ХЕМОТРОФИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ВИДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

У хемотрофов або хемосинтетичних представляють собою групу організмів , щоб вижити зменшені неорганічні сполуки , що використовуються в якості в сировині, з якого отримує енергію для подальшого використання його в газообміні.

Ця властивість, яку ці мікроорганізми мають отримувати енергію з дуже простих сполук для отримання складних сполук, також відома як хемосинтез, через що ці організми іноді ще називають хіміосинтетиками.

Нітробактер - рід хемотрофних бактерій

Ще одна важлива характеристика полягає в тому, що ці мікроорганізми відрізняються від решти вирощуванням у суворо мінеральних середовищах та без світла, тому їх іноді називають хемолітотрофами.

характеристики

Хабітат

Гарячі джерела, місце проживання хіміосинтетичних бактерій

Ці бактерії живуть там, де проникає менше 1% сонячного світла, тобто процвітають у темряві, майже завжди за наявності кисню.

Однак ідеальним місцем для розвитку хіміосинтетичних бактерій є перехідні шари між аеробними та анаеробними умовами.

Найпоширеніші місця: глибокі відкладення, оточення підводних рельєфів або підводні підняття, розташовані в середній частині океанів, відомі як хребти середнього океану.

Ці бактерії здатні виживати в середовищі з екстремальними умовами. На цих ділянках можуть бути гідротермальні отвори, з яких тече гаряча вода або навіть відтік магми.

Функція в навколишньому середовищі

Ці мікроорганізми є важливими в екосистемі, оскільки вони перетворюють токсичні хімічні речовини, що виходять з цих отворів, в їжу та енергію.

Ось чому хіміосинтетичні організми відіграють фундаментальну роль у відновленні мінеральної їжі, а також рятують енергію, яка в іншому випадку буде втрачена.

Тобто вони сприяють утриманню трофічного ланцюга або харчового ланцюга.

Це означає, що вони сприяють передачі поживних речовин через різні види біологічного співтовариства, в яких кожен харчується попереднім і є їжею для наступного, що допомагає підтримувати екосистему в рівновазі.

Ці бактерії також сприяють порятунку або покращенню деяких екологічних середовищ, забруднених аваріями. Наприклад, в районах розливу нафти, тобто в цих випадках ці бактерії допомагають обробляти токсичні відходи, щоб перетворити їх у більш безпечні сполуки.

Класифікація

Хемосинтетичні або хемотрофні організми класифікуються на хемоавтотрофи та хемогетеротрофи.

Хемоавтотрофи

Вони використовують CO ₂ як джерело вуглецю, асимілюються за циклом Кальвіна і перетворюються на клітинні компоненти.

З іншого боку, вони отримують енергію від окислення відновлених простих неорганічних сполук, таких як: аміак (NH ₃ ), дигідроген (H ₂ ), діоксид азоту (NO ₂ ^- ), сірководень (H ₂ S), сірка (S), триоксид сірки (S ₂ O ₃ ^- ) або іон заліза (Fe ₂ ⁺ ).

Тобто АТФ утворюється окислювальним фосфорилюванням під час окислення неорганічного джерела. Тому вони самодостатні, їм не потрібна інша жива істота, щоб вижити.

Хемогетеротрофи

На відміну від попередніх, вони отримують енергію за допомогою окислення складних відновлених органічних молекул, таких як глюкоза шляхом гліколізу, тригліцериди шляхом бета-окислення та амінокислоти шляхом окисного дезамінування. Таким чином вони отримують молекули АТФ.

З іншого боку, хіміогетеротрофні організми не можуть використовувати CO ₂ як джерело вуглецю, як це можуть хіміоавтотрофні організми.

Типи хемотрофних бактерій

Безбарвні сірчані бактерії

Як випливає з назви, це бактерії, які окислюють сірку або її відновлені похідні.

Ці бактерії суворо аеробні і відповідають за перетворення сірководню, що утворюється при розкладанні органічної речовини, перетворення його в сульфат (SO ₄ ^-2 ), сполука, яка згодом буде використана рослинами.

Сульфат підкислює ґрунт до рН близько 2, завдяки накопиченню Н ⁺ протонів і утворюється сірчана кислота.

