть, характерного червонувато-оранжевого кольору.

Нітрифікатори

Вони є бактеріями, які відповідають за окислення відновлених неорганічних сполук азоту, таких як амоній або аміак, для перетворення їх у нітрати.

Їх можна знайти на землі, в прісній воді та в солоній воді. Вони розвиваються повноцінно там, де висока швидкість розпаду білка, з подальшим виробництвом аміаку.

Бактерії анаммокс

Вони є бактеріями, які анаеробно окислюють іон та нітрит амонію та утворюють газ азот.

Відмінності між автотрофними та гетеротрофними бактеріями

Спосіб життя

Всі типи автотрофних бактерій (фотоавтотрофи та хемоавтотрофи) є вільноживучими, характеристикою, якими вони діляться з фотогетеротрофами, тоді як хемогетеротрофи повинні отримувати свої поживні речовини, паразитуючи в організмах іншого типу.

З іншого боку, хемоавтотрофні бактерії відрізняються від хемогетеротрофів середовищем існування, де вони розвиваються. Хемоавтотрофні бактерії часто живуть в екстремальних умовах навколишнього середовища, де вони окислюють неорганічні елементи, токсичні для інших мікроорганізмів.

Навпаки, хемогетеротрофні бактерії зазвичай живуть всередині вищих організмів.

Харчування

Автотрофні бактерії використовують неорганічні речовини для синтезу органічних сполук. Їм потрібна лише вода, неорганічні солі та вуглекислий газ як джерело вуглецю.

У той час як гетеротрофні бактерії потребують для свого росту та розвитку джерелом вуглецю з уже створених складних органічних сполук, таких як глюкоза.

Мікроскопічне дослідження

Підрахунок автотрофних бактерій з деяких екосистем може бути проведений методом мікроскопії на основі епіфлюоресценції.

Ця методика використовує фторхром, такий як примулін та фільтри збудження для синього та ультрафіолетового світла. Автотрофні бактерії відрізняються від гетеротрофів тим, що вони забарвлені яскраво-білуватим синім кольором, не маскуючи автофлуоресценцію бактеріохлорофілу, тоді як гетеротрофи не забарвлюються.

Виробники хвороб

Автотрофні бактерії є сапрофітами і не викликають захворювань у людини, оскільки їм не потрібно паразитувати вищі організми для життя.

Навпаки, бактерії, що викликають інфекційні захворювання у людини, тварин і рослин, належать до групи гетеротрофних бактерій, зокрема хемогетеротрофів.

Приклади автотрофних видів бактерій

Оксигенні фотоавтотрофи

У цій класифікації відносяться ціанобактерії. Це єдині прокаріотичні клітини, які здійснюють кисневий фотосинтез.

Вони є водними бактеріями, найпоширенішими є роди Prochlorococcus та Synechococcus. Обидва є частиною морського пікопланктону.

Також відомі роди Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc, Hapalosiphon.

Аноксигенні фотоавтотрофи

У цій класифікації відносяться:

- Несульфурові фіолетові або червоні бактерії Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. Однак вони також можуть розвиватися фотогетеротрофно.

- фіолетовий або сірчано-червоний: Chromatium winesum, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- Зелень без сірки: Хлорофлекс і Хлоронема.

- Сірка сірка: Chlorobium limicola, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- Heliobacteriummjeralicaldum.

Хемоавтотрофи

Безбарвні сірчані бактерії

Приклади: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

Азотні бактерії

Приклади: бактерії родів Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter та Nitrococcus.

Залізні бактерії

Приклади: Throbacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans і Leptospirilum ferrooksans.

Водневі бактерії

Вони використовують молекулярний водень для здійснення своїх життєвих процесів. Приклад Гідрогенбактерії.

Бактерії анаммокс

Приклади прісноводних штамів: Brocadia, Kuenenia, Jettenia, Anammoxoglobus.

Приклад солоноводного штаму: Scalindua.

Список літератури

1. Хенао А, Комба N, Альварадо Е, Сантамарія Дж. Автотрофні та гетеротрофні бактерії, пов'язані з каламутним морським снігом на рифах з континентальним стоком. Ун-т 2015, 20 (1): 9-16.
2. "Метаногенез". Вікіпедія, Вільна енциклопедія. 28 листопада 2018, 19:53 UTC. 5 травня 2019 р., 21:11, Доступно за адресою: es.wikipedia.org.
3. Анаммокс. Вікіпедія, Вільна енциклопедія. 24 грудня 2016, 12:22 UTC. 5 травня 2019, 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. Усунення сульфатів в анаеробно-аеробному реакторі з рухомим шаром. Дисертація на здобуття наукового ступеня магістра екологічної інженерії. 2088 р., Інженерний інститут УНАН. Доступний за адресою: ptolomeo.unam
5. Нітрифікуючі бактерії. Вікіпедія, Вільна енциклопедія. 16 листопада 2018, 15:13 UTC. 5 травня 2019, 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. Анаеробні бактерії: процеси, що здійснюють і сприяють сталому життєдіяльності на планеті. НЕ ЙДЕ. 2015 рік; 13 (23): 55-81. Доступно за адресою: scielo.org.