- характеристики
- - Перетворення енергії
- - Передача енергії
- - Спеціалізовані структури та речовини
- Хлоропласти
- Фотосинтетичні пігменти
- Хлорофіл
- Каротиноїди
- Екстремальне середовище
- Етапи автотрофного харчування
- Прохід мембрани та захоплення енергії
- Метаболізм
- Екскреція
- Типи
- Фотоавтотрофи
- Хемоавтотрофи
- Приклади живих істот з автотрофним харчуванням
- Рослини
- Зелені водорості
- Ціанобактерії
- Залізні бактерії (
- Безбарвні сірчані бактерії
- Список літератури
Автотрофне живлення являє собою процес , який відбувається в автотрофних організмах, в яких, з неорганічних речовин, необхідні з'єднання виробляються для підтримки і розвитку цих живих істот. У цьому випадку енергія надходить від сонячного світла або деяких хімічних сполук.
Наприклад, рослини та водорості є автотрофними організмами, оскільки вони виробляють власну енергію; їм не потрібно харчуватися іншими живими істотами. Навпаки, травоїдні, всеїдні або хижі тварини - гетеротрофи.
Автотрофне харчування. Джерело: pixabay.com
Беручи до уваги тип джерела, який використовується в процесі харчування, існують фотоавтотрофні та хемоавтотрофні організми. Перші отримують свою енергію від сонячного світла і представлені рослинами, водоростями та деякими фотосинтетичними бактеріями.
З іншого боку, хемоавтотрофи використовують різні відновлені неорганічні сполуки, такі як молекулярний водень, для виконання процедур, які дозволяють отримувати їх поживні речовини. Цю групу складають бактерії.
характеристики
- Перетворення енергії
Перший принцип термодинаміки говорить про те, що енергія не руйнується і не створюється. Він зазнає перетворень в інших видах енергії, відмінних від первинного джерела. У цьому сенсі при автотрофному харчуванні хімічна та сонячна енергія перетворюються на різні побічні продукти, такі як глюкоза.
- Передача енергії
Автотрофне харчування характерне для автотрофних істот, які складають основу всіх харчових ланцюгів. У цьому сенсі енергія передається від автотрофів первинним споживачам, які їх споживають, а потім - хижакам, що пожирають первинних.
Таким чином, рослина, як автотрофний або організм-виробник, є основною їжею оленів (первинний споживач) та гірського лева (вторинного споживача), вона полює і споживає оленів. Коли лев гине, мікроорганізми та бактерії діють на розкладені речовини, і енергія знову повертається на землю.
У гідротермальних отворах автотрофні бактерії є продукуючим організмом харчової павутини. Мідії та равлики є первинними споживачами, харчуючись бактеріями. У свою чергу, восьминога включає цих молюсків у свій раціон.
- Спеціалізовані структури та речовини
Хлоропласти
Хлоропласт
Хлоропласти - це овальні органели, які знаходяться в клітинах рослин та водоростей. Вони оточені мембранами, і процес фотосинтезу відбувається всередині них.
Дві мембранозні тканини, які їх оточують, мають суцільну структуру, яка їх розмежовує. Зовнішній шар проникний, завдяки наявності пор. Що стосується внутрішньої мембрани, то вона містить білки, які відповідають за транспортування речовин.
Усередині нього є порожнина, відома як строма. Є рибосоми, ліпіди, крохмальні гранули та кругла дволанцюгова ДНК. Крім того, у них є мішковини, які називаються тилакоїдами, мембрани яких містять фотосинтетичні пігменти, ліпіди, ферменти та білки.
Фотосинтетичні пігменти
Ці пігменти поглинають енергію від сонячного світла, що переробляється фотосинтетичною системою.
Хлорофіл
Хлорофіл
Хлорофіл - це зелений пігмент, який складається з кільця хромопротеїну під назвою порфірин. Навколо нього електрони вільно мігрують, внаслідок чого кільце має потенціал на отримання або втрату електронів.