Ця характеристика використовується в окремих галузях економіки, особливо в сільському господарстві, де вони можуть виправити надзвичайно лужні ґрунти.

Це робиться шляхом внесення порошкоподібної сірки в ґрунт, щоб спеціальні бактерії (сульфобактерії) окислили сірку і таким чином врівноважували рН ґрунту до значень, придатних для сільського господарства.

Усі хімічні речовини, що окислюють сірку, є грамнегативними та належать до типу протеобактерій. Прикладом бактерії, яка окислює сірку, є тиооксидани Acidithiobacillus.

Деякі бактерії можуть накопичувати нерозчинні елементарні сірки (S ⁰ ) у вигляді гранул всередині клітини, які слід використовувати при виснаженні зовнішніх джерел сірки.

Азотні бактерії

У цьому випадку бактерії окислюють відновлені сполуки азоту. Існує два типи: нітрозуючі бактерії та нітрифікуючі бактерії.

Перші здатні окислювати аміак (NH3), які утворюються при розкладанні органічної речовини для перетворення її в нітрити (NO ₂ ), а останні перетворюють нітрити в нітрати (NO ₃ ^- ), сполуки, які можуть бути використані рослинами. .

В якості прикладів нитрозирующих бактерій є рід Nitrosomonas, а як нитрифицирующих бактерій - рід Nitrobacter.

Залізні бактерії

Ці бактерії є ацидофільними, тобто їм потрібен кислий рН, щоб вижити, оскільки при нейтральному або лужному рН чорні сполуки окислюються спонтанно, без необхідності присутності цих бактерій.

Тому, щоб ці бактерії змогли окислити сполуки заліза чорного (Fe ²⁺ ) до заліза (Fe ³⁺ ), pH середовища повинен бути обов'язково кислим.

Слід зазначити, що залізні бактерії витрачають більшу частину АТФ, що утворюється в реакціях зворотного транспорту електронів, для отримання необхідної відновлювальної потужності при фіксації СО ₂ .

Ось чому цим бактеріям доводиться окислювати велику кількість Fe ^+2, щоб мати можливість розвиватися, тому що в процесі окислення виділяється мало енергії.

Приклад: бактерія Acidithiobacillus ferrooxidans перетворює карбонат заліза, присутній у кислих водах, що надходять через вугільні шахти в оксид заліза.

Усі хіміолітрофні види заліза, які окислюють залізо, грамнегативні та відносяться до типу протеобактерій.

З іншого боку, всі види, що окислюють залізо, також здатні окислювати сірку, але не навпаки.

Водневі бактерії

Ці бактерії використовують молекулярний водень як джерело енергії для отримання органічної речовини та використовують CO ₂ як джерело вуглецю. Ці бактерії є факультативними хемоавтотрофами.

В основному вони зустрічаються у вулканах. Нікель є важливим для його середовища проживання, оскільки всі гідрогенази містять цю сполуку як металевий кофактор. Цим бактеріям не вистачає внутрішньої мембрани.

У своєму метаболізмі водень включається до гідрогенази в плазматичній мембрані, переміщуючи протони назовні.

Таким чином зовнішній водень переходить у внутрішній, виконуючи роль внутрішньої гідрогенази, перетворюючи NAD ⁺ в НАДН, які разом з вуглекислим газом та АТФ переходять у цикл Кальвіна.

Бактерії Hydrogenomonas також здатні використовувати ряд органічних сполук як джерела енергії.

Список літератури

1. Прескотт, Харлі та Клайн мікробіологія 7-е видання. McGraw-Hill Interamericana 2007, Мадрид.
2. Автори Вікіпедії, «Хміотроф», Вікіпедія, Вільна енциклопедія, en.wikipedia.org
3. Гео Ф. Брукс, Карен К. Керролл, Джанет С. Бутель, Стівен А. Морз, Тімоті А. Міцнер. (2014). Медична мікробіологія, 26е. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
4. Гонсалес М, Гонсалес Н. Посібник з медичної мікробіології. 2-е видання, Венесуела: Дирекція засобів масової інформації та публікацій університету Карабобо; 2011 рік.
5. Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Біологія 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3