Через це він має потенціал для забезпечення електронами, які піддаються енергії іншим молекулам. Таким чином, сонячна енергія захоплюється і передається іншим фотосинтетичним структурам.
Існує кілька видів хлорофілу. Хлорофіл a є в рослинах та водоростях. Тип b міститься у рослинах та зелених водоростях. З іншого боку, хлорофіл с присутній у динофлагелятах і типу d, володіє ціанобактеріями.
Каротиноїди
Як і інші фотосинтетичні пігменти, каротиноїди захоплюють світлову енергію. Однак, крім цього, вони сприяють розсіюванню надлишків поглиненого випромінювання.
Каротеноїди не мають можливості безпосередньо використовувати світлову енергію для фотосинтезу. Вони передають поглинуту енергію хлорофілу, саме тому вони вважаються пігментами-аксесуарами.
Екстремальне середовище
Тардіградес - це типи, відомі своєю здатністю виживати в дуже грубих умовах. Джерело: Верба Габріель, лабораторія Гольдштейна, через Wikimedia Commons
Багато хіміоавтотрофів, включаючи бактерії, що нітрифікують, поширюються в озерах, морях і на землі. Однак деякі інші, як правило, живуть у деяких незвичних екосистемах, де є хімічні речовини, необхідні для проведення окислення.
Наприклад, бактерії, що мешкають в діючих вулканах, окислюють сірку, щоб переробити її в їжу. Також у Національному парку Йеллоустоун, США, є бактерії, які знаходяться в гарячих джерелах. Також деякі живуть глибоко в океані, поблизу гідротермальних отворів.
У цій місцевості вода просочується крізь щілину в гарячих скелях. Через це в морську воду включаються різні мінерали, серед яких сірководень, який використовується бактеріями для хіміосинтезу.
Етапи автотрофного харчування
Взагалі автотрофне харчування розвивається в три фази. Це:
Прохід мембрани та захоплення енергії
У цьому процесі відновлені неорганічні молекули, такі як аміак, та прості неорганічні молекули, такі як солі, вода та вуглекислий газ, проходять через напівпроникну клітинну мембрану, не змушуючи клітину витрачати енергію.
З іншого боку, у фотоавтотрофних організмів відбувається захоплення світлової енергії, яка є джерелом, що використовується для здійснення процесу фотосинтезу.
Метаболізм
Під час автотрофного живлення в цитоплазмі клітин відбувається набір хімічних реакцій. В результаті цих процесів виходить біохімічна енергія, яка буде використана клітиною для здійснення її життєдіяльності.
Екскреція
Ця завершальна фаза складається з виведення через напівпроникну клітинну мембрану всіх відходів, що надходять з харчовим обміном.
Типи
Враховуючи тип використовуваного джерела енергії, автотрофне харчування класифікується двома способами, фотоавтотрофним та хіміоавтотрофним.
Фотоавтотрофи
Фотоавтотрофи - це організми, які отримують енергію для отримання органічних сполук із сонячного світла, процес, який називають фотосинтезом. До цієї групи належать зелені водорості, рослини та деякі фотосинтетичні бактерії.
Фотосинтез відбувається в хлоропластах і має дві фази. Перший - легкий. У цьому відбувається дисоціація молекули води, для якої використовується світлова енергія. Продуктом цієї фази є молекули АТФ та НАДФН.
Ця хімічна енергія використовується на другій стадії процесу, відомої як темна фаза. Це відбувається в стромі хлоропластів і отримує таку назву, оскільки для хімічних процесів вона не потребує світлової енергії.
НАДФ і АТФ, продукт легкої фази, використовуються для синтезу органічних речовин, таких як глюкоза, з використанням вуглекислого газу, сульфатів і нітритів і нітратів в якості джерела азоту.
Хемоавтотрофи
Нітробактер - рід хемотрофних бактерій
Хемоавтотрофні організми, представлені бактеріями, здатні використовувати відновлені неорганічні сполуки як основу для дихального обміну.
Так само, як фотоавтотрофи, ця група використовує вуглекислий газ (СО2) як основне джерело вуглецю, засвоюючись таким же чином, реакціями циклу Кальвіна. Однак, на відміну від них, хемоавтотрофи не використовують сонячне світло як джерело енергії.
Енергія, яку вони потребують, є продуктом окислення деяких відновлених неорганічних сполук, таких як молекулярний водень, чорне залізо, сірководень, аміак та різні відновлені форми сірки (H2S, S, S2O3-).
В даний час хемоавтотрофи зазвичай зустрічаються в глибокій воді, де сонячне світло майже дорівнює нулю. Багатьом з цих організмів потрібно жити навколо вулканічних отворів. Таким чином, середовище є досить теплим, щоб обмінний процес відбувався з високою швидкістю.
Приклади живих істот з автотрофним харчуванням
Рослини
За рідкісними винятками, наприклад, мухоловка Венери (Dionaea muscipula), яка може захоплювати комах та перетравлювати їх за допомогою ферментативної дії, всі рослини є виключно автотрофними.
Зелені водорості
Зелені водорості - це парафілетична група водоростей, які тісно пов'язані з наземними рослинами. В даний час існує більше 10 000 різних видів. Вони, як правило, живуть у різних прісноводних середовищах проживання, хоча їх можна зустріти в деяких морях планети.
До цієї групи належать пігменти, такі як хлорофіл a і b, ксантофіли, β-каротин та деякі резервні речовини, такі як крохмаль.
Приклади:
- Ульва-лактука, відома як ламілья, - це зелені водорості, які ростуть у міждослідній зоні переважної більшості океанів. У нього особливі довгі листя, з завитими краями, які надають салатовий вигляд.
Цей вид входить до групи їстівних водоростей. Крім того, його використовують у косметичній промисловості, у виробництві зволожуючих засобів.
- aureus Volvox живе в прісній воді, утворюючи сферичні колонії розміром приблизно 0,5 міліметра. Ці скупчення складаються приблизно з 300 до 3200 клітин, які з'єднані між собою плазматичними волокнами. Крохмаль накопичується в хлоропластах і в них є фотосинтетичні пігменти, такі як хлорофіл a, b і ß-каротин.
Ціанобактерії
Ціанобактерії раніше були відомими назвами хлороксибактерій, синьо-зелених водоростей та синьо-зелених водоростей. Це тому, що в ньому є хлорофільні пігменти, які надають йому зеленого відтінку. Також у них є морфологія, схожа на водорості.
Це типи бактерій, що складаються з єдиних прокаріотів, здатних використовувати сонячне світло як енергію та воду як джерело електронів для фотосинтезу.
Залізні бактерії (
Ферооксидани бактерій Acidithiobacillus отримують енергію із залізного заліза. У цьому процесі нерозчинні атоми заліза у воді перетворюються у розчинну молекулярну форму у воді. Це дозволило використовувати цей вид для видобування заліза з деяких мінералів, де їх неможливо було видалити звичайним способом.
Безбарвні сірчані бактерії
Ці бактерії перетворюють сірководень, продукт розпаду органічної речовини, в сульфат. Ця сполука використовується рослинами.
Список літератури
- Boyce A., Jenking CM (1980) Автотрофне харчування. В: Метаболізм, рух і контроль. Відновлено з link.springer.com.
- Енциклопедія Британіка (2019). Автотрофний обмін речовин. Відновлено з britannica.com
- Кім Ратлідж, Мелісса Макданіель, Діана Будро, Тара Рамруп, Сантані Тен, Ерін Спроут, Хіларі Коста, Хіларі Холл, Джефф Хант (2011). Автотроф. Відновлено з Nationalgeographic.org.
- Ф. Сейдж (2008). Автотрофи. Відновлено з sciencedirect.com.
- Манрік, Естебан. (2003). Фотосинтетичні пігменти - щось більше, ніж захоплення світла для фотосинтезу. Відновлено з researchgate.net.
- Мартін Алтідо (2018). Харчові типи бактерій. Відновлено з sciaching.com.